La Dualidad Onda-Partícula es una 💩

Summary

El video cuestiona la dualidad onda-partícula, una idea anticuada en la mecánica cuántica que, aunque útil en el pasado, ya no representa adecuadamente el comportamiento cuántico. El narrador critica su uso indiscriminado y explica cómo el enfoque moderno se basa en la función de onda de Schrödinger y su ecuación para describir probabilidades, no partículas ni ondas. Esta función refleja la distribución de átomos en experimentos como la doble rendija. Sin embargo, la verdadera naturaleza de la función de onda sigue siendo un misterio, lo que abre la puerta a diversas interpretaciones de la mecánica cuántica.

Takeaways

• 🤯 La dualidad onda-partícula es una idea anticuada y no refleja el entendimiento actual de la mecánica cuántica.
• 👴 De Broglie utilizó esta dualidad para entender las órbitas electrónicas en el átomo de Bohr, pero su utilidad es limitada hoy en día.
• 💡 La dualidad onda-partícula fue popular en los años 1920, pero en 2017 su aplicación está obsoleta según el conocimiento actual.
• 🌀 Schrödinger introdujo la función de onda, una entidad matemática que describe el comportamiento de partículas cuánticas.
• 📊 La función de onda es un campo matemático que asigna un número complejo a cada punto en el espacio.
• ⚙️ La ecuación de Schrödinger describe cómo cambia la función de onda según las condiciones externas.
• 🔢 Born propuso que el cuadrado de la función de onda indica la probabilidad de encontrar una partícula en un lugar específico.
• 🎯 Los físicos utilizan la función de onda y su cuadrado para predecir dónde es probable que aparezcan las partículas cuánticas.
• 🧐 La interpretación de la función de onda y su conexión con la realidad sigue siendo un misterio en la física moderna.
• 🎬 El video sugiere que la comprensión actual de la mecánica cuántica va mucho más allá de la simplista dualidad onda-partícula.

Q & A

¿Por qué el autor critica el uso indiscriminado de la dualidad onda-partícula en la divulgación científica?

El autor critica el uso indiscriminado de la dualidad onda-partícula porque considera que es una idea obsoleta, que aunque fue útil en el pasado, no refleja con precisión el entendimiento actual de la mecánica cuántica. Además, cree que esta dualidad simplifica en exceso el comportamiento cuántico.

¿Qué es la dualidad onda-partícula y cómo surgió?

La dualidad onda-partícula es la idea de que los objetos cuánticos, como átomos, electrones o fotones, pueden comportarse como ondas en algunos casos y como partículas en otros. Surgió a partir de experimentos como el de la doble rendija, donde los resultados sugerían que los átomos exhibían un comportamiento ondulatorio al interferir, pero golpeaban la pantalla como partículas.

¿Cuál fue el aporte de Louis de Broglie a la dualidad onda-partícula?

Louis de Broglie utilizó la dualidad onda-partícula para entender las órbitas de los electrones en el modelo atómico de Bohr, logrando buenos resultados al tratar los electrones como ondas que ocupan órbitas específicas.

¿Por qué el autor considera que la dualidad onda-partícula está obsoleta en 2017?

El autor considera que la dualidad onda-partícula está obsoleta porque ya no es suficiente para explicar fenómenos cuánticos más complejos como el efecto túnel, el entrelazamiento cuántico o los detalles finos de la estructura atómica. Además, el conocimiento actual de la mecánica cuántica ha superado la necesidad de esta dualidad para describir la realidad.

¿Cómo describe el autor la función de onda introducida por Schrödinger?

El autor describe la función de onda de Schrödinger como una entidad matemática que puede ser vista como un campo que asigna un valor complejo a cada punto en el espacio. Este valor complejo se puede imaginar como una flecha en un plano, con una dirección y un tamaño, y su comportamiento está regido por la ecuación de Schrödinger.

¿Qué papel juega la ecuación de Schrödinger en la mecánica cuántica?

La ecuación de Schrödinger describe cómo cambia la función de onda en función de la situación en la que se encuentre un sistema cuántico. Es la herramienta que permite a los físicos predecir la evolución de sistemas cuánticos en el tiempo y el espacio.

¿Cómo se relaciona la función de onda con las probabilidades de medición en mecánica cuántica?

Según Born, si se toma la longitud de la flecha de la función de onda y se eleva al cuadrado, se obtiene un valor que representa la probabilidad de encontrar una partícula en un determinado lugar. Esto permite a los físicos predecir la distribución de los resultados en experimentos como el de la doble rendija.

¿Cómo explica el autor el experimento de la doble rendija sin recurrir a la dualidad onda-partícula?

El autor explica el experimento de la doble rendija usando la función de onda y la ecuación de Schrödinger. La función de onda describe las probabilidades de que un átomo se detecte en un lugar determinado. Al hacer muchas mediciones, se observa un patrón de interferencia que refleja las probabilidades, sin necesidad de pensar en el átomo como una partícula o una onda.

¿Qué preguntas quedan sin respuesta sobre la función de onda, según el autor?

El autor señala que no sabemos qué es realmente la función de onda ni qué representa exactamente del mundo real. Esta incertidumbre nos lleva al terreno de las interpretaciones de la mecánica cuántica, un tema que sigue siendo objeto de debate.

¿Por qué el autor sugiere que necesitamos nuevas formas de pensar para comprender el mundo cuántico?

El autor sugiere que intentar comprender el mundo cuántico usando conceptos clásicos, como las partículas y las ondas, no es suficiente. El mundo cuántico es radicalmente diferente, y necesitamos nuevas formas de pensamiento y herramientas matemáticas, como la función de onda, para describirlo con precisión.

Outlines

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🤔 Rechazo a la Dualidad Onda-Partícula

El autor introduce su frustración con el uso extendido y anticuado de la Dualidad Onda-Partícula en la divulgación científica. Explica cómo esta idea fue útil para los físicos antiguos, especialmente para entender el famoso experimento de la doble rendija, donde los átomos parecían comportarse como ondas al atravesar las rendijas, pero como partículas al golpear la pantalla. Señala que aunque la dualidad fue relevante en los años 1920 y permitió importantes avances como el modelo atómico de Bohr y el comportamiento de la luz, hoy en día está obsoleta. Aclara que aunque útil en ciertos contextos, la dualidad no refleja la realidad cuántica moderna, y muchas maravillas cuánticas no pueden explicarse solo bajo este marco.

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🌀 La Función de Onda y la Revolución de Schrödinger

El autor explica que para entender correctamente el experimento de la doble rendija, es crucial abandonar la dualidad y centrarse en la función de onda introducida por Schrödinger. Compara la función de onda con un campo que asigna un número complejo (similar a una flecha) a cada punto del espacio. Estos números complejos oscilan en muchos casos, recordando a una onda, lo que inspiró el nombre de ‘función de onda’. La famosa Ecuación de Schrödinger permite predecir cómo cambia esta función dependiendo del entorno en el que se encuentre, lo que ha sido clave en la comprensión cuántica del comportamiento de partículas.

🔢 El Cuadrado de la Función de Onda y la Probabilidad

Aquí se detalla cómo Max Born descubrió que al cuadrar la magnitud de cada flecha (número complejo) de la función de onda, se obtenía un campo que predecía las probabilidades de encontrar una partícula en un lugar específico. Esto es clave para entender el experimento de la doble rendija: al lanzar un solo átomo, la función de onda nos dice la probabilidad de detectar el átomo en distintos puntos. Los físicos, en lugar de pensar en un átomo como una bolita, usan esta función para calcular probabilidades y entender patrones de distribución en los experimentos.

⌛ Distribución de Átomos y la Naturaleza Desconocida de la Función de Onda

El autor concluye describiendo cómo, al realizar múltiples mediciones, la función de onda representa la distribución de los átomos detectados. La función de onda funciona como un 'reloj' cuántico, pero la gran pregunta sigue siendo: ¿qué es en realidad la función de onda y qué refleja del mundo real? Reconoce que aún no se sabe con certeza qué es esta función, lo que lleva a una discusión profunda sobre las interpretaciones de la mecánica cuántica. Finalmente, invita al espectador a seguir explorando este fascinante tema en futuros videos.

Keywords

💡Dualidad Onda-Partícula

La dualidad onda-partícula se refiere a la antigua idea de que los objetos cuánticos, como electrones o fotones, pueden comportarse a veces como partículas y otras veces como ondas. En el video, se critica el uso moderno de este concepto, que fue útil en su momento para explicar fenómenos como el experimento de la doble rendija, pero que actualmente está obsoleto debido a avances más profundos en la comprensión de la mecánica cuántica.

💡Experimento de la doble rendija

Este es un experimento fundamental en la física cuántica que mostró la naturaleza dual de las partículas como electrones o fotones. Cuando pasan por dos rendijas, exhiben un patrón de interferencia, similar al de una onda, pero al ser detectados, golpean la pantalla como si fueran partículas. En el video, se usa como ejemplo para criticar la dualidad onda-partícula y presentar la función de onda como una herramienta más moderna para entender este fenómeno.

💡Función de onda

La función de onda es una entidad matemática introducida por Schrödinger que describe el estado cuántico de un sistema. En el video, se explica que la función de onda es como un campo que asigna un valor complejo a cada punto del espacio. Es fundamental para predecir las probabilidades de encontrar partículas en ciertas posiciones y se presenta como la forma en que los físicos actuales entienden fenómenos cuánticos como el experimento de la doble rendija.

💡Ecuación de Schrödinger

La ecuación de Schrödinger describe cómo evoluciona la función de onda en el tiempo. Es una herramienta esencial en la mecánica cuántica para entender el comportamiento de sistemas cuánticos bajo diferentes condiciones. En el video, se menciona como la 'bola de cristal' que permite a los físicos calcular cómo se comportará la función de onda en diversas situaciones.

💡Número complejo

Un número complejo tiene una parte real y una parte imaginaria, y en el video se utiliza para describir los valores de la función de onda en cada punto del espacio. La longitud de estos números, al elevarse al cuadrado, da la probabilidad de encontrar una partícula en una posición determinada, siendo clave para entender las predicciones probabilísticas de la mecánica cuántica.

💡Probabilidad

En mecánica cuántica, las predicciones sobre el comportamiento de las partículas se expresan en términos de probabilidades. El video explica que el cuadrado de la longitud de la función de onda nos da la probabilidad de encontrar una partícula en un lugar específico. Es decir, los físicos no pueden predecir exactamente dónde estará una partícula, pero sí la probabilidad de encontrarla en un área.

💡Entrelazamiento

El entrelazamiento cuántico es un fenómeno donde dos partículas pueden estar correlacionadas de tal manera que el estado de una afecta instantáneamente al estado de la otra, sin importar la distancia entre ellas. En el video, se menciona brevemente como uno de los fenómenos que no puede ser explicado por la dualidad onda-partícula, destacando la complejidad del mundo cuántico.

💡Efecto túnel

El efecto túnel es un fenómeno cuántico en el cual una partícula puede atravesar una barrera de energía que, según la física clásica, debería ser imposible. En el video, se usa como ejemplo de un comportamiento cuántico que no puede ser explicado únicamente por la dualidad onda-partícula, resaltando que se necesitan conceptos más avanzados para entender completamente estos fenómenos.

💡Campo cuántico

Un campo cuántico es una entidad que existe en todo el espacio y que puede variar en cada punto del mismo. En el video, la función de onda se describe como un campo cuántico, ya que asigna un valor en forma de número complejo a cada punto del espacio, lo que permite entender cómo varían las probabilidades de la posición de las partículas.

💡Interpretaciones de la mecánica cuántica

Las interpretaciones de la mecánica cuántica intentan explicar qué significa realmente la función de onda y otros aspectos fundamentales del mundo cuántico. El video menciona que no se sabe con certeza qué es la función de onda o qué refleja sobre el mundo real, lo que abre la puerta a diferentes interpretaciones, un tema que se discutirá en futuros videos.

Highlights

La dualidad onda-partícula es una idea de la vieja escuela, y aunque fue útil en su momento, ahora está obsoleta.

El experimento de la doble rendija muestra un patrón similar al de una onda cuando se abren ambas cajas.

Cuando el átomo golpea la pantalla, se comporta como una partícula, golpeando en un lugar específico.

La dualidad onda-partícula es poderosa pero no refleja adecuadamente cómo funciona el mundo cuántico.

Fenómenos como el efecto túnel y el entrelazamiento no pueden explicarse solo con la dualidad onda-partícula.

El problema de la dualidad es intentar entender algo radicalmente nuevo usando conceptos clásicos.

Schrödinger propuso una entidad matemática llamada la Función de Onda, que lo cambió todo en la mecánica cuántica.

La función de onda es un campo con un valor complejo en cada punto del espacio.

La ecuación de Schrödinger describe cómo cambia la función de onda en diferentes situaciones.

El cuadrado de la función de onda representa la probabilidad de encontrar una partícula en un lugar específico.

Los físicos usan la función de onda para entender el experimento de la doble rendija, ignorando la dualidad onda-partícula.

El cuadrado de la función de onda explica la distribución de los átomos tras lanzar muchos de ellos.

La función de onda funciona como un reloj, pero no sabemos exactamente qué es o qué refleja del mundo real.

Entrar en el terreno de las interpretaciones de la mecánica cuántica es un tema complejo y sin respuestas definitivas.

La mecánica cuántica ha superado la dualidad onda-partícula, permitiendo una comprensión más profunda del mundo cuántico.

Transcripts

Hoy vamos a empezar a adentrarnos en el mundo de la mecánica cuántica por el buen camino,

lo que quiere decir que de Dualidad Onda Partícula…

NADA.

Estoy harto de su uso indiscriminado en la divulgación científica.

Os diré por qué.

Ejem.

La dualidad onda partícula es una idea de la vieja escuela, usada por nuestros Antiguos

para entender este experimento que tenía a los físicos acojonados: el experimento

de la doble rendija, que ya explique un vídeo anterior.

Y es que el patrón que aparece cuando abrimos las dos cajas a la vez es muy similar al que

obtendríamos con una onda.

Parece que el átomo sale de las cajas comportándose de manera ondulatoria, sumándose en ciertas

zonas y cancelándose en otras.

Pero cuando llega a la pantalla, se comporta como una partícula y la golpea en un solo

lugar.

Esta idea de que un objeto cuántico parece tener una naturaleza bipolar, a veces de onda

y a veces de partícula, es la llamada Dualidad Onda Partícula o Dualidad Onda Corpúsculo.

El señor De Broglie utilizó esta dualidad para entender las órbitas de los electrones

dentro del átomo de Bohr con muy buenos resultados y, como no, nuestra amiga la luz ya llevaba

un tiempo exhibiendo este comportamiento indeciso.

¡Sí!

La dualidad onda partícula estaba muy guay en 1920, pero ahora estamos en el maldito

2017.

El entendimiento que tenemos de la mecánica cuántica es muy superior y la realidad es

que esta dualidad está obsoleta.

No estoy diciendo que esté mal; la dualidad usada en el momento correcto es una herramienta

poderosa, lo que quiero decir es que sabemos que no refleja bien como es el mundo.

La odio porque cuando hablamos sin contexto de la onda-partícula estamos dando a entender

que todas las maravillas que un objeto cuántico puede hacer, ya sea un átomo, un electrón

o un fotón, las puedo explicar simplemente pensando en él a veces como una partícula

y a veces como una onda...

¡lo que es falso!

El efecto túnel, el entrelazamiento, los detalles finos de la estructura atómica.

Estas son cosas que no se pueden explicar solo con esta dualidad.

Pensar de esta manera ambivalente no basta para comprender todo lo que el mundo cuántico

nos ofrece.

¿Por qué?

Bueno, yo diría que el problema está en que queremos entender algo radicalmente nuevo

en términos de cosas que ya conocemos, de conceptos clásicos y esto no tiene por qué

funcionar.

De hecho, no funciona.

Una vez aclarado esto, os voy contar exactamente como un físico ve el experimento de doble

rendija sin la onda, la partícula y sus respectivas madres.

Todo comienza con el señor Schrödinger.

Un buen día nos salió con una entidad matemática que lo cambiaría todo para siempre.

Esta entidad era una especie de campo, una cosa que llenaba todos los lugares y que tenía

un valor concreto en cada punto del espacio.

Algo parecido a un campo de temperaturas, que te dice los grados a los que esta cada

punto del espacio…

Solo que en este caso en vez de grados en cada punto del espacio había un número complejo.

No puedo daros un curso avanzando ahora mismo, pero quedaos con que un número complejo es

equivalente a una flecha en un plano: apunta hacia algún lugar y tiene un cierto tamaño.

Schrödinger le dio a todo este conjunto infinito de flechas un nombre: La Función de Onda.

¿por qué la llamó así?

Bueno, Schrödinger no solo había parido la criatura, también había descifrado cómo

cambiaba dependiendo de la situación: si metías la función de onda dentro de una

caja las flechas eran de una manera; si la ponías cerca de un muro, eran de otra y si

la dejabas suelta, de otra distinta.

La cuestión es que en las mayoría de los casos estas flechas parecían oscilar, al

igual que lo hace una onda.

Supongo que Schrodinger se inspiró en eso.

Por cierto, la “bola de cristal” que te dice cómo se va comportar la función de

onda dependiendo de dónde la metas es la famosa Ecuación de Schrödinger.

Vamos a lo jugoso: este bicho matemático ¿qué tiene que ver con la realidad?

Bien, Born se dio cuenta que si cogía la longitud de cada flechita, elevaba ese valor

al cuadrado y reemplazaba la flecha por ese número, obtenía otro campo que conseguía

capturar la esencia del mundo cuántico.

En particular, cuando ponían juntos un montón de resultados de la doble rendija, se percataron

que el valor de este nuevo campo era muy alto en los lugares en donde habían chocado muchos

átomos, y muy bajo en los que habían chocado muy pocos.

Este cuadrado de la función de onda te estaba diciendo cuál iba a ser la colocación de

los átomos si lanzabas un montón de ellos.

Dicho de otra manera, si lanzabas un solo átomo, el cuadrado de la función de onda

te está contando qué probabilidad tienes de encontrar al átomo en un determinado lugar.

Es utilizando esto como los físicos entendemos la doble rendija: nos olvidamos que el átomo

es una bolita que sigue un camino, cogemos la ecuación de schrödinger, sacamos la función

de onda correspondiente a esta situación, hacemos el truco de coger la longitud de la

flecha al cuadrado, y ya tengo las probabilidades en medir el átomo en un cierto lugar y en

un cierto momento del tiempo.

Si hago un montón de detecciones, el cuadrado de la función de onda me está representado

la distribución de estas medidas.

En todos los casas: La función de onda funciona como un reloj.

La gran pregunta es ¿cómo lo hace?

¿qué es verdaderamente la función de onda?

¿que está reflejando del mundo real?

La respuesta corta es que no lo sabemos.

Una vez te cuestionas esto, entras en el fangoso terreno de las interpretaciones de la mecánica

cuántica.

Hablaré de ellas en próximos vídeos.

Y recuerda, si quieres más ciencia, solo tienes que suscribirte… y gracias por verme.