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Revista de la Facultad de Ciencias

¿CONFINA EL ESPACIO LIBRE A LAS ONDAS Y LAS PARTÍCULAS?

Román Castañeda

Published Jan 1, 2023• 0 citations
Publisher

Abstract

En física no-relativística, el espacio libre es considerado desde una perspectiva Newtoniana, es decir, como un escenario uniforme e isotrópico que no interviene en el comportamiento de los entes físicos. En este contexto, la interferencia y la difracción son descritas por la superposición de funciones de onda, lo cual aporta una explicación fenomenológica de esos comportamientos para las ondas, pero sólo provee una estrategia matemática de predicción para las partículas. Se muestra a continuación que la elaboración de una explicación fenomenológica de estos comportamientos, basada en un único principio, conduce a considerar el espacio libre como un ente físico que confina la energía de las ondas y las partículas en pozos Lorentzianos espacialmente estructurados por un potencial geométrico, el cual es activado por una condición de no-localidad preparada sobre la máscara de interferencia. Si esta condición es suficientemente fuerte, los pozos de confinamiento estarán espacialmente entrelazados. También se muestra que difracción e interferencia son términos que denotan modulaciones de confinamiento en diferentes regiones de la banda de frecuencias espaciales. Este desarrollo es puramente teórico, respaldado por modelamiento numérico y reproduce de manera precisa los resultados de experimentos reportados por otros autores.

DOI
10.15446/rev.fac.cienc.v12n1.102032

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¿Requiere la interferencia de la superposición de ondas como principio físico?

Román Castañeda

La superposición de ondas es una de las ideas fundamentales más preciadas de la física. Durante cerca de dos siglos ha constituido el principio físico de la interferencia y la difracción de las ondas y, a lo largo de los últimos cien años se ha empleado como instrumento predictivo del comportamiento de sistemas cuánticos. Sin embargo, dicha superposición no puede explicar la interferencia de las ondas y de las partículas de manera generalizada debido, principalmente, a la diferente interpretación de la función de onda en cada contexto. Dado que los fenómenos del mismo tipo deben obedecer al mismo principio, o ser consecuencia de las mismas causas, esta limitación de la superposición de ondas es, por lo tanto, un problema actual en los fundamentos de la física. Como solución se propone un nuevo principio físico, el cual proporciona la misma explicación para la interferencia de las ondas y de las partículas sin detrimento de la precisión predictiva. Su validez se apoya en el análisis de resultados experimentales reportados por otros autores. Este principio es completamente novedoso y conduce a una formulación no estandarizada de la interferencia, que deberá abrir nuevos campos de discusión sobre este tema fundamental de la física. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas Físicas y Naturales•Jan 12, 2018•1 citation

FUNDAMENTOS CONCEPTUALES DE UNA TEORÍA DE INTERFERENCIA UNIFICADA PARA ONDAS Y PARTÍCULAS

Román Castañeda

La interferencia de la luz y de la materia se aborda de manera muy distinta, a pesar de que sea producida por arreglos experimentales con la misma configuración a escala diferente, que entregan resultados de morfología similar, llamados patrones de interferencia. El aparato matemático empleado para la predicción de los patrones de interferencia es similar y se basa en la superposición de funciones de onda. No obstante, mientras que en el caso de la luz la superposición de ondas es un principio fenomenológico que conduce a explicaciones físicas, en el caso de la materia, las funciones de onda no tienen significado físico, por lo que su superposición no conduce a explicaciones fenomenológicas. Así, fenómenos físicos análogos no se explican con base en causas naturales comunes y necesarias, como lo establecen las dos reglas de filosofía natural de Newton vigentes para el análisis de resultados experimentales. En este trabajo se proponen fundamentos conceptuales para una teoría basada en un nuevo principio físico de interferencia, tanto para luz como para la materia, que supera tales limitaciones y se ajusta a las reglas filosóficas de Newton.

Revista de la Facultad de Ciencias•Jan 1, 2016•1 citation

Una interpretación física de la Constante de Planck

Wilson P. Álvarez-Samaniego, Borys Álvarez-Samaniego, Douglas Moya Álvarez

De acuerdo a la interpretacion comunmente aceptada de la Mecánica Cuántica solo se puede hablar de la existencia de las partículas elementales cuando ellas son detectadas en un experimento o con un aparato clásico de medida. Esto ha conllevado a tergiversaciones respecto de la existencia objetiva de la realidad, puesto que se requeriría un observador para que se materialice la partícula elemental. Este problema se resuelve cuando se conceptúa a la partícula elemental en interacción permanente con el resto del Universo de modo que así su existencia no dependerá de ningún observador inteligente y se rescatará el rango objetivo de las partculas elementales. En este artículo se estudia la interacción entre las partículas elementales y un campo de acción de fondo de carácterestocástico y se determina que la desviación estándar de la interacción partícula-campo de fondo es esencialmente la constante de Planck, pues aparecen de manera natural las expresiones de la energía según el Postulado de Planck y de la cantidad de movimiento de acuerdo a la tesis de Louis de Broglie. Además, se obtiene de forma natural la expresión de la función de onda de una partícula libre a partir de la resolución de la ecuación integral que liga la cantidad de movimiento y la energía con el vector de onda y la frecuencia angular de una distribución gaussiana. También, se deduce la ecuación de Schrödinger como consecuencia de la expresión de la función de onda de una partícula elemental en un campo potencial. Finalmente, se obtiene el Principio de Incertidumbre. La teoría presentada en este artículo rescata el carácter objetivo de la Mecánica Cuántica por el cual las partículas elementales existen independientemente de los observadores ya que el aparato de medida clásico en esta teoría, introducida por los autores, es el propio Universo.

arXiv:1306.0894•Química Central•Sep 27, 2017•0 citations

Interpretación de la función de onda—¿qué son los electrones? y ¿cómo se mueven?

Shan Gao

En la mecánica cuántica, el estado físico de un electrón es descrito por una función de onda. Según la interpretación de probabilidad estándar, la función de onda de un electrón es amplitud de probabilidad, y su modulo cuadrado da la densidad de probabilidad de encontrar el electrón en una cierta posición en el espacio. En este artículo, se muestra que esta suposición central de la mecánica cuántica puede tener una extensión ontológica. Se argumenta que las partículas microscópicas como los electrones son realmente partículas, pero su movimiento no es continuo, sino discontinuo y aleatorio. Desde esta perspectiva, el modulo cuadrado de la función de onda no sólo da la densidad de probabilidad de que las partículas se encuentren en ciertos lugares, sino que también da la densidad de probabilidad de que las partículas estén allí. En otras palabras, la función de onda en la mecánica cuántica se puede considerar como una representación del estado de movimiento discontinuo aleatorio de las partículas, y en un nivel más profundo, puede representar la propiedad disposicional de las partículas que determina su movimiento discontinuo aleatorio.

•Jan 1, 2013•0 citations

Geometric model for interference and diffraction with waves and particles

Román Castañeda, Gioṙgio Matteucci

Se analiza la interferencia y la difracción, tanto de ondas clásicas como de partículas cuánticas, en el marco de un modelo geométrico basado en su propio principio y ley general. El principio es la interacción entre emisores puntuales reales individuales, que caracterizan a las ondas y las partículas, y emisores puntuales virtuales que caracterizan al arreglo experimental. La ley es una ecuación de energías que involucra a la perturbación ondulatoria o la partícula incidentes sobre un punto dado del detector y la energía potencial aportada por el arreglo. En esta teoría, el arreglo se configura en un esquema de preparación-medición con dos estados accesibles, denominados estado de fuente-apagada y estado de fuente-encendida. Así, se preparan conos de correlación espacial que inducen conos de potencial geométrico sobre los que se distribuye la energía a ser medida, luego que la interacción entre emisores puntuales se ha realizado. Las nociones de dualidad onda-partícula, auto-interferencia y colapso de la función de onda son irrelevantes en este modelo. © 2019. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.

Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas Físicas y Naturales•Jul 8, 2019•3 citations

Operador cuántico para la interferencia no-paraxial con fotones individuales

R Castañeda-Sepúlveda, Camilo Hurtado

En óptica la interferencia se ha descrito como resultado de la superposición de ondas de luz en el espacio ordinario. Sin embargo, esta descripción fenomenológica no parece ajustarse a la interferencia no-paraxial con fotones individuales en el espacio ordinario debido a la naturaleza corpuscular de los fotones y a que solo un fotón se mueve en la configuración en cada momento. El operador cuántico de interferencia, deducido del modelo matemático exacto (no-paraxial), indica que la morfología espacial de la interferencia es independiente de la presencia de fotones en la configuración y permanece inalterada en su ausencia. Esto sugiere una nueva interpretación de la interferencia en términos del confinamiento de los fotones en estados geométricos del espacio ordinario. Se discuten aquí las implicaciones físicas y fenomenológicas de esta nueva interpretación de la interferencia.

Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas Físicas y Naturales•Nov 12, 2024•0 citations
En física no-relativística, el espacio libre es considerado desde una perspectiva Newtoniana, es decir, como un escenario uniforme e isotrópico que no interviene en el comportamiento de los entes físicos. En este contexto, la interferencia y la difracción son descritas por la superposición de funciones de onda, lo cual aporta una explicación fenomenológica de esos comportamientos para las ondas, pero sólo provee una estrategia matemática de predicción para las partículas. Se muestra a continuación que la elaboración de una explicación fenomenológica de estos comportamientos, basada en un único principio, conduce a considerar el espacio libre como un ente físico que confina la energía de las ondas y las partículas en pozos Lorentzianos espacialmente estructurados por un potencial geométrico, el cual es activado por una condición de no-localidad preparada sobre la máscara de interferencia. Si esta condición es suficientemente fuerte, los pozos de confinamiento estarán espacialmente entrelazados. También se muestra que difracción e interferencia son términos que denotan modulaciones de confinamiento en diferentes regiones de la banda de frecuencias espaciales. Este desarrollo es puramente teórico, respaldado por modelamiento numérico y reproduce de manera precisa los resultados de experimentos reportados por otros autores.
La superposición de ondas es una de las ideas fundamentales más preciadas de la física. Durante cerca de dos siglos ha constituido el principio físico de la interferencia y la difracción de las ondas y, a lo largo de los últimos cien años se ha empleado como instrumento predictivo del comportamiento de sistemas cuánticos. Sin embargo, dicha superposición no puede explicar la interferencia de las ondas y de las partículas de manera generalizada debido, principalmente, a la diferente interpretación de la función de onda en cada contexto. Dado que los fenómenos del mismo tipo deben obedecer al mismo principio, o ser consecuencia de las mismas causas, esta limitación de la superposición de ondas es, por lo tanto, un problema actual en los fundamentos de la física. Como solución se propone un nuevo principio físico, el cual proporciona la misma explicación para la interferencia de las ondas y de las partículas sin detrimento de la precisión predictiva. Su validez se apoya en el análisis de resultados experimentales reportados por otros autores. Este principio es completamente novedoso y conduce a una formulación no estandarizada de la interferencia, que deberá abrir nuevos campos de discusión sobre este tema fundamental de la física. © 2017. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.
La interferencia de la luz y de la materia se aborda de manera muy distinta, a pesar de que sea producida por arreglos experimentales con la misma configuración a escala diferente, que entregan resultados de morfología similar, llamados patrones de interferencia. El aparato matemático empleado para la predicción de los patrones de interferencia es similar y se basa en la superposición de funciones de onda. No obstante, mientras que en el caso de la luz la superposición de ondas es un principio fenomenológico que conduce a explicaciones físicas, en el caso de la materia, las funciones de onda no tienen significado físico, por lo que su superposición no conduce a explicaciones fenomenológicas. Así, fenómenos físicos análogos no se explican con base en causas naturales comunes y necesarias, como lo establecen las dos reglas de filosofía natural de Newton vigentes para el análisis de resultados experimentales. En este trabajo se proponen fundamentos conceptuales para una teoría basada en un nuevo principio físico de interferencia, tanto para luz como para la materia, que supera tales limitaciones y se ajusta a las reglas filosóficas de Newton.
De acuerdo a la interpretacion comunmente aceptada de la Mecánica Cuántica solo se puede hablar de la existencia de las partículas elementales cuando ellas son detectadas en un experimento o con un aparato clásico de medida. Esto ha conllevado a tergiversaciones respecto de la existencia objetiva de la realidad, puesto que se requeriría un observador para que se materialice la partícula elemental. Este problema se resuelve cuando se conceptúa a la partícula elemental en interacción permanente con el resto del Universo de modo que así su existencia no dependerá de ningún observador inteligente y se rescatará el rango objetivo de las partculas elementales. En este artículo se estudia la interacción entre las partículas elementales y un campo de acción de fondo de carácterestocástico y se determina que la desviación estándar de la interacción partícula-campo de fondo es esencialmente la constante de Planck, pues aparecen de manera natural las expresiones de la energía según el Postulado de Planck y de la cantidad de movimiento de acuerdo a la tesis de Louis de Broglie. Además, se obtiene de forma natural la expresión de la función de onda de una partícula libre a partir de la resolución de la ecuación integral que liga la cantidad de movimiento y la energía con el vector de onda y la frecuencia angular de una distribución gaussiana. También, se deduce la ecuación de Schrödinger como consecuencia de la expresión de la función de onda de una partícula elemental en un campo potencial. Finalmente, se obtiene el Principio de Incertidumbre. La teoría presentada en este artículo rescata el carácter objetivo de la Mecánica Cuántica por el cual las partículas elementales existen independientemente de los observadores ya que el aparato de medida clásico en esta teoría, introducida por los autores, es el propio Universo.
En la mecánica cuántica, el estado físico de un electrón es descrito por una función de onda. Según la interpretación de probabilidad estándar, la función de onda de un electrón es amplitud de probabilidad, y su modulo cuadrado da la densidad de probabilidad de encontrar el electrón en una cierta posición en el espacio. En este artículo, se muestra que esta suposición central de la mecánica cuántica puede tener una extensión ontológica. Se argumenta que las partículas microscópicas como los electrones son realmente partículas, pero su movimiento no es continuo, sino discontinuo y aleatorio. Desde esta perspectiva, el modulo cuadrado de la función de onda no sólo da la densidad de probabilidad de que las partículas se encuentren en ciertos lugares, sino que también da la densidad de probabilidad de que las partículas estén allí. En otras palabras, la función de onda en la mecánica cuántica se puede considerar como una representación del estado de movimiento discontinuo aleatorio de las partículas, y en un nivel más profundo, puede representar la propiedad disposicional de las partículas que determina su movimiento discontinuo aleatorio.
Se analiza la interferencia y la difracción, tanto de ondas clásicas como de partículas cuánticas, en el marco de un modelo geométrico basado en su propio principio y ley general. El principio es la interacción entre emisores puntuales reales individuales, que caracterizan a las ondas y las partículas, y emisores puntuales virtuales que caracterizan al arreglo experimental. La ley es una ecuación de energías que involucra a la perturbación ondulatoria o la partícula incidentes sobre un punto dado del detector y la energía potencial aportada por el arreglo. En esta teoría, el arreglo se configura en un esquema de preparación-medición con dos estados accesibles, denominados estado de fuente-apagada y estado de fuente-encendida. Así, se preparan conos de correlación espacial que inducen conos de potencial geométrico sobre los que se distribuye la energía a ser medida, luego que la interacción entre emisores puntuales se ha realizado. Las nociones de dualidad onda-partícula, auto-interferencia y colapso de la función de onda son irrelevantes en este modelo. © 2019. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat.
En óptica la interferencia se ha descrito como resultado de la superposición de ondas de luz en el espacio ordinario. Sin embargo, esta descripción fenomenológica no parece ajustarse a la interferencia no-paraxial con fotones individuales en el espacio ordinario debido a la naturaleza corpuscular de los fotones y a que solo un fotón se mueve en la configuración en cada momento. El operador cuántico de interferencia, deducido del modelo matemático exacto (no-paraxial), indica que la morfología espacial de la interferencia es independiente de la presencia de fotones en la configuración y permanece inalterada en su ausencia. Esto sugiere una nueva interpretación de la interferencia en términos del confinamiento de los fotones en estados geométricos del espacio ordinario. Se discuten aquí las implicaciones físicas y fenomenológicas de esta nueva interpretación de la interferencia.