¿Electrones muchos lugares al mismo tiempo violar las leyes de la Física?

Question

El siguiente paso ha sido extraído de el libro de los Mundos Paralelos, por Michio Kaku:

Debido a la incertidumbre, el electrón no existe un único punto, pero existe en todos los posibles puntos alrededor del núcleo. Este electrónica "en la nube" que rodea el núcleo representa el electrón se muchos lugares al mismo tiempo...... La civilización moderna se derrumbaría, de hecho, si los electrones no se les permitió estar en dos lugares al mismo tiempo. (El las moléculas de nuestro cuerpo también colapso sin este extraño principio. Imaginemos a dos sistemas solares chocan en el espacio, obedeciendo Las leyes de Newton de la gravedad. La colisión de los sistemas solares se derrumbaría en una caótica maraña de planetas y asteroides. Del mismo modo, si los átomos obedeció las leyes de Newton, se desintegran cada vez que chocó con otro átomo. Lo que mantiene a los dos átomos encerrado en un establo la molécula es el hecho de que los electrones pueden estar al mismo tiempo en tantos lugares al mismo tiempo que se forma un electrón "nube", que se une a los átomos juntos. Por lo tanto, la razón por la que las moléculas son estables y el universo no se desintegran es que los electrones pueden ser muchas lugares al mismo tiempo.)

Si no estoy equivocado, el pasaje dice que un electrón (no las partes de un electrón) se puede encontrar en muchos lugares al mismo tiempo. Es ese derecho? Un laico siempre quiere oír dos veces!

Un electrón lleva a las propiedades de la masa, la carga, etc. Si puede estar en diferentes lugares al mismo tiempo, no se violan las leyes de conservación?

Answer 1

Como muchos de sus colegas, Michio Kaku ha escrito otro "laico" es un libro que puede desechar de forma segura sin sentirse mal. La física moderna no se trata de "nubes de electrones". Esa es una de 80 años de edad paradigma que ha sobrevivido a su utilidad. Hoy estamos hablando de campos cuánticos. Un campo cuántico (más precisamente, EL campo cuántico) es un objeto que se extiende a través de todo el universo. Un electrón es un quantum de que el campo cuántico, es decir, puede ser considerado como un notable estado de este campo cuántico (en la partícula libre de la imagen) y, en general, es una representación de los datos discretos de cambio de estado si este campo a partir de uno de sus (observador local dependiente de los estados a otro.

Answer 2

La cosa no es que el electrón está en todos los lugares a la vez, pero la probabilidad a medida que el electrón en un determinado momento no está localizada en un punto determinado, como lo es con la mecánica clásica. La función de onda de los cuales el módulo al cuadrado da la densidad de probabilidad de que el electrón está en un lugar determinado es, en principio, no mucho más que una herramienta matemática para describir la rareza de la mecánica cuántica. Si la medida de un solo electrón orbitando alrededor de un protón (es decir, en un átomo de hidrógeno) usted encontrará que se localiza en un punto determinado. Si usted hace esto mediciones muchas veces usted verá que usted va a encontrar el electrón en diferentes lugares alrededor del protón, y la probabilidad relativa de estas medidas será completamente descrito por el Hidrógeno de la función de onda.

De hecho, cargo que aún se conserva en la mecánica cuántica, de forma análoga al ejemplo con la posición, si se mide la carga de la unta a cabo nube de electrones que siempre va a medir la carga para ser 1 elemental de carga, la función de onda simplemente da una probabilidad de que donde este cargo es más probable encontrar.

Answer 3

El siguiente paso ha sido extraída del libro "Mundos Paralelos-Michio Kaku":

Debido a la incertidumbre, el electrón no existe un único punto, sino que existe en todos los posibles puntos alrededor del núcleo. Este electrón "en la nube" que rodea el núcleo representa el electrón muchos lugares al mismo tiempo.

Usted dice :" Si no estoy equivocado, que dice el pasaje de electrones (no las partes de electrones) se puede encontrar en muchos lugares al mismo tiempo. ¿No es así? Lego siempre quiere oír dos veces!"

El " mal " es una combinación de "encontrado" con el "mismo tiempo". Se crea una imagen de una propagación fuera de la entidad, que da la impresión de que el electrón tiene una extensión en el espacio. No. En todas las mediciones, el electrón se comporta como un punto de partículas. En lugar de las mediciones son completamente descrito por la mecánica cuántica soluciones del problema "de protones con un electrón alrededor", es decir, el átomo de hidrógeno, en combinación con la Mecánica Cuántica 'postulado/axioma': el cuadrado de la función de onda representa la probabilidad de encontrar un electrón en (x,y,z) en un tiempo t. Todas las mediciones que se tienen de las partículas elementales y atómica y física nuclear son totalmente descrita por el modelo QM y sus postulados.

"Electrón lleva a la propiedad de la masa, la carga, etc. Si puede estar en diferentes lugares al mismo tiempo, no se violan las leyes de conservación? "

No puede estar en diferentes lugares al mismo tiempo. En el sentido clásico sí, es una infracción de la energía y la conservación del momento para empezar. Pero esto no es una clásica situación. Si usted lo busca (hacer una medición), se encuentra en un lugar durante un tiempo determinado t. Se han analizado:

La Primera Imagen de un Átomo de Hidrógeno de la Estructura Orbital

Esta imagen fue tomada por un microscopio especial y análisis especiales, pero lo que yo quiero concentrarme en es que se realiza un punto a la vez, un electrón en un momento

Cita:

Después de restablecer el átomo con pulsos de láser, ionizado electrones se escapó y siguió una trayectoria particular a un detector 2D (una doble placa microcanal [MCP] detector colocado perpendicular al campo propio). Hay muchas trayectorias que pueden ser adoptadas por los electrones para llegar a un mismo punto en el detector, lo cual proporciona a los investigadores un conjunto de patrones de interferencia, patrones que reflejan la nodales de la estructura de la función de onda.

Espero que esto ayude.

Answer 4

"Si no estoy equivocado, que dice el pasaje de electrones (no las partes de electrones) se puede encontrar en muchos lugares al mismo tiempo."

Un electrón existe en muchos puntos a la vez, pero sólo podemos encontrar en uno. Esa distinción es la paradoja en el corazón de la mecánica cuántica.

Un experimento que explica esto es el experimento de doble rendija. Cuando tenemos el fuego de electrones a través de un doble rendija, que crean un patrón de interferencia profundamente diferente de ingenuamente la adición de los resultados de 2 ranuras. Esto muestra que los electrones viajan en forma de ondas y de interferir. Vemos el mismo patrón cuando tenemos el fuego de los electrones de forma individual (y luego sume los resultados para hacer un patrón). Para explicar los patrones que vamos a ver, el único electrón debe ir a través de dos rendijas (estar en 2 lugares a la vez) e interferir con la misma.

Supongamos que construyeron un ingenioso dispositivo que las medidas que se raja el electrón fue a través de sin cambiar su impulso demasiado. En un experimento, podemos ver la superposición de 2 rendija de patrones en lugar de la doble rendija patrón. Cuando podemos medir que se raja el electrón pasa a través de, no sólo va a través de uno.

"¿ De electrones muchos lugares al mismo tiempo violar las leyes de la Física?"

No hay tal cosa como un punto de la onda. Un electrón de estar en muchos lugares a la vez no viola ninguna ley, pero al mismo tiempo que la medición directa de que en muchos lugares se violan todas las leyes de conservación que usted ha mencionado.

Answer 5

Debido a la incertidumbre, el electrón no existe un único punto, sino que existe en todos los posibles puntos alrededor del núcleo.

Es todo una cuestión de interpretación. HUP:

\begin{align*} \sigma_x\sigma_p &\geq \frac{\hbar}{2} \end{align*}

los estados que no se puede saber la posición $x$ e ímpetu $p$ exactamente, en un instante.

OK, digamos que usted quiere saber el impulso, es decir,$p=mv$. La masa es una figura en el se llevan a cabo experimentos en aceleradores de partículas, así que todo lo que necesitas hacer es encontrar la velocidad. ¿Cómo hacer eso? Usted necesita saber cuánto tiempo tarda la partícula de viaje distancia en particular. Lo que significa que usted necesita para encontrar ... posición de la partícula - pero no una vez, dos veces! - si usted quiere encontrar su impulso.

¿Qué significa para el problema? Es bastante simple y obvia, la verdad. El impulso en sí es una propiedad que no puede, por definición, para determinar una posición, de un punto. Así que nunca se puede saber el impulso perteneciente a una ubicación precisa en el espacio, debido a que el impulso en un instante, y por lo tanto en un punto de no existir. El impulso proviene de movimiento, y el movimiento requiere dos posiciones diferentes. Misterio resuelto! Sin un concepto de omnipresencia y tal. Mecánicamente, y no sólo matemáticamente ... :)

P. S. Para obtener más aclaraciones sobre el tema, vale la pena ver juaranga la respuesta a la pregunta: "Es la dualidad onda-partícula real de la dualidad?"