Dependiendo de lo que quiera decir con “personas normales”, podría obtener algunas respuestas bastante diferentes. ¿Quiere decir que no hay matemáticas más allá del cálculo previo, y que básicamente lo ha olvidado también en los 10 años transcurridos desde la escuela secundaria? ¿Quiere decir “Tomé cálculos recientemente pero la física nunca fue mi punto fuerte”? ¿Tienes algún conocimiento de álgebra lineal o ecuación diferencial?
Pero en última instancia, nunca tendrás un gran libro para laicos, no creo. Mira, con muchos conceptos / fenómenos sobre los que uno querría aprender, estás trabajando / arriba / a partir de un conjunto de conocimientos dado. Permítanme hacer una comparación con algo de química simple.
¿Quieres saber por qué TNT es explosivo? Genial, siempre y cuando sepas qué son los átomos, te explico * más * sobre ellos. Átomos! Se unen, algunos se unen más felizmente que otros, pueden separarse si las cosas están demasiado empaquetadas allí … la combustión necesita combustible y oxidante, por eso TNT ya tiene un oxidante para que no necesite aire para quemar … entonces se quema rápidamente, y obtienes un explosivo. Puedo darle una explicación conceptual no matemática, basándose en conceptos que ya tenía.
La mecánica cuántica no es así: va / baja / de los conceptos que tienes. Te diré que todo lo que creías saber sobre partículas, velocidades y fuerzas, es básicamente totalmente incorrecto. Te voy a dar una descripción totalmente diferente de cómo funciona todo. Y mirarás eso y dirás, “bueno, eso no suena como la vida”. Y luego, si hacemos un montón de matemáticas, ¡podemos descubrir eso lentamente! Esta extraña descripción cuántica del universo le dará (cuando hablamos de cosas muy grandes y estructuradas al azar) los mismos fenómenos que su noción intuitiva incorrecta de la realidad.
- ¿Prefieres leer un libro con buena escritura pero una trama terrible, o uno con una escritura terrible y una trama interesante?
- ¿Cuál es el libro más controvertido que has leído?
- ¿Cómo puedo encontrar libros / aplicaciones GMAT gratis?
- ¿Dónde puedo obtener ilustraciones gratuitas para el libro de mis hijos?
- ¿Me puede recomendar un libro sobre historia india (siglos VII al XIV)?
Esta idea, que la mecánica cuántica, no importa cuán extraña sea, tiene que dar lugar a la mecánica clásica a gran escala, se llama el “principio de correspondencia”.
Pero esa derivación, que el principio de correspondencia tiene, requiere muchas matemáticas, y no creo que haya realmente una gran diferencia. No creo que se pueda describir el marco en el que se establece la mecánica cuántica, en absoluto, sin mucho álgebra lineal.
¿Entonces cuales son las alternativas?
(1) Dé una descripción conceptual vaga de la mecánica cuántica, y luche por dar una descripción conceptual de por qué se mantiene el principio de correspondencia. Nunca he visto esto hecho con éxito, ¡ni siquiera lo he intentado, en realidad! Entonces no puedo dar recomendaciones.
(2) Describa solo los ‘fenómenos cuánticos adicionales’ que aparecen en la macroescala. Conceptos como el gato de Schrödinger, el experimento Stern-Gerlach, por qué los electrones tienen niveles de energía discretos alrededor de un átomo (y que mágicamente “saltan”), etc., entran en esta categoría.
Esto tiene la ventaja de que le permitirá sentir que comprende la “rareza cuántica”. La desventaja … bueno, la mecánica cuántica _no es tan extraña_, y solo parece ser así porque estás calzando sus efectos en una _ teoría errónea_. Sería como tratar de explicar la teoría del color a alguien que era daltónico en blanco y negro, sin explicar nunca qué era un color. “Bueno, los semáforos tienen tres luces grises, pero son tres tipos diferentes de gris. Por lo tanto, incluso si estuvieran todos en el mismo lugar, podríamos distinguir los diferentes tipos de gris, ¡aunque parezcan idénticos! ”. ¡Esto sonaría extraño si pensaras que el gris era gris y eso fue todo! Pero en cambio, hay algunos aspectos de su modelo (diferentes colores; longitudes de onda de luz) que se están descuidando aquí.
Entonces, sí, desde una perspectiva clásica, cosas como el experimento Stern-Gerlach no tienen sentido. Las personas siempre terminan interpretando el gato de Schrödinger como una afirmación sobre “no sabemos en qué estado se encuentra el gato”, en lugar del más correcto “el gato está en ambos estados”. Y, dios, no creo que haya visto una discusión sobre la paradoja de EPR que no me enojó o entristeció por personas que no han tomado al menos un año de cuántica: la mecánica cuántica no te deja transfiere información instantáneamente a través del espacio, obedece a toda la relatividad especial, yada yada.
Y con respecto a los electrones y sus niveles de energía discretos, cuando era mucho más joven, yo mismo estaba confundido por eso: sabía que los electrones tenían niveles de energía discretos y no podían estar en el medio. Pero también me habían mostrado la imagen de electrones en “capas” demasiadas veces, así que pensé que cuando un fotón choca con un electrón, el electrón se teletransportará a otro nivel de energía. También tenía muchas otras preguntas, como cómo un fotón podría golpear un electrón si ambas eran partículas puntuales, y las posibilidades eran muy bajas; cómo eso no viola la relatividad; y así. Y ninguno de mis maestros pudo explicarme nada más, naturalmente, ya que tampoco sabían cuántico. Por supuesto, todos estos malentendidos son un poco divertidos para mí ahora, pero es un problema ejemplar: cuando intentas combinar los efectos cuánticos en una descripción clásica de la realidad, solo obtienes lástima.
¡Entonces! Si todo lo que quiere es lo anterior, una discusión sobre los efectos de la mecánica cuántica, combinada de manera incómoda con la realidad clásica, una sensación asombrosa de que “la mecánica cuántica es magia negra”, porque no tiene sentido, porque acaba de recibir algo inherentemente paradójico información: hay una serie de libros decentes para eso. Esto es lo que la mayoría de la gente quiere, lamentablemente, y naturalmente el mercado ha respondido a la demanda. Algunos que he visto:
Presentación de la teoría cuántica: una guía gráfica (Introducción …) New Ed, JP McEvoy, Oscar Zarate – Amazon.com
Física cuántica: una guía para principiantes (guías para principiantes), Alistair Rae – Amazon.com
O incluso la serie “Dr. Quantum” en YouTube: Dr. Quantum – YouTube
¡Pero! ¡Si eres valiente y realmente quieres entender lo que está pasando! 🙂 Necesitarás:
-Cálculo
-Álgebra lineal (~ un semestre)
-Ecuaciones diferenciales (~ un semestre)
-Fondo en física clásica a nivel de … eh, AP Física C, ¿tal vez?
Podría obtener esto, por ejemplo, de un sitio como Khan Academy (Ecuaciones diferenciales, Álgebra lineal y Física AP 2). Entonces consíguete un verdadero libro de texto de mecánica cuántica. Yo diría que la “Introducción a la mecánica cuántica” de Griffitth es realmente la mejor. “Los principios de la mecánica cuántica” de Dirac es bueno, pero es un poco más antiguo, por lo que supone un mayor conocimiento de los detalles extraños de la física de los fotones. Mi favorito personal son los “Principios de la mecánica cuántica” de Shankar, pero eso es muy pesado para las matemáticas.