“Misteriosa en pleno día, la naturaleza no se deja quitar el velo, y lo que ella no muestra a tu espíritu no lo puedes forzar tú con palancas y tornillos”
Goethe-Fausto (que no conocía de física cuántica)
PRIMERA PARTE: EL UNIVERSO ES CONFUSO REALMENTE…
Dualidad onda-partícula,
Multiverso,
Entrelazamiento cuántico,
Teletransportación cuántica,
Superposición de partículas…
Inexplicables eventos que sobrepasan la lógica racional hasta rozar con el misticismo… o estamos interpretando mal?
Como ejemplo, si realizamos el experimento de la doble rendija con una sola partícula, esta se comporta como una partícula o como una onda, dependientemente de como se realice el experimento (vemos lo que queremos ver).
Este experimento no sale solo con fotones o electrones, también con átomos y moléculas simples
Entonces las especulaciones místicas salen a la luz!
Mas esta decir, (con perdón a todos los metafísicos de la sala) que todo esto son sandeces. Ya la física trabaja desde hace años en una teoría que explique este comportamiento sin involucrar filosofía trascendental o la llamada “paja mental” para los mas técnicos.
Forma parte de la teoría llamada “Modelo estándar de partículas”.
Esta teoría es una combinación entre la teoría cuántica clásica que estudia las partículas a bajas energías, y la teoría de la relatividad espacial que amplía el estudio de las interacciones entre partículas en el espacio tiempo.
A este modelo estándar de partículas se lo conoce como “TEORÍA CUÁNTICA DE CAMPOS”
SEGUNDA PARTE: NO TODO ES LO QUE PARECE
La siguiente a la izquierda, es la imagen de un electrón previamente excitado orbitando en un átomo visto como onda, gracias a un efecto estroboscópico de 10-15 segundos.
El mismo efecto que nos hace pensar que la gente esta quieta en un boliche cuando el flash se prende y se apaga rápidamente.
Ojo! Esto no es un electrón, solo es un efecto físico producido por las capas electrónicas de un átomo e interpretada visualmente por una computadora.
¿Se puede ver entonces un electrón?
No. En realidad, la física de partículas es sencillamente matemática pura. Las analogías terminan siendo burdas aproximaciones a nuestros sentidos.
Hoy en día no existe una analogía que contemple 100% al menos 1 fenómeno de la física cuántica.
¿Por qué?
Porque las partículas subatómicas FÍSICAMENTE NO EXISTEN, la concepción de partícula como una muy pequeña “bolita” o como “partícula puntual” es errónea, a menos que esta concepción sirva para su cálculo.
Todos tenemos la clásica imagen del átomo como partícula compuesta, siendo este un núcleo esférico rodeado de electrones (para los más osados en física una nube de electrones) distribuidos en capas concéntricas.
También aquí, lo siento mucho pero la idea es incorrecta.
Todas las descripciones gráficas que se hagan son solo intentos de comprender visualmente las partículas, pero todas fallan.
En muchos sentidos, la idea de partícula es totalmente indeterminada, cada una de las componentes (masa, carga, espín) de una partícula atómica o sub-atómica, tienen su origen en el cálculo matemático.
Señores, la naturaleza parece tan abstracta como un cuadro de Picasso.
Pero SI podemos, llamar partícula a una entidad elemental a la que le asignamos ciertas propiedades físicas (medibles y observables). Podemos entonces hacer cálculos muy precisos que predigan el comportamiento real de estas partículas.
Busca la partícula según sus propiedades!!!
Ahora, no confundir!
NO tenemos un punto con propiedades, sino más bien un elemento matemático con ciertas propiedades, el cual mediante una fórmula, podemos por ejemplo ubicarla dentro de un determinado momento en algún lugar en particular…
No muy determinante, pero su precisión es bastante útil. En el futuro, la tecnología aprovechara muchísimo de estas prácticas.
¿Entonces que es un electrón?
TERCERA PARTE: BUEN DÍA!, ME PASA CON FEYNMAN POR FAVOR?
Como a mí, muchos cambiaron la concepción del universo al leer esta conversación telefónica entre el físico teórico Richard Feynman y su director de tesis John Wheeler.
Claro!!!, las preguntas más simples son las más complejas de responder:
¿Porque todos los electrones son exactamente iguales?
En el primer instante la respuesta parece obvia, pero al intentar responder no podemos hacerlo. La verdad es que el motivo de que nos parezca obvio es porque estamos acostumbrados a verlo así.
¿Es que debe saber un electrón cual es su naturaleza y cumplir con las leyes que se le asignan?
“sólo existe un único electrón en el universo, que se propaga por el espacio y el tiempo de tal forma que parece que está en muchos sitios simultáneamente”
Richard Feynman en su conferencia Nobel en 1965
Un campo es como una “membrana” que permea todo el universo y los electrones (partículas) son el resultado minúsculos y puntuales cambios de energía en estas membranas llamadas “excitaciones localizadas” de este campo.
La falta de partículas ahora la denominaremos “vacío cuántico”, donde el vacío no es tal cual, sino que es el campo en su mínima energía ya que no está lo suficientemente excitado para que aparezcan partículas reales…
Y lo más asombroso es que todas las consideradas partículas elementales como los fotones, gluones, cuarks, etc. tienen su propio campo.
Si bien esta imagen es otra cosa (condensado de Bose-Einstein) es buena analogía para explicar un campo.
Por ejemplo, si este fuera un campo de la partícula electrón:
En rojo el campo cuántico vibra con su mínima energía (es en verdad el aspecto fundamental del electrón), mientras que en azul se producen las llamadas excitaciones de campo, en realidad lo que observamos como electrón.
En contexto más correcto, el rojo es lo que denominamos como vacío, donde no hay partículas medibles, mientras que el azul son superposiciones de muchas de ondas de probabilidad de que haya un electrón.
Ahora es más sencillo de asimilar lo que es el vacío (vacío cuántico) donde no hay partículas reales, sino que únicamente existe el campo en su estado mínimo de energía.
Este mínimo estado de energía también tiene fluctuaciones, pero la energía es tan minúscula que las partículas creadas no son directamente medibles. A estas partículas se las denomina “partículas virtuales”
Primero que nada hay que aclarar entonces, que un electrón no es una entidad fundamental, sino un derivado del campo cuántico del electrón, producido por alguna fluctuación de energía en algún punto del espacio tiempo.
CUARTA PARTE: ADIÓS AL MISTICISMO CUÁNTICO
Una vez que tomamos la conciencia de que el universo está hecho de campos y no de partículas, comprendemos las paradojas asociadas a la interpretación de la mecánica cuántica no relativista, sobre todo en lo que concierne a la dualidad onda-partícula, el colapso de la función de onda, la "no localidad" y muchas otras paradojas (en apariencia).
¿Qué es una partícula en movimiento?
Cuando en física clásica queremos estudiar cómo se mueve un sistema de un punto a otro consideramos todas las posibles trayectorias.
Entonces Richard Feynman, que no era un tipo quieto, asimila lo siguiente:
Una partícula que va desde A hasta B tiene la posibilidad de seguir infinitas trayectorias posibles.
Por lo que en esta idea, una partícula no tiene una forma de llegar de A hasta B, sino que la probabilidad de encontrar una partícula en un determinado punto depende de la suma de todas las infinitas posibilidades.
Esta teoría es conocida como "integral de caminos de Feynman" (o suma de historias), donde una partícula tiene disponible todas las trayectorias posibles en espacio-tiempo.
Un campo está representado por una función (matemática) que toma valores en el espacio-tiempo. Es decir, es un objeto extenso que tiene un determinado valor para todo punto del espacio y todo instante de tiempo.
La energía de la excitación del campo es lo que vemos como "partícula".
Cuando esta interacciona con las moléculas de un detector lo hace con cierta probabilidad, y la energía detectada siempre es un múltiplo de "h•v", ya que la energía del campo es discontinua.
QUINTA (y última) PARTE: COMO AFECTA ESTO A BOCA?
Extraído del post
En el siglo pasado, en la convención de Solvay, los físicos quedaron divididos por 2 pensamientos casi antagónicos de cómo es el escenario del universo.
Por un lado tenemos a los realistas no locales, y por otro a los no realistas locales (Einstein vs Bhor)
… aquellos que tengan algún conocimiento de física cuántica lo sabrán, los que no, les explico que en una época el universo estuvo dividido en 2 posibles realidades:
Por una lado, Einstein creía que el universo es tal cual se puede ver… no existen cosas raras como partículas en 2 lados al mismo tiempo, o viajes hiperluminicos, o que haya cosas que no se puedan medir…. Por esto, todas las paradojas son consecuencia de que la teoría de la física cuántica está incompleta y le falta información (llamadas variables ocultas), para poder interpretarla.
Esto se le llama localidad.
Por otro lado los experimentos demuestran que el universo depende de donde se lo mire y que los objetos no existen hasta que no se los mida o vea. Sería como que no tiene sentido preguntarse dónde está la luna si nadie la mira…. ¿Se comprende?
Esto quiere decir que la teoría cuántica esta completa (o por lo menos lo suficiente), solo pasa que el universo es así de extraño.
Esto se le llama NO localidad.
Los localistas y los no localistas, se han odiado mutuamente! Los enredos filosóficos que implican las interpretaciones de la mecánica cuántica, crearon las controversias más acaloradas entre los científicos de la época…
Einstein y Bhor se han disputado su honor, aunque siempre con respeto.
Ahora, la teoría cuántica de campos nos ofrece una alternativa a la explicación de un universo no local, o sea, la realidad depende de cómo la miremos, porque es un fenómeno secundario producido por interferir con ella.
Al final ambos tenían razón… ¿o no?
¿Entones con las teorías de campos se eliminan todas las implicaciones paradójicas y filosóficas?
Por supuesto que no. Muchas conjeturas han desaparecido, pero las implicaciones son más aterradoras que antes…
…se han tenido que inventar otras teorías más sofisticadas (como la teoría de cuerdas), cuyas conjeturas matemáticas rozan con un universo inteligible.
Entonces que son las partículas?
Lo que en nuestro mundo se percibe como "partículas" o como "vacío", no son más que "fluctuaciones" (agitaciones u oscilaciones) de un campo asociado a las partículas, (campo cuántico).
Con este criterio, las partículas son solo fenómenos derivados de estos campos.
¿Y que son los Campos?
Si no te refieres a grandes extensiones de tierra, los campos son entelequias matemáticas del mundo de la física a altas energías.
Preguntarse qué son los campos está al nivel de preguntar que es el tiempo, o por que las partículas miden tanto o tanto, o por que las constantes universales son como son.
¿Los átomos y las moléculas están asociados a una conglomeración de excitaciones de varios campos?
Si, en efecto hacia eso apunta la teoría. Los protones por ejemplo, al igual que los neutrones, son interacciones localizadas en una región del espacio-tiempo de campos de quarks y campos de gluones. El problema radica que hoy día no existe la matemática para desarrollar cálculos tan complejos.
¿Por qué no se enseña en las universidades campos antes que cuántica no relativista, para no caer en las implicaciones filosóficas?
Hoy sigue siendo un tema discusión académica, pero se opta primero por enseñar cuántica a bajas energías como método de abstracción.
El problema es que los estudiantes crean analogías, aquí es donde aparecen las paradojas.
Muchos opinan que si bien la enseñanza de campos debe dejarse para cursos avanzados no debería privarse el concepto a los iniciados.