Tal vez lo entenderías mejor cuando piensas en términos de probabilidad actual en lugar de probabilidad.
Muchas respuestas y la explicación habitual de los físicos (generalmente yo también estoy a bordo) es que la probabilidad de que usted camine o haga un túnel a través de una pared es muy pequeña.
Pero la probabilidad es no nula, muy pequeña, pero no nula . Esa es la clave: pequeña pero no cero. ¿Esto inevitable nos permite llegar a preguntas que no tendrían que suceder alguna vez?
Incluso si la probabilidad es tan pequeña como 10 ^ -100, no significa que nunca podría suceder.
Esta perspectiva basada en eventos de probabilidad (la tunelización ocurre en un evento o en una sola vez después de varios intentos) presenta una paradoja. Incluso si la probabilidad es tan baja como 10 ^ -10 ^ 10 ^ 100 (que es una vez en 10 ^ 10 ^ 10 ^ + 100) no significa que tenga que fallar que cualquier intento antes de que su bola pase a través de la pared. ¡Puede suceder en el primer, segundo o incluso tercer intento!
La suposición de que el único resultado de probabilidad debe ser (F, F, F, F, …… número muy grande,… ..T) es errónea. Donde F = Falló el intento de hacer un túnel, T es exitosa y las letras en la paréntesis representan una lista ordenada de resultados de los intentos.
Su experimento podría tener resultados como (T, F, F, F, …… número muy grande,… ..F) o (F, F, T, F, …… número muy grande,… ..F) etc. .
De hecho, una ley mucho más poderosa en la física apoya esta idea. La ley de la mecánica estadística dice: todos los microestados son igualmente probables. No es necesario que intentes caminar a través de una pared o lanzar una pelota a través de una pared para que falle un millón de veces antes de que atraviese un túnel.
Si consideras que una bola simplemente hace un túnel mágico a través de una pared o si caminas a través de una pared, es un incidente “extraño” que entonces muchos de ellos se convertirán en algo común, incluso si la probabilidad es baja. No eres el único que lanza la pelota, no es el único que intenta caminar a través de la pared, de hecho, existe una probabilidad mecánica cuántica de que un piano forme un mundo extraño en el otro lado de la galaxia para caer sobre tu cabeza. ¡Hay un número casi infinito de esos eventos con probabilidades infinitesimales de que los números grandes y pequeños se cancelen entre sí, lo que hace que el extraño fenómeno de la mecánica cuántica sea un acontecimiento cotidiano en la macroescala!
Esto es una paradoja.
Mire la gran muralla de China, por ejemplo, es bastante larga y construida hace mucho tiempo. Millones de personas lo tocaron desde mongoles en el pasado hasta turistas hoy. ¿No es posible que uno de ellos haya hecho un túnel cuántico a través de la pared después de tantos intentos? Después de todo, la probabilidad es distinta de cero (aunque muy pequeña). ¿Qué hace que otros pensamientos como la mecánica cuántica expliquen fenómenos inusuales como fantasmas, actividad paranormal, OVNIs, Jesús caminando sobre el agua, convirtiendo el agua en vino, el profeta Mohammed realizando milagros? ¿Podrían estos ser explicados por la mecánica cuántica? Dado que la mecánica cuántica proporciona una probabilidad muy pequeña (pero no nula) de que sucedan cosas extrañas (como hacer túneles a través de una pared), ¿no es posible que desde la civilización humana que existe durante miles de años, con miles de millones de personas, la Tierra (y el universo observable) que tiene miles de millones de años de antigüedad, brinda la oportunidad suficiente para que eventos extraños (aunque su probabilidad sea pequeña) eventualmente ocurran .
Creo que hay otra perspectiva para abordar esta aparente paradoja.
La inspiración para esta perspectiva es la teoría de muchos cuerpos.
Para más información o referencia aquí está el enlace:
http://www.chem.uci.edu/~kieron/…
http://ocw.mit.edu/courses/chemi …
Cuando tenemos un sistema de muchos cuerpos, las partículas en los estados ocupados influyen en el estado desocupado. Por ejemplo, mire el diagrama de energía de helio a continuación:
Observe que todos los niveles de energía desocupada en el diagrama cambian dependiendo de dónde se encuentre el estado actual. Supongamos que tiene un átomo con ambos electrones en el estado fundamental, el estado excitado (cuando no está ocupado) se encuentra en, digamos -4.7 eV, el mismo estado (cuando está ocupado) en, digamos -4.9 eV. Entonces, cuando excitas el átomo, el electrón llega exactamente a -4.9 eV en lugar de -4.7 eV. Ahora, ¿cómo supo ir al estado ocupado pero no desocupado? ¿Cómo sabía la naturaleza qué hacer? * se encoge de hombros * no tengo ni idea Así es la naturaleza.
Nota: Este concepto puede explicarse mejor cuando se considera un estado de comillas puras (estados espaciales), que el sistema que incorpora giro. El tiempo es un lujo, por lo que no puedo entrar en detalles con giros, por lo que el diagrama de arriba sirve solo como ilustración. La memoria sobre mi estudio de los sistemas de muchos cuerpos parece estar disminuyendo.
De todas formas…
Ahora que entiendes de dónde obtuve mi forma de pensar, apliquemos esto a la tunelización cuántica.
Tomemos una barrera estándar. Cuando golpeas un electrón que tiene menos energía, la física clásica dice que no hay forma de que llegues al otro lado. La mecánica cuántica te da una probabilidad.
Una probabilidad!
Vamos a omitir las matemáticas y supongamos un número arbitrario: 0.35. Por lo tanto, cuando un electrón se introduce en una barrera, existe una probabilidad de alrededor de 0.35 de que vaya a atravesar el túnel y de 0.65 que se refleje nuevamente.
Tenemos muchos sistemas, que utilizan túneles, diodos de túneles, válvulas de giro magnetorresistivas de túneles, etc. Vamos a elegir el microscopio de túneles de exploración.
Entonces, apliquemos nuestra probabilidad mecánica cuántica de hacer túneles a través de la barrera a nuestro experimento, que es 0.35. Entonces, de acuerdo con la mecánica cuántica, si enciendo el microscopio de tunelización, hay un 35% de probabilidades de que vea la lectura en el multímetro que los electrones hicieron a través de la barrera o la pared.
Enciendo el potencial 20 veces, por lo que la expectativa es que obtengo electrones que ” caminan” a través de la barrera o la pared 0.35 * 20 = 7 veces. Vamos a ver lo que obtengo.
No ¡Incorrecto! Obtengo una lectura en el multímetro cada vez . Sí, hay algo en el multímetro todas las 20 veces! Confíe en mi palabra, si operara un microscopio de exploración de túneles, eso es lo que obtendría. Entonces, ¿qué está pasando? ¿Está mal la mecánica cuántica? No. Según el multímetro, la corriente debería leer 1 mA (eso es lo que envié al microscopio), pero obtuve 0,35 mA. Si lo piensas solo a través de este párrafo responderías a tu pregunta.
La mecánica cuántica nos brinda un suceso de probabilidad de corriente en lugar de probabilístico que describe la probabilidad de que los electrones viajen a través de la barrera.
El multímetro lee la corriente de probabilidad como corriente eléctrica. Eso es todo.
Ahora, ¿cómo aplicamos nuestra percepción a la probabilidad de que usted (usted, humano y no un electrón) a través de una pared? Sencillo. Cuando caminas hacia la pared y golpeas la pared, al igual que el electrón, tienes una probabilidad de que te reflejes y una probabilidad de que te alcancen como el electrón.
Cualquier doctorado en física te dirá que la probabilidad es muy pequeña, es casi cero. Pero una perspectiva basada en ‘eventos’ conduce a nuestro enigma de que la tunelización debe ocurrir eventualmente después de intentar un gran número de veces. La perspectiva basada ‘actual’ nos dice algo diferente. Hay 10 ^ 38 átomos en tu cuerpo. Supongamos que la probabilidad de tunelización es aproximadamente 30 ^ -38. Es pequeño, muy pequeño. (¡solo los números arbitrarios en realidad no se calculan!) Pero debe haber una corriente que se pueda conectar. ¡Lo que significa que cuando caminas hacia una pared obtendrás rebotes, pero solo 3 átomos (10 ^ 38 * 30 ^ -38 = 3) en tu cuerpo a través del túnel! Tres diminutos átomos del cabello en tu piel simplemente “caminaron a través de la pared”, mientras que el resto de ustedes se recuperó. Ahora no sabrías que faltan tres átomos diminutos de tu cuerpo, ¿verdad?
Entonces, ¿cómo resolvimos la paradoja anterior?
Desde la perspectiva de los eventos probabilísticos, nuestro experimento lee (F, F, F, F, …… número muy grande,… ..T) o (F, F, T, F, …… número muy grande,… ..F) etc.
La probabilidad basada en la prespectiva basada en la corriente nos dice que el experimento debería ser (T * [1 / número muy grande], (T * [1 / número muy grande], ……. Cuántos es lo que desea).
Entonces, en efecto, cada vez que lanzas una pelota hacia la pared o intentas caminar, una pequeña parte de ti atraviesa un túnel. Es demasiado pequeño para medirlo.
Ahora, las cosas pueden ponerse interesantes, cuando te consideras indestructible.
Sucede que eres indestructible, entonces, ¿qué lleva la corriente del túnel?
Esto es donde la teoría de los muchos cuerpos es útil.
Consideremos nuestros niveles de helio desocupados. Los niveles desocupados pueden ser influenciados por la naturaleza de los estados ocupados. Esto se logra a través de una perturbación llamada el campo. Cuando dos electrones se encuentran en el estado fundamental, fue su campo (electrostático – coulumb en este caso) el que influyó en el estado desocupado. Ahora, si los estados desocupados estaban ocupados por el tercer electrón, ciertamente sentirían el cambio de campo cada vez que los dos originales cambiaran de estado.
Ahora, en el contexto de los túneles, ¿qué pasaría cuando solo un electrón se disparara en nuestro microscopio? La perspectiva de probabilidad actual falla aquí. O lo hace? Ahora, si ponemos algo en el otro lado del microscopio (como un multímetro o algo así), ¿detectará un electrón que intentó atravesar el túnel pero se recuperó? Por supuesto, se “recuperó” porque su probabilidad era del 65% (¿recuerdas?). Ahora, el otro lado del microscopio puede denominarse como un estado desocupado al igual que el átomo de helio. Nuestro único electrón todavía produce una lectura en el multímetro (como se puede recordar durante aproximadamente 35 mA) porque puede influir en el estado desocupado debido a su campo. La cosa es que debido a la probabilidad de tunelización, el campo se reduce por ese factor: 0.35.
Aplicando esta perspectiva a usted, el humano está compuesto de tantos electrones y nucleones y, de alguna manera, es indestructible.
Digamos que incluso usted da un ‘campo’. Digamos que el campo es … el olor! Así es, ducharse todos los días señor / señorita! También emite muchos disturbios o campos como el suelo debajo de usted sufre compresión (¡demasiadas envolturas de tocino!) Y muchos más.
Repitiendo el experimento, caminas hacia la pared que emite tu ‘campo’, el olor. Hay un perro al otro lado que es capaz de olerte. Pero no puede, ya que hay una pared entre ustedes dos. Caminas hacia la pared y te rebotan. La probabilidad de hacer un túnel es 30 ^ -38. De acuerdo con la física clásica, no hay forma de que el perro pueda olerte a través de la pared, pero debido a esta posibilidad de túneles podrás olerte. Supongamos que usted y el perro están en el mismo lado de la pared, la “intensidad” del olor es de aproximadamente 1 atm. Ahora, porque tunelizar al perro obtendrá una versión reducida de este olor, que es 30 ^ -38 * 1 atm = 30 ^ -38 atm (muy pequeño). Para cumplir con las leyes de conservación, agregamos un lobo en tu lado de la pared, que evidentemente te motiva para que intentes hacer un túnel para salir de allí.
Antes de intentar hacer un túnel, el lobo pudo olerte con aproximadamente 1 atm, mientras que el perro del otro lado recibe 0 atm de tu olor. Pero después de tu intento de hacer un túnel o caminar a través de la pared, el perro recibe 30 ^ -38 atm (debido a la tunelización) y el lobo obtiene [1 – (30 ^ -38)] atm. Una parte de su campo o su perturbación fue “caminada” con éxito a través de la pared hasta el estado desocupado en el otro lado al lado del perro.
Este tipo de cosas sucede todos los días. Cuando se levanta el cepillo, se duchan (¡todos los días!), Beben café, van a trabajar, etc. la naturaleza calcula continuamente dónde están los estados desocupados y cómo deben interactuar los campos. ¿Hay una pequeña probabilidad de que puedas estar en la antártida? Sí. ¿Ocurrió eso hoy en la mañana? No (bueno, casi no, ya que la mayoría de ustedes se quedan). Pero, ¿hay huellas de su cuerpo envolvente de tocino en la nieve y el pingüino puede oler su sudor de tocino? ¡Puedes apostar! ¡Pero la probabilidad es muy pequeña y, por lo tanto, también lo es su olor en la nariz de los pingüinos que nunca sabrán!
Actualizar:
Aquí hay una analogía que aborda la pregunta y lo que estoy tratando de decir con probabilística actual y Hamiltoniano de múltiples partículas, en su forma más clara:
Considere una sala 1D de 10 pies de largo y 2 pies de pared (4
De acuerdo con la mecánica clásica, la pelota tiene la misma probabilidad de estar en cualquier lugar con 0
Según la mecánica cuántica, la bola tiene una probabilidad de 10 ^ -10000 de estar en el otro lado de la pared en 6 es despreciablemente similar pero no igual a x = 2 + 0.0, esto lleva a las personas a creer que la bola no atravesará la pared. Pero, ¿es x = 2 + 10 ^ -10000 igual a x = 2 + 0.0? No. Es casi lo mismo pero no es así.
Traté de afirmar esto usando la corriente de probabilidad, la teoría de muchos cuerpos, el campo EM, etc. No sé qué tan claros eran, pero esto debería ser su eliminación.
