Digamos que eres un electrón que vive en un átomo y que conoces las leyes de la mecánica cuántica. Con el tiempo suficiente, ¿crees que podrías derivar leyes newtonianas clásicas a gran escala?

Answer 1

Creo que hay un problema con la premisa de esta pregunta, y permítanme explicar por qué.

Con demasiada frecuencia, se presume que la física cuántica es la física de las cosas pequeñas, mientras que la física clásica se presume que es la física de las cosas grandes. Pero esto es demostrablemente incorrecto.

Por ejemplo, un frasco de helio líquido puede ser bastante grande en lo que respecta a los sistemas cuánticos, sin embargo, cuando se encuentra en un estado superfluido, definitivamente no se comporta de acuerdo con las leyes de la física clásica en ningún sentido de la imaginación. O si quiere algo más grande, ¿qué le parece el núcleo de una estrella de neutrones, el tamaño de Manhattan con una masa mayor que la del Sol, aunque se cree que es tanto superfluido como superconductor?

Por otro lado, cuando miras un haz de electrones dentro de una buena pantalla CRT pasada de moda, esos electrones se comportan como balas clásicas, siguiendo trayectorias balísticas a medida que viajan desde el cañón de electrones a la superficie de la pantalla.

Entonces … ¿qué hace que un sistema sea cuántico? No es el tamaño … es el número de grados de libertad. Dicho de manera cruda, la cantidad de números necesarios para describir el estado actual del sistema en su totalidad.

El número de grados de libertad suele ser muy pequeño para una sola partícula elemental. Es increíblemente grande para un conjunto macroscópico de partículas. Pero hay excepciones. Por ejemplo, cuando la jarra de helio mencionada anteriormente se enfría, la mayoría de sus átomos constituyentes estarán en un estado fundamental, sin suficiente energía para alcanzar estados de mayor energía, por lo que el número efectivo (como en, disponible) de grados de libertad es mucho mayor. reducido. Por lo tanto, tenemos un comportamiento cuántico.

Si eres un electrón que vive en un átomo, tienes muy pocos grados de libertad. Por lo tanto … simplemente no hay espacio para que estés en un estado que represente la conciencia, combinado con el conocimiento teórico de la física cuántica o clásica. Eso no es más posible que codificar las obras completas de Shakespeare en forma de un solo bit. Entonces, la noción misma de que una partícula cuántica puede “saber” cosas es contradictoria con la supuesta naturaleza cuántica de la partícula.

Dicho esto … Creo que el espíritu de la pregunta sigue siendo válido. Debido a que los humanos estamos tan acostumbrados al mundo clásico, el mundo cuántico a menudo se presenta como extraño y difícil de comprender. Quizás en realidad deberíamos verlo de otra manera: el mundo cuántico tiene mucho sentido si aceptamos que las cantidades observables en el mundo se describen mediante lo que Dirac llamó números q, y lo realmente profundo es cómo emerge el mundo clásico. cuando está presente un gran número de grados de libertad.

Answer 2

Creo que demasiadas personas se están quedando colgadas en la parte equivocada de esta pregunta. Es una pregunta hipotética acerca de alguien cuyo tamaño es del orden de un electrón, no si esa persona puede existir o no.

Las “leyes” de la física en nuestra escala de existencia están bien aproximadas por las leyes de Newton. Estas leyes macroscópicas surgen de interacciones complicadas entre objetos que siguen la mecánica cuántica. Por lo tanto, tiene sentido que si estuviera versado en la teoría cuántica y pudiera trabajar con la mecánica estadística, podría aproximarse a lo que sería el comportamiento agregado de un objeto macroscópico.

De hecho, eso es esencialmente lo que los físicos computacionales intentan hacer todo el tiempo. Comienzan con la mecánica cuántica básica y tratan de crear sistemas cada vez más grandes de objetos cuánticos (como los quarks en un protón) para estimar cuál sería su comportamiento macroscópico, no cuántico.

Answer 3

No está del todo claro que cosas como el conocimiento puedan existir en el nivel cuántico. Los electrones no conocen las leyes de la física cuántica, o cualquier ley de la física, simplemente las obedecen.

Algunos físicos han especulado sobre si podría ser posible construir una conciencia cuántica. Pero la respuesta parece ser no: la idea misma de pensar, saber y ser consciente de algo parece estar íntimamente ligada a la idea de tener un gran número de grados de libertad, en otras palabras, comportarse como un sistema clásico. Los electrones no se comportan de esta manera, y de hecho, ni siquiera está claro que los electrones “existan” en ningún otro sentido que no sea una abstracción matemática que nos ayude a explicar el mundo macroscópico concreto que experimentamos.

Answer 4

Una vez vi un factoide que decía que si expandías el núcleo al tamaño del sol, la distancia entre un electrón y el núcleo sería tan lejos o más lejos que la distancia del sol a Plutón.

Editado para aclarar mi punto: En la escala que he mencionado, ni siquiera somos del tamaño de un electrón, somos más pequeños que un electrón. No somos 100% positivos sobre las acciones en nuestra escala. Definitivamente hay misterios sobre el nivel cuántico de nuestro universo que aún no hemos descubierto y en la escala astronómica vemos que funciona básicamente como funciona en nuestro nivel. Solo hemos experimentado cosas dentro del rango de un electrón a nuestro núcleo y eso es solo a través de sondas de espacio profundo.

Creo que podemos saber más sobre cada nivel y, eventualmente, podemos resolver todo sobre nuestro universo si somos capaces de existir el tiempo suficiente.

Dicho esto, no tenemos ninguna indicación de que un electrón sea capaz de un propósito o comprensión, pero supongo que el experimento mental fue mirarlo de la manera que he descrito.

Answer 5

Las leyes de Newton se relacionan con la gravedad.

Cómo podría el electrón ser consciente de la gravedad, es demasiado pequeño para que la gravedad la afecte o para que pueda observar cualquiera de los efectos de la gravedad.

-editar-
Me doy cuenta del experimento mental que intentas hacer ahora. Un electrón no podría desarrollar la mecánica de Newtonion, ya que se trata de un conjunto de aproximaciones de masa media y baja velocidad con respecto al movimiento y la gravedad.
Si el electrón se desarrollara de alguna manera para observar el universo a gran escala (como podemos usar el espectro EM), entonces debería poder inferir que había una fuerza extra tan débil que no podía detectar en su propia escala que Estaba dando forma a la parte “masiva” del universo.

Answer 6

Esta es una pregunta muy confusa y no física.
pero . la idea es que los humanos intenten modelar el universo desconocido, comprendo la lógica de observación matemática y traten de hacer simples “leyes” simples que lo describen:
los antiguos griegos dirían que “un círculo es una” forma perfecta “, por lo que todo movimiento en los” cielos “debe ser un círculo” funcionó bastante bien para hacer predicciones de calendario.

En la década de 1600, Kepler y otros observaron que Marte se movió en un camino que se describe mejor como una elipse. Newton adivinó una regla simple sobre el tamaño y la dirección de la gravedad, todo se atrae entre sí, pero la “fuerza se debilita a medida que 1 / R ^ 2
eso, combinado con la conjetura “esa aceleración de Fuerza = Masa *”, le permitió a él ya otros predecir los movimientos de los planetas. Usamos esas reglas para disparar un cohete a la Luna y volver. funcionan muy bien PERO no funcionan para la órbita de Mercurio, por lo que Einstein necesitaba una mejor “Suposición” llamada teoría de la relatividad.
a principios de la década de 1900, los experimentos con átomos y luz y lo muy pequeño llevaron a la “conjetura” que llamamos mecánica cuántica. está bien demostrado por el experimento PERO la mecánica cuántica es MUY MUY MUY … NO SENTIRÁ COMÚN. Y, desafortunadamente, QM trabaja en lo muy pequeño y la relatividad de Einstein lo hace en lo muy grande, PERO no se fusionan entre sí. Eso indica que uno u otro o ambos están incompletos. El universo debe tener reglas que describan AMBOS.

un electrón “en un átomo”, sean lo que sean, sigue las reglas del universo. Gravedad, relatividad, mecánica cuántica o lo que sea que pensemos en el futuro.

El universo NO sigue las leyes. Es lo que es y los humanos y los científicos tratan de describir o hacer modelos útiles de ello.

Los electrones NO PUEDEN “pensar”, simplemente SON.

¿Eso tiene sentido para ti?

Answer 7

Incluso Newton nunca derivó las leyes de la mecánica clásica . Observó cosas y escribió sus observaciones en forma matemática (ni Newton ni nadie dieron una prueba matemática de sus leyes).

Así es como funciona la ciencia, observas la naturaleza, construyes teorías que pueden explicar esas observaciones y descartan el pensamiento si algunas observaciones no están de acuerdo con ella.

Answer 8

No tengo mucho conocimiento de la teoría cuántica. Pero estos son algunos de mis pensamientos:
1. Puede ser que, cuando estés a escala de un electrón y viviendo en un átomo, experimentes (percibas) algunas leyes diferentes a las clásicas o cuánticas. Tus científicos las convertirán en buenas matemáticas, tal vez. Pensarás que todo lo que experimentas es regular. Ni siquiera te darás cuenta del mundo externo. Eso es más lógico que experimentar leyes cuánticas a ese nivel. La teoría cuántica es muy compleja y es difícil de probar cuando sus instrumentos también son atómicos. Puede observar que las leyes de Quantum solo se aplican a los quarks.
2. Todavía no conocemos gran parte del universo. Lo llamamos materia oscura. Tampoco sabemos qué es exactamente el universo. Se está expandiendo a una velocidad acelerada. Llamamos “energía oscura” a la energía responsable de ello.
3. A nivel de electrones, podemos o no notar el universo exterior y las energías. Estás viviendo en un buen átomo, el átomo está haciendo su trabajo en la molécula. Puedes notar algunas moléculas externas si eres lo suficientemente inteligente. Pero eso es todo.
4. También piensa en el tiempo. ¿Cómo se moverá el tiempo para ti? ¿Vivirás lo suficiente como para detectar alguna anomalía?

Answer 9

Los electrones no son sistemas complejos capaces de desarrollar un proceso de pensamiento, no pueden hacer experimentos macroscópicos para descubrir las leyes clásicas de la mecánica. Podemos especular acerca de las leyes que gobiernan el Multiverso, pero sin ninguna posibilidad de entender estas leyes de nivel superior, que podrían ser muy diferentes de lo que hemos deducido al observar nuestro mundo.

Answer 10

¿”Ellos” saben acerca de la gravedad?

Leyes newtonianas
Las leyes newtonianas de los movimientos son expresiones de la conservación de la energía y el impulso y, como tales, podrían llegar a conclusiones similares, aunque probablemente no se expresen como Las tres leyes. En cierto sentido, ya conocen las leyes de Newton.

Límite de la óptica geométrica
Llegar a las Leyes de Newton, o alguna versión de las mismas, no implica necesariamente una comprensión de una realidad clásica, es decir, el límite de la óptica cuántica de la óptica geométrica. Sospecho que aquí entenderían lo suficiente sobre las olas para llegar a alguna noción de comportamiento masivo.

Nuestro mundo clasico
Aquí es donde su capacidad de comprensión llega a su fin. No hay nada en la mecánica cuántica que requiera chocolate y jirafas, y su experiencia (sin embargo, podría definirse) está demasiado alejada como para imaginar cómo las combinaciones de 10 ^ 28 de sus mundos atómicos podrían construir la realidad como la conocemos.

Answer 11

La mecánica clásica puede derivarse de la mecánica cuántica como un tipo de comportamiento limitante promedio. Un buen libro de texto de QM cubrirá esto.

Así que sí, si solo conociera QM, podría mostrar que las estructuras a escala clásica construidas a partir de entidades QM se comportarán de acuerdo con la mecánica clásica.

Answer 12

La respuesta es no, no podrías hacerlo. Las leyes del mundo clásico o la mecánica clásica de Newton surgen del mundo cuántico subyacente de los electrones y los átomos, etc. Pero esta transición de microscópico (cuántico) a macroscópico (clásico) ocurre solo para una gran acumulación de objetos cuánticos.

Es por eso que encontramos que una gran bola de caucho se comporta de acuerdo con las leyes de la física clásica porque tiene suficientes átomos para cruzar desde el dominio cuántico al dominio clásico. Una situación similar existe en caso de luz. Existen suficientes fotones en un estado cuántico dado que el resultado neto cruza el mundo cuántico al clásico y podemos percibir la luz sin sentidos.

Answer 13

Sí.
“Principio de correspondencia” en @Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Co …
La gravitación funciona bien a nivel atómico, no se le está pidiendo que resuelva la gravedad cuántica. Un átomo real no está en el equilibrio térmico total, por lo que también podría obtener la termodinámica.

Answer 14

Dadas las premisas de que una persona es un electrón, puede inferir cualquier cosa que le guste inferir. Las proposiciones falsas implican cualquier proposición antigua.

Por favor vea una tabla de verdad para implicaciones materiales.

Answer 15

Puede o no puede!

Dado que QM se ocupa de las probabilidades de posibilidades, dado el tiempo suficiente es posible cada posibilidad.