La dualidad onda-partícula

Hay algo que me atormenta: la dualidad onda-partícula. Mi cerebro no consigue procesarlo. Por eso he discurrido un experimento teórico que puede abrir otras puertas para encontrar una solución razonable que me deje dormir por las noches.

La cuestión es la siguiente:

Supongamos que tengo una bombilla apagada en el espacio infinito y vacío. Ahora supongamos que tenemos infinitos detectores de fotones de tamaño microscópico, y que colocamos una circunferencia de estos detectores a 1000 millones de km de la bombilla, separados unos de otros por por la distancia del diámetro de un átomo, osea, muy muy juntos unos de otros.

Ahora encendemos la bombilla durante un instante, solo el tiempo que se tarda en emitir un fotón, y la apagamos rápidamente.

Los fotones saldrían de la bombilla en todas direcciones y serían detectados por los detectores de fotones...no? Por todos los detectores? Es decir, habría al menos un fotón para cada uno de los detectores.

Ahora hacemos lo mismo, pero colocando el cinturón de detectores de fotones a 1.000.000.000.000 de km de la bombilla, manteniendo la distancia entre ellos de un átomo y volvemos a encender la bombilla durante un instante.

A semejante distancia, el cinturón de detectores estaría compuesto por 10^500 detectores (me estoy inventando el número, pero serían muuuchos)

Entiendo que los fotones que salen de la bombilla, serían detectados por cada uno de los detectores...

Entonces, quiere decir que de una sola bombilla en el pequeño instante en que está encendida, generaría semejante cantidad de fotones, tantos como para que cada detector detectara uno de ellos?

Y si seguimos alejando el cinturón de detectores más y más lejos, seguiría habiendo infinitos fotones, que fueran detectados por cada uno de los detectores?

No es una incongruencia que se puedan generar infinitos fotones en un instante tan pequeño?

Manteniendo la distancia entre los detectores, si los alejamos infinitamente de la bombilla, a que distancia deja de ser suficientemente denso el chorro de fotones como para que algún detector no detecte nada?

Todo esto me lleva a razonar que los fotones no pueden ser una partícula de ninguna manera, ya que no pueden ser infinitos, lo que me lleva a pensar que es una onda...

Lo cual me lleva a otras divagaciones: si es una onda, sobre que material/sustancia/etc se propaga? acaso vivimos sumergidos en un océano de partículas? son los fotones algún tipo de carambola entre estas partículas, igual que las moléculas de agua en una charca?

Es la velocidad de la luz el límite al que se pueden suceder esas carambolas cuánticas?

Agradecería muchísimo comentarios y respuestas fáciles de entender.

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21 comentarios

COMENTARIOS DESTACADOS

: «En todos los casos sólo uno de los detectores detectaría el fotón, los otros no. La función de onda asociada al fotón emitido sí se extendería por todo el espacio y llegaría a todos los detectores, pero sólo colapsaría en uno de ellos, el primero con el que interactuara.»

2019-03-04 15:19:45

: «y serían detectados por los detectores de fotones...no? No. La física cuántica indica que hay un número finito. Los fotones se emiten cuando hay un cambio de estado en los electrones de la corteza. Hay un número finito de átomos, con lo que hay un número finito de electrones que emiten fotones y eso te lo determina el número de Avogradro. Como es una bombilla tendrás menos del número de Avogrado de átomos, encima solo emiten fotones los de la superficie y eso es mucho menos aún. La…»

2019-03-04 18:33:39

: «#0 Tenemos ejemplos en las estrellas aunque no sean en forma de pulso. Según la ley del inverso del cuadrado de la distancia lo que disminuye es la intensidad, como con el magnetismo y la gravedad (y no hay casualidad en eso, por cierto). Si esa intensidad se define como densidad de partículas (unos detectores se encienden y otros no) o intensidad propiamente dicha (se encienden todos en menor grado) es una cuestión interesante que sólo se revela viendo la sección del espacio afectada muy de…»

2019-03-10 11:50:52

: «#0 Entonces, quiere decir que de una sola bombilla en el pequeño instante en que está encendida, generaría semejante cantidad de fotones, tantos como para que cada detector detectara uno de ellos? Y si seguimos alejando el cinturón de detectores más y más lejos, seguiría habiendo infinitos fotones, que fueran detectados por cada uno de los detectores? No, los detectores detectaran un fotón solamente si les llega un fotón con energía (frecuencia) suficiente para excitarlo. Un detector…»

2019-03-12 13:07:51

: «Por eso se dice que la mecánica cuántica es no local. Nuestras nociones de como se comporta un objeto en el espacio físico no se cumple a escala cuántica. Nuestro cerebro ha evolucionado para comprender la realidad a la escala en que vivimos pero no en otras escalas. No comprendemos la curvatura del espacio tiempo ni los fenómenos cuánticos. De la Wikipedia es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_localidad Si bien el principio de localidad se satisface en la teoría de la relatividad, en…»

2019-03-04 11:03:06

#1 --557049--

Ja ja ,ni idea .
Yo tengo otra pregunta : si encendiendo la luz un instante ,( el minimo posible) i haciendo una foto simultaneamente ,podrias hacer una foto a alguien con" luz " ,en la oscuridad ,sin que se percate ? .

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#12 JanSmite

La foto la haces a la persona si puedes verla, es decir, si la luz refleja en la persona. Dependiendo de la intensidad de la luz y de la sensibilidad del sensor de la cámara, sí, se puede hacer una foto con un mínimo de luz, pero eso de que no se percate… depende.

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#13 --557049-- *

No lo entiendes :la luz es la normal que ilumina la habitación , pero se enciende una fracción muy pequeña de tiempo, y la pregunta es : si es posible encender i apagar una luz tan rapido que una persona no se percate y que la ilumine al 100% durante ese instante .
Es algo parecido al destello de un fluorescente que falla pero al reves .

0 6

#14 JanSmite

Creo que mi respuesta sigue siendo válida: una fotografía es captar la luz reflejada sobre el objeto a fotografiar, es decir, la luz tiene que incidir en el objeto. Y resulta que ese "objeto" concreto tiene "sensores de luz" (ojos), así que si los fotones inciden en sus retinas, se dará cuenta. Y más si hay oscuridad absoluta. Me imagino que la persona vería el equivalente a un flash.

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#20 gordolaya

claro , si es ciega puedes tener la luz encendida todo lo que quieras

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#2 --588977-- *

Consideremos un universo finito, que esté en expansion es irrelevante. Fuera de el no hay nada, ni espacio ni tiempo. Un duendecillo gracioso coloca una partícula cualquiera más allá de este universo y su expansión. ¿Se crea en el acto el espaciotiempo entre ambos?

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#17 los12monos

Tenemos ejemplos en las estrellas aunque no sean en forma de pulso.
Según la ley del inverso del cuadrado de la distancia lo que disminuye es la intensidad, como con el magnetismo y la gravedad (y no hay casualidad en eso, por cierto).

Si esa intensidad se define como densidad de partículas (unos detectores se encienden y otros no) o intensidad propiamente dicha (se encienden todos en menor grado) es una cuestión interesante que sólo se revela viendo la sección del espacio afectada muy de… » ver todo el comentario

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#18 --588977--

Hay que imaginarlo, no creer en ello, antipático.

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#3 NotVizzini

Para mi, inculto en el tema, me parece más sencillo de entender que eso: Partícula y onda no son más que aproximaciones que nos hemos inventado los humanos para entender el comportamiento de la materia/energía, que son validos y diferentes a escalas "normales" pero que convergen a nivel cuántico.

Por hacer un símil, lo mismo que pasa con la física newtoniana, que no es que fuera errónea sino una aproximación muy buena que no acaba de funcionar a escalas enormes o minusculas.

¿no es así?

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#4 zentropia *

Por eso se dice que la mecánica cuántica es no local. Nuestras nociones de como se comporta un objeto en el espacio físico no se cumple a escala cuántica. Nuestro cerebro ha evolucionado para comprender la realidad a la escala en que vivimos pero no en otras escalas. No comprendemos la curvatura del espacio tiempo ni los fenómenos cuánticos.

De la Wikipedia es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_localidad

Si bien el principio de localidad se satisface en la teoría de la relatividad, en… » ver todo el comentario

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#5 ContinuumST *

No sé si te ayudará, pero imagina que no hay ninguna diferencia entre una partícula y una onda. Como si a "voluntad" la partícula se pudiera comportar como una onda y la onda a veces como una partícula.

La diferencia clara que observamos entre una partícula y una onda provienen de la mecánica clásica, donde una partícula tiene una posición en el espacio y tiene masa y -en mecánica clásica- una onda se "mueve" en el espacio (en realidad lo deforma) a una velocidad concreta y masa nula. Pero eso no sirve a la hora de entender a nivel cuántico cómo funcionan estos "entes" físicos. El problema vine de antiguo, la cuántica no nos permite hacer modelos que con nuestros sentidos podamos entender.

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#6 --177577--

Pero hay experimentos de fotones y sensores, como el de la dualidad, en los que los impactos de los fotones se registran en puntos determinados... Es decir, se lanza un fotón y se registra en un punto exacto, no con continuidad infinita....

0 6

#7 --151960--

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#8 sisi

Una pregunta para los que saben. ¿Es posible físicamente emitir un solo foton? ¿O mas bien lo que se puede hacer es reducir el flujo de fotones salientes, hasta que estadistacamente solo se mide uno, cada intervalo de tiempo?.

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#9 NotVizzini

yo no soy de los que saben, pero estoy seguro que es posible, físicamente, emitir un solo fotón, lo que no sé es si es factible técnicamente actualmente.

Siento no servirte de más ayuda ...

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#10 --38321-- *

y serían detectados por los detectores de fotones...no?

No. La física cuántica indica que hay un número finito. Los fotones se emiten cuando hay un cambio de estado en los electrones de la corteza. Hay un número finito de átomos, con lo que hay un número finito de electrones que emiten fotones y eso te lo determina el número de Avogradro.

Como es una bombilla tendrás menos del número de Avogrado de átomos, encima solo emiten fotones los de la superficie y eso es mucho menos aún.

La… » ver todo el comentario

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#11 --471541--

Como dice no se emiten infinitos fotones en infinitas direcciones, 1 electrón volviendo de un estado excitado a un estado estable emite 1 foton a una frecuencia ligeramente menor a la diferencia de energía entre el nivel excitado y el estable. La clave está en esta parte de tu post:

Los fotones saldrían de la bombilla en todas direcciones y serían detectados por los detectores de fotones...no? Por todos los detectores? Es decir, habría al menos un fotón para cada uno de los

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#15 --557049-- *

Lo investigare ;_)

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#16 --319841--

Cinco palabras: EXPERIMENTO DE LA DOBLE RENDIJA.

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#19 guaperas *

Entonces, quiere decir que de una sola bombilla en el pequeño instante en que está encendida, generaría semejante cantidad de fotones, tantos como para que cada detector detectara uno de ellos?

Y si seguimos alejando el cinturón de detectores más y más lejos, seguiría habiendo infinitos fotones, que fueran detectados por cada uno de los detectores?

No, los detectores detectaran un fotón solamente si les llega un fotón con energía (frecuencia) suficiente para excitarlo. Un detector… » ver todo el comentario

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#21 --557049--

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