Mecánica cuántica: ¿Cómo explica la ciencia moderna una onda esférica de fotones (que emana del sol, por ejemplo) que se expande por el espacio?

Lo siento, realmente no funciona así. Un fotón es simplemente una transferencia de energía entre dos partículas cargadas con una probabilidad dada por la mecánica cuántica.

Entonces, para un electrón de alta energía en la fotosfera del sol, habrá una gran cantidad de electrones en todo el resto del universo capaces de tomar esa energía (uno podría estar en su ojo, uno podría estar en una hoja en el segundo planeta de alfa centauri y así sucesivamente). Cada uno de estos electrones tendrá una cierta probabilidad de recibir esta energía de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, totalizando uno (un electrón en algún lugar definitivamente obtendrá la energía).

Entonces, uno de esos electrones muestreados de esta probabilidad total realmente recibirá la energía, y cuando lo haga, si divide la separación de los electrones por el tiempo, será igual a la velocidad de la luz (si hubiera vacío entre los dos electrones)

Eso es todo al respecto. Cualquier otra cosa es una analogía asumida sin base en la ciencia.

Se extienden, volviéndose cada vez menos densos de acuerdo con la ley del cuadrado inverso. Aquí hay una buena ilustración visual:

Supongamos que a una distancia dada del sol hay 180 fotones que llegan en un metro cuadrado (OK, esta es una estrella realmente tenue). A dos veces esa distancia, se extienden en 4 veces el área, 4 metros cuadrados, por lo que solo hay 45 fotones en cada metro cuadrado. A tres veces la distancia, se extienden en 9 metros cuadrados, por lo que solo hay 20 fotones en cada metro cuadrado.

Esta es la razón por la cual una luz se atenúa a medida que se aleja de ella. Funciona exactamente de la misma manera.

La luz es una onda electromagnética que viaja a través del espacio. A medida que aumenta la superficie, disminuye su amplitud. Es similar a que las ondas de agua se debilitan a medida que se alejan de una piedra arrojada. Un fotón es solo una manifestación de la transferencia de energía. Si la amplitud se vuelve realmente pequeña y coloca detectores que cubren una superficie determinada, solo en ciertos puntos la función de onda colapsará en lo que registramos como fotones. Estos puntos están dados por la probabilidad cuántica (por lo que no están determinados unívocamente).

Ciertamente hay espacios entre los fotones. Hay dos razones por las que no te das cuenta.

  1. El sol emite muchos fotones. Estamos lo suficientemente cerca del sol como para que los espacios entre los fotones sean muy pequeños.
  2. Los ojos humanos son incapaces de ver fotones individuales. Nuestros ojos no son tan buenos. Entonces, si estuviéramos lo suficientemente lejos del sol como para que los espacios entre los fotones sean grandes, en lugar de ver fragmentos de fotones, no vemos nada.

Resulta que las ranas pueden ver fotones individuales. Entonces verían fragmentos de fotones cuando estén lo suficientemente lejos del sol. Cuanto más lejos se van, con menos frecuencia ven los blips.

Derek Muller de Veritasium hace un gran video sobre esto.

La atracción y repulsión de Coulomb tiene simetría esférica.

Esta emisión esférica de luz es importante al estimar distancias cosmológicas utilizando las llamadas velas estándar http://www.talkorigins.org/faqs/

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