¿Qué significa decir que una función de onda colapsa?

En el régimen donde la mecánica cuántica describe las propiedades físicas de un sistema (podemos observar QM cuando las cosas son muy pequeñas, muy frías o muy rápidas), una medición proyecta una función de onda en el conjunto de estados asociados con esa medición (el estados propios). Un ejemplo de una medición con un conjunto de estados asociado es una cámara que mide la posición de un solo fotón. Este fotón tiene una función de onda amplia que se extiende por todo el CCD dentro de la cámara, pero el fotón solo se medirá en un solo píxel de miles. “Posición de píxel” es el conjunto de estados para la medición de la cantidad de “posición”. Si esta medición se repitiera miles de veces con fotones idénticos, crearíamos una imagen en nuestra cámara de la amplia función de onda de fotón único. Sin embargo, una sola medición debe “colapsar” esta función de onda en un solo estado en la base de medición, en este caso, la posición de un solo píxel en la cámara.

Este proceso se vuelve más extraño cuando consideramos el enredo de las funciones de onda de dos partículas. Si dos fotones están enredados para que tengan un momento exactamente opuesto (por ejemplo, mediante conversión descendente paramétrica) y determinamos el momento de un fotón midiendo su posición en un CCD, sabemos exactamente la posición del segundo fotón sin medirlo directamente. La función de onda del segundo fotón se “colapsa” por una medición en la primera. Aquí, cuando usamos la palabra “colapso”, queremos decir que un conjunto inicialmente grande de posibles resultados de medición se reduce a un conjunto mucho más pequeño.

Esta explicación ignora gran parte de la sutileza que continúa produciendo experimentos físicos extraños e interesantes, pero debería proporcionar una comprensión intuitiva de la frase, “colapso de la función de onda”.

El colapso de la función de onda significa lo mismo en mecánica cuántica que en mecánica estadística clásica.

Veo muchas respuestas engañosas a esta pregunta. La mayoría tiene cierta validez, pero creo que de una forma u otra, pierden el punto.

Lo más importante a tener en cuenta sobre el colapso de la función de onda es que no es específico de la mecánica cuántica. La historia es que en 1931, Koopman y Weil descubrieron una forma de reformular la mecánica estadística clásica en términos de un complejo espacio de Hilbert de funciones de onda. Un año después, von Neumann hizo esta formulación más rigurosa y la adaptó a la mecánica cuántica. El colapso de la función de onda es una parte importante de cómo funciona la mecánica estadística en este formalismo espacial de Hilbert, conocido como el formalismo de Koopman-von Neumann. No hay nada diferente en términos de física, desde la mecánica estadística ordinaria, sino que es solo una forma diferente de verlo, y resulta ser una forma particularmente útil de mirarlo para muchas aplicaciones en mecánica cuántica. (Mientras que en la mecánica clásica, resulta útil solo para algunas cosas oscuras, y en su mayor parte solo agrega complejidad innecesaria a la forma habitual de ver la mecánica clásica).

La idea es que, desde el punto de vista de algún observador que intenta comprender un sistema, a menudo existe cierta incertidumbre sobre las diversas propiedades del sistema que podrían medirse. Estos están representados por la función de onda como una superposición de diferentes posibilidades.

Por ejemplo, si una amiga tuya te dice que esta noche va a lanzar una moneda, y si sale cara, leerá un libro, y si es cruz, verá algo de Netflix, y suponiendo que no estés con ella, tendrás un modelo en tu cabeza de lo que está sucediendo en su casa que implica un 50% de probabilidad de que esté leyendo y un 50% de probabilidad de que esté viendo Netflix. Si luego te envía un mensaje de texto y te dice “¡Guau, este libro es realmente bueno, deberías leerlo!” las 2 posibilidades colapsan a 1. Tenga en cuenta que no hay nada espeluznante sobre esto, es solo que ha actualizado su información subjetiva sobre lo que está sucediendo. Si hay otro amigo mutuo que estuvo en contacto más cercano con ella durante toda la noche, entonces su modelo de su casa implicaría menos incertidumbre, por lo tanto, no implicaría una superposición como la suya.

Es importante darse cuenta de que en la interpretación de Bohr y Heisenberg de la mecánica cuántica (Copenhague), la función de onda es algo que representa el conocimiento epistémico sobre un sistema, nunca tuvo la intención de representar el “estado” objetivo de un sistema. Von Neumann también enfatizó que cuando ocurre el “colapso” es arbitrario y no se refiere a ningún proceso físico. Puede usar muchas funciones de onda diferentes para representar un sistema dado, algunas de las cuales implican superposiciones y otras no, siempre que hagan las mismas predicciones al final. Por supuesto, en la mecánica cuántica hay una cantidad mínima de incertidumbre requerida para algunos observables, mientras que en la física clásica no la hay.

En 1956, un estudiante precoz de John Wheeler, Hugh Everett, propuso que tal vez haya una “onda universal” que proporcione una vista de Dios, de modo que cualquier función de onda específica utilizada por un observador particular solo contenga un subconjunto de toda la información contenida en La función de onda universal. Si eso es cierto, entonces esta función de onda universal podría considerarse objetivamente real, en lugar de epistémica. Y está claro que si acepta la función de onda como real, como lo hizo Everett, nunca se colapsa. Por interesante que sea esta propuesta, todavía se considera controvertida entre la mayoría de los físicos. Algunos creen en ello, otros no, y aún otros ignoran la pregunta como metafísica y esencialmente sin sentido. Pero no afecta la pregunta de si el colapso de la función de onda es un proceso físico; casi todos en ambos lados están de acuerdo en que no lo es. Es simplemente una representación útil de cómo un observador obtiene información sobre un sistema.

Una diferencia importante entre la función de onda en la mecánica estadística clásica y la mecánica cuántica es que en la mecánica clásica, no hay interferencia entre las diferentes posibilidades en la superposición, al menos para los observables normales como la posición y el momento que a los físicos generalmente les interesan. En mecánica cuántica, diferentes posibilidades pueden interferir de manera constructiva o destructiva antes de que se registre un resultado final. Pero cuando tienes grandes conjuntos de partículas, hay suficiente ruido para que las diferentes posibilidades sean siempre decoherentes, lo que garantiza que no pueden interferir entre sí.

Debido a la interferencia y al principio de incertidumbre (que surgen como consecuencia de la no conmutatividad de los observables), el formalismo espacial de Hilbert es una forma mucho más natural de ver las cosas en la mecánica cuántica que en la mecánica clásica, que es por qué se usa mucho más en mecánica cuántica. Pero aun así, no es absolutamente esencial. Por ejemplo, en 1948, un estudiante diferente de Wheeler, Richard Feynman, desarrolló una nueva formulación para la mecánica cuántica llamada formulación integral del camino. En esta formulación, no hay necesidad de un espacio de funciones de onda de Hilbert y, por lo tanto, no se necesita el concepto de colapso.

Cuanto más miras esto, particularmente matemáticamente, más grande es el enredo en el que te encuentras. Mi punto de vista es simple. Antes de hacer una observación, puede representar la situación con una función de onda, y generalmente declaramos que la función de onda, cuando se multiplica por su conjugado complejo, indica la probabilidad de que una observación conduzca a una partícula a un conjunto específico de coordenadas. . Ahora, hagamos la observación. Ahora la probabilidad es precisamente 1 en un conjunto de coordenadas, y cero en otro lugar. Entonces, ¿qué pasó con las otras probabilidades?

Esto depende de tu interpretación. La más simple es la de Einstein “antes de la medición que no sabías, así que tuviste que asignar probabilidades a todo el espacio; después de la observación sí lo sabes. Sin embargo, puedes asignar significado a los demás. Everett decidió que todas las probabilidades permanecían en juego, en algún lugar. Otros simplemente diga que la función de onda colapsa. Un punto importante aquí es que uno puede mover las matemáticas por todas partes, pero solo SABE lo que la observación le dice. No todas las ecuaciones matemáticas son físicamente significativas, y hasta la observación, en realidad no lo sabe. , en mi opinión, lo que significa el colapso de la función de onda depende de cuál sea su interpretación de la mecánica cuántica. Desafortunadamente, la mecánica cuántica ha llegado al punto en que nadie está muy seguro de lo que significa, pero las ecuaciones son extremadamente precisas en la predicción, cuando pueden se resuelve, y no hay duda de que QM es esencialmente correcto. Es lamentable que aún no podamos idear pruebas adecuadas para separar las diversas interpretaciones.

Significa que las fases relativas en el sistema que se observa son aleatorias. El proceso de aleatorización se conoce como ‘decoherencia’. Los sistemas con fases aleatorias se pueden considerar ‘como partículas’ mientras que los sistemas con fases altamente correlacionadas se pueden considerar ‘como ondas’.

Básicamente, el colapso de la función de onda es un aumento en la entropía total del universo. Las ondas simples son sistemas altamente ordenados. Si las olas están revueltas en un desorden desordenado, entonces comienzan a actuar como paquetes de olas. Los paquetes de ondas actúan como las partículas en la mecánica clásica.

Los ‘instrumentos de medición’ se definen como sistemas con gran cantidad de grados de libertad con fases altamente aleatorias. Un instrumento de medición puede ser simplemente algo en equilibrio térmico con su entorno. Un sistema en equilibrio térmico con su entorno tiene muchos grados de libertad.

Todavía se desconoce cómo los sistemas adquirieron originalmente fases aleatorias. Por ejemplo, todavía no sabemos cómo un sistema alcanza el equilibrio térmico. Sin embargo, eso parece ser un problema histórico. Ni la física clásica ni la mecánica cuántica nos dicen por qué los sistemas en equilibrio térmico son tan robustos. ¡Entonces la ergodicidad sigue siendo un misterio!

Parece tener algo que ver con cómo comenzó nuestro universo. Por lo tanto, el equilibrio térmico es una cuestión de historia, no de mecánica fundamental. Dado que nuestro universo comenzó en un estado de cuasi equilibrio con expansión, entonces es razonable concluir que la entropía aumenta con el tiempo.

Se han realizado experimentos que muestran cómo la radiación térmica puede inducir la decoherencia en otro sistema con estados inicialmente correlacionados (en forma de onda). En el siguiente enlace, las ondas correspondientes a las moléculas C60 se convierten en partículas debido a la emisión de radiación térmica. El “instrumento de medición” en este caso es el “baño de calor” circundante de radiación electromagnética.

https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0 …

‘Estudiamos ondas de materia de fullereno C70 en un interferómetro Talbot-Lau en función de su temperatura. Si bien la visibilidad marginal ideal se observa a temperaturas moleculares moderadas, encontramos una degradación gradual del contraste de interferencia si las moléculas se calientan antes de ingresar al interferómetro. Se desarrolla un método para evaluar la distribución de las temperaturas microcanónicas de las moléculas en vuelo libre. De esta manera, la reducción del contraste de interferencia dependiente del calentamiento se puede comparar con las predicciones de la teoría cuántica. Encontramos que la pérdida observada de coherencia concuerda cuantitativamente con la tasa de decoherencia esperada debido a la radiación térmica emitida por las moléculas calientes ”.

Vea cómo la distribución térmica del calor emitido realmente está causando la decoherencia. Los detectores infrarrojos y el dispositivo de grabación realmente tienen poco que ver con por qué las ondas de materia dispersas colapsaron en una molécula compacta.

Describimos el movimiento de una partícula como una superposición de múltiples ondas. Estas ondas representan todos los estados que la partícula podría tener en la situación dada. Una vez que se mide el estado de la partícula, solo una de estas ondas ha contribuido al valor medido, por lo tanto, las otras ondas ya no existen y se describen como “colapsadas”. Dado que estas ondas no son observables por ningún experimento, este colapso no tiene significado físico, esta es solo una frase que describe que se ha realizado una medición.

Si esto parece abstracto, analicemos un ejemplo: un fotón se transmite desde una ranura estrecha. Incluso la física clásica predice que la onda puede extenderse sobre un haz que para una determinada longitud de onda y tamaño de hendidura puede tener 30 grados de ancho. Si un conjunto de detectores de fotones detecta el fotón en un ángulo de 7 grados, entonces la onda que tenía 30 grados de ancho se ha “colapsado” a un ancho de cero grados ubicado a 7 grados del centro.

Algunas de las propiedades de los fotones tienen sentido si se consideran ondas. El ejemplo clásico es la difracción donde el fotón pasa a través de dos ranuras, se dobla hacia los lados y luego golpea un trozo de papel fotográfico. La luz no viaja en línea recta. El patrón de golpes de fotones en el papel es consistente con una onda que atraviesa ambas ranuras. Lo extraño es que los fotones individuales finalmente son absorbidos por una sola molécula fotosensible en el papel, pero se han doblado como si hubieran pasado por ambas rendijas. Entonces, las propiedades de onda explican la distribución de los golpes, pero cada golpe está en un solo punto.

Este es el “colapso”. Mientras se propaga, el fotón se comporta como un paquete de ondas que tiene una extensión en tres dimensiones, tal vez del tamaño de una pelota, que pasa a través de ambas ranuras, pero termina siendo absorbido en un punto. Esto sucede incluso si la fuente de luz es tan débil que solo un fotón pasa a través del sistema a la vez, por lo que no se trata de algún tipo de interacción entre fotones. Las propiedades ondulatorias de la luz también explican la propagación electromagnética. La propagación electromagnética se describió antes de que se entendieran los fotones y los cuantos.

Es importante tener en cuenta que el “colapso” es parte de la descripción verbal, no parte de las ecuaciones físicas. La onda en sí misma nunca se observa directamente como un objeto 3D, solo vemos los puntos finales en el papel fotográfico. Es una forma de “dar sentido” a lo que sucede: la llamada “dualidad de partículas de onda”, pero no es necesario para que las ecuaciones funcionen. Proporciona una imagen intuitiva de algo que sería extraño en nuestro mundo macro normal, por ejemplo, una persona que sale de una casa por la puerta delantera y trasera al mismo tiempo y aparece fuera de la pared lateral. La física es rara.

Mientras leo estas respuestas, casi me desespero. Qué tragedia que la teoría más grande jamás desarrollada sea tan ignorada y olvidada. Me refiero, por supuesto, a la teoría de campo cuántico, que debería haber reemplazado y desplazado a QM, pero de alguna manera fue arrojado a la pila de chatarra. En QFT, la función de onda de QM, que describe las probabilidades, es una cantidad física: la intensidad de un campo, o debería decir, de un campo cuántico. El colapso de campo es un proceso físicamente significativo y comprensible. Es cierto que no se describe en las ecuaciones de QFT, lo que significa que no podemos predecirlo, pero se puede visualizar fácilmente. Por ejemplo, un cuanto del campo de electrones se está extendiendo (según lo determinado por las ecuaciones de campo) cuando de repente es capturado por un átomo y desaparece en otro lugar. Por favor, cualquiera que quiera comprender la física, eche un vistazo a mi libro (Comprenda la física fácilmente a través de la teoría cuántica de campos).
Aquí hay un extracto de Chap. 8 de mi libro: “The Gaps”:
–
El colapso de campo es el proceso en el que un cuanto de campo cambia repentinamente su estado, o incluso desaparece. Lo misterioso de este proceso no es que suceda, por sorprendente que sea, sino que no existe una ecuación o mecanismo para explicar o describir el proceso. QFT es una teoría hermosa hasta donde llega, pero se detiene en el colapso del campo.
Uno de los aspectos más preocupantes del colapso de campo es que es instantáneo y ocurre al mismo tiempo en puntos ampliamente separados. Los físicos llaman a esto no localidad . Esto es especialmente molesto cuando el cambio repentino involucra dos cuantos de campo enredados. Einstein argumentó con vehemencia contra la idea de no localidad, alegando que violaba un resultado de su Principio de Relatividad: que nada se puede transmitir más rápido que la velocidad de la luz. Ahora, el postulado de Einstein (que debemos recordar fue solo una suposición) es realmente válido en relación con la evolución y propagación de campos como se describe en las ecuaciones de campo. Sin embargo, el colapso de campo no se describe en las ecuaciones de campo, por lo que no hay razón para esperar o insistir en que caiga en el dominio del postulado de Einstein.
La no localidad es un hecho; Ha sido documentado experimentalmente. Tampoco conduce a ninguna paradoja o inconsistencia. Incluso aquellos que creen en las partículas como la realidad última reconocen que algo sucede de manera no local. Tal como dijimos, “Entonces la tierra es redonda, no plana; eso es sorprendente, pero puedo vivir con eso “, por lo que podemos decir:” Los campos colapsan repentinamente. No es lo que esperaba, pero puedo vivir con eso ”. No hay contradicciones lógicas involucradas.
Debemos recordar que el colapso del campo, por controvertido que sea, es necesario para que los campos tengan una naturaleza cuántica. Los quanta son trozos de campo indivisibles. Si parte de un campo permaneciera después de un acto de absorción, ese campo persistente podría influir en otros campos cercanos. Supongamos, por ejemplo, que se absorbe un fotón “verde”, pero el “verdor” permanece en algunos lugares. Esto significaría que después de haber sido absorbido, el fotón podría influir en otros campos cercanos, lo que es contrario a la naturaleza de todo o nada de los cuantos.

Cuando veo que la gente hace declaraciones como

Cuando la gente dice que “la función de onda colapsa”, eso significa que no entienden cómo funciona la mecánica cuántica.

Creo que no solo son groseros sino que ignoran la mecánica cuántica porque este es un término bien definido que tiene un significado matemático definido con precisión en la mecánica cuántica. En otros contextos cuando, por ejemplo, se hace otro observable que no sea la posición, entonces se denomina colapso del vector de estado . Se puede encontrar en algunos de los mejores textos de mecánica cuántica disponibles. Por ejemplo, después de una simple búsqueda rápida de todos los textos de mecánica cuántica que tengo, que son muchos, lo encontré fácilmente en dos de mis favoritos; Mecánica cuántica; El mínimo teórico de Leonard Susskind y Art Friendman. De la página 127
Por lo tanto, se deduce que durante un experimento el estado de un sistema salta de manera impredecible a un estado propio del observable que se midió. Este fenómeno se llama colapso de la función de onda.

También se encuentra en el texto utilizado en el curso de posgrado de mecánica cuántica en Umass, Lowell, es decir, Principios de mecánica cuántica – 2ª ed. por R. Shankar. La sección Colapso del vector de estado comienza en la página 122 donde el autor escribe

Ahora examinamos otro aspecto del postulado III, a saber, que la medición de la variable omega cambia el vector de estado, que en general es una superposición de la forma

[matemáticas] | \ psi> = \ Sigma | \ omega> <\ omega | \ psi> [/ matemáticas]
en el estado [math] | psi> [/ math] correspondiente al valor propio [math] \ omega [/ math] obtenido en la medición. Este fenómeno se llama colapso o reducción del vector de estado.

Se puede encontrar más sobre este tema en Wikipedia en:
Colapso de la función de onda

No leí todas las respuestas aquí, pero las que he leído son demasiado complicadas.

La función de onda es un objeto, cuya magnitud absoluta al cuadrado es la distribución de probabilidad de ese objeto en algún dominio. Por ejemplo, imagina lanzar una moneda. Antes de que veas que la moneda cae en un lado del suelo, existe la misma probabilidad de obtener cara o cruz. Entonces, podemos asignarle una “función de onda” que se vea así:

[matemáticas] \ psi (cabezas) = ​​\ psi (colas) = ​​\ frac {1} {\ sqrt {2}} [/ matemáticas]

La probabilidad de cara o cruz es solo el cuadrado de esta función de onda,

[matemáticas] P (cabezas) = ​​| \ psi (cabezas) | ^ 2 = \ frac {1} {2} [/ matemáticas]
[matemáticas] P (colas) = ​​| \ psi (colas) | ^ 2 = \ frac {1} {2} [/ matemáticas]

Sin embargo, cuando observa cómo aterrizó, la distribución de probabilidad cambia para coincidir con la observación. Obviamente, si ve que la moneda ha caído hacia arriba, entonces la probabilidad de que la moneda sea hacia arriba es del 100%: [matemática] P (colas) = ​​1 [/ matemática] y [matemática] P (cara) = 0 [ /matemáticas]. Por supuesto, esto significa que la función de onda ha “colapsado”,

[matemáticas] \ psi (colas) = ​​1 [/ matemáticas] y [matemáticas] \ psi (cabezas) = ​​0 [/ matemáticas]

para reflejar el hecho de que la moneda ahora está en cola. Realmente no es tan misterioso; la función de onda colapsa al valor observado para ser coherente con la realidad.

Si quieres ver alguna rareza cuántica real, mira el borrador cuántico de elección retrasada. O, difracción de fullereno.

Según la interpretación de Copenhague, cada partícula cuántica tiene una “función de onda” basada en la ecuación de onda de Schrödinger. Ahora, la interpretación antes mencionada establece que existe una partícula cuántica en varios “estados propios” antes de que se observe la partícula. Esto se llama superposición cuántica: una sola partícula puede tener diferentes valores propios en el mismo instante de tiempo. Esto es como “Estar en Londres y Nueva York al mismo tiempo”, cortesía de la naturaleza ondulatoria de cualquier partícula.

La partícula entonces existe como una mezcla de muchas formas (no infinitas, aunque muy numerosas) donde la densidad de su existencia en cada estado puede variar de vez en cuando. Todo este sistema está matemáticamente determinado como una función de onda.

Llegando a la pregunta, ¿Qué es un colapso de la función de onda?

Ahora, digamos que acabamos de tener una observación de la partícula. Lo que sucede entonces es que todos los diferentes estados propios de la partícula desaparecen, y solo uno de los varios estados se vuelve existente, lo que determina las propiedades de esa partícula. Esta situación se llama colapso de la función Wave, donde todas las diferentes superposiciones ahora se cancelan, dejando solo una, que se convierte en la partícula.

En la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, un fenómeno cuántico hace contacto con el mundo clásico solo si su función de onda colapsa. El colapso de la función de onda está íntimamente relacionado con el hecho de que una medición es estrictamente clásica y, por lo tanto, solo puede ser realizada por un instrumento que también es clásico. En otras palabras, el instrumento de medición es lo suficientemente grande y masivo como para carecer de cualquier característica cuántica, como la dualidad de partículas de onda. Obedece las leyes de la física clásica o newtoniana. El contacto del objeto cuántico con el instrumento de medición clásico conduce a un colapso instantáneo de la función de onda del objeto cuántico. Es este colapso de la función de onda lo que hace que la mecánica cuántica no sea local ni causal.

En ese punto, se registra la propiedad medida clásica del objeto cuántico bajo medición. Un ejemplo es un electrón que golpea una pantalla electroluminiscente. Justo antes de que el electrón llegue a la pantalla, es un objeto cuántico con la incertidumbre en su posición y momento dado por el principio de incertidumbre de Heisenberg. En el momento en que llega a la pantalla y produce un punto de luminiscencia, la incertidumbre en su posición se desvanece y la incertidumbre en su momento diverge y el electrón ha hecho la transición del mundo cuántico al mundo clásico.

El colapso de la función de onda es un cambio discontinuo en el estado de un sistema cuántico asociado con la medición. En contraste con la evolución continua de la función de onda de un sistema no observado de acuerdo con la ecuación de Schrödinger que produce una superposición de diferentes estados, cuando se observa un sistema, no se encuentra en una superposición sino en un solo estado (por ejemplo, el de Schrödinger Se observa que el gato está vivo o muerto, pero no una superposición de estados vivos y muertos). El colapso de la función de onda es el término utilizado para describir esta transición discontinua de una superposición coherente de estados a un solo estado después de la medición.

La naturaleza del colapso de la función de onda es una cuestión de interpretación, y comprenderlo es un aspecto clave del problema de medición de la mecánica cuántica. Algunas interpretaciones afirman que no existe un proceso físico real de colapso: lo que aparece como colapso es en realidad el resultado de la decoherencia. El fenómeno de la decoherencia proporciona un mecanismo para comprender cómo, debido al acoplamiento del sistema con el entorno, la coherencia de la función de onda del sistema se vuelve inobservable para todos los fines prácticos . Sin embargo, la coherencia no puede ser destruida o perdida por medio de una evolución continua de acuerdo con la ecuación de Schrödinger. Por lo tanto, la decoherencia por sí sola no proporciona una solución al problema de medición.

Eso es un poco flojo. Significa que cuando dicen “la función de onda colapsa”, ha llegado el momento de dejar de hablar de ondas y ahora es el momento de hablar sobre cosas reales que suceden a partículas reales.

Según tengo entendido, en abstracto, sus fotones y electrones básicos parecen actuar, en muchos sentidos, como ondas, con interferencia. Usted ve que las ondas tienen amplitudes negativas y positivas, por lo que pueden sumar y restar, pero las partículas solo parecen ser positivas, por lo que no pueden hacer interferencia.

Pero el experimento de doble rendija parece indicar que hay interferencia, y requiere ambas rendijas, por lo que es más fácil decir que son ondas hasta el último instante cuando las ondas golpean la pantalla, y luego actúan como partículas. , en todos y cada uno de los sentidos. Esa transición, en inglés, podría expresarse con la mayor sinceridad como “y luego sucede algo mágico”, pero los físicos prefieren el sonido más formal “y luego la función de onda colapsa”. Usted ve que las ondas son suaves y relajantes y son susceptibles a todo tipo de análisis de funciones de ondas complicadas, lo cual es realmente increíble, y bonito. Pero las partículas son cosas tercas.

La otra forma es decir que son partículas en todo momento, y se comportan de acuerdo con las reglas de QED y siguen estos diagramas de Feynman hasta el enésimo grado, así que olvídate de todas esas tonterías de la función de onda.

El colapso de la función de onda no sucede realmente. Solo parece ser el caso que se describe con éxito por la decoherencia que conduce a muchos mundos. No lo explico más aquí, ya que se describe en varias de las otras respuestas, así como las respuestas a otras preguntas, por ejemplo, la respuesta de Per Arve a ¿Cuáles son las implicaciones de muchos mundos?

Esa explicación muestra que la mecánica cuántica puede describir consistentemente todos los aspectos de la naturaleza, excepto los fenómenos gravitacionales. Al menos para todos los fenómenos para los cuales podemos resolver las ecuaciones satisfactoriamente.

En respuesta a algunas otras respuestas a esta pregunta, me gustaría agregar. Algunos de nosotros entendemos la mecánica cuántica. Cualquier afirmación que implique que nadie entiende la mecánica cuántica no es científica. Para hacer tal declaración, ¡tiene que preguntar a todos!

La actitud poco científica también se refleja en la falta de voluntad para considerar seriamente la comprensión existente de la mecánica cuántica.

La respuesta es que nadie “sabe” a partir de hoy.

Las ecuaciones de onda provienen de la era de Maxwell / Faraday que Einstein asumió y descubrió que el espacio y el tiempo están cambiando constantemente. La incertidumbre de la superposición-posición-momento-momento-física de la partícula provino de la propiedad de onda, pero el enredo surgió de un nuevo hallazgo que no tiene sentido por las ecuaciones de onda. Cuando haces una pregunta que reúne esas 2 vistas incompatibles, nadie sabe qué sucede detrás de la escena. Hay muchas preguntas como la que usted hizo, como las preguntas de propiedad de partículas enteras negras, que no tienen respuesta.

La teoría de cuerdas hace ecuaciones para juntar las 2 vistas mediante giros y vueltas de matemática muy difícil. Pero diferentes giros y vueltas se aplican a diferentes situaciones y nadie tiene el momento de la bombilla como la manzana de Issac Newton que cae sobre tu cabeza. Cuando llegue ese momento, los humanos avanzarán a una nueva era, como la era cuando ponemos las cosas en órbita terrestre en función del momento de la bombilla de Newton.

La configuración espacial de un sistema aislado define una cantidad de estados propios, y el contenido de energía del estado actual “presente” se distribuirá a cada uno de esos estados propios como un vector de estado de probabilidad cuyos componentes se suman a uno, y ese vector de estado evolucionará en el espacio -tiempo según la teoría cuántica de campos. Y así, la probabilidad de que una medición tome un cierto valor en cualquier lugar y tiempo determinado se define por la teoría cuántica de campos. Fin de la historia.

Cuando introduce un instrumento en ese sistema aislado, ha cambiado su configuración y ha creado un nuevo sistema con sus propios estados propios y evolución temporal simplemente debido a la presencia del instrumento. Has cambiado el sistema y su respuesta.

Pero el instrumento es solo otra parte del sistema cuántico. No hay nada particular en las matemáticas de los sistemas aislados que diga “esta parte” es un observador o instrumento y “esta parte” es lo observado; esos tienden a ser solo etiquetas explicativas impuestas por las personas que interpretan y describen los resultados del experimento.

Esta situación descriptiva es un poco diferente para los sistemas no aislados, es decir, donde se puede agregar o eliminar energía a voluntad del experimentador a través del límite del sistema. Los bits del sistema que tienen esta funcionalidad pueden describirse útilmente como fuentes e instrumentos y observaciones, etc. Su atributo distintivo es que pueden agregar o eliminar energía a través de los límites del sistema.

Y ningún sistema experimental está completamente aislado: una fuente de luz puede inyectar fotones, y un fotodetector puede drenar fotones, y a medida que agrega y extrae energía al sistema, las mezclas disponibles de estados propios cambian, y también lo hace la probabilidad de realizar ciertas mediciones .

En mi opinión, no solo es confuso, sino también inútil hablar de partículas u ondas u observadores u observados, colapsados ​​o decoherentes. Ninguno de estos son constructos realmente identificables dentro de las matemáticas, especialmente aquellos de sistemas completos (es decir, aislados).

Solo después de que las propiedades fenomenológicas emergentes de tales interacciones se documentan como resultados empíricos, las etiquetas como partículas u ondas adquieren algún propósito. Los ingenieros encuentran útil saber si se trata de un neutrón o un rayo gamma que les disparó su amigable físico del vecindario.

Se suponía que el término “colapso” denotaba la respuesta de un sistema a la acción de una medición que se estaba tomando. Pero como muchas palabras comunes en inglés tomadas por la física, no estaba a la altura de la tarea, como se explica en la excelente respuesta técnica de Barak Shoshany.

A veces, los físicos simplemente agregan significados específicos a una palabra de uso común que comenzó “lo suficientemente cerca” de las matemáticas, y en este caso han optado por descartar el colapso y optar por la “decoherencia”, que es mejor, pero que no está a la altura de la tarea. Entonces, para los principiantes es muy importante recordar usar el léxico de los físicos y no el inglés común. Las mismas palabras, un lenguaje diferente y la mayoría de los argumentos en los foros de física surgen simplemente por el malentendido cultural que resulta. Qué pérdida de tiempo para todos. Realmente desearía que Quora tuviera un mejor medio para expresar las matemáticas en términos de diagramas y geometría. En lugar de pasar mucho tiempo haciendo esto, recurrimos a palabras que nunca describen nada correctamente.

Finalmente, como señala Barak, nadie comprende realmente la totalidad de todo. Esto no es excusa para explicaciones de ajuste forzado como colapso o decoherencia: es mejor decir “hay un campo de probabilidad” y apegarse a sus armas frente a los periodistas que intentan popularizar las explicaciones científicas. Estoy seguro de que esto ha frustrado a los físicos a través de los siglos.

Simplemente significa que estamos mirando una onda a través de un filtro de energía.

Un aparato de medición no puede medir la posición en el espacio directamente, porque primero interactúa con el fotón en términos de energía. Interactuará con una “partícula de energía” y no verá la configuración de onda espacial. A través de esa interacción intentará calcular la “posición espacial”. Por supuesto, la vista de la onda espacial como una “partícula de energía” hará que la configuración de la onda aparezca colapsada en un lugar.

Pero eso no significa que la ola se haya derrumbado. La ola, de repente, no se convierte en una partícula en el espacio. Es solo que no podemos ver esa configuración de onda en el espacio. Solo podemos ver su impresión localizada en términos de energía.

En realidad estamos tratando de observar un fenómeno espacial indirectamente a través de un fenómeno energético. Luego interpretamos la impresión de energía como una posición o configuración espacial.

El siguiente extracto de mi manuscrito titulado “La naturaleza y las características de las partículas subatómicas y espaciales” explica el enigma de enredos, el principio de incertidumbre y la dualidad de partículas de onda asociadas con el experimento de doble rendija. Se supone que el universo funciona como una computadora cósmica gigante.

7) El enigma del enredo, el principio de incertidumbre y la dualidad de partículas de onda.

Veamos si nuestra formulación con respecto a las naturalezas y características de las partículas subatómicas y espaciales ofrecería posibles respuestas racionales a algunas de las observaciones más extrañas de la física cuántica. Es muy probable que los secretos se encuentren en la identificación correcta de las verdaderas naturalezas y características de las dos partículas de energía básicas que son responsables de constituir todas las partículas subatómicas compuestas, la naturaleza del tiempo y el papel de los códigos digitales únicos del espacio-tiempo en la creación del índice del registros cósmicos Vamos a ampliar estas supuestas características del universo en nuestros esfuerzos por ofrecer una explicación racional a los acertijos más extraños de la física actual.

A) Enredo

Citas a continuación de la literatura actual:

“Las ecuaciones de la física se crean para comprender el Universo, y puede ser difícil separarlas de las propiedades innatas del Universo. Resulta que una de las cosas más extrañas que los científicos han encontrado con respecto al enredo es más que solo matemáticas, es un hecho real.

El enredo permite que las partículas que alguna vez interactuaron compartan una conexión, independientemente de la separación entre ellas. La mayoría de los físicos creen que existe una teoría de la naturaleza más rica y profunda que la teoría cuántica. Tal teoría tiene que tener una explicación de este enigma.

Los científicos observan repetidamente los actos de enredo. Los científicos chinos establecieron esta conexión especial entre partículas entre partículas de luz en una estación terrestre y un satélite a 100 kilómetros de distancia, por ejemplo. Observaron correlaciones entre las partículas de luz en el espacio y en la Tierra que no podían existir según las leyes de la física clásica.

Es importante tener en cuenta que la mayoría de las teorías físicas actuales son tan fuertes como los supuestos y definiciones que los autores incluyen en el trabajo. Hay un largo camino por delante. Los físicos solo demostraron ser parte de la mecánica cuántica, no toda la teoría. Fin del qute.

Ahora pasemos a nuestro modelo del universo e intentemos ampliar lo que ya hemos dicho en el párrafo (1) definiciones, aclaraciones y supuestos anteriores.

1. Información digital cósmica: todo el universo, incluida la matriz espacial (es decir, la estructura del espacio) está hecho de solo dos partículas de energía básica (BEP). Estas son las Singularidades que hacen girar CW o ACW (los Spinners) y las Cuerdas de Energía Elemental (Quanta) que tienen helicidad zurda o diestra. Esto hace que cada uno de los hilanderos y las cadenas de energía representen un poco de información (0 o 1) que son necesarias para construir la información cósmica requerida, por lo tanto, la recopilación de datos necesarios para el funcionamiento del universo.
2. Código de ubicación del espacio cósmico: el tejido pixelado del espacio está hecho de partículas espaciales entrelazadas con forma de burbuja que están hechas de hiladores y cuerdas de energía (Quanta). Esta estructura tipo matriz tiene coordenadas tridimensionales. Cada partícula espacial tendría un código único de “Ubicación Cósmica” determinado por estas coordenadas espaciales. Esto es similar al uso del GPS en las comunicaciones por satélite, excepto que es millones de veces más preciso.
3. Código de tiempo cósmico: un segundo cósmico es igual a una vuelta de una ruleta. Una ruleta tiene un radio fijo de longitud de Planck y gira a la velocidad de la luz. Esto hace que el segundo cósmico sea un valor muy constante. El código de Segundos Cósmicos es el resultado del tictac continuo hacia adelante del “Reloj Cósmico” que comenzó en el segundo momento del Big Bounce. La “Dimensión del tiempo” está hecha de la pantalla, por “Segundo cósmico”, de las instantáneas del “Tiempo actual” de todo el universo. Esto es similar a una película hecha por la visualización rápida de una secuencia de fotogramas.
4. Código de espacio-tiempo: Está compuesto por el Código de “Ubicación del espacio cósmico”, más el código de “Tiempo cósmico”.
5. Código de tipo de partículas subatómicas: este código se crea a partir de la información digital de los hilanderos que forman sus núcleos y la helicidad de la nube de energía. Por ejemplo, el código de electrones “000000-0”, el código de positrones “111111-1”, el código de quarks ascendentes “111110-1”, el código de quark down “000011-0”, el código de neutrinos “000111-0”, el antinutritio código “000111-1” y así sucesivamente. Los fotones no tienen hilanderos y están hechos de cuerdas energéticas con ambas helicidades. Esto hace que su código de tipo escriba “-01”.
6. Información de estados cuánticos: hecha del nivel de cuantos, las posiciones de los hilanderos, etc. expresados ​​en números binarios.
7. Último código de interacción: las partículas subatómicas se crean, aniquilan o interactúan continuamente con otras partículas subatómicas. El código de espacio-tiempo y el código de tipo de las últimas partículas subatómicas con las que interactuaron se capturan como el código de “última interacción”. Esto es necesario para cumplir con la ley de Conservación de la Información. Así es como se puede rastrear la historia de cada partícula subatómica hasta el segundo de su formación después del Big Bounce.
8. Registro de partículas subatómicas: está formado por el código de espacio-tiempo como su índice de registro, seguido del código de tipo, seguido del último código de interacción, seguido de la información de los estados cuánticos.
9. Registro de información cósmica: es el equivalente de la “Computadora cósmica” o el “Horizonte del agujero negro” donde se registra la información para proporcionar un registro total de las actividades del universo desde el segundo de su creación.

Basándonos en este modelo de computadora del universo, podemos definir partículas subatómicas enredadas, en cualquier punto del tiempo, como aquellas que tienen los mismos códigos de espacio-tiempo. Esto significa que cada vez que se crean o interactúan dos partículas en el mismo punto de espacio-tiempo, se enredan ya que compartirían el mismo índice de registros cósmicos. Para conservar el espín y otros estados cuánticos relevantes, cualquier cambio en los estados cuánticos de una partícula enredada conduce a la actualización del registro cósmico de la otra partícula con el mismo índice de espacio-tiempo. Si esta es una explicación válida de cómo funciona el universo, entonces debemos llegar a la conclusión espeluznante de que cada instantánea “Nowtime” del universo no solo verifica los estados cuánticos de todas las partículas enredadas que comparten los mismos códigos SpaceTime (para garantizar el cumplimiento de los leyes de conservación relevantes, antes de entregar el registro a la computadora cósmica) Pero también debe cambiar / sincronizar los estados cuánticos de las partículas enredadas relevantes. Esto significaría que estamos viviendo en un universo holligráfico interactivo. La interactividad se crea por la presencia de las unidades biológicas. Cada unidad tiene su propio código genético único para garantizar la conservación completa de la información. El paso de información entre partículas enredadas no implica la presencia de fotones y, por lo tanto, la limitación de la velocidad de la luz es irrelevante. El estado de entrelazamiento se borra si uno de los pares enredados interactúa con otra partícula y asume un nuevo índice SpaceTime.

Esta explicación es menos extraña que la explicación multiverso del problema de medición u otras explicaciones que no se basan en la existencia de los hilanderos y el papel de la información en el funcionamiento del universo. Una vez que los seres humanos comprendan completamente el funcionamiento del modelo cósmico de computadora y cómo recuperar información, entonces será posible viajar en el tiempo al pasado, al menos en un estilo de película. Tal comprensión conduciría a una gran revolución científica.

B) principio de incertidumbre (Heisenberg).

En esencia, el principio actual dice que no podemos medir la posición y el momento de una partícula con absoluta precisión. Cuanto más precisos conozcamos uno de los dos valores, menos precisos conoceremos el otro. En el mundo subatómico, existe un límite fundamental para lo que podemos saber sobre el comportamiento de las partículas subatómicas. Lo máximo que podemos esperar es calcular las probabilidades de dónde es probable que estén las cosas.

La deficiencia clave de las teorías físicas actuales es la falta de comprensión de la composición de las partículas subatómicas. La teoría de cuerdas ha reconocido la existencia de cadenas vibrantes de energía, pero no explica la existencia de las singularidades que forman los núcleos como hemos postulado. Una vez que esto se reconozca, muchos de los misterios del mundo cuántico desaparecerían.

Como se explicó anteriormente, postulamos que el movimiento continuo de los hilanderos dentro de los núcleos de las partículas subatómicas y sus interacciones con las partículas espaciales determinan sus campos cuánticos, geometría, momento angular rotacional, posiciones y otros números cuánticos. Una vez que dominemos las matemáticas relevantes que incorporan los hilanderos, desaparecerán las incertidumbres del mundo cuántico.

En resumen, el pensamiento actual de los físicos no incorpora la existencia de los hilanderos, esto no les deja más remedio que pensar en términos de probabilidades mientras intentan explicar los resultados de sus diversos experimentos. Por lo tanto, es seguro decir que lo que se expresa como posiciones inciertas pero probabilísticamente predecibles está de hecho determinado por el movimiento de los 6 hiladores que forman los núcleos de las partículas subatómicas de Fermion.

C) Los electrones agitan la dualidad de partículas.

Los hiladores que se mueven continuamente no son observables. Están ocultos dentro del núcleo de la nube de electrones. Esto explica el cambio continuo en la forma de los electrones (o incluso su aparición y desaparición). Esto también podría explicar que lo que aparece como la función de onda de los electrones en el experimento de doble rendija. Como el número de hilanderos es 6 en el electrón, entonces hay al menos 5 geometrías posibles en la nube de electrones dependiendo de las posiciones de sus hilanderos. Las diferentes combinaciones de los hiladores conducen a diferentes formas de nubes, de ahí los diferentes lugares de aterrizaje. La posición de reinicio de los hilanderos es cuando se unen para convertirse en uno y la nube de energía colapsa en respuesta. Esta posición de reposo se manifiesta como la desaparición de los electrones entre las diferentes capas de los átomos, como su desaparición o como el colapso de la función de onda.

Una vez definido lo que significa un colapso en la función de onda, pasemos a explicar por qué el acto de observación conduce a este colapso. Para hacerlo, definamos el acto de observación como una interferencia indirecta con la partícula observada.

Experimentalmente, el acto de observación implicaría la fijación de un dispositivo para recibir y registrar los fotones que han interactuado con los electrones que pasan por las rendijas dobles. Si el dispositivo de medición está apagado, no hay acto de observación. Si está encendido y se está realizando un registro, se crea el acto de observación. Esto significa lo siguiente:

1. Los fotones que interactúan con los electrones disparados a través de las rendijas dobles hacen que ambos se enreden.
2. La cámara de observación deja pasar los fotones. El acto de registrar la información transportada por estos fotones constituye una interacción entre los fotones y los materiales de grabación.
3. Los fotones adquieren un nuevo índice de espacio-tiempo y borran el acto de enredarse con los electrones relevantes.
4. Los electrones relevantes restablecen inmediatamente sus hilanderos, lo que lleva al colapso de su función de onda.

Entonces, el colapso de la función de onda y el acto de enredarse están muy interrelacionados. El papel de la conciencia en el colapso de la función de onda a menudo se malinterpreta. No es el acto de mirar los datos por parte del observador lo que lleva a borrar el enredo, sino la interacción de los fotones enredados con los materiales de grabación. Esto lleva a borrar el acto de enredarse.

El uso informado de la meditación por parte de monjes entrenados para tener el mismo efecto que el uso de dispositivos de grabación solo puede explicarse por la capacidad de los meditadores entrenados de tener una fuerte empatía que les permita capturar los fotones reflejados y grabarlos en sus recuerdos en el mismo como lo hacen los dispositivos de medición. Esto lleva a borrar el estado de enredo.

Puede escribir una función de onda como una superposición de estados propios de algún operador. Todos tendrán probabilidades asociadas de suceder. Cuando una función de onda “colapsa”, queremos decir que cuando se actúa con ese operador, elige uno de los muchos estados posibles y eso es lo que observa.