¿Qué pasaría si tuviera un escáner que pudiera ver cualquier cosa y pudiera conocer simultáneamente la posición y la velocidad de una partícula sin afectarla?

Tal escáner falsificaría la mecánica cuántica, y muchos físicos estarían entusiasmados (y muchos probablemente se desesperarían).

En mecánica cuántica, una “partícula” no es un objeto en forma de punto sino algo más abstracto.

Para entender esto, considere el electrón. En realidad, no podemos tocar el electrón, solo podemos experimentar sus fuerzas eléctricas. En realidad, no podemos ver el electrón: solo podemos experimentar cómo los fotones interactúan con su campo electromagnético. En muchos sentidos, estas interacciones son las cosas “reales”, no el electrón.

La mecánica cuántica puede describir muy bien las interacciones con un electrón, y la teoría también dice que los electrones como partículas en forma de punto no existen. (Al menos de cualquier manera que esté cerca de lo que generalmente queremos decir con “en forma de punto” y “existe”).

En cambio, la mecánica cuántica dice que cualquier propiedad puede tener múltiples valores al mismo tiempo, generalmente conocida como “superposición de varios estados”. Al medir la propiedad, el equipo de medición interactúa con la partícula / sistema de una manera que lo obliga a un solo estado para esa propiedad. Este proceso generalmente se conoce como “colapso”, y el estado único a menudo se llama “estado propio de [propiedad X]” (energía, posición, momento, giro …)

Históricamente ha habido mucho debate sobre si el resultado de una medición está realmente determinado de antemano por una “variable oculta” y simplemente no sabemos lo suficiente para predecirlo, o si es realmente aleatorio o incluso indeterminado hasta que se mide. Los experimentos han demostrado que no hay una variable oculta , lo que también significa que la “posición” de la propiedad ni siquiera se determina antes de medirla. Por lo tanto, no tenemos ningún electrón en forma de punto sentado en algún lugar esperando ser medido: al medir la posición del electrón, cambia de ser deslocalizado a (brevemente) algo parecido a una partícula similar a un punto.

Si su escáner se volviera real, estas teorías se irían por la ventana y tendríamos mucho trabajo nuevo y emocionante que hacer en física.

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Nota: La conclusión de ninguna variable oculta no debería ser una variable oculta local , lo que significa que podría haber variables ocultas que se comparten a grandes distancias. Esto podría permitir partículas puntuales, pero también nos obligaría a agregar muchas dimensiones nuevas al universo. Esto se debe a que dos (o más) partículas enredadas se considerarían la misma partícula puntual, manifestada como dos partículas diferentes en nuestra proyección tridimensional de un universo de seis dimensiones. Teniendo en cuenta que (por ejemplo) los 54 electrones en un átomo de Xenón están enredados, terminaríamos con muchas más dimensiones que, por ejemplo, la teoría de cuerdas, y comenzaría a preguntarse qué queremos decir realmente con “punto”.

Seguro. Si es magia, entonces magia.

Afectaría al universo al hacer que todo lo que creemos que sabemos sea incorrecto. Y no puedo decir cómo sería sin saber por qué cada experimento que hasta ahora ha funcionado fue … ¿una coincidencia de error experimental masivo? ¿Una conspiración de partículas subatómicas?

La pregunta implica que el principio de incertidumbre se aplica de alguna manera a otra física y podría eliminarse, como decidir que en realidad no les darás a los jugadores $ 200 por pasar Go en Monopoly. No funciona de esa manera. El principio de incertidumbre es una consecuencia de la formulación mecánica cuántica subyacente del universo. No puede estar mal sin hacer que toda la mecánica cuántica también esté mal. Y dado que QM es la teoría mejor probada en toda la historia, no puede simplemente decir “algún otro experimento da resultados totalmente diferentes” y eso implica una teoría de la física nueva y consistente.

La existencia de tal dispositivo anularía la teoría cuántica. Pero eso no es lo verdaderamente alarmante. Las teorías a menudo se prueban, o al menos se modifican, “cerca de los límites” (como las teorías de Einstein modificaron las de Newton).

Pero la existencia misma de tal dispositivo sugiere que la autodeterminación puede ser una ilusión. Es decir, todo lo que pensamos, sentimos o hacemos (y cada evento en nuestro entorno) fue predeterminado desde el inicio de nuestro universo. En efecto, la historia del universo se desarrolla como un carrete de película. Cada movimiento y cada acto, cada brisa y cada mariposa es el resultado de lo que viene en el segundo antes.

Los científicos e incluso algunos filósofos sospechan que la aleatoriedad elemental verdadera en un nivel subatómico es crítica para el concepto de libre pensamiento y autodeterminación.