por Michael J. Biercuk
16 de mayo de 2011
del sitio web TheConversation
| El Dr. Biercuk realiza investigación experimental en física cuántica. Su investigación está financiada por la Oficina de Investigación del Ejército de los Estados Unidos, el Consejo de Investigación de Australia a través del Centro de Excelencia para Sistemas Cuánticos de Ingeniería y la Facultad de Física y Facultad de Ciencias de la Universidad de Sydney. |
Esto puede sorprenderlo, pero puede haber literalmente miles, o incluso decenas de miles, de dispositivos y componentes que lo rodean en este momento que funcionan debido a nuestra comprensión de la física cuántica.
Antes de preguntar, no incluye el detergente para lavavajillas.
La Física Cuántica es una rama de la ciencia que genera enormes cantidades de interés, asombro y, la mayoría de las veces, desconcierto.
Pero antes de que podamos decirle cómo realmente lo impacta, necesitamos proporcionar un poco de antecedentes.
Bien, dame la teoría de que la
Física Cuántica se centra en explicar el comportamiento de la materia y la luz a escalas muy pequeñas : átomos individuales y fotones ("partículas" de luz).
Física Cuántica se centra en explicar el comportamiento de la materia y la luz a escalas muy pequeñas : átomos individuales y fotones ("partículas" de luz).
El formalismo matemático de la mecánica cuántica (distinguido del término más amplio de física cuántica ) permite a los científicos modelar la física que se prueba mediante experimentos.
No hay nada único en la física cuántica: es una teoría científica como cualquier otra, que cumple con los requisitos rigurosos del método científico.
Pero ciertamente hay algunos aspectos extraños de la teoría.
La palabra "cuántica" se define por el Oxford English Dictionary como significado,
No hay nada único en la física cuántica: es una teoría científica como cualquier otra, que cumple con los requisitos rigurosos del método científico.
Pero ciertamente hay algunos aspectos extraños de la teoría.
La palabra "cuántica" se define por el Oxford English Dictionary como significado,
una cantidad, parte o porción ...
Se aplicó a estudios pioneros de la naturaleza de la luz y la materia porque los experimentos sugirieron que una amplia variedad de medidas venían con valores permitidos muy particulares, muy contrarios a lo que generalmente observamos en el mundo que nos rodea, o la intuición física estándar.
Se vuelve más extraño ...
En física cuántica nadie puede decirle mucho con certeza. Solo pueden describir probabilidades de resultados de medición (por ejemplo, dónde podría estar una partícula). Y la física cuántica describe la luz como una partícula y una onda al mismo tiempo ... ¿Por qué la teoría es tan contraintuitiva?
Se vuelve más extraño ...
En física cuántica nadie puede decirle mucho con certeza. Solo pueden describir probabilidades de resultados de medición (por ejemplo, dónde podría estar una partícula). Y la física cuántica describe la luz como una partícula y una onda al mismo tiempo ... ¿Por qué la teoría es tan contraintuitiva?
Bueno, desafortunadamente eso sigue siendo objeto de mucho estudio, incluido el campo de investigación activa de fundaciones cuánticas, tratando de dilucidar lo que realmente está sucediendo.
A pesar de estas peculiaridades, la física cuántica se ha convertido en una de las teorías científicas más exitosas desarrolladas hasta la fecha, lo que permite a los científicos explicar una variedad de comportamientos en los sistemas, desde las estrellas hasta los gases, desde los metales hasta la luz.
Lo más importante, la teoría tiene poder predictivo, un requisito clave en la ciencia.
A pesar de estas peculiaridades, la física cuántica se ha convertido en una de las teorías científicas más exitosas desarrolladas hasta la fecha, lo que permite a los científicos explicar una variedad de comportamientos en los sistemas, desde las estrellas hasta los gases, desde los metales hasta la luz.
Lo más importante, la teoría tiene poder predictivo, un requisito clave en la ciencia.
¿Qué pasa con todas esas aplicaciones cuánticas?
Comencemos con TI ...
Los transistores son los elementos fundamentales del hardware en los microprocesadores: representan bits de información en la forma en que conducen la electricidad (encendido = 1, apagado = 0).
Los transistores se fabrican a partir de materiales conocidos como semiconductores , en los que los electrones portadores de carga solo pueden ocupar ciertos niveles de energía discretos, según lo determinado por la física cuántica. A medida que se agregan más electrones, forman "bandas" permitidas de una manera prescrita.
La "estructura de banda" de energía resultante, que puede modificarse aplicando voltajes a los cables conectados al dispositivo, da lugar al comportamiento de conmutación a partir del cual construimos elementos eléctricos fundamentales.
Sin la mecánica cuántica no tendríamos conocimiento de los semiconductores, no podríamos haber diseñado el transistor y, por lo tanto, no tendríamos microprocesadores.
Se pueden decir cosas similares sobre otros dispositivos de TI familiares en su oficina.
Los teléfonos móviles, por ejemplo, utilizan circuitos de alta frecuencia que funcionan gracias a la misma física.
En Internet, el tiempo de la red se mantiene mediante relojes atómicos que utilizan la descripción cuántica de los átomos y las interacciones de la materia luminosa para producir un "tic" extremadamente estable y repetible.
De hecho, casi todas las piezas de hardware de tecnología de la información, desde microprocesadores en computadoras de escritorio y servidores hasta moduladores optoelectrónicos y diodos láser utilizados en comunicaciones de larga distancia para Internet, deben su existencia a nuestra comprensión de la física cuántica.
¿Algo fuera de la oficina?
En casa, si enciende su televisor de pantalla plana, es posible que tenga lo que se conoce como una pantalla retroiluminada por LED. Esto utiliza una fuente de luz eficiente energéticamente conocida como diodo emisor de luz.
La física cuántica de la estructura de banda de semiconductores y la teoría de la radiación de Planck explican cómo producir luz de varios colores a partir de estos dispositivos. Su sistema de entretenimiento en el hogar también puede tener un reproductor de DVD que utiliza un láser de estado sólido, cuyo desarrollo se basa en Einstein 's teoría cuántica de la radiación desarrollos posteriores y en la emisión estimulada .
O si usted tuvo una resonancia magnética por una lesión en la rodilla, funcionó gracias a los desarrollos en la resonancia magnética nuclear y la teoría cuántica del momento angular " spin" .
Podríamos seguir y seguir ...
Para ser claros, estas no son tecnologías que pueden rastrearse tortuosamente hasta la teoría cuántica: son dispositivos y sistemas que se desarrollaron explícitamente debido a nuestro conocimiento de la física cuántica.
Para ser claros, estas no son tecnologías que pueden rastrearse tortuosamente hasta la teoría cuántica: son dispositivos y sistemas que se desarrollaron explícitamente debido a nuestro conocimiento de la física cuántica.
Entonces, ahora sabe
que los vendedores, que utilizan la palabra "cuántico" sin parar para sugerir que sus productos son "de alta tecnología", en aplicaciones tan diversas como el almacenamiento de datos y, sí, el detergente para lavavajillas, han ocultado los verdaderos impactos cotidianos de la física cuántica. .
Del mismo modo, los grupos de la Nueva Era han cooptado "cuántico" y lo han usado para significar prácticamente cualquier idea pseudo-religiosa absurda que deseen.
Todo esto es una litera.
Todo esto es una litera.
Pero ahora, si alguien intenta venderte algo porque es "cuántico", puedes separar la verdad del sinsentido.
Y si se pregunta por qué esta rama de la física es importante para usted, solo mire a su alrededor y verá la respuesta en casi toda la tecnología moderna.