Difieren en su enfoque, como es el caso con la mayoría de los cursos que son relevantes tanto para la física como para la química física (por ejemplo, mecánica estadística).
En química, la mecánica cuántica se usa para modelar lo que sucede con los átomos y moléculas individuales a medida que interactúan con su entorno (por ejemplo, otros átomos y moléculas, luz, campos externos, etc.). O puede usarlo para calcular espectros (como RMN). La química cuántica se ocupa de la aplicación de la mecánica cuántica a los productos químicos.
Un curso de mecánica cuántica en el departamento de física, por otro lado (ya sea en un programa de pregrado o posgrado), se centra mucho más en los aspectos técnicos de la mecánica cuántica.
- ¿La interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica se interpone en el camino del progreso continuo en la física cuántica?
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- ¿Qué tan rápido podría una computadora cuántica piratear / fuerza bruta a través de los mejores sistemas de encriptación de hoy?
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Usaré dos ejemplos para tratar de ilustrar la diferencia. Advertencia: ¡generalizaciones demasiado amplias por delante!
1)
Bosones contra fermiones: los físicos se preocupan por ambos en un grado considerable y estudiarán en profundidad la naturaleza cuántica (y sus consecuencias de) ambos tipos de partículas. Para los químicos, los bosones son una curiosidad que vale la pena mencionar brevemente, y quizás un problema de tarea sobre el único Bosón con el que entrarán en contacto: la partícula alfa. Pero es solo eso: una curiosidad en gran medida irrelevante cuya mención solo sirve para ofrecer una idea más completa de la mecánica cuántica. Los protones, los electrones y los neutrones son todos fermiones, por lo que la gran mayoría de la atención se centra en el comportamiento fermiónico.
2)
Giro electrónico (giro realmente fermiónico): la mayoría de los químicos estudian lo que se conoce como mecánica cuántica “clásica” casi exclusivamente. Es decir, descuidan los efectos relativistas que surgen de la velocidad con la que viajan los electrones. Son estos efectos relativistas los que dan lugar a un fenómeno conocido como spin (y, en consecuencia, magnetismo). La mecánica cuántica clásica simplemente acepta que hay dos funciones de espín que se pueden tratar como componentes separables de los orbitales atómicos y moleculares (que en sí mismos son simplemente una forma común de aproximar la verdadera función de onda) que se agregan al final de una función de onda clásica (o orbital). Algunos investigadores de química se centran en los efectos relativistas en la mecánica cuántica, pero estos son una raza rara. Ni una sola vez en mi licenciatura y doctorado. En los estudios me encontré con un curso de mecánica cuántica ofrecido en un departamento de química que le dio a la relatividad especial algo más que una simple mención.
Si bien las clases de física también introducen primero la mecánica cuántica clásica, creo que los efectos relativistas se introducen mucho antes que en el plan de estudios de química.
Para finalizar, hay dos formas en que puede intentar profundizar su comprensión de cómo el plan de estudios de mecánica cuántica difiere en un contexto de física y química:
- Compare los libros de texto de física y química de mecánica cuántica. Por ejemplo, Shankar (física) y MacQuarrie (uno de los libros de texto de química más físicos que he visto): Shankar pasa mucho más tiempo en los “fundamentos” de la mecánica cuántica, mientras que MacQuarrie acelera un poco más para llegar a temas de interés para los químicos.
- Si te estás especializando en química, toma un curso de mecánica cuántica en el departamento de física (o viceversa). Son cursos muy diferentes, a pesar de enseñar sobre la misma teoría subyacente.
