Casi todo lo relacionado con la mecánica cuántica y lo que se desprende de él no será intuitivo / desconocido para el “público en general”. Estas son las leyes que operan a un nivel muy alejado de la experiencia de cualquiera y las matemáticas son la única herramienta por la cual estudiamos sistemas en los que las manifestaciones de la mecánica cuántica se vuelven importantes.
Una de las propiedades más intuitivas contrarias de un sistema cuántico es su violación de la desigualdad de Bell. Esta desigualdad se deriva de la teoría de probabilidad clásica y se basa absolutamente en la “lógica” que usamos en la vida cotidiana. El hecho de que los pares de observables en un sistema mecánico cuántico viola esta desigualdad codifica el misterio / singularidad fundamental de QM. De ello se deduce que los resultados de la medición son “verdaderamente aleatorios” en principio y no pueden explicarse de ninguna manera por variables ocultas, efectos locales o imprecisión del aparato de medición.
Hay otro fenómeno interesante en QM que se demuestra en el experimento de elección tardía de Wheeler. Cuando pensamos en el experimento en la forma clásica ordinaria, parece implicar que lo que hago “ahora” puede (en cierto sentido) afectar las trayectorias / evolución de un sistema en el pasado, incluso hace mucho tiempo como miles de millones de años atrás. No existe una explicación clásica de cómo las consecuencias de nuestras acciones parecen “viajar en el tiempo” y afectar la evolución del universo.
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¿Qué sucede si lanzas una pelota de tenis contra una pared grande? Se recupera, ¿verdad? No importa cuántas veces lo hagas, la pelota parece nunca cruzar la pared. La única forma de hacer que la pelota llegue al otro lado de la pared es impartirle más energía que la energía potencial de la pared, para que ‘rompa’ la pared. En mecánica cuántica, esto no tiene por qué ser cierto. De hecho, existe una probabilidad finita distinta de cero de que la pelota llegue al otro lado incluso con menos energía que la pared. Se conoce como túnel cuántico y es el mecanismo principal detrás de la radiactividad y la operación del microscopio de túnel de exploración.
Hay muchos más. ¿Qué pasa con la energía? ¿Qué tan seguro está en su medición de energía de cualquier sistema? Resulta que nunca puedes estar 100% seguro, hasta que estés dispuesto a observar el sistema por un período infinito de tiempo. Si ha estudiado el análisis de señales, es posible que haya encontrado la dependencia inversa de la frecuencia angular de una señal y el tiempo durante el cual se observa como [matemática] \ Delta \ omega \ Delta t \ aprox 1 [/ matemática]. Simplemente multiplique todo por [matemáticas] \ hbar [/ matemáticas] y obtendrá la “relación de incertidumbre energía-tiempo” sagrada: [matemáticas] \ Delta E \ Delta t \ aprox \ hbar [/ matemáticas]. Una de las consecuencias interesantes de esto es que el vacío del espacio no es de energía cero. Hay una energía de vacío positiva en general debido a la creación y aniquilación continua de partículas virtuales que sigue apareciendo y desapareciendo durante un período de tiempo demasiado corto para observar. Curiosamente, todo el espacio puede ser aproximado para ser una colección de osciladores armónicos.
Puedo seguir y seguir, pero eventualmente tengo que parar en algún lugar, así que mejor que esté aquí.
