¿No todas las ondas transportan masa?

Cuando se habla de ondas, se debe distinguir el marco subyacente de la mecánica cuántica del marco emergente de la mecánica clásica y la electrodinámica.

En la mecánica clásica, las ecuaciones de onda son soluciones de ecuaciones diferenciales que dependen de la$(x,y,z,t)$variables de partículas ideales masivas que son derivables de ecuaciones diferenciales. Estas ecuaciones se llaman ecuaciones de onda de la terminología cotidiana que surgió por primera vez de las ondas de agua, y las ondas de agua se pueden describir mediante una ecuación diferencial, llamada ecuación de onda. Las soluciones son funciones sinusoidales que ajustan las ondas en$(x,y,z,t)$. La energía es transportada por estas ondas, pero no hay mucho movimiento de masa. Las ondas electromagnéticas clásicas también transportan energía.

La confusión proviene de la interpretación de de Broglie que es aplicable al nivel mecánico cuántico de partículas elementales, átomos, moléculas... La longitud de onda de de Broglie :

Este etiquetado como "ondas de materia" es lo que causa la confusión y realmente no debería usarse. Los experimentos de difracción con electrones muestran un patrón de interferencia de onda asociado con la deposición de electrones en pantallas (e instrumentos de medición), y la longitud de onda de De Broglie que depende del momento se verifica experimentalmente. PERO la ecuación diferencial de onda que describe con precisión el comportamiento de los electrones es una ecuación diferencial de segundo orden que sólo predice probabilidades, según los postulados de la mecánica cuántica.

Entonces, no es que el electrón esté repartido por todo el espacio de fase disponible. Es la probabilidad de que el electrón se encuentre en$(x,y,z,t)$que controla los patrones de difracción del experimento.

Acumulación de electrones con el tiempo

Uno siempre mide un electrón completo, en cualquier experimento, no fracciones de él. Cada punto es un electrón completo en este experimento de doble rendija de un solo electrón . Es la probabilidad de encontrarlo lo que "ondea" y genera el patrón de interferencia. El resultado final parece una onda de materia, pero es una mala terminología, porque no hay materia que esté ondeando.

Editar incorporando parte de los comentarios:

A partir del transporte de materia, la pregunta en los comentarios se convirtió en si una partícula mecánica cuántica tiene una realidad específica, una trayectoria.

Obviamente, existen trayectorias clásicas; de lo contrario, las balas no estarían seguras de encontrar el objetivo. Las funciones matemáticas de la mecánica clásica describen trayectorias clásicas con gran precisión, macroscópicamente, es decir, en la dimensión donde el principio de incertidumbre de Heisenberg se cumple automáticamente debido a los grandes números involucrados. El HUP es en cierto modo un mnemotécnico del comportamiento de la mecánica cuántica, porque es el resultado directo de la existencia de relaciones de conmutación distintas de cero que están en la base de la teoría de la mecánica cuántica. El HUP proporciona una envolvente en las dos variables que no conmutan, por ejemplo, el impulso y la posición, que son relevantes para las trayectorias, donde domina la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica y cualquier solución de problema de límite particular tendrá que estar delimitada.

Para entender la diferencia entre la incertidumbre básica y el error experimental, tomemos este ejemplo: la línea trazada por una brújula y un lápiz, que con las matemáticas idealizamos como una trayectoria circular perfecta. Esto no es cierto "experimentalmente", ya que un microscopio mostraría todos los pedacitos de plomo dispersados ​​por el lápiz. Esto se debe a la construcción experimental del lápiz y tiene un error experimental sigma(x). Dado que estamos hablando de una función matemática, somos libres de imaginar que, en realidad, el círculo es perfecto con los errores más pequeños que uno pueda cometer. Esto es válido para las funciones matemáticas de la mecánica clásica.

¿Qué sucede en el nivel mecánico cuántico, cuando$\hbar$se vuelve conmensurable con las variables medidas, la incertidumbre es inherente a la forma en que se comporta la naturaleza ,

La imagen de la cámara de burbujas de un electrón es un buen ejemplo. Se está curvando en una hélice en un campo magnético, y los pequeños puntos que forman la pista son pequeñas interacciones con los átomos de hidrógeno, pequeños puntos de electrones expulsados ​​que ionizan aún más átomos y forman los puntos. La pérdida de energía continua reduce el radio de la espiral teórica al efecto visto. Esta es la imagen macroscópica y la llamamos la trayectoria del electrón. Hemos descubierto que uno no puede ir a una detección microscópica que dará una trayectoria específica dentro del volumen HUP,el electrón está dentro de un círculo borroso, que es la probabilidad de encontrar el electrón dentro del círculo, el círculo de probabilidad de interacción distinta de cero. Por lo tanto, no hay trayectorias en el marco de la mecánica cuántica, solo lugares de probabilidad para una interacción de la partícula bajo examen.

Las ondas, con las que están asociadas las partículas , son puramente de construcción matemática.

La onda o más formalmente la función de onda asigna amplitud de probabilidad en cada coordenada espacial en un momento específico; cuyo cuadrado da la probabilidad de encontrar la partícula en esa coordenada en ese momento específico.

Estas ondas no transportan energía, carga o masa.

Una onda tiene la propiedad de transferencia periódica de energía sin transporte de materia.

Para aclaración. Una piedra que cae en el agua hace que el agua oscile hacia arriba y hacia abajo. Debido a los procesos disipativos, una oscilación pura hacia arriba y hacia abajo instantánea pasa a una oscilación hacia arriba y hacia abajo que se aleja del punto de impacto en todas las direcciones. En el límite entre el agua y el aire podemos ver tales oscilaciones. Y nuevamente, a partir del movimiento de los máximos de las oscilaciones que se alejan del punto de impacto, no se puede concluir que se produzca una transferencia de materia. Un trozo de madera seguirá la oscilación hacia arriba y hacia abajo, pero no se alejará del punto de impacto.

¿Qué hay de las ondas electromagnéticas ? Las ondas EM son radiación EM de un emisor, como una varilla de antena. La mayor parte de la radiación EM proviene de fuentes térmicas y no muestra ninguna periodicidad. La radiación EM de fuentes térmicas no son ondas EM. En ambos casos, radiación electromagnética caótica y ondas de radio de oscilación, hay un transporte de energía del emisor al receptor.

Dado que la física está calibrada en la masa de los fotones en el vacío, no se puede decir que haya una transferencia de masa. Solo puede decir que hay una transferencia de impulso. En el caso, expones un cuerpo con fotones, el cuerpo gana energía y debido a Einstein su masa aumenta. Radiándose a sí mismo, el cuerpo pierde masa. Pero la radiación no tiene masa, ¿no es así?