Subatomic

cicle de xerrades CIENCIADDICCIÓ

El món subatòmic, atzar i determinisme

Arnau Riera, 16 de Maig 2008 Llinars del Vallès

Introducció La concepció clàssica del món i el determinisme. Fins on és vàlida aquesta concepció? Conèixer, mesurar, interaccionar.

La nostra concepció del món partícules

forces entre elles

Exemples

descripció d'un sistema

=

posicions velocitats

Si conec l'estat present i les forces entre les partícules, puc calcular qualsevol estat futur...

posicions velocitats inicials

posicions velocitats finals forces/interacció

Èxits de la concepció clàssica

1758 Isaac Newton (1643-1727)

Edmond Halley (1656-1742)

Determinisme

Pierre Simon Laplace “Preveiem l’estat present de l’univers com l’efecte del seu estat anterior i la causa del seu estat futur. Una intel·ligència que en un instant donat, conegués totes les forces de la natura i la situació dels objectes que la componen, i pogués sotmetre a l’anàlisi des dels cossos més grans de l’univers fins a l’àtom més lleuger; res no seria incert per ella, i tant el futur com el passat serien present als seus ulls.” Essai Philosophique sur les Probabilites, 1819

Cap al més petit...

Fins on és vàlida la concepció clàssica?

conèixer, mesurar, interaccionar

conèixer, mesurar, interaccionar

Sistema gran podem mesurar sense pertorbar.

Sistema petit no podem menysprear la pertorbació.

perdem la noció de trajectòria

Com interpretem aquests fets? a) Aquesta és una limitació tècnica, i l’electró té naturalment una posició i velocitat ben definides, encara que jo les ignoro. b) Si jo no podré saber mai on és exactament l’electró i quina velocitat té, és perquè són propietats indefinides d’aquest.

La mecànica quàntica L'experiment de les dues escletxes Les lleis del món microscòpic

Relativitat observacions Confirmació experimental de les prediccions

prediccions

Dilatació del temps,...

Principi de relativitat Velocitat de la llum universal

models

Teoria de la relativitat

Mecànica Quàntica observacions

Experiment de les dues escletxes. Efecte fotoelèctric. Efecte Compton. Radiació del cos negre. ...

Conflicte Mecànica quàntica prediccions

models

Mecànica newtoniana (partícules i forces) Electromagnetisme

L'experiment de les dues escletxes

Conclusions de l'experiment de les dues escletxes Sense detectors: Els electrons “passen” per les dues escletxes alhora. Els electrons no tenen una posició i velocitat ben definides.

Conclusions de l'experiment de les dues escletxes Amb detectors: La interacció dels detectors (aparell de mesura) amb els electrons fa que passin només per una de les escletxes (aquella que el detecta), i recuperem així el comportament corpuscular.

La mecància quàntica Estats superposició La mesura Propietats complementàries Evolució temporal

esquerra

dreta Posició i cara indefinides

POSICIÓ

Posició definida Cara indefinida CARA

Posició indefinida Cara ben definida POSICIÓ

Posició definida Cara indefinida

Conseqüències Dualitat ona-corpuscle

Entrellaçament quàntic

Conseqüències filosòfiques L'atzar ha entrat en joc Mecànica Newtoniana (determinista)

Mecànica Quàntica (no determinista)

Present

Futur

Futur A Present

Futur B Futur C

?

En quin moment entra en joc aquesta aleatorietat?

destí / determinisme no determinisme llibertat

Reaccions

La discussió Einstein-Bohr

-Albert Einstein:

La mecànica quàntica és una teoria incompleta. No vull renunciar a una descripció espacio-temporal. Ha d'existir una altra teoria més realista i profunda.

-Niels Bhor:

Hem d'acceptar la natura tal com és. La ciència és un seguit de regles que prediu els experiments, sense cap necessitat de fer-nos-en una imatge mental.

Viatge al món subatòmic

CONCLUSIONS