¿Cuándo se rompe un estado de superposición cuántica?

Nadie sabe la respuesta a esta pregunta. La teoría real de la mecánica cuántica en sí no nos dice la respuesta.

La interpretación más común, la interpretación de Copenhague, dice que el “colapso de la función de onda” (un estrechamiento o colapso de la superposición) ocurre cuando se hace una observación. Pero deja la “observación” esencialmente indefinida.

Para fines prácticos, consideramos que se ha hecho una observación cuando hemos medido alguna propiedad de una partícula de escala cuántica. Pero no está claro por qué las partículas que componen nuestro aparato de medición parecen haber sufrido un colapso de la función de onda, o incluso las partículas que componen las personas que las usan, para el caso.

Pasamos por esto simplemente no aplicando la mecánica cuántica de esta manera a los objetos a gran escala.

Diversas interpretaciones que implican “decoherencia” y “muchos mundos” se han vuelto bastante populares en los últimos tiempos. Casi podríamos hablar de la “interpretación de la decoherencia”, aunque hay muchas variedades de los detalles de esta interpretación (que también es cierto para Copenhague).

Esto sostiene que todo está siempre en una superposición y una superposición nunca se reduce o colapsa. Es solo que su versión en un estado de la superposición solo ve otros estados particulares en otras superposiciones.

Hay otras interpretaciones, cada una con sus propias ideas al respecto.

En la interpretación impopular de Broglie-Bohm, por ejemplo, nada está realmente en un estado superpuesto. La función de onda es solo una abstracción matemática que utilizamos para ayudarnos a hacer predicciones sobre partículas pequeñas. Esto suena genial hasta que descubres que implica imaginar una “ola guía” adicional que puede abarcar todo el universo y, por lo tanto, nunca se puede medir.

Primero, la superposición es un concepto teórico. Hemos descubierto que cuando se puede resolver, la observación siempre cumple con las predicciones de la ecuación de Schrödinger, que a su vez es una ecuación de onda. La superposición de ondas es parte de la física de ondas clásica, por lo que la superposición se incluye en las opciones disponibles para la onda de Schrödinger. Mi opinión personal es que tiene mucho sentido este enfoque, siempre que la acción siempre permanezca cuantificada y el concepto de superposición no sea simplemente una adición empírica. Esto último tiende a suceder con la química cuántica.

El siguiente gran problema es ¿qué representa la superposición? Si representa la presencia de ondas adicionales, lo que parece razonable, y si el desplazamiento de la onda representa, al cuadrado, la probabilidad de encontrar algo, entonces es obvio que cuando la observación localiza la partícula, o lo que sea, entonces hay muchas probabilidades Ya no es posible. En esa etapa, el estado de superposición se rompe.

El problema para mí con esa explicación es que demasiado puede parecer sensato, pero en muchos casos no está definido, y no está claro cómo se define el sistema físico. Podemos usar palabras como “colapso de la función de onda” o “decoherencia”, pero todo lo que realmente significa es que antes teníamos demasiadas posibilidades, y ahora tenemos que encontrar una explicación de lo que sucede posteriormente. Hay pocas dudas de que la dinámica cuántica es de naturaleza probabilística, y no hay absolutamente ninguna manera de calcular de antemano exactamente dónde terminará una partícula, y lo que sucedió es que hemos desarrollado explicaciones como “colapso de la función de onda”, pero eso es todo lo que es: texto para “explicar” lo que es esencialmente inexplicable.

Esto es discutible, pero siempre digo cuando hay CUALQUIER interacción con uno de los pares que conduciría a la identificación de uno de los pares.