La teoría cuántica no se trata de “nanopartículas“. Se trata de grados de libertad.
Crudamente, los “grados de libertad” de un sistema físico es la cantidad de formas independientes en que puede moverse. A modo de ejemplo, una partícula puntual puede moverse en tres direcciones en un espacio tridimensional; por lo tanto, tiene tres grados de libertad. Un objeto más complicado también puede moverse en tres direcciones independientes, pero también puede girar alrededor de tres ejes; entonces tiene seis grados de libertad. Un objeto flexible también puede estirarse y vibrar de muchas maneras diferentes; esos son todos los grados adicionales de libertad.
Una sola partícula elemental tiene muy pocos grados de libertad. Un sistema que consta de muchas partículas tiene una enorme cantidad de grados de libertad. Pero en casos raros, el número de grados de libertad se reduce: por ejemplo, el helio superfluido es tan frío que la mayoría de sus átomos no tienen suficiente energía para hacer otra cosa que no sea permanecer en el “estado fundamental”, por lo que puede tener un alegre de las cosas y todavía tendría solo unos pocos grados de libertad.
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Lo que la teoría cuántica dice en realidad es que las cantidades que estamos acostumbrados a medir en el laboratorio y que representamos usando números están, de hecho, más fundamentalmente representadas por “operadores que no viajan diariamente”. Sin entrar en detalles técnicos, una consecuencia de esto es que un sistema físico puede existir en estados distintos de los estados bien definidos que estamos acostumbrados a medir; estados que se describen como “superposiciones” de estados mensurables y observables. Sin embargo, para sistemas con muchos grados de libertad, este comportamiento de superposición se promedia y lo que queda es lo que observamos con nuestros ojos o instrumentos. (A veces lo describo con la oración, “Un sistema clásico está casi en un estado propio casi todo el tiempo”. La palabra semi-alemana estado propio se refiere a un estado en el que una cantidad valorada por el operador coincide con un número ordinario). Pero para un sistema con pocos grados de libertad, este comportamiento cuántico sigue siendo significativo: la mayoría de las veces, no está en un estado propio.
Esto no tiene nada que ver con la velocidad (el sistema cuántico puede estar quieto) o el tiempo se comporta de una manera distinta a la normal. Esto tiene que ver con el hecho de que las cantidades en el mundo cuántico no son números, sino que estos operadores no conmutadores (Dirac los llamó números q ), cuyo comportamiento difiere fundamentalmente de los números ordinarios, pero todo el comportamiento exótico se desvanece, se promedia. , cuando miramos un sistema con muchos grados de libertad, y lo que queda son los números ordinarios o c de la física clásica.
