MIGUEL ANGEL VARGAS CRUZ
Desde la
Creación de su empresa
Hasta su
Certificación ISO

Curso de mecánica cuántica del MIT

La primera vez que publiqué el curso del MIT fue en el 2004 en la primera versión de Grupo Alianza Empresarial, aunque tenía el proyecto de GAE desde el 2000, la página la inicié hasta 2004 y esta fue creo la segunda o tercera nota que subí, pero entonces el material no era nada amigable, eran apuntes con una letra peor que la mía y sin estructura... desde entonces habían otros recursos mejores, así que lo abandoné pronto, recientemente por un amigo de Facebook me enteré que estaban subiendo videos, de hecho, de los que voy a hablar son de 2016.

Una mala introducción, pero un buen curso

La introducción creo que fue lo peor que pudo hacer, eso se vio reflejado en que el primer video hasta el momento tuvo 817,421 vistas y el segundo 152,913; aunque es predecible que muy pocos le van a dar seguimiento, siento que esta justificado, hace un año aproximadamente que me dijeron de la existencia de estos videos, me metí y vi el primero de mecánica cuántica, lo cerré inmediatamente después que empezó a hablar de colores y que iba a comentar hasta después en el semestre las características... pensé en ese momento que era una estupidez y no le di seguimiento, asumo que muchos hicieron lo mismo, por eso yo no recomendaría ver el primer video, deberían saltar directamente al segundo, que es muy amigable y está explicado como siempre lo hago... en "bolitas y palitos", la primera clase es innecesaria, pasó una hora haciendo abstracciones absurdas, hay algo con lo que estoy de acuerdo del primer video solamente... y es que la mecánica cuántica no es tan complicada como los quieren hacer creer, por alguna razón le dicen que no es intuitiva y eso es completamente falso, lo que pasa es que las experiencias que tienen las personas son muy pocas, su cultura es muy poca, la gente no es curiosa, desde ese punto de vista, toda la física es antiintuitiva, pero se me hace absurdo que sea antiintuitiva para estudiantes de física o alguien que tenga un leve vagaje sobre física o mecánica cuántica, porque en la actualidad hay mucha divulgación y es que a veces me da la impresión de que los estudiantes van como caballos con los ojos tapados, pero eso también se puede dar porque los llenan de información por 3 o 4 años, una información que a veces con trabajos digieren y después les enseñan lo hermoso de la física... la mecánica cuántica, pero de eso tiene completamente la culpa el estudiante, porque nunca se hizo las preguntas correctas... una muy simple sería: ¿hasta dónde es válido esto? y lo mismo pasa con la relatividad, ya alguna vez hablé de esto, pero me voy a citar a mi mismo mas adelante para que queden mas claros unos conceptos muy sencillos.

Les voy a poner spoilers para que no opten por descartar el curso del MIT, todo lo que dijo por mas de una hora se resume en esta imagen:

EXPERIMENTO DE STERN-GERLACH

Y su "color" y "strength" se refieren al momento angular en x and y (si, puse "and" a propósito para que no se confundan en la notación) el error en su primera clase fue comerse z, que en la segunda clase en los minutos finales le agrega "whimsy", ahí hace la aclaración de que es el moment angular, ok, pero no es suficiente, hechó a perder una grandiosa clase con "cosas", porque de 6 fenómenos bien explicados con bolitas y palitos, se regresó al ejemplo sin importancia, entonces tienes un hermoso marco teórico para un experimento innecesariamente velado, lo que no dice, ni siquiera en la segunda clase, es que el experimento que describe es el de Stern-Gerlach, les voy a poner el video que les sugiero que se salten, ya que la imagen de arriba les ahorrará 1 hora con 15 minutos de su vida:

MECANICA CUANTICA I - LECTURA I - INTRODUCCIÓN A LA SUPERPOSICIÓN - ALLAN ADAMS

La mecánica cuántica no es antiintuitiva

El problema es que muchas veces imaginamos cosas equivocadas, hay por ahí una frase que dice mas o menos que quien sabe usar un martillo tiende a verle a todo cara de calvo, ese es el problema, hay tornillos, tuercas, etc. ustedes entienden, el problema aquí es que ya viciaron a los estudiantes en mecánica clásica y es que no tiene nada de malo que les enseñen mecánica clásica, de hecho es bueno... el problema es como les enseñan la mecánica clásica, no la acotan y de nuevo los estudiantes van como los caballos con los ojos tapados y es que el maestro con tal de evitar problemas, no les muestra la acotación de las "leyes" de la mecánica clásica, las cuales deberían ser mejor definidas, ya alguna vez les conté mi historia con el principio de exclusión de Pauli, si acotaran, la mecánica cuántica y la relatividad, serían de lo mas natural en la secuencia de la enseñanza de la física.

Sugerencia de cambios

La física se debería de enseñar desde pequeños y no solo la mecánica clásica, también la cuántica y relatividad, pero con historias, primero cuentas hermosas historias que van enamorando al niño, para generarle la duda de como funcionan las cosas, pero jamás se hace así, porque nadie quiere correr el riesgo de decir: "no se" y cuando estudias física hay billones de "no se", así se lo preguntes a un físico experimentado... y eso es válido, porque hay demasiado, pero esas dudas son las que han generado los avances que hoy conocemos.

Regresando a la clase de mecánica cuántica

Ayer solo vi el primero y por eso quería hacer la corrección, hoy vi el segundo y les comento que es bastante bueno su repaso, vio 6 temas en menos de una hora, así que versus la primera, les recuperará el tiempo perdido si es que ven el primer video, pero en vez de terminar con broche de oro describiendo el experimento de Stein-Gerlach, lo cerró diciendo que quería decir la clase pasada... si con el spoiler de arriba ustedes ven la segunda clase, podrían en una sola hora aprender muchísimo y no sentir que su "intuición" apesta cuando les hablen de mecánica cuántica:

MECANICA CUANTICA I - LECTURA II - HECHOS EXPERIMENTALES DE LA VIDA - ALLAN ADAMS

No se sientan mal si no captaron todo, va rápido porque esos estudiantes ya vieron todos esos fenómenos, pero igual se lo puedes platicar a un niño y le podría tomar cosas valiosas, les listo aquí los 6 puntos que vio en caso de que no puedan ver el video en este momento:

  1. Existencia de los átomos
  2. Existencia de aleatoriedad
  3. Espectro del átomo: Es discreto y estructurado.
  4. Efecto fotoeléctrico
  5. Difracción del electrón
  6. Inequidad de Bell (como falla en la mecánica cuántica)

Si esta hubiera sido su primera clase y hubiera terminado con el experimento de Stern-Gerlach explicado en bolitas y palitos como los demás fenómenos, hubiera sido épica y en lugar de tener 152,913 un octavo de lo que tuvo el primer video, este video tendría varios millones mas de views, ya que fue muy dinámico, de igual manera hay algo rescatable del primer video, pero lo voy a poner mas adelante.

Los temas del segundo video, si se dan cuenta, los he ido desarrollando experimentalmente a lo largo mi vida y los he ido publicando en mi blog, desde mi detector de radiación beta (cuando habla del detector geiger-müller), la mejora en las celdas solares, que aun no publico, pero les comenté hace unos meses en Facebook (respecto al efecto fotoeléctrico) o los algoritmos cuánticos (hablando de una aplicación del experimento Stern-Gerlach) que es el último tema que no viene listado, como se darán cuenta, después de todo, la mecánica cuántica SI es intuitiva y se puede dejar incluso al alcance de los niños, de hecho todos estos temas siempre se los desarrollo con "bolitas y palitos", no es necesario poner velos, si cambiaramos la percepción, el mundo sería muy diferente, o tal vez buscan el efecto contrario, mantener alejada a la gente perezosa para dejar libre el camino a todos los que les suena sexy la palabra "difícil", interesante teoría... jajajaja, creo que fue una de las razones por las que me gustó tanto... y conste que dije solo "una de las razones".

Lo que mas vale la pena de los dos videos de mecánica cuántica

No he visto el tercer video, si les gustó la reseña, me dicen y subo los demás, no se si me de tiempo de hacer comentarios de cada uno, pero tal vez lo pueda ir haciendo poco a poco, por otro lado, en síntesis lo que mas vale la pena hacer es ver el segundo video y buscar información sobre el experimento de Stern-Gerlach, pero no es todo, de lo rescatable del primer video es el libro que sugiere... Quantum Mechanics and Experience de David Z Albert, su primera clase es un fusil del primer capítulo de dicho libro, así que ni siquiera fue original... y estaría en contra de ese libro si no fuera porque explica con bolitas y palitos la notación de Dirac, desde mi punto de vista este libro te puede ayudar a entender cosas de manera muy sencilla, si quieres abordar libros mas complejos, recomendaría ampliamente primero leer éste, pero saltándote el primer capítulo y sustituyéndolo por alguna lectura sobre el experimento de Stern-Gerlach (incluso Wikipedia sirve), por lo demás es muy amigable y bien redactado, he leido una multitud de libros y sin ser un libro de divulgación, introduce bien al tema.

¿Cómo hacer mas "intuitiva" la mecánica cuántica?

Arriba ya les describí como se lo enseñaría a un niño, de hecho ya les hice otro post de como enseño física y matemáticas a niños de kinder, pero si ustedes no están en kinder y ya estan viciados con la mierda que enseñan en las escuelas, les voy a sugerir algunos conocimientos muy útiles para sentir intuitiva la mecánica cuántica:

  • Electrónica digital. Si ustedes ven la electrónica digital en desorden... como yo comprenderé... jajaja, ustedes harán ingeniería inversa a los componentes, ahí desarrollarás una mente en la que tu sabes que si le metes corriente a algo, va a pasar algo, pero no sabes específicamente que... entonces buscarás su tabla de verdad... ahí está el meollo del asunto, si tienes esa visión, la mecánica cuántica es pan comido, tu vas a hacer algo con unas partículas, no sabes que va a pasar, primero buscas si hay una "tabla de verdad" mediante los experimentos de otros físicos, entonces a pesar de que tienen una explicación matemática bastante extensa, si tu sabes la "tabla de verdad", es decir, si sabes lo que sucede cuando interactuan ciertas partículas, en ciertas condiciones, entonces puedes manipularlas para que hagan lo que quieres, estoy hablando muy grosso modo, pueden hacer una severa crítica a esta técnica, pero es lo que me ayuda a hacer cosas que muchos físicos ni siquiera han tenido oportunidad de hacer.
  • Álgebra de boole. Es indispensable para lo de arriba, pero quise separarla, porque su enfoque es tan útil, que permite que entiendas cosas de manera muy sencilla, hablando principalmente sobre informática, todo es 1 y 0, la electrónica digital igual, pero la puse primero porque quería que tuvieran un ejemplo tangible antes de entrar a las matemáticas, una de las partes mas útiles de la mecánica cuántica puede ser expresada en álgebra de boole, ya después te sales un poco, pero lo mas básico lo puedes entender de ahí ya salirte de ahí es emocionante en lugar de "esotérico".
  • Álgebra lineal y cálculo. Suena muy simple, pero mucha de la notación que se toparán, la encontrarán ahí, si hacen una buena mezcla de sus conocimientos en matemáticas, podrán entender casi cualquier cosa, si no saben algo, solo búsquenla, búsquen todas las matemáticas necesarias para entender algo que les guste, en la mecánica cuántica hay matemáticas para aventar para arriba... mas las que aun no se conocen... por eso es tan hermosa, si no te gustan las matemáticas vete acostumbrando, porque es la única forma de poder profundizar en cualquier tipo de tema, no solo en mecánica cuántica y con cualquier tipo de tema me refiero a cualquier cosa, no solo a física, finalmente todo es ciencia. Por cierto, no les recomiendo el curso de álgebra lineal del MIT, porque es muy lento y tedioso, considero que hay mejores recursos... incluso un libro... jajaja

Es posible hacer física sin ser físico

Ya les dejé algunas recomendaciones simples de como llegar a hacer cosas interesantes, pueden pensar en muchos posibles errores en el camino, pero así como tengo deficiencias, los físicos también tienen bastantes... las mías son consecuencia de brincarme todo y las de los físicos son consecuencia de no tener curiosidad, por cada cosa que leo, se me ocurren mil preguntas, se las hago a los físicos y no las saben, para mi son dudas muy obvias, pero por lo visto para muchos no lo son, así como muchos se preguntan como hago lo que hago sin saber muchas cosas, yo también me hago esa pregunta con los físicos.

Finalmente, hace un año subí un artículo sobre algoritmos cuánticos en una computadora cuántica en producción de hecho lo escribí en "bolitas y palitos", no recuerdo si les conté la historia, pero en cuanto aceptaron mi solicitud para usarla, me tardé 2 horas en leer la documentación y pocos minutos después ya había hecho mis primeras pruebas, no se demasiado, solo use el sentido común y lo que les puse arriba, cuando subí el artículo, lo primero que esperaba eran críticas de todos los físicos a los que les llegó (fueron muchos) y al contrario de lo que pensé, lo que sucedió es que se suscribieron muchísimos, principalmente de Francia y Alemania (no se por qué de ahí), de hecho metí un huevo de pascua en el artículo y a la fecha nadie lo ha encontrado y es muy simple, no voy a revelar que es, pero sigue ahí, de hecho en Facebook lo dejé tan obvio y literal, que pensé que lo encontrarían, pero no pasó, con todo lo que acabo de decir tal vez puedan entender mejor mi publicación, de hecho el libro que les puse arriba de la bibliografía sugerida, les dejaría mas claro de que estoy hablando, si lo combinan con lo que les comento de electrónica digital o son programadores, creo que queda super claro el artículo, si de todos modos no entienden una mierda, no se desanimen, no abandonen su curiosidad, regresen hasta donde se sientan cómodos y de ahí avancen.

Hasta aquí les hablé de como uso la física, pero eso no es congruente con el subtítulo "Es posible hacer física sin ser físico", pues resulta que sin saber una mierda, deduje un proceso técnico que se utiliza en mecánica cuántica, pero es muy moderno, la diferencia es que le puse esteroides y vengo usando la técnica mas o menos del 2007 para acá, con un "lenguaje de programación" que inventé, el punto no está en el lenguaje, si no en una técnica que utilicé, es una larga historía, pero después haré la publicación, para mi es algo que resulta muy obvio, pero no fue hasta hace relativamente poco que se publicó, de hecho acabo de encontrar el paper, porque estaba buscando que no existiera lo que hice, digo relativamente poco que se publicó, porque las matemáticas que se utilizan comunmente tienen de cientos a miles de años, así que, lo que hice es en ese sentido es "muy moderno", espero pronto publicarlo, ya usé la mecánica cuántica, pero no quería morir sin desarrollarla.


Curso de mecánica cuántica del MIT
Les pongo unas consideraciones previas a tomar el MIT OpenCourseWare de Mecánica Cuántica.
Curso de mecánica cuántica del MIT
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