LA Físicacuántico, también conocido como mecánica cuántica, es una amplia área de estudio dedicada a analizar y describir el comportamiento de sistemas físicos de dimensiones reducidas, cercanos a los tamaños de moléculas, átomos y partículassubatómico.
A través de la física cuántica, fue posible comprender los mecanismos de decae radiactivo, de la emisión y absorción de luz por los átomos, de la producción de Rayos x, del efecto fotoeléctrico, propiedades eléctricas de semiconductores, etc.
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Física cuántica para principiantes
cuando entramos en el escala de átomos y moléculas, a leyes de la física macroscópica, que son perfectamente capaces de describir los estados de movimiento de los cuerpos que vemos a nuestro alrededor a diario, se convierten en obsoleto e incapaz para determinar las cantidades físicas relacionadas con partículas tan pequeñas.
Lo que sucede en el mundo cuántico es que las leyes de la física ya no son determinista, es decir, no son capaces de predecir exactamente dónde está algún objeto, oa qué velocidad: nada aquí es determinista, las medidas obtenidas de los sistemas cuánticos se expresan en
impares.Actualmente, contamos con sistemas de medición capaces de proporcionarnos la posición de un objeto con una precisión sumamente precisa. Sin embargo, incluso con las tecnologías más avanzadas, no podríamos determinar la posición exacta de un átomo, por ejemplo. Que imposibilidad no está relacionados a la resolución de un dispositivo o la habilidad de un trabajador de instrumentos, pero sí a la naturaleza misma de la física cuántica.
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Éste naturaleza de la física cuántica se ha mostrado con el tiempo como un verdadero desconocido, durante mucho tiempo incomprendido, lo que acabó llevando a muchos físicos a cuestionarlo, darle diferentes interpretaciones o incluso negarlo por completo. Sin embargo, también contribuyó a la creación de varios mitos y creencias en torno al concepto de física cuántica.
A pesar de parecer “extraña”, la mecánica cuántica es una de las teorías de la física más exitosas, la precisión de los resultados logrados por esta teoría es aterradora. Actualmente, la interpretación más popular y aceptada de la mecánica cuántica se llama Interpretación de Copenhague, desarrollado por algunos de los nombres más importantes de la ciencia, como NielsBohr,MaxNació,WolfgangPauli,WernerHeisenberg y otra.
![La interpretación de Copenhague se consolidó durante la conferencia de Solvay. [1]](/f/da2205c24a4f5c7d0a59238e3ba57d86.jpg)
La interpretación de Copenhague se consolidó durante la conferencia de Solvay. [1]
Según esta interpretación, todos los sistemas cuánticos tienen un función de onda que los describe completamente. Esta función de onda es una expresión matemática compleja y virtual (sin realidad propia), de la que es posible extraer toda la información de este sistema.
Los resultados obtenidos en base a las funciones de onda, a su vez, son las probabilidades de que se observe algo o que encontremos un átomo en algún nivel de energía específico. Aun así, puede haber probabilidades de que un átomo produzca una emisión radiactiva o de que neutrón sufrir una desintegración, convirtiéndose en un neutrón y un electrón. Las posibilidades son enormes.
El desafío para los físicos es encontrar la función de onda para el sistema, y eso no es fácil: es necesario resolver una o más. ecuacionesenSchrodinger, esta ecuación relaciona las energías cinética y potencial de los sistemas cuánticos.
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Aplicaciones de la física cuántica
A través de la física cuántica, es posible comprender
emisiones de luz por átomos;
los fenómenos de desintegración radioactiva;
el funcionamiento de Láser, el efecto fotoeléctrico;
la atracción entre neutrones y protones en núcleo atómico;
el modelo estándar de partículas fisicas;
la dualidad onda-partícula;
todas las leyes de la física clásica que conocemos (ya que, al ser más generales, las leyes de la mecánica cuántica pueden derivar de las leyes que gobiernan nuestro mundo clásico).
El funcionamiento del láser solo se obtuvo mediante el estudio de la mecánica cuántica.
Origen
El surgimiento de la física cuántica moderna tuvo lugar en 1920, cuando el físico alemán MaxPlanck logró explicar el mecanismo de problema del cuerpo negro y su relación con un extraño error en los cálculos en ese momento, llamado catástrofe ultravioleta.
Resulta que el cuerpos negros, objetos capaces de absorber toda la radiación que se les dirige, reemitiéndola en forma de radiación térmica, no la emitieron como esperaba la teoría electromagnética actual. Para resolver la situación, Max Planck sugirió que la energía del campo electromagnético sea cuantificado, es decir, subdivididos en pequeños haces de energía, que, un poco más tarde, pasarían a denominarse fotones - usted cuanta energia.
La interpretación de Planck de la radiación del cuerpo negro no fue bien aceptada (ni siquiera por él), sin embargo, unos años más tarde, Albert EinsteinHizo uso del mismo argumento y logró explicar el efecto fotoeléctrico.
En 1905, Einstein publicó una serie de artículos que marcaban la fecha como el "año milagroso de la física", pero el Su aclamación llegó a través de su Premio Nobel de Física, por explicar el mecanismo detrás de la fotoelectricidad. Einstein había llegado a la conclusión de que la luz se comporta como partícula y como onda. Este comportamiento se conoció como el naturaleza dual de la luz.
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En 1924 fue el turno de LuisenBrogliecontribuir a la mecánica cuántica. De Broglie publicó, en su tesis doctoral, que las partículas cuánticas también tienen un longitud de onda, así como la luz y, por tanto, deben presentar un comportamiento ondulatorio en determinadas condiciones.
El físico francés predijo que los electrones deberían mostrar un patrón de interferencia cuando se someten al experimento de doble rendija, tal como lo hacen las ondas. En 1927, su hipótesis fue confirmada por el Experimento de Davisson-Germer: se estableció el dualidad entre onda y materia.
La razón detrás del comportamiento dual de la materia permaneció desconocida hasta que, en 1927, WernerHeisenberg Enunció un principio físico derivado de las propiedades matemáticas de la teoría cuántica. De acuerdo con este principio, conocido como principio de incertidumbre, hay pares de variables que no podrían medirse simultáneamente con total precisión. Estas variables se llaman conjugar variables.
posición y velocidad, por ejemplo, son cantidades físicas que no se pueden determinar con total precisión en el mundo cuántico: si conocemos con gran precisión la velocidad a la que se encuentra un átomo, Perdimos por completo la precisión en su posición, de manera similar, si pudiéramos medir la velocidad de un átomo, no podríamos decir cuál es su posición en ese mismo instante.
Para comprender el principio de incertidumbre, basta piensa en cómo vemos las cosas: la luz que emana de los objetos debe llegar a nuestros ojos, para que esta información sea traducida por nuestro cerebro. En otras palabras, para que veamos, necesitamos intercambiar fotones con el entorno. En el caso de los átomos y las partículas, esto es más serio de lo que parece: imagina que quieres saber dónde está un átomo, para hacerlo necesitarías emitir un fotón hacia ti, pero al hacerlo, el átomo aumentaría la velocidad debido a la colisión, por lo que ya no podrías saber dónde estaba. es.
Por tanto, el principio de incertidumbre nos permite comprender un poco mejor la dualidad de la materia ondulatoria: en el mundo cuántico, la las magnitudes físicas se comportan de forma no determinista, como si fueran ondas, cuyas amplitudes son, de hecho, impares.
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Física cuántica, espiritualidad y pseudociencia
Hoy en día, se ha vuelto común leer anuncios de cursos, curas milagrosas, productos revolucionarios, terapias. infalibles, oraciones para atraer dinero e incluso métodos de curación utilizando términos relacionados con la física. cuántico.
Sin embargo, es necesario enfatizar que en ninguno de estos casos existe una relación directa con el conocimiento que resultó de la investigación en física cuántica. Son, de hecho, un malversación, que solo fue posible gracias a ignorancia de una gran parte de la población, en lo que respecta a la Física moderna y contemporánea.
Comprender la física cuántica implica dominar una gran formalismo matemático y mucho conocimiento de Física, Álgebra, Geometría, Electrodinámica, etc. Por lo tanto, se necesitan muchos años de estudio para comprenderlo de una manera mínimamente aceptable para los estándares académicos.
También es cierto que muchas personas creen que sus prácticas se basan en fenómenos cuánticos, y no es raro encontrar testimonios de personas que se sintieron mejor al recurrir a estas acciones. Sin embargo, podemos citar razones que desmienten la efectividad de las llamadas prácticas cuánticas:
Los fenómenos cuánticos solo se vuelven relevantes y observables a escalas atómicas. Después de un cierto tamaño, todo comienza a comportarse de acuerdo con la física clásica, la física de la escala macroscópica.
Los beneficios que experimentan las personas que compran productos o comienzan a realizar algún tipo de actividad relacionada a "cuántica" se puede ver en algunos experimentos, en los que se observan mejoras en pacientes tratados con placebo. Estos efectos ocurren porque los pacientes creen que están mejor y se condicionan.
Debido a la gran falta de conocimiento sobre el significado real que se le atribuye a la palabra cuántico, es natural que esto implique misticismo, lo que nos hace ver que se utiliza con frecuencia en los contextos más inverosímiles: conferencias motivacionales, cursos de entrenamiento cuántica, oraciones cuánticas, cosmética cuántica, curas cuánticas, etc.
A pesar de ser muy diferentes, todos estos anuncios tienen algo en común: son pseudocientífico y, en su mayor parte, su objetivo es obtener beneficios. Por tanto, en algunos casos, se les puede llamar charlatanería, cuyo objetivo es agregar valor y confiabilidad a productos, servicios o costumbres ordinarias en su esencia.
Cuando observe el uso de conceptos muy abstractos en contextos poco probables, desconfianza y tratar de buscar información de fuentes confiables, como sitios web educativos establecidos, páginas vinculadas a instituciones educativas o artículos científicos. LA información es la única forma de prevenir estafas, charlatanerías y otro tipo de creencias que usan, indebidamente, el nombre de áreas de conocimiento que están consagradas pero conocidas por pocos.
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Libros
Si está interesado en comprender mejor cómo funciona la física cuántica, pero es un lego o le gustaría consultar fuentes confía en esta área de la física, consulte algunos libros que pueden ayudarlo a comprender mejor el mundo extraño cuántico:
el misterio cuántico - Andrés Cassinello y José Luiz Sánchez Gomez
Comprensión de la teoría cuántica: un libro ilustrado - JP McEvoy y Oscar Zarate
el universo elegante -Brian Greene
El enigma cuántico: encontrar la física con conciencia - Charles Townes
[1] Créditos de imagen: Benjamin Couprie, Institut International de Physique de Solvay / Wikimedia Commons.
Por mí. Rafael Helerbrock
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-fisica-quantica.htm
