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Ecos del futuro

Reflexiones sobre ciencia, economía, ecología, política y comportamiento humano

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    Pedro J. Hernández



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  • Inicio > Historias > El experimento más hermoso de la física

    El experimento más hermoso de la física

    En una encuesta de Physics World del año 2002, resultó ganador el experimento de la doble rendija de Young. Pero seguro que ninguno de los electores tenía en mente esta versión natural del experimento grandiosa desde todos los puntos de vista.


    El experimento de Young fue utilizado por Richard Feynman para introducir a sus alumnos el "misterioso comportamiento cuántico". Un vídeo muy instructivo reproduciendo la explicación de Feynman puede verse a continuación.

    Pueden también ver al propio Feynman explicando el experimento de la doble rendija a su manera --sin tantos medios pero con mucho encanto-- en la página The Vega Science Trust, en concreto la conferencia nº3.

    2007-08-18 19:47 | Fisica | 21 Comentarios


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    Comentarios

    1
    De: La Materia Oscura Fecha: 2007-08-18 21:24

    Gracias por los enlaces :)



    2
    De: juan Fecha: 2007-08-18 23:53

    ¿Alguien me puede explicar la última parte? No entiendo porqué cuando se añade un observador el experimento no funciona como antes.

    He leído el artículo de la wikipedia pero no me aclara nada.

    Gracias



    3
    De: Anónimo Fecha: 2007-08-19 00:18

    No lo veo claro.

    Las aguas fluyen de abajo arriba ( se cortan las olas en la costa)

    Pero en la parte de arriba no se ve ningún comportamiento ni como cuerpo ni como onda.

    ...



    4
    De: RaFael Fecha: 2007-08-19 00:47

    Arriba, en la foto de google lo que se ve es el comportamiento de una onda, como al llegar a un orificio se crean nuevos nucleos de emisión de ondas y sus correspondientes interferencias, por eso distinguimos una distinta tonalidad entre las olas de arriba y de abajo.



    5
    De: Anónimo Fecha: 2007-08-19 01:07

    Pero en este caso el agua fluye de abajo hacia arriba.

    Î Las crestas de las olas rompiéndose (color blanco) son en la parte de abajo de las islas. No la de arriba.

    El efecto que aquí se aprecia no tiene nada que ver con Young. Aquí el efecto es como unas aguas con corriente y oleaje (abajo) impactan con la costa y aunque pase agua por entre los islotes las olas estan apaciguadas.



    6
    De: Pedro J. Fecha: 2007-08-19 01:45

    Juan, bienvenido a la física. ¿Por qué cuando incluyes al observador cambia el resultado del experimento?.
    En primer lugar piensa que el observador no es alguien, sino por ejemplo un detector de algún tipo colocado en una de las rendijas.
    El asunto es que en la teoría cuántica si cambias las posibles alternativas en las que se puede producir un fenómeno, éste puede producirse de forma distinta. En el caso de la doble rendija sin detector una partícula puede alcanzar la pantalla bien yendo por la rendija de la derecha o por la de la izquierda. Eso le da dos posibles trayectorias --simplificando el asunto--. Cuando pones un detector --por ejemplo en la rendija derecha-- sólo tienes una posibilidad de trayectoria pues si el detector detecta la partícula, ésta irá por la rendija de la derecha necesariamente y si no la detecta es que ha pasado por la izquierda. Ese es el hecho y los números están claros. Todo funciona como predice la mecánica cuántica.
    Otra cosa es la interpretación de ese hecho básico. Es decir, ¿por qué es así?. A eso nadie te puede responder con claridad. Nos meteríamos en el asunto de las diferentes interpretaciones de la mecánica cuántica.



    7
    De: Pedro J. Fecha: 2007-08-19 02:12

    Una imagen de difracción en el Canal de Panamá para comparar



    8
    De: Juan Fecha: 2007-08-19 03:57

    Gracias por tu explicación Pedro J.

    La verdad es que éste es un tema apasionante. Como informático estoy alucinado de ver y comprobar como la física ayudará en este campo a nuestra ciencia: física cúantica aplicada al diseño de nuevos ordenadores, cifrado, transmisión de información...

    Este siglo promete...

    Un saludo.



    9
    De: Bilbo Bolson Fecha: 2007-08-19 12:58

    Hola Juan,

    la física cuántica ya se viene utilizando desde hace más de 3 décadas en el diseño de ordenadores. El "pozo cuantico de potencial" es la base del transistor electrónico e igualmente la física cuántica es la base de las comunicaciones por fibra óptica.

    Realmente el video es un poco engañoso porque utiliza el ejemplo de ondas en el agua. En realidad la naturaleza de las ondas cuánticas es mucho más compleja. Las ondas cuanticas son ondas de probabilidad (probabilidad de que un electrón se encuente en una posición del espacio). En el momento en que se lanza un electrón con una energía dada (la velocidad no existe en física cuantica ya que el espacio y tiempo son "borrosos") se crea instantáneamente una onda de probabilidad que se extiende instantáneamente a todo el espacio conocido, (desde el "lanzador" hasta el último lugar conocido de la galaxia). Esta onda o guía de probabilidad se crea en función del entorno. Si se coloca un observador, la onda de probabilidad es diferente a la que se crearía si no existiese tal observador. "A continuación" y si nadie cambia el entorno, el electrón simplemente se dedicará, para un instante determinado, a "situarse" en el espacio según la onda de probabilidad.

    Curiosamente la mecánica cuantica contradice la relatividad de Einstein "a medias". El electrón tiene una posibilidad finita(real), pero ínfima de viajar más rápido que la luz. La relatividad de Einstein ignora la onda de probabilidad, por lo que puede resultar chocante que tal onda se propage instantáneamente a todo el espacio. En realidad, la relatividad sólo estudia el valor esperado/estadístico de una partícula dentro de su onda de probabilidad. Es decir, la posición de la partícula en el momento de medirla.



    10
    De: J.martin Fecha: 2007-08-19 13:30

    ¿Como afecta la observacion al resultado?
    Imagina un pez abisal, que vive en la absoluta oscuridad. Por el mero hecho de observarlo nosotros, que necesitamos luz para verle, alteramos su comportamiento o el comportamiento de su entorno, por lo que no sabremos realmente como se comporta en su medio normal.

    Un observador de un fenomeno cuantico, tiene la necesidad de energia para realizar una medicion u observacion, ya que nunca será neutro respecto al evento.

    Ademas piensa que somos seres que quedan fuera del ambito cuantico, por lo que nuestro razonamiento logico choca de frente con una fisica distinta de la nuestra. En un mundo cuantico, nos pareceria un comportamiento obvio.

    interesante tema...



    11
    De: Pedro J. Fecha: 2007-08-19 14:05

    Sólo dos matizaciones a los comentarios de Bilbo.
    La física de las ondas, ya sean en el agua, luz o en mecánica cuántica se basan en los mismos principios y tienen descripciones matemáticas equivalentes. Otra cosa es que empecemos a hablar de lo que significa en cada caso. En mecánica cuántica tienes la función de onda que es equivalente por ejemplo a la descripción de la amplitud y la fase de cualquier onda. Cuando coges el cuadrado de la amplitud, en mecánica cuántica lo interpretas como una probabilidad y en una onda en el agua lo interpretas como proporcional a la energía de la onda.

    Lo que mencionas sobre electrones que tienen cierta probabilidad de ir más rápido que c, eso viene de cierta interpretación de la electrodinámica cuántica no libre de discusiones. El hecho básico que todo el mundo sí debería tener claro es que la electrodinámica cuántica, como todas las teorías cuánticas de campos están construidas sobre la relatividad especial --se dicen técnicamente que tienen invariancia Lorentz-- por lo que la Teoría especial es automaticamente respetada y de hecho cualquier confirmación experimental de las teorías cuánticas de campos es una confirmación de la Relatividad Especial.



    12
    De: Event Fecha: 2007-08-19 18:10

    Perdonad mi nivel de física, pero no acabo de ver claro cómo el observador o aparato de medición afecta al experimento. Por lo visto, en una medición de este tipo, solo podremos observar la naturaleza corpuscular del electrón (según el principio de complementariedad es imposible llegar a ver ondas y partículas al mismo tiempo), pero sigo sin entender cómo una máquina detectora de partículas, situada antes de las rendijas, puede hacer que el patrón (detrás de las rendijas) no muestre interferencias. ¿Por qué no se ven las interferencias?? ¿Está afectando al proceso la propia luz que nos permite visualizar el experimento? ¿De qué forma?



    13
    De: j.martin Fecha: 2007-08-20 01:51

    en este enlace, lo explican perfectamente, con el otro celeberrimo experimento, el gato de schrodinger:

    http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/Rc-31/RC-31.htm

    Digamos que existen dos estado superpuestos de la materia a nivel cuantico, materia-onda, la mera inferencia "obliga" a escoger a la materia de que manera comportarse. Se que da la impresion, segun las explicaciones, que parece ser la materia un ente pensante, de ahi la curiosidad que nos despierta a todos este fenomeno.
    ______Event_______
    ¿Por qué no se ven las interferencias?? ¿Está afectando al proceso la propia luz que nos permite visualizar el experimento? ¿De qué forma?
    ___________________
    en el caso que mencionas, la luz hipoteticamente necesaria para ver este fenomeno (deberia de ser de una longitud de onda menor que la de la propia particula), estimularia la carga de la particula, alterando el resultado.

    Si has estudiado algo del modelo atomico cuantico, te sonara que una particula no puede ser posicionada y medida al mismo tiempo, por lo que se utilizan probabilidades. Esto es debido a este mismo fenómeno.



    14
    De: Pedro J. Fecha: 2007-08-20 14:53

    Event, la explicación más divulgativa y más completa que he encontrado con algunas animaciones --aunque está en inglés-- está en esta página
    Espero que te sea útil.



    15
    De: Event Fecha: 2007-08-20 17:40

    Muchas gracias a todos por la ayuda



    16
    De: Juan Fecha: 2007-08-21 01:07

    Gracias a todos y enhorabuena por las explicaciones, ya no podré dormir bien en lo que resta de mes :)

    p.d.: lo del pez abisal me ha gustado. No sé si es el ejemplo perfecto pero me da una idea de lo que significa.

    Ahora bien, si las observaciones desde nuestro mundo 'macroscópico' modifica el comportamiento del mundo 'microscópico' eso quiere decir que no es la vía correcta de observación. Como mucho y por lo que estoy leyendo solo podemos arañar la superficie de la verdadera naturaleza atómica...

    Con vuestro permiso, me quedo a la escucha en pos de futuros avances que permitan a mi mente entender este universo en el que vivimos.

    Un saludo y gracias de nuevo.



    17
    De: rICARDO lÓPEZ mARTÍNEZ Fecha: 2007-11-30 00:04

    Respondiendo a los que no entendeis los por qué de las variaciones del experimento de Young cuando aplicamos a él un observador, os intentaré responder con un ejemplo que nos ponian en física en COU y que la gente al escucharlo lo veia vanal y estúpido.

    Se trata del experimento del gato de Schrödinger o paradoja de Schrödinger:

    Es un experimento imaginario, diseñado por Erwin Schrödinger para exponer uno de los aspectos más extraños, a priori, de la mecánica cuántica. Supongamos un sistema formado por una caja cerrada y opaca que contiene un gato, una botella de gas venenoso, una partícula radiactiva con un 50% de probabilidades de desintegrarse y un dispositivo tal que, si la partícula se desintegra, se rompe la botella y el gato muere. Al depender todo el sistema del estado final de un único átomo que actúa según la mecánica cuántica, tanto la partícula como el gato forman parte de un sistema sometido a las leyes de la mecánica cuántica.

    Siguiendo la interpretación de Copenhague, mientras no abramos la caja, el gato está en un estado tal que está vivo y muerto a la vez. En el momento en que abramos la caja, la sola acción de observar al gato modifica su estado, haciendo que pase a estar solamente vivo, o solamente muerto.

    Esto se debe a una propiedad física llamada superposición cuántica.

    La paradoja ha sido objeto de tanta controversia (y de discusión no sólo científica, sino hasta filosófica) que Stephen Hawking llegó a afirmar que "cada vez que escucho hablar de ese gato, empiezo a sacar mi pistola".

    En el experimento de young se da este hecho al intercalar el observador, y aunqe en el macromundo no se asimile en el micromundo produce consecuencias asombrosas como las observadas en este bello experimento, y que se pueden constatar....

    Esto es así de increible, y demuestra como lo que nos es dificil de asimilar en nuestro mundo, se presenta en el mcromundo como una realidad incontestable.

    Sin duda la naturaleza es fascinante.

    No debemos asustarnos de no entender este espectáculo, al fin y al cabo los humanos hemos llegado a él, cuando la función ya estaba empezada y lógicamente nos cuesta mucho trabajo entender lo que estamos viendo.

    Un abrazo y a pensar....

    Ricardo López Martínez.
    www.laabel.com



    18
    De: Torres Maximiliano Fecha: 2009-03-21 15:39

    Coincido plenamente con que para observar el comportamineto a nivel subatómico hay que aplicar grandes canitidades de energía y sin duda que estamos afectando el experimento, hacen 200 años no teniamos los medios para observar el mundo subatomico, hacen 100 años descubriron que el átomo si era divisible y aparecieron mas de 200 particulas nuevas, nutrinos, bosones, mesones, tau, Etc Etc imaginense dentro de 2000 años cuendo la capacidad de observación microscopica aumente 1 billon de veces y se descubra que cada particula tiene 100 o 200 subparticulas y cada subparticula este formada por 100 o 200 subsubparticuas y asi infinitamente, me quedo con la definicion del Dalay Lama, que realmente puede ser tomada como una teoria perfecta cuyas ecuaciones funcionarian en todos los casos como una superteoria "Cada atomo es un universo" creo que la materia esta constituida por universos dentro de universos hacia lo infinitamente pequeño y universos dentro de universos hacia lo infinitamente grande, por lo tanto cada universo tiene sus propias dimensiones, leyes y ecuaciones.



    19
    De: ale Fecha: 2011-04-29 04:06

    la particula adquiere informacion sobre que rendijas estan abiertas? cuand solo una rendija esta abierta todos los caminos pasan por ella pero cuando las dos estan abiertas los caminos en que la particula pasa por una rendija pueden interferir con los caminos enque pasa por la otra, causando asi la interferencia. alguien puede explicar esto. hablando de un foton suelto no de una onda



    20
    De: Pedro J. Fecha: 2011-04-30 13:49

    ale, ese es precisamente el punto clave de la mecánica cuántica. Cuando envías fotón a fotón a través de las dos rendijas abiertas, se forma el patrón de interferencia y eso se puede interpretar de varias maneras
    1) Según la interpretación de Copenhague el fotón muestra en ese caso propiedades ondulatorias (personalmente es una explicación bastante insatisfactoria)
    2)Según la interpretación de los universos múltiples, el fotón pasa en una configuración (del universo) por la rendija 1 y en otra configuración por la rendija 2. La interacción de ambas configuraciones produce el patrón de interferencia.

    Digamos que la segunda es una interpretación literal de las matemáticas asumiendo la existencia de partículas.

    También se podría decir que en realidad los fotones no son partículas ni ondas, sino "ondículas" o "partondas" que se comportan (en una visión algo más pragmáticas) como muestra el experimento de young y no como nuestra intuición nos dice que debería comporarse una partícula.

    De todas maneras, la explicación más detalla posible la tienes de la mano del magistral Richard Feynman



    21
    De: manuel Fecha: 2011-11-14 03:41

    gracias hermano..por esta explicacion es fenomenal..... y el video es lo maximo...super entendible



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