¿Qué es la física cuántica?
La física cuántica es complicada, incluso para los científicos más brillantes, pero ya lo entendiste. Ponte tu gorra de pensamiento favorita y ¡aquí vamos!
La física cuántica es el estudio de cosas que son muy, muy pequeñas. Esta rama de la ciencia investiga el comportamiento de la materia y las actividades que suceden dentro de los átomos para dar sentido a las cosas más pequeñas de la naturaleza.
Antes de seguir adelante, aclaremos dos cosas clave que los científicos cuánticos están intentando comprender.
- La materia es cualquier cosa que tenga masa y ocupe espacio. En otras palabras, es la cantidad de cosas dentro de un objeto. Sí, eso describe casi TODO. Eso es porque todo en el universo está hecho de materia.
- Los átomos son la unidad más pequeña de materia. El universo y todo lo que nos rodea está hecho de átomos. Incluso nuestros cuerpos tienen miles de millones de átomos.
Una de las razones por las que la física cuántica es tan compleja y ha dejado atónitos a los científicos durante años es que los humanos tienen una experiencia limitada con estos diminutos objetos en su vida cotidiana. Estos objetos siempre están a nuestro alrededor; sin embargo, no se pueden ver sin la ayuda de microscopios potentes y otros instrumentos científicos.
Hechos de la física cuántica
Ondas y Partículas
¡El descubrimiento realizado sobre ondas y partículas demuestra cuán torpe y compleja es realmente la física cuántica! Los físicos, los científicos que estudian la física cuántica, descubrieron que todo en el universo se comporta como una partícula y una onda. Este concepto reveló una de las ideas más poderosas del mundo de la física cuántica. He aquí por qué:
- Las partículas son pequeños trozos de materia. Por ejemplo, un trozo de roca es una partícula.
- El agua, el sonido y la luz están hechos de ondas.
Las olas del océano y las rocas realmente no parecen tener nada en común, y los científicos nunca pensaron en clasificarlos juntos hasta que Albert Einstein amplió el trabajo de otro científico llamado Max Planck. A principios del siglo XX, la mayoría de la gente creía que la luz viajaba en ondas; sin embargo, Einstein descubrió que la luz es en realidad un flujo de fotones. Las ondas son muy diferentes de los fotones porque los fotones son partículas individuales que parecen pequeñas canicas y las ondas son líneas largas y curvas.
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Este gran descubrimiento (o, debería decir, un descubrimiento muy pequeño, ya que estamos discutiendo la física cuántica) demostró que si las partículas actúan como ondas, entonces no tienen una posición exacta, como se muestra en la imagen de arriba. Esta idea también dificulta saber qué tan rápido se mueven las partículas. Los hallazgos de Einstein abrieron la puerta a más investigaciones y cambiaron la forma de pensar de los humanos.
Un experimento mental
Otro científico, un austriaco llamado Schrödinger, es famoso por un experimento que nunca hizo. Más bien, hizo una pregunta: «¿Qué pasaría si un gato fuera colocado en una caja cerrada con algo que tuviera un cincuenta por ciento de posibilidades de matarlo en una hora?» Recuerde, en realidad no hizo este experimento. En cambio, quería saber en qué estado de la materia estaría el gato. Concluyó:
- Justo antes de que se abra la caja, el gato se encuentra en dos estados: igualmente vivo y muerto.
- Un estado de la materia solo está presente cuando se abre la caja.
- Su experimento afirma que el experimento se arruina cuando el observador abre la caja.
El propósito de su experimento era demostrar que los objetos grandes no deben pensarse en pequeños estados cuánticos porque terminas con resultados ridículos, como un gato que está vivo y muerto al mismo tiempo.
Resumen de la lección
En esta lección, aprendimos que todo lo que ocupa espacio se llama materia y la unidad más pequeña de materia es un átomo . La física cuántica investiga el comportamiento de la materia y los átomos. También se discutieron dos hechos importantes: Schrödinger mostró que los experimentos no funcionan cuando se combinan objetos grandes con objetos cuánticos, y Einstein demostró que los fotones viajan como partículas y ondas.
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