Los electrones pueden estar en cualquier parte si no se observan, ¿cómo funciona entonces la electricidad?

Question

El otro día vi este documental sobre la física cuántica. Naturalmente me confundió aún más de lo que empecé. Pero esta idea comenzó a molestarme ayer y busqué en Google y encontré respuestas aún más confusas que hicieron surgir más preguntas.

Bueno, dicen que los electrones están en todas partes, pero cuando se observan se ven obligados a elegir una posición absoluta. Al mismo tiempo dicen que la electricidad son átomos que intercambian electrones (probablemente me equivoque en esto).

Esto me lleva a la divertida conclusión de que hay estos enanos mirando constantemente a los átomos individuales para que nuestros ordenadores puedan funcionar.

Ahora estoy realmente confundido. Por favor, que alguien me aclare este tema.

Gracias de antemano.

Answer 1

Espero haber entendido bien su pregunta.

En primer lugar, vamos a considerar un circuito, un simple circuito que tiene una batería y un LED conectados por cables. El LED se ilumina porque los electrones se desplazan de un terminal de la pila al otro. Eso es lo que ya sabes. Las partículas fluyen si hay una diferencia de potencial que las afecta.

Ahora vamos a la parte de la observación de un electrón. Normalmente, cuando se dice "observar una partícula" se quiere decir que se observa mediante ondas EM. Las ondas EM tienen energía que pueden impartir a las partículas bajo observación. Como los electrones tienen una masa tan baja, pueden absorber fácilmente la pequeña cantidad de energía para hacer transiciones en los orbitales que están moviendo alrededor del núcleo. (Según el principio de incertidumbre de Heisenberg, el momento o la posición cambiarán al ser observados).

En un circuito los electrones van saltando átomos debido a una diferencia de potencial. No es necesario poner ninguna "energía de observación" para que se muevan. Eso significa que no necesitas enanos mirándolos para que se muevan. Se mueven porque están obligados por la "energía de la diferencia de potencial".

Para aclarar en una línea --- Cuando ves algo tan pequeño significa que estás poniendo energía en él cambiando su posición. Pero para mover esa partícula no siempre es necesario "verla". Puede que ya se esté moviendo debido a la naturaleza.

P.D. Ruego a los demás usuarios que me corrijan si me equivoco en lugar de ridiculizar. ¡Gracias! :)

Answer 2

Los electrones pueden estar en todas partes en el sentido de que tienen una probabilidad no nula de estar en cualquier lugar hasta que son observados. Consulte cualquier libro de texto de mecánica cuántica estándar al respecto.

Sin embargo, en un cable, el electrón tiene una probabilidad infinitesimal de estar fuera del cable. Se puede pensar en el electrón en un cable como una función de onda sometida a un potencial. Resolviendo la ecuación de Schrodinger con esta restricción, obtenemos una solución para la función de onda de la que podemos extraer información como la probabilidad de que el electrón se encuentre en cualquier parte de una pequeña región del espacio dentro del cable o el momento medio del electrón, etc. Básicamente, la ecuación de Schrodinger da la evolución temporal del estado del electrón, tal y como lo habría hecho la segunda ley de Newton, análoga a la clásica. Sabiendo cómo evoluciona la función de onda, por ejemplo, podemos predecir dónde tendrá la mayor probabilidad de estar en el cable. Esto es quizás lo que se interpreta como la corriente eléctrica en el cable.