¿Podrías ir a la plataforma 9 ¾ usando la mecánica cuántica?

Nuestra comprensión de los fenómenos cuánticos está lamentablemente obstaculizada por nuestra concepción clásica del mundo. A diferencia de los objetos que encontramos en la vida cotidiana, las entidades cuánticas son impulsadas por el capricho; se manifiestan en múltiples lugares simultáneamente y pueden conectarse a grandes distancias sin comunicarse directamente entre sí.

Ser bruja o mago tiene sus méritos. Para empezar, lo exime a uno de tener que aguantar lo mundano. ¿Por qué caminar cuando uno puede volar mágicamente a través de las paredes en un abrir y cerrar de ojos?

Sin embargo, Potterhead o no, ¿a quién no le gustaría colarse a través de las paredes? Después de todo, la mayoría de nosotros no podríamos resistirnos a la conveniencia de no tener que esperar nunca más fuera de una puerta cerrada.

¡Resulta que los electrones también hacen esto todo el tiempo! Debido a su naturaleza ondulatoria intrínseca, un electrón dirigido hacia una barrera puede aparecer al otro lado de esa barrera, sin haber atravesado nunca la barrera en sí.

Este fenómeno, conocido como tunelización cuántica, está relegado a entidades cuánticas que no siguen las reglas que gobiernan el mundo clásico (de libros, paredes y autos).

Una perspectiva cuántica

Nuestra comprensión de los fenómenos cuánticos está lamentablemente limitada por nuestra concepción clásica del mundo. A diferencia de los objetos que encontramos en la vida cotidiana, las entidades cuánticas son impulsadas por el capricho; se manifiestan en múltiples lugares simultáneamente y pueden conectarse a grandes distancias sin comunicarse directamente entre sí. Se comportan como partículas, pero también muestran propiedades onduladas; por lo tanto, es comprensible que la física cuántica parezca un poco extraña, ya que difiere marcadamente de una visión “clásica” de la realidad.

La física clásica presupone que en cualquier instante, un objeto tiene un valor definido de posición y velocidad, independientemente de si se miden estas propiedades.

Sin embargo, en la escala atómica o subatómica, prevalece una incertidumbre inherente, por lo que la medición exacta, y por lo tanto, el conocimiento tanto de la posición de la entidad como del momento (producto de la masa y la velocidad), está prohibido. Una entidad cuántica tiene un rango de posibles posiciones y velocidades. Hasta que se realiza una medición en el objeto, existe como una superposición de varios momentos; está en todas partes y en ningún lugar en particular.

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Los objetos cuánticos demuestran propiedades tanto de partículas como de ondas (Crédito de la foto: Pixabay)

Cada partícula exhibe una naturaleza ondulatoria y puede describirse mediante la función de onda asociada a ella. Esta función de onda surge de las contribuciones que hacen las probabilidades de cantidades observables. Estas probabilidades refluyen y fluyen, como ondas, de ahí el nombre función de onda.

Puff pigmeo en caja

Digamos que Ginny ha creado una casa con una caja para que su mascota pigmea se mueva felizmente. Aquí, la mascota representa una entidad cuántica y la función de onda asociada con esta bocanada pigmea nos dice sobre los lugares a los que le gusta pasar el rato. el máximo, es decir, expresa la probabilidad de encontrar la mascota cuántica en una ubicación particular.

Si bien es más probable que Ginny encuentre la bocanada pigmea en el medio de la casa (es decir, donde la ondulación es más intensa), a veces también se puede encontrar en los lados más alejados de la casa. Sin embargo, dado que una entidad cuántica existe como una ola de probabilidades, no es posible tener una posición precisa para la mascota cuántica, al igual que no es posible saber dónde está una ola en el agua.

función de onda cuántica

La función de onda no desaparece en las paredes sino que se extiende más allá de ellas.

Aquí hay algo aún más desconcertante: existe la posibilidad de que cuando Ginny regrese para ver cómo está su mascota, no lo encuentre en su casa en absoluto. Esto puede suceder porque, aunque la función de onda que describe a la mascota se deteriora exponencialmente al encontrar las paredes (barrera) de la caja, no desaparece abruptamente.

En cambio, se extiende más allá de las paredes, por lo que existe una probabilidad, aunque pequeña, de que la partícula se encuentre más allá de la barrera.

No hay ninguna excavación involucrada aquí; una entidad cuántica se puede encontrar fuera de la caja simplemente porque puede existir de esa manera, un momento dentro y el otro fuera, sin necesidad de tomar una posición en cada punto intermedio.

La relación entre longitud de onda e impulso.

la ecuación de la relación de broglie

Relación de de Broglie (Crédito de la foto: zizou7 / Shutterstock)

Cualquier objeto con masa y velocidad tendrá impulso. La fórmula de De Broglie relaciona la longitud de onda de cualquier objeto con su momento de manera que la longitud de onda disminuye a medida que aumenta el momento del objeto.

Dado que la dualidad onda-partícula no se limita a la luz, existe una longitud de onda para todo (incluso los humanos), pero hay un límite impuesto a la longitud de la onda en la que el aspecto de onda de una entidad se vuelve significativo.

Esto significa que para que la naturaleza ondulatoria sea evidente, el tamaño de un objeto debe ser comparable a su longitud de onda o su onda debe interactuar con otros objetos aproximadamente del mismo tamaño que su propia longitud de onda. Para objetos significativamente más grandes que su propia longitud de onda de De Broglie, las propiedades onduladas son indetectables; sin embargo, para las partículas cuánticas como los electrones, que existen como nubes borrosas en los átomos, su naturaleza ondulatoria es lo que les permite hacer un túnel.

¿Puedes atravesar la barrera?

“Escuchas el silbido ocasional del tren a todo volumen a la distancia mientras te abres camino a toda prisa a través de la estación abarrotada hacia la pared entre las plataformas 9 y 10. Evidente solo para el ojo entrenado, las brujas y magos pueden ser vistos moviéndose con ropa muggles así que como para evitar llamar la atención sobre sí mismos “.

Harry Potter a punto de atravesar el muro entre las plataformas 9 y 10

Harry Potter a punto de atravesar el muro entre las plataformas 9 y 10 (Crédito de la foto: Wizarding World / Youtube)

Aunque es posible que haya imaginado esta escena innumerables veces, es un sustituto bastante pobre de la experiencia real. Entonces, decides hacer algo muy valiente y bastante estúpido. Reuniendo todo tu ingenio sobre ti, corres hacia la pared de ladrillos entre las plataformas 9 y 10, decidido a llegar al otro lado.

Ahora, habiendo chocado contra la pared y convencido a los espectadores de que no estás fundamentalmente sano, te despiertas unos momentos después, solo para descubrir que todavía estás del mismo lado de la pared.

Cuanto más masivo sea un objeto, más corta será su longitud de onda de De Broglie. Para los objetos cotidianos que viajan a velocidades normales, esta longitud de onda es tan ridículamente pequeña que el comportamiento cuántico no es visible. Es por eso que, a diferencia de Harry y el resto de la comunidad mágica, los humanos comunes no podrían atravesar la plataforma 9 ¾.