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Los objetos cuánticos muestran un comportamiento que está en conflicto con nuestra experiencia diaria de cosas macroscópicas. Distinguimos tres modelos comunes que a menudo se invocan para describir ciertos aspectos de la realidad.

El modelo de partículas

Las partículas a menudo se representan como bolas para visualizar objetos pequeños o incluso puntuales con límites bien definidos.

Su distinguibilidad está representada por diferentes colores. Las partículas se pueden contar.

Las partículas clásicas pueden ser localizadas. En un momento dado, están en un lugar determinado que puede conocerse en principio. También tienen un impulso bien definido. Dentro del modelo de la mecánica newtoniana podemos hacer predicciones precisas, dónde encontrar una partícula en el futuro, si se nos dan las condiciones iniciales exactas.

Ondas

Las ondas son fenómenos espacialmente extendidos y periódicos.

En el modelo de ondas clásicas, su intensidad se puede modificar continuamente.

En la práctica, incluso las ondas clásicas se componen de muchas partículas individuales: las ondas de agua son el resultado del movimiento colectivo de muchas moléculas. Dentro de una misma onda, diferentes partículas están en diferentes lugares y viajan con diferentes momentos.

Cuando dos ondas parciales se superponen entre sí. El encuentro de dos crestas de onda conduce a una cresta aún más grande (interferencia constructiva). Cuando una cresta se superpone con un canal, las dos formas de onda pueden cancelarse entre sí (interferencia destructiva).

Física cuántica

En física cuántica no podemos asignar una posición precisa ni una dirección exacta a una partícula.

Sin embargo,la probabilidad de encontrar un objeto cuántico en la posición \(x\) con momento \(p\) se puede predecir a partir del cuadrado absoluto de la función de onda mecánica cuántica \(|\psi(x, p)|^2\).

En un momento dado, esta probabilidad puede asumir valores distintos de cero en varias posiciones incluso muy separadas. En ese caso decimos que el objeto está deslocalizado y no podemos asignar una sola posición bien definida en el espacio.

Curiosamente, sin embargo, en cualquier medida de posición en ese objeto cuántico encontramos un objeto único y completo. Sus propiedades, como la masa, la energía, la carga o la polarizabilidad, siempre están unidas en este único objeto, no diluido ni manchado en áreas más grandes del espacio.

En la evolución libre, los objetos cuánticos se propagan de acuerdo con la ecuación de onda de Schrödinger. Sin embargo, interactúan con su entorno como partículas enteras intactas.

En nuestro laboratorio puede crear un haz molecular y observar las moléculas que llegan al detector, una por una. ¿Cuál de los tres modelos describe mejor las observaciones?