¿Cómo explicaría la mecánica cuántica a un niño de 12 años?

Answer 1

Déjame que te cuente una historia interesante.

Recientemente has aprendido qué son los átomos, qué son los electrones y qué es un núcleo. Te describiré algo que los científicos han hecho y observado.

Supongamos que tienes dos agujeros diminutos y un cañón de electrones. Un cañón de electrones puede disparar electrones de tal manera que los electrones pueden atravesar cualquiera de los orificios (luego se contradice con lo que sucede). Tengo alguna forma de detectar estos electrones en una pantalla adelante. Además, tengo una forma de detectar un electrón cuando llega a la pantalla. Entonces, al final, miraré un diagrama de cuántos electrones impactan en una posición particular “x”. (Muéstrales la figura de abajo).

Ahora, lo más importante es antes de hacer cualquier experimento, piense en lo que espera, basándose en lo que ya sabe. Aquí, espero ver todos mis electrones en solo dos posiciones, que están directamente en frente de los agujeros. Lo que se observa es esto:

Esto significa que algo divertido está pasando, ¿verdad? Ambos imaginamos que los electrones son una esfera como objetos que giran alrededor de un núcleo. ¡¡Y se supone que debe entrar por uno de los agujeros !!

Las reglas que describen este tipo de objetos y fenómenos (y mucho MÁS) se llaman colectivamente Mecánica Cuántica.

Nota: la primera figura está tomada de un libro llamado Feynman conferencias sobre física, la segunda imagen está tomada de Wikipedia

Answer 2

Comenzaría con un resumen del método científico: la ciencia se basa en la idea de que las buenas explicaciones no son perfectas y que usamos explicaciones que son más precisas que las alternativas hasta que encontremos algo que se ajuste mejor.

Luego iría con algunos fenómenos directamente observables que tienen un carácter cuántico.

La detección de luz de bajo nivel es probablemente un buen lugar para comenzar.

El efecto de arco iris que se ve en un derrame de petróleo sobre el agua puede ser un ejemplo divertido (no es la pigmentación que se ve allí, ¿verdad?).

Las células solares, los punteros láser y los dispositivos electrónicos relacionados también pueden ser buenos.

Básicamente, sin embargo, para un niño de 12 años, lo importante que se debe transmitir no es la matemática, sino las motivaciones que llevaron a las personas a idear ese tipo de matemática.

Y eso significa encontrar ejemplos en los que “la luz es una onda” (lo que significa poder hablar sobre la longitud de onda de la luz y mostrar las propiedades de la luz, como el experimento de la doble rendija de los jóvenes), así como “la luz es una partícula” ( lo que significa poder hablar sobre las distinciones entre diferentes partículas y eso incluye un poco de probabilidad y granularidad fotográfica).

Y querrá encontrar ejemplos físicos de cada una de las palabras que usa. (Por ejemplo: longitud de onda: intente configurar una onda estacionaria con una cuerda para saltar, o simplemente mire ondulado en un estanque).

Una vez que pueda hablar sobre cosas cuánticas (fotones, electrones, etc.) y pueda encontrar ejemplos de sus longitudes de onda que sean relevantes y observables, es probable que sea el momento de tomarse un descanso y tener una buena cena.

Answer 3

Cuando se trata de una partícula (o digamos un cuerpo) que tiene una dimensión más grande que la longitud de onda de debroglie, simplemente puede seguir la mecánica clásica, ya que todo el sistema se regirá por las leyes clásicas. También puede determinar simultáneamente la posición y el impulso de esa partícula mientras trata con la mecánica clásica.

Cuando se trata de partículas con una dimensión más pequeña o comparable a la longitud de onda de debroglie, la única manera de entender el sistema es tomar la ayuda de la mecánica cuántica, ya que la mecánica de las partículas se regirá por leyes cuánticas (esto es solo el caso por qué la mecánica newtoniana falla a nivel atómico). En la mecánica cuántica, nunca se puede determinar simultáneamente la posición y el impulso de una partícula (principio de incertidumbre de Heisenberg). También en el mundo Quantum se cuantifica cada cantidad medida. Esto quiere decir que cada cantidad física medida debe ser múltiplo entero de algunos cuantos básicos (por ejemplo, carga, momento, energía, etc., todos se cuantifican en QM).

Answer 4

La mecánica cuántica es una parte de la mecánica que se ocupa del movimiento y la interacción de partículas subatómicas como los fotones y los átomos.

ahora que son los átomos Puede preguntar, bien puede saberlo, pero si no lo hace, déjeme explicarlo; átomo es la unidad básica de materia que consiste en protones, neutrones y electrones.

por lo que la mecánica cuántica explica el comportamiento descabellado de todas estas partículas y su interacción con la energía.

Espero que mi respuesta haya ayudado !!!

Answer 5

Esta respuesta de Sigurd lo explica muy bien. Compruébalo y otras respuestas también.
La respuesta de Sigurd Wenner a ¿Cómo puedes explicar la mecánica cuántica a un niño de 9 años?