¿Cada estado cuántico o función de onda en superposición en una partícula tiene energía?

Sí, a su manera. Para empezar, no es “cada función de onda”. La función de onda es una y única, representando el peso de cada uno de los diferentes estados en que la partícula o sistema puede estar en la mezcla de superposición. Para cualquier partícula libre no observada, la función de onda representa una superposición de potencialmente infinitos estados, ya que su amplitud, en principio, no cae a cero en ningún punto antes del infinito (aunque en la práctica la amplitud se concentra en la pequeña vecindad desde su “colapso anterior” “).

Para simplificar, tomemos un sistema altamente simplista como un experimento idealizado de doble rendija en el momento en que la partícula cruza las rendijas, la función de onda es una superposición de solo 2 estados puros, la partícula que pasa a través de la rendija A y la partícula que pasa a través de la rendija B, cada uno con un peso exactamente del 50% en la mezcla. De hecho, podemos considerar cada una de las 2 posibilidades como 2 historias del universo alternativas superpuestas (esta es la interpretación real según algunos). Tomados individualmente, cada uno de ellos tiene la energía asociada con la partícula, pero al considerar la superposición de ambos, debido a la interferencia constructiva y destructiva, la combinación resultante todavía contiene la misma energía que solo uno de ellos tomado individualmente, es decir, la energía que observaremos que solo una partícula aterriza en un lugar donde la amplitud de superposición es alta.

Una función de onda nunca puede dejar caer energía por debajo del límite del Principio de Heisenberg.

Sin embargo, cuando está midiendo la posición, no puede medir la energía al mismo tiempo, pero todavía tiene energía.

Esta es una pregunta más matizada de lo que parece. La respuesta más directa es que cualquier medida de cualquier calidad para una partícula solo puede determinarse por un colapso de la función de onda y, por lo tanto, la respuesta en el caso de la función de onda en su pregunta es “no”. Sin embargo, supongo que su pregunta se relaciona con el principio de incertidumbre de Heisenbergs donde la energía y el tiempo son el llamado par “conjugado”, por lo que es perfectamente correcto decir que una partícula tiene energía antes de ser medida y, por lo tanto, “sí” es el responder.

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