¿Qué es la teoría de la mecánica cuántica?
La mecánica cuántica (inglés: mecánica cuántica; o teoría cuántica) es una teoría física que describe el comportamiento de la materia microscópica (átomos, partículas subatómicas). La mecánica cuántica es nuestra comprensión de todas las fuerzas básicas excepto la gravedad (. Interacción electromagnética, interacción fuerte, interacción débil).
La mecánica cuántica es la base de muchas ramas de la física, incluido el electromagnetismo, la física de partículas, la física de la materia condensada y partes de la cosmología. La mecánica cuántica es también la base de la teoría de los enlaces químicos, la biología estructural y la electrónica.
La mecánica cuántica se utiliza principalmente para describir el comportamiento microscópico, y los fenómenos de partículas descritos no pueden explicarse con precisión mediante la mecánica clásica. Por ejemplo: Según la Interpretación de Copenhague, una partícula no tiene ninguna propiedad física antes de ser observada. Sin embargo, después de ser observada, dependiendo del instrumento de medición, se pueden observar sus propiedades de partícula, sus propiedades ondulatorias o parte de las partículas. La naturaleza es parte de la naturaleza ondulatoria, que es la dualidad onda-partícula.
La mecánica cuántica comenzó con los trabajos pioneros de Max Planck y Niels Bohr a principios del siglo XX. Max Born acuñó el término "mecánica cuántica" en 1924. Debido a que explicó con éxito fenómenos experimentales que no podían explicarse mediante la mecánica clásica y predijo con precisión algunos descubrimientos posteriores, la comunidad física comenzó a aceptar ampliamente esta nueva teoría. Uno de los primeros logros importantes de la mecánica cuántica fue la exitosa explicación de la dualidad onda-partícula, término derivado del hecho de que las partículas subatómicas exhiben propiedades tanto de partícula como de onda.
En la mecánica cuántica, el estado de un sistema en un momento dado se describe mediante una función de onda compleja, también llamada vector de estado en el espacio vectorial complejo. [24] Este objeto matemático abstracto permite el cálculo de probabilidades de resultados experimentales concretos. Por ejemplo, permite calcular la probabilidad de encontrar un electrón en una región específica alrededor del núcleo en un momento específico. Al contrario de la mecánica clásica, nunca se pueden predecir simultáneamente cantidades físicas como la posición y el momento con precisión arbitraria. Por ejemplo, se puede suponer (con cierta probabilidad) que los electrones se encuentran en algún lugar dentro de una región determinada del espacio, pero se desconoce su ubicación exacta.
Se pueden dibujar contornos de densidad de probabilidad constante, a menudo llamados "nubes", alrededor del núcleo para conceptualizar las ubicaciones más probables de los electrones. El principio de incertidumbre de Heisenberg cuantifica la incapacidad de localizar con precisión una partícula debido a su impulso de yugo. [25]