Los misterios de la mecánica cuantica

Rotary Club Madrid Castilla

Los misterios de la
mecánica cuántica

Madrid 13 de Septiembre de 2012

José G. Pérez Castillo

El método científico
- Racionalismo (Todo efecto tiene una causa)

1- Contingencia en el espacio

2- Prioridad de la causa

3- Existencia de conexión causa-efecto

- La piedra angular de la ciencia es la
prueba ó datos/evidencia (Nada es
absolutamente cierto aunque si puede ser
absolutamente falso)

El método científico (2)
- La ciencia opera de cuatro formas
1- Por Deducción (Las conclusiones se
obtienen desde un conjunto de
proposiciones. Lógica pura)
2- Por inducción (Las conclusiones se
obtienen desde hechos particulares)
3- Por probabilidades (Por la frecuencia
de los hechos se concluye lo mas
verosímil)
4- Por estadística (Se acepta como
conclusiones los valores medios)

El método científico (3)
El objetivo de los físicos es entender el
universo
4 pasos:
1- Observación
/experimentación
2- Deducción
3- Hipótesis
4- Falsificación
(Las ideas deben
ser capaces de
probarse su
falsedad)

El Universo
- Galileo (1564-1642)
Descubre la gravedad y desarrolla las
ideas de velocidad, fuerza e inercia, entre
otras.
- Newton (1642- 1727)
Formula la ley de la gravitación, explica
las orbitas de los planetas y formula las 3
leyes de la mecánica clásica.
- Maxwell (1831- 1879)
Formula las 4 leyes del
electromagnetismo

Electromagnetismo-La luz

Propiedades
1- Reflexión
2- Refracción
3- Difracción

Experiencias

1- Abiertas ambas rendijas se produce interferencias.
Es una onda. Pasa a la vez por ambas rendijas
2- Tapando una abertura la intensidad es ¼ de la anterior.
Cambia la posición del mínimo El fotón sabe si hay una o
dos rendijas abiertas.
3- En una placa fotográfica solo se ennegrece un punto
José G.Es una partícula. Muchos fotones forman ondas.
Pérez Castillo

Comentario
Como comentario a estos resultados,
Richard Feynman exclamó:

“It is quite mysterious. And the more
you look at it the more mysterious it
seems”.

“I think I can safely say that nobody
understands quantum mechanics”


Experiencias (2)

1- En los átomos los electrones de las capas no radian
energía a pesar de que existe aceleración. La teoría
electromagnética falla.
2- En los espectros de difracción de los materiales
aparecen rayas características de cada elemento cuya
posición se desplaza con la velocidad Las rayas
implican que los electrones se comportan como partículas
mientras el desplazamiento corresponde a ondas.

Fundamentos de la m. c.
- 1- Cuantificación de la energía (Quantum
de Planck)

- 2- Dualismo onda/particula

- 3- Principio de incertidumbre
(Heisemberg. No se puede conocer

con exactitud simultáneamente la

posición y velocidad de una partícula)

Fundamentos de la m. c. (2)
4- Función de onda
(Onda de Broglie. El modulo
al cuadrado es la probabilidad del valor)
5-Ecuacion de Schrödinger
Valores medios
Operadores (A cada
observable le corresponde un operador)
Valores propios (Únicos resultados posibles)
6- Principio de superposición
(Efecto tunneling. Origen
de la radioactividad)

Fundamentos de la m. c. (2)
7- Principio de correspondencia
En el mundo macroscópico la m. c. debe
reproducir la mecánica clásica
8-Principio de simetría
Toda partícula tiene su antipartícula (La
antimateria). Supersimetria. Campo y
bosón de Higgs.

9- Principio de no localidad
Una medida hecha en una parte del sistema
repercute instantáneamente en el resto


Algunos resultados de la m. c.
• Todo lo no prohibido por las leyes cuánticas
que puede existir, existe
(Antimateria, muchos universos, ordenador
cuántico, radioactividad, etc.)
• Las leyes del mundo macroscópico (Por ej.
Conservación de la energía) pueden violarse
en muy pequeños intervalos
• Fisión nuclear (La bomba atómica)
• Fusión nuclear (Energía solar)
• La s 4 fuerzas fundamentales y sus acciones
a distancia (Gravitación, Electromagnética,
Nuclear fuerte, Nuclear débil y sus correos:
bosones)

Algunos resultados de la m. c. (2)
• Teoria del todo
Modelo estándar (Unificación de las 3
ultimas fuerzas)
Modelo completo (GUTS) (Incluye la
gravedad)
• Espacio de 10 (11) dimensiones

• Teoría de cuerdas

• Agujeros negros


• Nacimiento
del universo


• Vacio
cuántico


• Radiación de Hawking


• Creación y destrucción de la materia


M. normal, 4,6%; M. oscura, 23%; Energia oscura, 72%


Resumen y conclusiones
1- Los micro objetos no son ni partículas ni
ondas (Tienen ambas propiedades)
2- Los estados de las micropartículas se
describen por medio de funciones de onda
(El cuadrado del modulo de la onda es la
probabilidad de encontrarse en una
posición)
3- Las macropartículas están esparcidas por
todo el espacio
4- Si existen varios caminos de propagación,
las funciones de ondas se suman (Se
producen los fenómenos de: refracción,
reflexión y difracción conocidos)

Resumen y conclusiones
5- Los micro objetos no tienen
trayectorias determinadas (No existe el
concepto de velocidad)
6- No es posible medir exactamente y a la
vez la posición y la velocidad, ni
tiempo/energía, ni posición/tiempo,
etc.
7- Solo se puede calcular probabilidades.
Es imposible predecir cual de estas se
realizará

Conclusión
A tenor de lo visto anteriormente:
1- Conceptos como: Alma,
Sentimientos, Inteligencia, etc.
¿Son más, ó, igual de misteriosos que
la propia materia que creemos
conocer?
2- La religión con sus misterios (por
ej. El de la Trinidad), ¿No se nos
hacen mas asequibles a su
veracidad?
3- ¿Es todo materia/energía?

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