¿Cómo sabemos que existen las partículas? ¿No son solo olas?

En el libro "Una breve historia del tiempo", Stephen Hawking escribió:

El elemento impredecible y aleatorio aparece solo cuando tratamos de interpretar la onda en términos de las posiciones y velocidades de las partículas. Pero tal vez ese sea nuestro error: tal vez no hay posiciones y velocidades de partículas, sino solo ondas. Es solo que tratamos de adaptar las ondas a nuestras ideas preconcebidas de posiciones y velocidades. El desajuste resultante es la causa de la aparente imprevisibilidad.

¿Existen evidencias que refuten esta hipótesis?

Si es cierto, ¿eliminaría la mayoría de las aparentes paradojas cuánticas y la necesidad de "¡Cállate y calcula!" para aquellos que intentan interpretar la física cuántica con sentido común?

Editar: asumo que S. Hawking conoce el modelo estándar y considera esta afirmación como una hipótesis legítima. ¿Existen evidencias que demuestren que no lo es? En otras palabras, ¿es una cuestión filosófica o científica?

¿Cuál es la definición de una partícula? ¿Cuál es la definición de una onda? No podemos responder a su pregunta hasta que sepamos las definiciones, porque de lo contrario, ¿cómo sabemos qué es una partícula? Solo estamos discutiendo la semántica. Y si no escribe las definiciones cuidadosamente, encontrará que el universo no contiene partículas ni ondas.
Si no hay definiciones científicas distintivas de ondas y partículas, entonces supongo que es más una cuestión filosófica. Gracias por ayudarme a seleccionar la respuesta.
bueno... estoy seguro de que puedes encontrar definiciones de ondas y partículas, pero no creo que sean definiciones oficiales acordadas, y no creo que sean tan útiles para resolver esta cuestión filosófica.
@PeterShor Creo que OP pensó en partículas y ondas clásicas. Una partícula es un punto diminuto como un objeto que tiene posición y momento. Mientras que la onda es una perturbación que se propaga a través de algún campo descrito por una función de onda, por ejemplo. para ondas superficiales en un lago una función que describe la altura del agua en una posición en un momento dado. Es completamente diferente. Pero sé que en QM son casi sinónimos y probablemente una fuente de mucha confusión.
Me gusta pensar en las partículas como propiedad emergente de las ondas.

Respuestas (4)

No está claro qué tipo de evidencia podría probar o refutar esta idea. Y eso lo hace filosófico, no científico.

Si alguien desarrollara un experimento mediante el cual pudiéramos distinguir entre las dos ideas, entonces la situación cambiaría.

Hawking o no, la declaración mostrada es incorrecta. La teoría de las ondas se conocía hace dos siglos y es muy rigurosa y predictiva. No puede explicar los datos de las partículas elementales microscópicas.

Lo que llamamos "partículas elementales" a nivel microscópico muestran propiedades de partículas de tipo macroscópico, como en esta imagen de aniquilación de protones y antiprotones en piones:

aniquilación protón antiprotón

y las propiedades de la interferencia de tipo de onda, del tipo que vemos con las ondas macroscópicas, en innumerables experimentos diferentes , a medida que este experimento de acumulación de electrones, un solo electrón a la vez. La acumulación muestra un patrón de interferencia.

electrón de dos rendijas

La única teoría matemática consistente que abarca ambas observaciones es que la naturaleza mecánica cuántica de las "partículas" es una función de probabilidad que muestra propiedades de onda espaciales y temporales, matemáticamente como lo hacen las ondas clásicas, y propiedades de partículas bajo diferentes condiciones experimentales.

La mecánica ondulatoria no puede hacerlo, es decir, ajustar todos los datos experimentales, de lo contrario se habría hecho.

+1 por incluir imágenes que muestran claramente las propiedades de las partículas y las ondas :)

leer "Qué es una partícula" de Rovelli y Colosi y también cualquier libro sobre campos cuánticos en el espacio curvo. La verdad es que nuestra interpretación de partículas se basa en un artefacto de estar en un espacio-tiempo plano.

El libro de Sean Carroll sobre relatividad general tiene una sección al final que es bastante accesible (aunque sigue bastante de cerca el libro "Quantum Fields in Curved Space de Birrell y Davies") y describe la noción de que el número de partículas no se conserva en un espacio-tiempo general. Por lo tanto, tiene sentido que Hawking haga una declaración como esta, ya que su investigación generó muchas de estas ideas.

Los números de partículas como tales no se conservan si son bosones. Lo que se conserva son los números cuánticos, como el número de leptones, el número de bariones, la carga, etc. y hay teorías que pueden tener el decaimiento del protón (se pierde el número de bariones) pero mantienen BL como conservado.

Al contrario de lo que dice el cosmólogo, no hay ondas [1] , sino solo partículas [2] . Se ha descubierto que todo lo que nos rodea está hecho de partículas. La rama correspondiente de la física es la física de partículas .

Para una introducción básica a nuestra comprensión actual de la estructura de la materia y las partículas conocidas

http://public.web.cern.ch/public/en/science/standardmodel-en.html

Para una discusión sobre el concepto erróneo de la dualidad onda-partícula y por qué no hay ninguna onda real sino partículas

http://statintquant.net/siq/siqse3.html#x42-60003

[1] La función de onda utilizada en algunas formulaciones de la mecánica cuántica no es una onda física, sino una función matemática no observable.

[2] Las partículas cuánticas no son partículas newtonianas. Las partículas cuánticas no son pequeñas bolas y su movimiento no está descrito por la mecánica clásica.

Gracias. Pero esto realmente no responde la pregunta. ¿Cómo sabemos que las partículas en el modelo estándar no son solo nuestra interpretación de las mediciones de ondas? ¿Cuáles son las evidencias de eso?
Hice una edición de mi pregunta para explicar el comentario anterior.
@Serg: Como se indicó anteriormente, no hay ola. No se detecta/mide ninguna onda en el laboratorio y no hay ninguna onda en la teoría; Ψ ( X , t ) en mecánica cuántica no es una onda sino una función. No es una cuestión de interpretación. Todo lo que medimos son partículas con propiedades bien definidas como energía, masa, espín, carga...
@juanrga Yo también tengo la misma opinión y me alegra ver que alguien más lo expresa. He descrito mi teoría de partículas en mi sitio web que figura en la parte superior de mi página en un artículo que titulé "certidumbre de un solo borde". Tengo curiosidad por cómo describe las partículas que crean el patrón de franjas de un experimento de rendija típico. Gracias
¿Cómo sabemos que existen las partículas? ¿No son solo olas?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v