¿Qué significa que un electrón no existe hasta que se observa?

Hay algunas respuestas realmente excelentes a continuación y todas parecen ser correctas.

Pero, también hay una respuesta filosófica a esta pregunta que de hecho es una contrapregunta:

¿Qué significa que un electrón “exista”? ¿Cómo se puede decir con certeza que algo existe o no?

La mayoría de las respuestas a continuación han implicado que el acto físico de “observar” las diferentes propiedades de un electrón significa que debe haber existido antes de la observación. Observar también significa que estamos midiendo u “observando” algún efecto basado en la interacción de un electrón con otra materia, una sonda, lo que nos permite medir el cambio del estado de la sonda. Tal interacción a menudo altera el estado del electrón o incluso lo “destruye”.

Pero si medimos las propiedades de un electrón, ¿existía realmente antes de la medición?

Para darle un ejemplo: en física existe la producción de pares donde un fotón de alta energía puede “espontáneamente” generar un par de un electrón y un positrón. Cuando alguien mide (u observa) las propiedades de un electrón, ¿quién puede decir con certeza si existió antes o si fue creado espontáneamente como un par durante el experimento?

Entonces, para el electrón se reduce a Hamlet de Shakespeare: “Ser o no ser, esa es la cuestión”. 😉

Hay un famoso experimento de doble rendija donde los electrones viajan a través de una pared con dos agujeros o rendijas y aterrizan en una pantalla donde los registramos. Si pensamos en el electrón como una pequeña bola o partícula puntual, creemos que debería atravesar uno de los agujeros, no puede atravesarlos simultáneamente. Sin embargo, en el experimento vemos que los electrones registrados en la pantalla forman un patrón de interferencia como si la onda de distribución de electrones interfiriera consigo misma, incluso cuando emitimos un solo electrón a la vez.

Si se tratara de una partícula puntual, la imagen en la pantalla sería diferente. Entonces, antes de que el electrón sea “observado”, registrado en la pantalla, se propaga como una onda donde dos ondas que provienen de dos ranuras se combinan como ondas, como en lugares donde una onda está arriba y otra está abajo, su suma es cero y no registramos electrones allí, la probabilidad / distribución actúa como una onda. Lo que significa que simplemente no podemos pensar en ello como una pelota pequeña. Se vuelve mucho menos paradójico si abandonamos la noción de partículas en forma de bola y solo pensamos en términos de ondas de algunos campos, como se hace en la teoría cuántica de campos. No hay balas de cañón, solo ondas en los campos, olas que se propagan e interactúan. En esta imagen, el electrón existe antes de la observación, simplemente no existe en la forma en que estás acostumbrado a imaginarlo.

Soy un defensor de la teoría de la perturbación. En mi opinión, la luz es una perturbación en el espacio. El fotón es entonces una perturbación en el espacio de la estructura más simple. El fotón es una “partícula” con la estructura más simple. Todas las partículas son perturbaciones en el espacio. Simplemente difieren en la complejidad de su estructura.

La inercia es la resistencia que el espacio pone a una perturbación que se mueve a través de él. Cuanto más compleja es la estructura de una partícula, más lenta es su velocidad de propagación a través del espacio. Estas partículas pueden romperse en partículas más simples. En otras palabras, una perturbación compleja que se propaga a través del espacio puede convertirse en perturbaciones más simples en el espacio.

Un átomo es una “perturbación de partículas” compleja que se propaga a través del espacio. Tras la interacción, el átomo puede romperse en “perturbaciones de partículas” más pequeñas llamadas electrones, protones, neutrones, etc. Estas partículas más pequeñas pueden surgir solo después de la interacción. Es posible que no existan como partículas dentro del átomo, sino solo como estructuras que son fáciles de romper.

Aquí hay algunos ensayos sobre la teoría de la perturbación.

Física: la teoría de la perturbación

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Podría estar equivocado, pero este es mi entendimiento:
En la teoría de M / String, la misma cadena vista de diferentes maneras puede parecer un fotón o un electrón. Imagine una moneda vista de lado o de frente. El mismo objeto puede parecer sustancial o insustancial.
En Spacetime Physics, los objetos que viajan a velocidades muy rápidas tienden a adquirir más propiedades ondulatorias y parecen menos sustanciales o sólidos.
En física cuántica (y virtualismo) los objetos pueden estar en estados indeterminados (o indecisos) antes de que se realice una observación. Ben Schumacher dijo algo como: las cosas viajan como ondas pero aterrizan como partículas. Ver http://Time.University para la cotización exacta.
En la física del espacio-tiempo necesitamos tener un marco inercial para decir si un objeto se está moviendo o está quieto, una partícula u onda o viajando a través del espacio o el tiempo.
Las matemáticas involucradas convierten un 4D Spacetime en un espacio 3D en una porción de tiempo. las matemáticas involucradas convierten valores numerados complejos en medidas numeradas reales que podemos ver en este mundo numerado real.
Un complejo similar a la proyección real está involucrado al convertir valores de verdad cuánticos (¿estados mixtos?) A valores clásicos (verdaderos o falsos).
En algunas versiones de la física cuántica, la perspectiva para ver un estado mixto no se establece hasta que sepamos cómo se verá un objeto (es decir, cómo se establece el experimento de visualización). El experimento mental de Desigualdades de Bell sugiere que en los estados cuánticos no es solo que no sabemos cuáles son los valores, sino que no se establecen hasta después de que se realiza un experimento / observación.

El principio de incertidumbre de Heisenberg , que establece que uno no puede determinar la ubicación y el impulso del electrón simultáneamente .

Cuando decimos que “observar un electrón” queremos decir que estamos estudiando alguna propiedad mostrada por el electrón, cualquier propiedad del electrón puede correlacionarse con la energía del fotón que luego puede relacionarse con su momento ( de Broglie Matter Wave La correlación que relaciona la materia con su longitud de onda y longitud de onda está relacionada con la energía de acuerdo con Planck )

Por lo tanto, la observación y la existencia nunca se pueden decir definitivamente debido a lo que nos dice la mecánica cuántica. Si existe en un lugar en particular (cuando uno dice que existe, obviamente se conoce su existencia, por lo tanto, la ubicación), no podemos estar seguros de la propiedad exhibida y si se observa, no podemos estar seguros de su ubicación.

Aquí viene el concepto de probabilidad . Usando la probabilidad podemos graficar los volúmenes probables máximos en los que se puede encontrar un electrón … Estos volúmenes de probabilidad máxima son en realidad orbitales de un elemento, es decir, s, p, d y f

Aquí, los volúmenes azul y rojo son básicamente los volúmenes de probabilidad máxima donde se puede encontrar un electrón con una precisión de hasta el 90%

referencia:
http://www.chem.iitb.ac.in/~nare