Como empezar a estudiar fisica cuantica

Cómo aprender física cuántica para principiantes

He aprendido por mi cuenta física cuántica, pero sin matemáticas. En otras palabras, sólo puedo calcular lo más mínimo de cualquier cosa de mecánica cuántica, pero tengo cierta comprensión de los conceptos de la física cuántica. También tengo una comprensión conceptual de algunas de las ecuaciones. Sin embargo, creo que si continúo mis estudios, seré capaz de hacer cálculos de física cuántica. Tengo un título universitario, pero no de matemáticas o física. De hecho, nunca he tomado un curso de física en la escuela.

Me ha llevado unos 4 años, muy a tiempo parcial, conseguir unos conocimientos básicos de física clásica, física cuántica, un repaso de matemáticas de bachillerato y cálculo de primer curso. Tengo un talento medio para las matemáticas (aunque me gustan mucho), un talento por debajo de la media para la física clásica y algo de talento para la física cuántica.

Lo que hace falta es un interés intenso por la física cuántica, paciencia, perseverancia y, al menos una parte del tiempo, disfrutar del proceso de aprendizaje. Todos los recursos en línea que describo a continuación son gratuitos. Yo he comprado libros en Amazon.

Cómo enseñar mecánica cuántica

La mecánica cuántica es una rama de la física que se ocupa del comportamiento de la materia y la luz a escala atómica y subatómica. Trata de describir y explicar las características de las moléculas y los átomos, así como de sus constituyentes: electrones, protones, neutrones y partículas más exóticas como los quarks y los gluones.

Estas características incluyen las interacciones de las partículas entre sí, así como las interacciones con la radiación electromagnética (es decir, la luz, los rayos X y los rayos gamma). La descripción matemática de un sistema cuántico suele adoptar la forma de una "función de onda", que se representa en las ecuaciones mediante la letra griega psi: Ψ.

A nivel fundamental, tanto la radiación como la materia tienen propiedades de partícula y de onda. Los científicos se dieron cuenta poco a poco de que la radiación tiene propiedades de partícula y la materia de onda, lo que impulsó el desarrollo de la mecánica cuántica. La mayoría de los físicos del siglo XVIII, influidos por Newton, pensaban que la luz estaba formada por partículas conocidas como corpúsculos.

Cuándo se empieza a aprender física cuántica

Para trabajar como físico cuántico, es necesario tener conocimientos básicos de cálculo, ecuaciones diferenciales parciales (EDP) y ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO), así como de álgebra lineal. Los estudiantes con una formación matemática más sólida suelen apreciar la asignatura con más facilidad, pero esto no debe desanimar a nadie a la hora de aprender el material.

Algunos de los resultados de la mecánica cuántica no son inmediatamente intuitivos; en esta guía de estudio introducimos muchas analogías relevantes con cosas más familiares para que los conceptos puedan transmitirse con claridad. Sin embargo, hay muchos resultados que son incomprensibles e irracionales hasta tal punto que las posibles analogías se consideran inadecuadas. A menudo, la mecánica cuántica es más una cuestión de aceptación que de comprensión. Uno de los más grandes físicos que han existido, Richard Feynman, comprimió su opinión sobre la mecánica cuántica de forma sencilla: "Creo que puedo decir sin temor a equivocarme que nadie entiende la mecánica cuántica".

La génesis de la Teoría Cuántica y la Mecánica Cuántica se remonta a 1900, cuando Max Planck abordó el fenómeno de la oscilación térmica en la materia. Planck planteó la hipótesis de que los cuerpos emisores, según el modelo de la mecánica estadística, sólo podían absorber y emitir energía en "paquetes" discretos con un rango finito de valores permitidos. En general, se acepta que Planck no creía que este método tuviera ningún significado fundamental y que simplemente lo consideraba una solución o conveniencia matemática. Sin embargo, el método de Planck fue utilizado unos años más tarde por Einstein para resolver la llamada "catástrofe ultravioleta". Este fenómeno se refiere al fallo de la Ley de Rayleigh-Jeans de la radiación de cuerpo negro a altas frecuencias; la relación tiende a infinito a frecuencia infinita y, por tanto, predice que todas las fuentes de cuerpo negro en equilibrio deberían emitir con potencia infinita a alta frecuencia; lo que claramente no es el caso. Einstein sugirió que, de hecho, la hipótesis de Planck describía con exactitud la naturaleza del sistema estudiado.

Qué aprender antes de la mecánica cuántica

La Mecánica Cuántica (MCC) es la base de disciplinas científicas y de ingeniería tan diversas como la física de semiconductores, la química y la ciencia de materiales. Sin embargo, la enseñanza de la mecánica cuántica plantea grandes retos a los docentes, dada la naturaleza abstracta, no experiencial y contraintuitiva de sus conceptos. Además, los cursos y textos de introducción a la mecánica cuántica se centran sobre todo en las formulaciones matemáticas de la materia y hacen menos hincapié en su comprensión conceptual. En consecuencia, los estudiantes suelen tener dificultades para desarrollar modelos mentales sólidos de los conceptos de la mecánica cuántica.

Estamos explorando material de apoyo como visualizaciones interactivas y juegos para la enseñanza y el aprendizaje de la mecánica cuántica. Los juegos digitales pueden facilitar el aprendizaje experimental y conceptual de la mecánica cuántica. Pueden sumergir a su público en mundos de fantasía distintos de los experimentados en la realidad, donde los jugadores pueden observar, experimentar y "acostumbrarse" a nuevas reglas y fenómenos diferentes. Además, la naturaleza intrínsecamente repetitiva de los juegos favorece el aprendizaje de conceptos complejos como la probabilidad. Eche un vistazo a nuestros juegos