La mecánica cuántica (o “física cuántica”) no afirma nada sobre la naturaleza de los electrones.
Lo que afirma la mecánica cuántica se puede describir con una receta:
- Calcule una función matemática que toma como entrada el estado de un sistema y genera un resultado, para cada conjunto de valores del estado, que indica la energía del sistema. Esa función se llama “hamiltoniana”, por la persona muy inteligente que descubrió algo de su utilidad, aunque mucho antes de que se concibiera la mecánica cuántica. “Estado” en este contexto puede ser un conjunto de números que describen la geometría del sistema y / u otros números que dan otras propiedades que se espera que cambien con el tiempo y que afecten la energía.
- Conecte esta función en una ecuación ingeniosa, llamada “ecuación de Schrödinger”, después del hombre muy inteligente que descubrió su utilidad *, y resuelva esa ecuación. La solución de esa ecuación a menudo se llama una “función de onda”, pero un nombre más significativo para ella es una “función de estado”.
- Interprete esa función de estado en cualquiera de varias interpretaciones extrañas, que son igualmente consistentes con la realidad pero fuertemente inconsistentes entre sí y con el llamado “sentido común”. O simplemente calcule ciertos promedios, como una función de peso, para obtener cantidades físicas medibles (la interpretación de “Cállate y calcula”).
En ninguna parte la mecánica cuántica dice que el electrón se interpretará como una partícula puntual o cualquier otra cosa.
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Si crea un Hamiltoniano que describe una partícula puntual, con la carga del electrón, interactuando con un protón solitario, también un punto, y sigue el procedimiento anterior, obtendrá un conjunto de números que hacen una descripción sorprendentemente precisa de Las líneas espectrales de hidrógeno. Dado que esta es una buena introducción a la mecánica cuántica, puede parecer que todo es mecánica cuántica para un estudiante (o tal vez el maestro no dijo claramente en qué punto comienza la mecánica cuántica), pero la parte de “partícula puntual” es solo el maquillaje de un hamiltoniano. La mecánica cuántica es lo que viene después.
Con un Hamiltoniano más detallado que involucra la extensión geométrica del protón y las propiedades magnéticas de las partículas, el acuerdo con el espectro observado se vuelve aún más agudo.
Si, en cambio, inventas un Hamiltoniano para una cadena relativista en diez dimensiones, obtienes una función de estado con propiedades matemáticas fascinantes, y muchos físicos teóricos están trabajando arduamente para tratar de obtener números de esa función de estado que se puedan comparar con el experimento. Mientras tanto, algunos físicos se burlan de ellos porque hasta ahora no se han derivado tales números. Esto es solo un argumento sobre cuáles son las funciones de Hamilton o no son realistas, no sobre la aplicabilidad de la mecánica cuántica.
* Schrödinger dijo: “No me gusta la mecánica cuántica, y lamento haber tenido algo que ver con eso”.
