¿Puede la mecánica cuántica derivarse de la física clásica sin hacer referencia a resultados experimentales inexplicables, dado el beneficio de la visión retrospectiva 20/20?

Answer 1

La combinación de “sin referencia a resultados experimentales inexplicables” junto con “dado el beneficio de la visión retrospectiva 20/20” no puede ser entendida. No es posible adivinar qué sería esa “retrospectiva” si la mecánica cuántica no se hubiera desarrollado de la forma en que se desarrolló.

No soy físico, pero no creo que la mecánica cuántica pueda derivarse nunca de la física clásica, simplemente porque los postulados son demasiado excluyentes. En resumen yo diría que son algo así como:

Clásico:

1. Las partículas son entidades puntuales con posiciones bien definidas y momentos que siguen caminos deterministas
2. La energía (en cualquiera de sus manifestaciones) puede tomar cualquier valor en un rango continuo
3. El resultado de cualquier experimento organizado con precisión arbitraria es predeciblemente determinista. Las ejecuciones repetidas si se realizan con suficiente precisión siempre darán el mismo resultado

Cuántico:

1. Las partículas no tienen una posición bien definida y los momentos.
2. La energía solo puede tomar valores cuantificados.
3. El resultado de un experimento repetido, incluso con precisión arbitraria, no se puede predecir con precisión, sino solo probabilísticamente.

Una pregunta similar pero diferente sería: “¿Podría haberse desarrollado la mecánica cuántica antes de que se descubriera su validez experimental?”. Y allí la respuesta es mucho más incierta, hay muchos ejemplos en los que las estructuras y los sistemas matemáticos se desarrollaron primero solo en teoría, como ejercicios abstractos sin adivinar que podrían representar un sistema físico real, y solo más tarde se ha encontrado que respaldan El comportamiento de los fenómenos físicos reales. Desde este punto de vista, es concebible que al menos varias de las formulaciones básicas involucradas en la física cuántica se hayan desarrollado matemáticamente sin hacer referencia a ningún experimento real de física, pero eso solo podemos adivinar …

Answer 2

En mi opinión, no. Si asumimos que la ecuación diferencial parcial de Hamilton-Jacobi resume la dinámica clásica, podemos seguir a Sir Rowan Hamilton y desarrollar una ecuación de onda, y cuando Hamilton hizo eso, todos negaron con incredulidad que esto era solo un ejercicio de manipulación matemática innecesaria. Puede obtener de allí la ecuación de Schrödinger, PERO solo suponiendo que la acción está cuantizada. Ahora, en la física clásica, la acción es continua, por lo que esta suposición está en total violación de la posición clásica.

El experimento requería mecánica cuántica, pero no se puede llegar simplemente usando la física clásica. Planck probó eso con la radiación del cuerpo negro, y fue más en la declaración que abandonó la física clásica y cuantificó arbitrariamente la acción, y al hacerlo, resolvió el problema. Su decisión arbitraria fue en realidad el primer reconocimiento de un nuevo aspecto fundamental de la física.

Answer 3

No lo creo.

El problema es que la “física clásica” se define como pre-QM, y muchos de sus postulados son directamente contradichos de QM. Si elimina algunos de esos postulados para construir la derivación que solicita, está creando una especie de entidad híbrida a través de la cirugía teórica, que no es muy diferente de la cirugía experimental que hizo el trabajo en la transición histórica.

La mecánica lagrangiana y el Principio de la acción mínima preparan el escenario bastante bien para esa transición, pero no se me ocurre ningún argumento para cuantificar la acción ([math] \ hbar [/ math]), excepto por fiat .

Pero entonces, ¿qué sé yo ?

Answer 4

¿Puede la mecánica cuántica derivarse de la física clásica sin hacer referencia a resultados experimentales inexplicables, dado el beneficio de la visión retrospectiva 20/20?

Simplemente no A diferencia de la relatividad (ambos tipos), la física cuántica no puede derivarse de la física clásica, incluso en retrospectiva. Necesitas la ley de radiación de Wien y la ley de Rayleigh-Jeans O el efecto fotoeléctrico para comenzar. Max Planck usó la ruta anterior y Albert Einstein la segunda. Ambos solo llegaron a mitad de camino, hasta E = hf, pero pudieron haber ido más lejos. Por alguna razón, la visión deductiva de Louis de Broglie, unos veinte años más tarde, produjo las “ondas de materia” definitivas. Una vez que tuvimos las ondas de materia de De Broglie, entonces estalló la presa, y tuvimos una mecánica cuántica completa en un año o dos.

Pero sin la entrada experimental inicial, de ninguna manera.

Answer 5

No.

Piensa que la mecánica clásica era una teoría creada usando el poder de nuestros sentidos y, por eso, la magnitud involucrada no era la muy pequeña. Incluso nuestro lenguaje, que se hizo para tratar problemas con la magnitud de las dimensiones que perciben nuestros sentidos, tuvo dificultades cuando llegamos al ámbito de lo muy pequeño.

Con esto en mente, piense en el experimento de la doble rendija y cómo explicarlo con base en la física clásica … Nuestro intento de explicar que la falla de las partículas y las ondas se debe a que la realidad de una partícula que experimenta el fenómeno es algo que combina ambos conceptos: es más Es lógico pensar que este comportamiento tiende a un aspecto u otro cuando nos movemos a la magnitud de nuestros sentidos.

Es posible pasar de lo cuántico a lo clásico, pero lo contrario fallará. Simplemente no tendremos las herramientas de la mecánica clásica para profundizar en las complejidades del mundo cuántico.

Answer 6

No. Si se va a sentar en un sillón e ignorar los resultados experimentales, cualquier teoría bonita es tan buena como cualquier otra.