La física clásica, que existía antes de la invención de la mecánica cuántica, describe la naturaleza en una escala ordinaria (macroscópica). La mayoría de las teorías de la física clásica se pueden deducir como aproximaciones que operan en las escalas a las que estamos acostumbrados. La física cuántica (también es mecánica cuántica) se diferencia de la ciencia clásica en que la energía, el momento, el momento angular y otras cantidades de un sistema acoplado se limitan a valores discretos (cuantización). Los objetos tienen características especiales tanto en forma de partículas como en forma de ondas (dualidad de ondas partículas). También en esta ciencia hay límites a la precisión con la que se pueden medir las cantidades (principio de incertidumbre).
Se puede decir que tras el surgimiento de la física cuántica en las ciencias exactas se produjo una especie de revolución que permitió reconsiderar y analizar todas las antiguas leyes que antes se consideraban verdades indiscutibles. ¿Esto es bueno o malo? Tal vez algo bueno, porque la verdadera ciencia nunca debería quedarse quieta.
Sin embargo, la "revolución cuántica" se ha convertidouna especie de golpe para los físicos de la vieja escuela, que tuvieron que aceptar que lo que antes creían resultó ser solo un conjunto de teorías erróneas y arcaicas que necesitaban una urgente revisión y adaptación a la nueva realidad.. La mayoría de los físicos aceptaron con entusiasmo estas nuevas ideas sobre una ciencia bien conocida, contribuyendo a su estudio, desarrollo e implementación. Hoy, la física cuántica establece la dinámica de toda la ciencia en su conjunto. Es gracias a ella que surgieron proyectos experimentales de vanguardia (como el Gran Colisionador de Hadrones).
Apertura
¿Qué se puede decir sobre los fundamentos de la física cuántica? Surgió gradualmente de varias teorías destinadas a explicar fenómenos que no podían conciliarse con la física clásica, como la solución de Max Planck en 1900 y su enfoque del problema de la radiación de muchos problemas científicos, y la correspondencia entre energía y frecuencia en un artículo de 1905. de Albert Einstein, que explicaba los efectos fotoeléctricos. La primera teoría de la física cuántica fue revisada a fondo a mediados de la década de 1920 por Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born y otros. La teoría moderna se formula en varios conceptos matemáticos especialmente desarrollados. En uno de ellos, la función aritmética (o función de onda) nos brinda información completa sobre la amplitud de la probabilidad de ubicación del impulso.
Fundamentos de física cuántica para tontos
Estudio científico de la olaLa esencia de la luz comenzó hace más de 200 años, cuando los grandes y reconocidos científicos de la época propusieron, desarrollaron y probaron la teoría de la luz a partir de sus propias observaciones experimentales. Lo llamaron ola.
En 1803, el famoso científico inglés Thomas Young realizó su famoso doble experimento, como resultado de lo cual escribió la famosa obra "Sobre la naturaleza de la luz y el color", que desempeñó un papel muy importante en la formación de las ideas modernas sobre estos fenómenos familiares. Este experimento jugó un papel importante en la aceptación general de esta teoría.
Tales experimentos se describen a menudo en varios libros, por ejemplo, "Fundamentos de física cuántica para tontos". Los experimentos modernos con aceleración de partículas elementales, por ejemplo, la búsqueda del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) se llevan a cabo precisamente para encontrar una confirmación práctica de muchas teorías cuánticas puramente teóricas.
Historia
En 1838, Michael Faraday, para regocijo del mundo entero, descubrió los rayos catódicos. Estos sensacionales estudios fueron seguidos por la afirmación sobre el problema de la radiación, el llamado "cuerpo negro" (1859), realizada por Gustav Kirchhoff, así como la famosa suposición de Ludwig Boltzmann de que los estados de energía de cualquier sistema físico también pueden ser discreto (1877). Más tarde apareció la hipótesis cuántica desarrollada por Max Planck (1900). Se considera uno de los fundamentos de la física cuántica. La audaz hipótesis de Planck de que la energía puede ser emitida y absorbida en "cuantos" discretos(o paquetes de energía), corresponde exactamente a los patrones observados de radiación de cuerpo negro.
El mundialmente famoso Albert Einstein hizo una gran contribución a la física cuántica. Impresionado por las teorías cuánticas, desarrolló las suyas propias. La teoría general de la relatividad, así se llama. Los descubrimientos en física cuántica también influyeron en el desarrollo de la teoría especial de la relatividad. Muchos científicos de la primera mitad del siglo pasado comenzaron a estudiar esta ciencia por sugerencia de Einstein. Ella estaba a la vanguardia en ese momento, todos la querían, todos estaban interesados en ella. No es de extrañar, porque cerró tantos "agujeros" en la ciencia física clásica (sin embargo, también creó otros nuevos), ofreció una justificación científica para los viajes en el tiempo, la telequinesis, la telepatía y los mundos paralelos.
El papel del observador
Cualquier evento o estado depende directamente del observador. Por lo general, así es como se explican brevemente los conceptos básicos de la física cuántica a las personas que están lejos de las ciencias exactas. Sin embargo, la realidad es mucho más complicada.
Esto encaja perfectamente con muchas tradiciones ocultas y religiosas que han insistido durante siglos en la capacidad de las personas para influir en los acontecimientos que les rodean. De alguna manera, esta es también la base para una explicación científica de la percepción extrasensorial, porque ahora la afirmación de que una persona (observador) es capaz de influir en los eventos físicos con el poder del pensamiento no parece absurda.
Cada estado propio de un evento u objeto observado corresponde avector propio del observador. Si el espectro del operador (observador) es discreto, el objeto observado solo puede alcanzar valores propios discretos. Es decir, el objeto de observación, así como sus características, está completamente determinado por este mismo operador.
Fundamentos de la física cuántica en palabras complejas
A diferencia de la mecánica clásica convencional (o física), no se pueden hacer predicciones simultáneas de variables conjugadas como la posición y el momento. Por ejemplo, los electrones pueden (con cierta probabilidad) ubicarse aproximadamente en una cierta región del espacio, pero su posición matemática exacta en realidad se desconoce.
Los contornos de densidad de probabilidad constante, a menudo denominados "nubes", se pueden dibujar alrededor del núcleo de un átomo para conceptualizar dónde es más probable que se encuentre un electrón. El Principio de Incertidumbre de Heisenberg demuestra la incapacidad de localizar con precisión una partícula dado su momento conjugado. Algunos modelos en esta teoría tienen un carácter computacional puramente abstracto y no implican valor aplicado. Sin embargo, a menudo se utilizan para calcular interacciones complejas a nivel de partículas subatómicas y otros asuntos sutiles. Además, esta rama de la física permitió a los científicos asumir la posibilidad de la existencia real de muchos mundos. Tal vez podamos verlos pronto.
Funciones de onda
Las leyes de la física cuántica son muy voluminosas y variadas. se cruzan conconcepto de funciones de onda. Algunas funciones de onda especiales crean una dispersión de probabilidades que es inherentemente constante o independiente del tiempo, por ejemplo, cuando en un estado estacionario de energía, el tiempo parece desaparecer con respecto a la función de onda. Este es uno de los efectos de la física cuántica, que es fundamental para ella. Lo curioso es que el fenómeno del tiempo ha sido revisado radicalmente en esta insólita ciencia.
Teoría de la perturbación
Sin embargo, hay varias formas confiables de desarrollar las soluciones necesarias para trabajar con fórmulas y teorías en física cuántica. Uno de estos métodos, comúnmente conocido como "teoría de la perturbación", utiliza un resultado analítico para un modelo mecánico cuántico elemental. Fue creado para traer resultados de experimentos para desarrollar un modelo aún más complejo que se relaciona con un modelo más simple. Así es como resulta la recursividad.
Este enfoque es especialmente importante en la teoría del caos cuántico, que es extremadamente popular para interpretar varios eventos en la realidad microscópica.
Reglas y leyes
Las reglas de la mecánica cuántica son fundamentales. Afirman que el espacio de despliegue de un sistema es absolutamente fundamental (tiene un producto escalar). Otra afirmación es que los efectos observados por este sistema son al mismo tiempo operadores peculiares que afectan a los vectores en este mismo medio. Sin embargo, no nos dicen qué espacio de Hilbert o qué operadores existen eneste momento. Se pueden elegir apropiadamente para dar una descripción cuantitativa de un sistema cuántico.
Significado e impacto
Desde el comienzo mismo de esta ciencia inusual, muchos aspectos y resultados anti-intuitivos del estudio de la mecánica cuántica han provocado fuertes debates filosóficos y muchas interpretaciones. Incluso cuestiones fundamentales, como las reglas para calcular varias amplitudes y distribuciones de probabilidad, merecen el respeto del público y de muchos científicos destacados.
Richard Feynman, por ejemplo, comentó una vez con tristeza que no estaba del todo seguro de que alguno de los científicos entendiera la mecánica cuántica. Según Steven Weinberg, por el momento no existe una interpretación de la mecánica cuántica que se adapte a todos. Esto sugiere que los científicos han creado un "monstruo", para comprender completamente y explicar la existencia del cual ellos mismos no pueden. Sin embargo, esto no perjudica en modo alguno la relevancia y popularidad de esta ciencia, sino que atrae a jóvenes profesionales que quieren resolver problemas realmente complejos e incomprensibles.
Además, la mecánica cuántica ha forzado una revisión completa de las leyes físicas objetivas del Universo, lo cual es una buena noticia.
Interpretación de Copenhague
Según esta interpretación, la definición estándar de causalidad que conocemos de la física clásica ya no es necesaria. Según las teorías cuánticas, la causalidad en el sentido habitual para nosotros no existe en absoluto. Todos los fenómenos físicos en ellos se explican desde el punto de vista de la interacción de los elementos elementales más pequeños.partículas a nivel subatómico. Esta área, a pesar de la aparente improbabilidad, es extremadamente prometedora.
Psicología cuántica
¿Qué se puede decir sobre la relación entre la física cuántica y la conciencia humana? Esto está bellamente escrito en un libro escrito por Robert Anton Wilson en 1990 llamado Psicología cuántica.
Según la teoría expuesta en el libro, todos los procesos que ocurren en nuestro cerebro se deben a las leyes descritas en este artículo. Es decir, se trata de una especie de intento de adaptar la teoría de la física cuántica a la psicología. Esta teoría se considera paracientífica y no es reconocida por la comunidad académica.
El libro de Wilson se destaca por el hecho de que proporciona en él un conjunto de varias técnicas y prácticas que más o menos prueban su hipótesis. De una forma u otra, el lector debe decidir por sí mismo si cree o no en la viabilidad de tales intentos de aplicar modelos matemáticos y físicos a las humanidades.
El libro de Wilson fue visto por algunos como un intento de justificar el pensamiento místico y vincularlo con formulaciones físicas novedosas científicamente probadas. Este trabajo sorprendente y nada trivial ha tenido demanda durante más de 100 años. El libro se publica, traduce y lee en todo el mundo. Quién sabe, tal vez con el desarrollo de la mecánica cuántica, la actitud de la comunidad científica hacia la psicología cuántica también cambie.
Conclusión
Gracias a esta notable teoría, que pronto se convirtió en una ciencia separada, pudimos explorar el medio ambienterealidad a nivel de partículas subatómicas. Este es el nivel más pequeño de todos los posibles, completamente inaccesible a nuestra percepción. Lo que los físicos sabían previamente sobre nuestro mundo necesita una revisión urgente. Absolutamente todos están de acuerdo con esto. Se hizo evidente que diferentes partículas pueden interactuar entre sí a distancias completamente impensables, que solo podemos medir mediante fórmulas matemáticas complejas.
Además, la mecánica cuántica (y la física cuántica) ha demostrado la posibilidad de muchas realidades paralelas, viajes en el tiempo y otras cosas que a lo largo de la historia se consideraron solo materia de ciencia ficción. Esta es, sin duda, una gran contribución no solo a la ciencia, sino también al futuro de la humanidad.
Para los amantes de la imagen científica del mundo, esta ciencia puede ser a la vez amiga y enemiga. El hecho es que la teoría cuántica abre amplias oportunidades para diversas especulaciones sobre un tema paracientífico, como ya se ha mostrado en el ejemplo de una de las teorías psicológicas alternativas. Algunos ocultistas, esoteristas y partidarios modernos de movimientos religiosos y espirituales alternativos (la mayoría de las veces psicocultos) recurren a las construcciones teóricas de esta ciencia para corroborar la racionalidad y la verdad de sus teorías, creencias y prácticas místicas.
Este es un caso sin precedentes, cuando simples conjeturas de teóricos y fórmulas matemáticas abstractas llevaron a una verdadera revolución científica y crearon una nueva ciencia que tachó todo lo que se sabía antes. En algunosgrado, la física cuántica ha refutado las leyes de la lógica aristotélica, ya que ha demostrado que al elegir "o esto o lo otro" hay una alternativa más (y quizás varias).
