¿Puede explicar cualquier ciencia compleja en términos simples, de la manera en que Feynman pudo haberla explicado?

Answer 1

La mecánica cuántica es una rama de la ciencia que trata con unidades de energía discretas e indivisibles llamadas cuantos.

La mecánica cuántica se resume mejor en los cinco principios principales de la teoría cuántica:

1. La energía no es continua, sino que viene en unidades pequeñas y discretas.
2. Las partículas elementales tienen dualidad, es decir, se comportan como una partícula y una onda.
3. El movimiento de estas partículas es aleatorio y no organizado.
4. Es físicamente imposible saber la posición y el impulso de una partícula al mismo tiempo. Varían inversamente entre sí: es decir, cuanto más sepa sobre una propiedad, menos sepa sobre otra propiedad.
5. El mundo atómico no tiene absolutamente nada que ver con la mecánica clásica.

Vamos a profundizar un poco más en cada principio de la teoría cuántica.

La energía no es continua.

La base de la mecánica cuántica es el “empaquetamiento” de la energía en unidades pequeñas y discretas. Los múltiples experimentos realizados por Planck demostraron no solo que la luz también tiene propiedades de partículas, sino que la energía se “cuantificó”.

¿Qué significa energía ‘cuantificada’?

La energía no continua significa que solo se permiten ciertas energías. Es análogo a un conjunto de escaleras: solo se permiten ciertas posiciones. Por ejemplo, no puede sentarse en la caída vertical entre dos escaleras. De la misma manera, la energía está limitada por ciertos valores que puede tener y otros que no puede.

Las partículas elementales tienen dualidad.

La dualidad partícula / onda es la suposición de que las partículas elementales se comportan como partículas y ondas.

Los físicos de hoy aceptan la doble naturaleza de la luz. Thomas Young realizó un experimento famoso en 1804 que confirmó la naturaleza de onda de la luz, pero ahora es posible repensar el experimento. La luz se alejará de una fuente como una onda electromagnética. Cuando encuentra una pantalla con dos rendijas, continúa mientras se divide en dos frentes de onda. Cuando los frentes de onda se acercan a la pantalla, se superponen. En el momento del contacto, todo el frente de onda desaparece y aparece un fotón . A los físicos cuánticos les gusta describir esto como un “evento de colapso”, es decir, toda la onda se colapsa en un pequeño punto.

Pero, puedes preguntarte, ¿cómo identificas el estado de una partícula cuántica si actúa como partícula y como onda? Niels Bohr resolvió este dilema con la Interpretación de Copenhague de la teoría cuántica. Todo lo que dice es que la partícula es lo que se mide. Cuando lo ves como una partícula, es una partícula, y lo mismo para la onda. Bohr continúa diciendo que la única realidad es la que se ha observado, y no tiene sentido atribuir propiedades a nada que no haya sido medido.

El movimiento aleatorio y no organizado de partículas es relativamente autoexplicativo, por lo que pasaremos al Número 4.

No se puede saber la posición y el impulso de una partícula simultáneamente.

Uno de los fundamentos de la mecánica cuántica es el principio de incertidumbre de Heisenberg: en esencia, no se puede saber la posición y el momento de una partícula al mismo tiempo. Cuanto más sepa sobre una propiedad, menos sabrá sobre otra propiedad.

Einstein pasó gran parte de su vida tratando de determinar tanto la posición como el impulso de un electrón. Pero eso fue un fracaso poco característico. De hecho, la totalidad de la física cuántica colapsaría. Por lo tanto, Werner Heisenberg propuso que es físicamente imposible conocer tanto la posición como el impulso de una partícula. Por mucho que avance nuestra tecnología en los próximos siglos, nunca podremos descubrir estas dos propiedades al mismo tiempo.

El mundo atómico no tiene nada que ver con la mecánica clásica.

Creo que hemos aprendido lo suficiente como para saber que el mundo cuántico no tiene nada que ver con el mundo en el que vivimos. Pero solo para asegurarnos, exploremos el mundo de la mecánica cuántica, un poco más profundo.

En 1926, Erwin Schrodinger creó varias ecuaciones cuánticas usando matemáticas de ondas, y concluyó que las ondas cuánticas no se parecían en nada a las ondas reales. ¿Por qué? Bueno, cada partícula descrita como una onda necesitaba tres dimensiones, pero aún saltaba de un estado cuántico a otro. Así, incluso en forma de onda, el espacio no era continuo.

Schrodinger es el famoso autor del acertijo del Gato de Schrodinger .

A Schrodinger nunca le gustó especialmente la física cuántica, pero intentó ilustrar nuestra comprensión inadecuada del mundo cuántico. Imagina un gato en una caja cerrada. Hay una fuente radiactiva, un contador Geiger y cianuro. El detector está encendido durante el tiempo suficiente para que el material radioactivo tenga una probabilidad de decaimiento de cincuenta y cincuenta. Si el material radioactivo se descompone, el Contador Geiger detecta la partícula y aplasta el cianuro, matando al gato. Si no se descompone, bueno, el gato se mantiene vivo. Hasta que se abra la caja, el gato puede considerarse tanto vivo como muerto.

El gato de Schrödinger nunca se ha resuelto por completo, pero la interpretación más popular es la Teoría de los muchos mundos.

La idea detrás de la teoría de los muchos mundos es que cuando un evento está a punto de ocurrir, el universo se divide en tantos mundos como resultados. Por ejemplo, digamos que Bob le pide a Emily que salga a tomar algo. En ese momento, hay universos, uno en el que ella dice que sí y el otro en el que dice que no. A diferencia de la ciencia ficción, estos universos no son paralelos y no interactúan entre sí, y son idénticos excepto por el resultado del evento.

Si bien el problema del Gato de Schrödinger ahora está resuelto, con dos gatos en lugar de uno, todavía hay fallas que aún no se han resuelto. La búsqueda continúa por la teoría de unir a todos …

Espero que hayas disfrutado esta pequeña lección sobre física cuántica!

[1] http://www.kentchemistry.com/lin…
[2] http: //science.howstuffworks.com…
[3] http://library.thinkquest.org/34…

Answer 2

Entendiendo la mecánica cuántica usando el Cube-It
(Adaptado de la Conferencia Nobel de David Wineland)

Todos los libros y textos introductorios sobre mecánica cuántica que he encontrado hasta la fecha se deslizan rápidamente en una advertencia singular al lector en el Prólogo. Esta es la esencia:

Comprender cómo funciona la mecánica cuántica usando analogías clásicas es como golpearte la cabeza repetidamente con un objeto contundente . Es improductivo, y al final, te duele la cabeza.

Estos libros tienen toda la razón . De hecho, no hay ningún objeto de visión clásica que pueda mostrar propiedades mecánicas cuánticas, y no hay forma en el infierno de observar estas propiedades con solo mirar .

Pero, está mal tomar todo a primera vista . Un poco de búsqueda, y te encontrarás con esto.

Un cubo tridimensional.

Como puedo, llamaré a este pequeño y práctico artilugio pedagógico de arriba, un Cube-It.

Mira la figura muy, muy cuidadosamente. ¿Puedes averiguar si el Cubo-It está mirando hacia la esquina superior derecha o hacia la esquina inferior izquierda de tu pantalla?

Probablemente no.

Lo que hace que esta ilusión sea tan intrigante es que no importa cuánto lo intentes, es imposible determinar de manera decisiva en qué dirección está orientado el cubo.

El Cube-It se enfrenta a ambas direcciones simultáneamente . Algunos de nosotros podríamos recordar a cierto gato en este punto. Aférrate a ese pensamiento.

El Cube-It exhibe ambas propiedades al mismo tiempo. Este es un estado que a los físicos les encanta depilar, un estado de superposición cuántica . Un estado en el que un gato (a la Schrodinger) puede estar vivo y muerto .

Pero espera. Veamos el Cube-It una vez más.

Intenta entrecerrar los ojos con el ojo izquierdo mientras miras la imagen de arriba.

Voila! El Cube-It ahora parece estar en el estado B, es decir, parece estar apuntando hacia la esquina superior derecha de la pantalla.

Lo que acaba de hacer al entrecerrar los ojos es análogo a otro concepto muy importante en la mecánica cuántica:

Acabas de medir el Cube-It.

La medición del simple Cube-It conduce a su “colapso” en uno de los dos estados que están en superposición.

Hay dos lecciones que tomamos de la ilusión clásica que es el Cube-It antes de seguir adelante:

1. Un Cube-It se parece a sus dos direcciones al mismo tiempo. Por lo tanto, se puede considerar como una ” superposición” de ambas orientaciones .
2. El Cubo-It parece perder la propiedad anterior cuando entrecierras uno de tus ojos- Se reduce a uno de sus estados constituyentes .

¿Observe cómo he enfatizado la palabra ‘apariencia’ y ‘aparece’ para describir el comportamiento de Cube-It?

Esto se debe a que nuestro cerebro procesa las imágenes que obtiene del ojo derecho e izquierdo simultáneamente, por lo que crea un mashup de ambas orientaciones (la superposición). Cerrar un ojo, restringe esta entrada sensorial a un canal y no permite que el cerebro cree este mash-up. Por lo tanto toodle-oo, el Cube-It se explica convenientemente. No hay una gran teoría detrás de esto. Sigue siendo una ilusión clásica, nada más.

Pero espera.

Las cosas se ponen un poco más interesantes ahora.

Imagina que el Cube-It sea un electrón.

Como podemos observar en qué orientación se encuentra el Cubo-It, podemos observar una propiedad similar de dos estados de un electrón: giro . El Cube-It mira hacia la esquina superior y la esquina inferior, mientras que el electrón tiene un spin-up y un spin-down .

Es tentador pensar en el giro del electrón como un bailarín que trata de hacer girar suavemente una pelota de baloncesto en su meñique. No lo hagas El giro del electrón es una propiedad mecánica cuántica puramente intrínseca. La razón por la que no sucede de la manera que usted quisiera imaginarlo es porque estas propiedades se observan solo en escalas extremadamente pequeñas . No hay contraparte clásica.

¿Por qué llamarlo un ‘ giro’ entonces? Debido a que una propiedad de ‘giro’ puede tener dos estados constituyentes opuestos, ‘en sentido contrario a las agujas del reloj’ y ‘en el sentido de las agujas del reloj’, al igual que el ‘superior derecho’ o el ‘inferior izquierdo’ de un Cube-It, y por lo tanto es una buena manera para representar el comportamiento de un electrón en ciertas condiciones. En una vena más ligera, uno podría llamar a la propiedad ‘Frutas’ y representar el estado con ‘Manzanas’ y ‘Naranjas’, y escapar con solo unas pocas cejas levantadas.

Dos científicos alemanes, Stern y Gerlach, realizaron un experimento bastante limpio y descubrieron que el comportamiento del electrón es, de hecho, bastante similar al de Cube-It .

También existe, tanto en el estado de giro como en el de estado descendente simultáneamente y que la medida del giro conduce al ‘colapso’ del sistema en uno de los estados .

El problema es que, a diferencia de la rápida y fácil explicación de Cube-It, hasta la fecha no hay una aprobación universal, conveniente, fácil e intuitiva por la que esto ocurra.

¿Qué sucede realmente cuando un mago saca un conejo de un sombrero? El público especula. Él podría tenerlo escondido bajo su manga. Él podría tener un compartimiento oculto en el sombrero donde guarda el conejo. El conejo podría estar escondido en una bolsa detrás del sombrero, bajo la línea de visión de la audiencia.

Lo mismo ocurre con la mecánica cuántica. Hay innumerables interpretaciones de por qué un estado en superposición cuántica parece “colapsarse” cuando intentas medirlo. El “por qué” de la mecánica cuántica es, por lo tanto, una pregunta mucho más difícil de responder, que el “qué”.

Cito a Neils Bohr aquí:

Aquellos que no se sorprenden cuando se topan con la teoría cuántica no pueden haberla entendido.

¿No te ha sorprendido aún? Una cosa más :

Las misteriosas propiedades de los electrones se utilizan de hecho para estudiar algo muy interesante: la computación cuántica. La unidad misma de información cuántica es el nombre de Cube-It es más homologado científicamente: Qubit o Quantum Bit. El Qubit, entre otras entidades cuánticas, puede ser representado por el electrón, y al igual que su contraparte clásica, el bit clásico, puede usar sus estados de giro superpuestos para representar los ‘1’ y ‘0’.

Ajá, pero felizmente, ¡el Qubit no está restringido por los límites clásicos! A diferencia del bit clásico que usan las computadoras estándar que puede almacenar un 1 o un 0, el Qubit puede almacenar tanto el 1 como el 0 simultáneamente, como vimos anteriormente.

Saqué de nuevo mi práctico Cubo-It pedagógico:

¿Cuál podría ser el uso de un qubit? Para resolver problemas que las computadoras clásicas, con sus bits clásicos, no pueden resolver, por supuesto. La propiedad de la superposición cuántica no se puede simular en una computadora clásica y, por lo tanto, solo las computadoras cuánticas pueden usarla para resolver un cierto conjunto de problemas exponencialmente más rápido (si un conjunto de n operaciones a un bit clásico conduce a n cambios, entonces un conjunto similar de n operaciones a un qubit conduce a 2 ^ n tales cambios.)

Esto demuestra que la mecánica cuántica no es simplemente otra entidad “no obvia”, “inexplicable” como el monstruo de Lochness o la intutición femenina. Es esta naturaleza tan poco obvia lo que la hace impactante y maravillosa al mismo tiempo .

Hay una cita famosa (¿no atribuida?) Que encontré en alguna parte:

Una buena teoría científica debería ser explicable a una camarera.

Uf. Al menos tengo los upvotes de las camareras.

Answer 3

Relatividad

La teoría de la relatividad se basa en una sola observación curiosa: la velocidad (máxima) de la luz es siempre la misma. Nada puede moverse más rápido que la luz, según mediciones cuidadosas. Esto crea un poco de un dilema.

Primero, imagine una persecución de automóviles, donde ambos se mueven a 100 millas por hora y el auto de caza dispara una bala al vehículo que huye. La bala se aleja de la pistola a 500 mph, pero como el automóvil ya se está moviendo a 100 mph, la bala viaja a 600 mph en relación con el suelo (500 mph en relación con los automóviles).

Ahora imagina que estás en la tierra, observando dos naves espaciales volando a través del espacio a casi la velocidad de la luz. ¿Qué ves cuando uno dispara su láser? Si estás en la nave espacial de persecución, ¿qué sucede cuando disparas un láser a la nave espacial que huye? ¿Ves el láser disparando a la velocidad de la luz, aunque ya te estás moviendo a la velocidad de la luz?

Si aceptamos que la luz tiene una velocidad máxima, sabemos que la persona que mira desde la Tierra no puede ver el disparo del láser a casi el doble de la velocidad de la luz. También sabemos que vemos la luz que se mueve a la misma velocidad (en cualquier dirección) en la Tierra, aunque el planeta se está moviendo a través del espacio a 155 millas por segundo: la luz aún se mueve a la misma velocidad, independientemente de la dirección en que viaje.

Si la velocidad de la luz es siempre la misma en relación con su observador, otra cosa * debe * cambiar para dar sentido al ejemplo anterior. No podemos tener a un tipo en una nave espacial disparando un haz de luz al doble de la velocidad de la luz si el SOL es la velocidad máxima posible.

La solución, propuesta por Einstein, es que el tiempo mismo debe estar cambiando. El tiempo debe ser más lento si estás en la nave espacial para permitir que el láser continúe moviéndose a la velocidad de la luz. La luz se aleja de la nave espacial a los mismos 300 millones de metros por segundo, ¡pero los segundos deben ser más lentos!

La teoría resulta ser correcta. Cuando lanzaron el primer satélite GPS en la década de 1970, estaba equipado con una computadora que se ajustaría a los efectos de la dilatación del tiempo a medida que orbitaba la Tierra a gran velocidad. La computadora se apagó al principio, ya que muchos ingenieros en ese momento dudaban de la validez de la teoría. Orbitó durante 20 días y los efectos de la dilatación del tiempo fueron evidentes; el sistema no funcionaría (los cálculos se apagarían unos 10 km por día) sin la computadora de compensación.

Todo esto es imposible de entender intuitivamente. Debe pensarlo lógicamente y comenzar con la observación original: la velocidad de la luz es la velocidad máxima. Si la velocidad de la luz es la velocidad máxima posible, algo debe cambiar para adaptarse al límite de velocidad a medida que los objetos se mueven cada vez más rápido.

Si el límite de velocidad del universo fuera de 500 mph, el tiempo disminuiría en la mente de un tirador en un automóvil en movimiento: vería que la bala se alejaba de él a un ritmo rápido, pero un observador externo vería una velocidad diferente porque El tiempo mismo debe ser diferente si existe una velocidad máxima.

Answer 4

LIGERO

Solíamos hacer este sencillo experimento en nuestra escuela que consistía en colocar un imán y rellenos de hierro. Los empastes de hierro se arreglarían bajo la influencia de un campo magnético como este:

¿Como sucedió esto? Debido al campo magnético nuestros maestros dijeron.

Pero nunca nos hicieron preguntarnos sobre el concepto de Field. Usted ve lo que influyó en los empastes de hierro en este misterioso campo que actúa como una distancia y, aparentemente, no requiere ningún medio para viajar. Este experimento funcionaría de la misma manera en la Tierra que en el vacío del espacio.

Ilumina nada más que el campo; que puede viajar a través del espacio y no requiere ningún medio para ondear (el sonido requiere un medio para propagarse)

Si la luz es un “campo de onda”, lo que está ondeando. Campo electromagnetico. La luz es una onda electromagnética donde el valor de este campo se mueve a medida que viaja a través del espacio.

Answer 5

Sí tu puedes. Por ejemplo, en Informática hay dos tipos de conjuntos de instrucciones CISC (Informática de conjuntos de instrucciones complejas) y RISC (Informática de conjuntos de instrucciones reducidas). RISC tiene comandos mucho más simples (analogía para las palabras) que CISC. Todo lo que puedes programar en CISC, también puedes hacerlo en RISC. Solo que necesitas mas palabras.

Answer 6

Un mensaje que Richard Feynman envió en secreto a los estudiantes en su profesor fue algo así: “la física es una delicia”. Tan pronto como adquieres la física, no necesitas explicaciones, las encuentras tú mismo. Por lo tanto, no explique la física en términos simples (es inútil, hasta que hable con un físico muy experimentado que pueda apreciar su intento). Que la gente disfrute de la física.

Answer 7

En química atómica, el electrón puede considerarse como un jugador y el átomo entero puede considerarse el campo de juego. Si entiendes el juego del electrón, toda la química atómica será más fácil.

Answer 8

Ninguna partícula cuántica se puede observar sin cambiarla de alguna manera.

Answer 9

NO DESAFÍE AL GRAN RICHARD FEYNMAN !!!!!!!!!!!!!!!!! (Lol)