Mucho si se hablaba de física cuántica. Este tema es objeto de estudio y reflexión en varias áreas de nuestras vidas, tales como:
- místico
- esotérico
- espiritistas
- cientifico
- metafísico
La física cuántica está presente en la vida humana y su progreso tecnológico. Los dispositivos electrónicos que utilizamos son el resultado de estudios e investigaciones basados en la física cuántica. La física cuántica es la clave para muchas innovaciones tecnológicas y para comprender los misterios de nuestra vida y el universo.
Para obtener más información sobre este conocimiento, siga este artículo con la siguiente información:
Tabla de contenido
¿Cómo se descubrió la existencia de la física cuántica?
Hace poco más de un siglo, los científicos tenían dificultades para explicar las propiedades relacionadas con la luz. Un ejemplo de esto es cuando ellos, al investigar la radiación emitida por los gases dentro de una lámpara de descarga eléctrica, al observar el efecto con un prisma, notaron que esta radiación tenía líneas de color bien definidas y no sabían la razón. En ese momento el físico danés Niels Bohr entró en la historia, explicando que la respuesta estaría en el comportamiento de los átomos de gas de la lámpara.
Según Niels Bohr, los átomos estarían compuestos por un núcleo orbitado por electrones, en una estructura similar a la del sistema solar, con una particularidad: los electrones solo podrían circular en órbitas adecuadas a su nivel de energía.
Cuando estas pequeñas partículas de gas chocaron, sus electrones ganaron energía y saltaron a otra órbita más energética del átomo. Después de un tiempo, el electrón volvería a su nivel de energía inicial, liberando la parte "extra" que había adquirido en forma de un fotón, es decir, una partícula de luz.
La explicación para las líneas coloreadas es que cuando un electrón vuelve a su nivel de energía más alto de lo normal, emite la energía que ha ganado para hacer este cambio. En el caso de los gases de la lámpara, la energía "extra" se emitió en forma de fotones, que generaron las líneas de colores vistas por los científicos.
Esta energía que se emite en cantidades mínimas no se puede subdividir y corresponde exactamente a la diferencia entre los dos niveles de energía, y de ahí provienen los colores. Este "paquete" de energía se llama cuántico.
La historia de la física cuántica
La Física Cuántica surgió para explicar la naturaleza de lo que es más pequeño: las partículas de materia, porque la física clásica solo puede explicar todo lo que es más grande que un átomo y está sujeto a leyes físicas, como:
- inercia
- la gravedad
- acción y reacción, etc.
Todo comenzó en 1900, cuando al físico alemán Max Planck se le ocurrió la idea de que la energía se enviaba en "paquetes" llamados Quanta.
En 1905, Einstein explicó el efecto fotoeléctrico basado en la investigación de la luz, o más específicamente de la radiación electromagnética, que puede dividirse en un número finito de "cuantos de energía", que son como puntos en el espacio.
En 1913, Niels Bohr explicó, en su artículo sobre la Constitución de átomos y moléculas, las líneas espectrales del átomo de hidrógeno, utilizando la idea de cuantos. El término "física cuántica" se utilizó por primera vez en El universo a la luz de la física moderna, por Max Planck, en el año 1931.
En 1924, el físico francés Louis-Victor de Broglie evidenció la teoría ondulatoria de la materia, afirmando que las partículas pueden exhibir características ondulatorias y viceversa. Sobre la base de esta idea y la investigación de Broglie, la mecánica cuántica moderna nació en 1925, cuando los físicos alemanes Werner Heisenberg y Max Born desarrollaron la mecánica matricial, y el físico austriaco Erwin Schrödinger inventó la mecánica de ondas y la ecuación no relativista de Schrödinger.
En 1926, el nombre Quanta de energía se llamó fotones, un término introducido por Gilbert N. Lewis.
Contribuciones prácticas de la física cuántica
En términos tecnológicos, la física cuántica contribuyó con varios descubrimientos e inventos, tales como:
- cuaderno
- teléfono inteligente
- transistores
- laser
- semiconductores
- electrodomésticos
- electrónica
- resonancia magnética
- chip
- estudios de ingenieria genetica
Mundo cuántico
Ejemplos de cómo la física cuántica es parte de nuestro mundo:
- Nuestro cuerpo es cuánticoya que está formado por pequeñas partículas.
- El dispositivo de resonancia magnética es un ejemplo que resulta de la física cuántica. Esta máquina genera un campo magnético que sacude los niveles de energía electrónica de las moléculas de agua presentes en el cerebro. La cámara detecta este efecto y reproduce una imagen equivalente.
- Los láseres, que tienen diversas aplicaciones en el cuidado de la salud, utilizados en exámenes y cirugías, también tienen su funcionamiento basado en leyes cuánticas. Este dispositivo "amplifica y canaliza" los fotones liberados por los electrones en descomposición del nivel de energía que genera el haz de luz.
- Gracias a los procesos cuánticos, la energía solar se puede utilizar como iluminación a través de paneles solares.
- Las reacciones que se producen para producir energía nuclear son objeto de estudio de la física cuántica.
- Las computadoras y los teléfonos inteligentes se inventaron siguiendo los principios de la mecánica cuántica en sus circuitos eléctricos.
- El procesador de este equipo está hecho de silicio, en el que la distribución del electrón está en forma de onda, que forma parte de los estudios y experimentos de mecánica cuántica.
Salto cuántico
Se explicaron los colores de la luz, pero surgió otra pregunta que hizo reflexionar, los electrones que aparentemente no se movieron en el espacio para pasar de un nivel de energía a otro simplemente desaparecieron de una órbita y aparecieron en otra.
Los científicos calificaron este fenómeno como un "salto cuántico". Ninguna de las leyes de la mecánica clásica, como la desarrollada por Isaac Newton, explicaba este fenómeno. No había nada que dejara claro cómo uno podría estar en un lugar u otro o cómo algo podría aparecer en un nuevo lugar sin moverse en el espacio.
La mecánica clásica no tenía explicación para el comportamiento de partículas muy pequeñas en la escala nanométrica, 100,000 veces más pequeñas que el grosor de un cabello. Otras leyes gobernaron este mundo microscópico, las leyes de la mecánica cuántica.
Las probabilidades del mundo cuántico
Los investigadores se centraron en encontrar la explicación para el comportamiento de los electrones. Después de varias investigaciones y experimentos para comprender cómo funcionaba este desplazamiento instantáneo, tuvieron otra sorpresa: aunque eran partículas, los electrones se movían como ondas.
Para comprender mejor el comportamiento del electrón, se puede usar el ejemplo de dos cajas. Fingiendo que el electrón es agua de un cubo, a medida que tiramos el agua hacia las cajas, el agua salpicará en las dos cajas. Del mismo modo, si tratamos de saber en qué caja terminó el electrón, es difícil saber su posición, pero lo que podemos descubrir es la probabilidad de que esté en cada caja. Cuando el agua salpica en todas las direcciones y direcciones, es como las ondas del electrón.
Las gotas de agua chocan y se mezclan como las ondas del electrón que finalmente chocan e influyen entre sí, determinando así un nuevo curso y una nueva realidad.
Las regiones donde la onda es más alta son las más propensas a ser la ubicación del átomo.
Los fundamentos de la física cuántica
La física cuántica se basa en la incertidumbre, las probabilidades y la experimentación, con instrumentos para comprender el funcionamiento de la naturaleza.
Al propio Albert Einstein le resultó difícil aceptar esta idea porque, para él, la Física Cuántica tenía fallas, lo que lo llevó a decir que "Dios no juega a los dados con el universo".
Niels Bohr en defensa de la física cuántica impugnó la crítica de Albert Einstein respondiendo: "Deja de decirle a Dios qué hacer".
La molestia de Albert Einstein no se detuvo allí, se molestó aún más por otra propiedad de los electrones, que se explicará a continuación.
A través de la investigación, los científicos han llegado a la conclusión de que los electrones tienen tantas opciones de lugares que pueden estar que no eligen solo uno de ellos.
Sin embargo, algo curioso sucede cuando los físicos investigan la ubicación de esta partícula. Cuando se observa, se ve obligada a elegir solo una ubicación. Para comprender mejor este comportamiento de los electrones, es como un aula sin el maestro, los estudiantes salen de la sala y se agitan, pero cuando el maestro abre la puerta, cada estudiante regresa a su lugar.
Del mismo modo, cuando nadie está mirando, los electrones se agitan y no se detienen en silencio, pero cuando resulta, toman un lugar. Recordando que "Descubrir" la posición del electrón es realmente deducir su posición más probable. Este principio se denomina superposición, en el que el estado de la partícula se refiere a la superposición de posibilidades, hasta que alguien lo obliga a elegir una de ellas.
Al respecto, Einstein comentó: "Me gusta pensar que la luna estará allí incluso si no estoy mirando".
Para comprender mejor este principio, aquí hay una metáfora sobre la definición de la posición del electrón: tenemos un boleto de lotería, ese boleto puede o no ser otorgado. Este boleto solo asumirá una única característica después del sorteo cuando será "obligatorio" asumir una de las situaciones.
¿Cómo averiguar la posición del electrón?
Supongamos que queremos averiguar la ubicación del electrón. Una posibilidad para esto es arrojar un fotón, una partícula de luz, sobre la región donde es más probable que esté la partícula.
Si el electrón está realmente allí, el fotón colisionará con él, causando que ambas partículas se desvíen de su camino. Los átomos se pueden comparar con las bolas de billar.
Tenemos una bola negra y una blanca sobre una mesa de billar en una habitación oscura. Para conocer la posición de la bola oscura, jugamos la bola blanca, si golpea la bola oscura encontraremos su posición, pero en contraste, el choque entre las dos bolas cambiará la velocidad de la bola negra, por lo tanto, conocer información sobre el ubicación de la bola negra, ya no sabemos su velocidad.
Entrelazado Cuántico
El primero en aludir a esta propiedad fue Einstein, en un artículo que escribió con los físicos Boris Podolsky y Nathan Rosen. En su trabajo, los tres cuestionaron la teoría cuántica al llamarla incompleta y abordar el comportamiento de los electrones. Sin embargo, la propiedad del enredo cuántico fue nombrada Schrödinger, en una carta escrita a Einstein después de la publicación del artículo.
Posteriormente, el físico austriaco escribió un estudio que define las propiedades de tal fenómeno. El entrelazamiento cuántico establece que dos partículas pueden entrelazarse cuando están juntas y si existe un vínculo entre sus propiedades. Entrelazado significa que cuando buscamos una propiedad de una partícula, también encontramos la misma propiedad en la otra que es su "par".
Su conexión durará incluso cuando se elimine. Supongamos que hay dos bolas, una blanca y otra negra y colocamos cada una en una caja y las barajaremos, entonces abrimos una de ellas y vemos que la bola es negra, lo que nos hace saber que la otra es blanca . Considerando dos bolas cuánticas, a través del principio de superposición, las dos bolas son blancas y negras al mismo tiempo.
Siguiendo el mismo guión de la situación anterior, para explicar lo que sucede en el enredo cuántico, colocamos cada bola en una caja y las barajamos. De acuerdo con el principio del entrelazado, cuando abrimos la caja, si una bola elige ser negra, la otra bola automáticamente se vuelve blanca. Esto sucede incluso si una de las cajas está en algún lugar lejos, incluso a años luz de distancia.
Cuatro conceptos de mecánica cuántica.
Aquí hay 4 conceptos que guían la mecánica cuántica:
1. LAS PARTÍCULAS SON ONDAS Y VICEVERSA
Las partículas tienen lugar en el espacio, transportando masa y energía a medida que se mueven, y las ondas se propagan a través del espacio, transportando energía a medida que se mueven, sin masa.
2. QUÉ SABER ACERCA DE TODO SE BASA EN LAS PROBABILIDADES
Los físicos que utilizan la mecánica cuántica para descubrir los resultados de un experimento solo pueden predecir la probabilidad de detectar uno de los posibles resultados porque el resultado final es aleatorio.
3. LA MEDICIÓN DETERMINA LA REALIDAD
Si bien el estado exacto de una partícula cuántica no se mide, es indeterminado. Solo después de la medición se determinará el estado de las partículas y todas las mediciones de partículas posteriores tendrán el mismo resultado.
4. Las correlaciones cuánticas no son locales
El entrelazamiento cuántico ocurre cuando dos partículas cuánticas interactúan, sus estados dependen el uno del otro, sin importar cuán separados estén.
Física Cuántica y Realidades Paralelas
Por la física cuántica cuando imaginamos un objeto, ya lo estamos alterando.
Llevando esta pregunta a nuestra vida diaria, Cuando tomamos una decisión o hacemos una elección, surgen dos realidades paralelas. Para comprender mejor esto, a continuación se presenta un ejemplo:
Al recibir una invitación para visitar un lugar, surgen dos realidades paralelas, una es que si aceptamos estaremos en ese lugar y otra cuando nos negamos, no estaremos en el lugar, por lo que definimos nuestra posición.
Física Cuántica y su influencia en nuestra vida.
Este video presenta el programa Connection Science, con una entrevista del profesor de física y matemática Paulo Henrique Guimarães, de la Universidad Católica de Brasilia, que habla sobre la física cuántica y qué sucede en el mundo de los átomos y cómo influye en nuestra vida.
[incrustar] https://www.youtube.com/watch?v=SBpknl5Dg4c [/ incrustar]
Nuestra relación con la física cuántica
Bueno, podemos decir que todavía hay mucho que entender y descubrir sobre la física cuántica, pero es un hecho, por todo lo que se ha expuesto en este contenido, por lo que la ciencia ya ha demostrado y por los misterios que de alguna manera son perceptibles y sentidos por nosotros. Humanos
Nuestra realidad no se limita solo al mundo físico y Nuestras elecciones y energía influyen y afectan la materia y el medio ambiente. a nuestro alrededor Esto es algo que los ojos vigilantes y la atención plena pueden probar y realizar.
Nuestras relaciones, decisiones, acciones, pensamientos, vibraciones, sensaciones, emociones y magnetismo conforman varios niveles de energía y dimensiones que afectan nuestra conciencia y viceversa, lo que interfiere con el curso de la realidad.
Nuestra realidad física está constantemente interactuando con los átomos, sus partículas y viceversa.
Saber esto nos hace más conscientes del vínculo entre el micro y el macrocosmos y la importancia de esta interacción para una experiencia más consciente de la realidad.