MECÁNICA CUÁNTICA Y TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

MECÁNICA CUÁNTICA Y TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

La Mecánica Cuántica y la teoría de la relatividad son las dos grandes teorías de la Física del siglo XX. Ambas surgieron a principios del siglo pasado para explicar fenómenos que contradecían las predicciones de la Física Clásica, nacida con Isaac Newton en el siglo XVII El nombre Mecánica Cuántica fue utilizada por primera vez por Max Born en 1924 en un paper que llevaba como título Sobre Mecánica Cuántica (Zur Quantummechanik).

¿Qué es la mecánica cuántica? Según el paper Zur Quantummechanik de Max Born publicado en 1924, la mecánica cuántica brinda en un aspecto general la posibilidad de descifrar o describir los fenómenos físicos que ocurren en las diferentes escalas del universo; comenzando por las partículas más elementales de como lo son los electrones y los quarks, núcleos, átomos y moléculas hasta las estructuras estelares. El campo de aplicación de la mecánica cuántica es universal pero solo cuando se estudia en sistemas muy pequeños en donde esta difiere de la física clásica de Newton.

En la mecánica cuántica también encontramos a un Físico teórico estadounidense llamado Richard Feynman, expresa en su texto de mecánica cuántica, que la relación que hay entre la física clásica y la cuántica es la misma que hay entre un objeto y su sombra. La sombre permite conocer de manera aproximada la forma del objeto, pero eso no nos asegura de que podamos recrear de manera precisa el objeto original.

Durante el periodo de formación de la mecánica cuántica los científicos se hallaron con algunas limitaciones la formulación de ecuaciones, las 4 principales a las que se enfrentaron son el principio de incertidumbre, el principio de superposición, el efecto túnel y la formulación de una pregunta como ¿Son ondas, partículas o ambas?

Más detalladamente vemos que el principio de incertidumbre es un aspecto fundamental de la mecánica cuántica debido a Werner Heisenberg, dice que a mayor precisión sobre la medida de la posición de una partícula, menos precisión habrá sobre su velocidad y viceversa, esto implica que en la mecánica cuántica no podemos hablar ni de trayectoria ya que si sabemos dónde esta, no podemos saber para donde se mueve y viceversa. Por supuesto que en estas consideraciones nuevamente vemos la intervención de la constante de Planck h, por este motivo estos efectos se vuelven insignificantes en el mundo microscópico.

Para comprender el principio de superposición, hay que tomar como números binarios llamados bits; ahora vemos que un bits equivale a un 0 o un 1, este es el lenguaje que manejan nuestras computadoras de hoy en día, con los procesadores actuales se crea, analiza e interpreta la información rápidamente pero siempre se maneja o un 1 o un 0 pero nunca ambos al mismo tiempo, pero en la mecánica cuántica podemos ver como el 1 y el 0 pueden ser cada uno y el mismo ¿qué significa esto? Supongamos que en un sistema cuántico se codifica la energía en 1 y 0. Si el sistema está en un estado de energía, cuando medimos se obtiene un valor de 1. Y si está en el estado de energía 0, al medir obtenemos la energía 0. Pero cuando esta en superposición de ambos códigos, cuando medimos se puede obtener tanto valores de 1 como de 0, con ciertas probabilidades las cuales quedan determinadas por el tipo de superposición. Es importante destacar que no se tiene un valor intermedio entre 0 y 1.

En el universo conocido o macroscópico sabemos que al arrojar un objeto contra una pared solida esta nuca seria atravesada por el objeto, sin embargo en el mundo microscópico este fenómeno llamado efecto túnel es mucho más común de lo que se piensa donde la pared es corresponde a una barrera de potencial, con una cierta probabilidad. Este es la base de los circuitos integrados que se usan para la construcción de computadoras

En el caso de estudiar el comportamiento sabemos que en la física clásica las ondas son ondas y las partículas son partículas, Sin embargo, en la mecánica cuántica no es así, ya que donde las ondas electromagnéticas, que depende a la frecuencia se manifiestan como luz, rayos ultravioleta, rayos x, ondas de radio, etc. pueden estas mostrar propiedades de partículas como fotones, mientras que las partículas se pueden percibir como ondas; esto quiere decir que tanto la luz y la materia existen en la mecánica cuántica como partículas, y lo que se comporta como onda es las probabilidad de encontrar dichas partículas en algún lugar.

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