Esta es una buena pregunta y va directamente al corazón de los misterios que rodean la mecánica cuántica. Para citar de mi libro (ver Comprender la física a través de la teoría cuántica de campos):
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De toda esta incertidumbre surgió la filosofía conocida como la escuela de Copenhague (después del gran danés, Niels Bohr) que establece, en pocas palabras, que nada sucede hasta que alguien mira. Si todo lo que tenemos en QM son probabilidades matemáticas de que tal y tal será observado, entonces hasta que se haga la observación, solo podemos hablar de probabilidades. En cuanto a la realidad, debemos perder la esperanza de comprenderla. Esto fue demasiado para Einstein y Schrödinger para tragar. ¿Puede ser que realmente no pase nada, que solo haya probabilidades, hasta que alguien mire? Como Einstein dijo: “¿Está la luna solo allí cuando la miramos?”
La bomba de Einstein . En 1935, Einstein atacó el concepto del papel del observador imaginando un barril de pólvora que podría desencadenarse por la inestabilidad cuántica de alguna partícula. La ecuación mecánica cuántica para esta situación, dijo, “describe una especie de combinación de sistemas aún no explotados”. Pero, agregó, esto no puede ser “un verdadero estado de cosas, porque en realidad simplemente no hay intermediario entre explotado y no explotado “.
El gato de Schrödinger . Preocupado de que una explosión que sea solo medio real no sea suficiente para convencer a la gente del punto, Schrödinger extendió la idea de la bomba de Einstein a un animal que, según la interpretación de Copenhague, estaría medio vivo y medio muerto, creando así la gato más famoso en la historia de la física (Fig. C-1) …
Resolución . QFT proporciona una respuesta simple para el gato de Schrödinger, y también para la bomba de Einstein. No hay papel del observador. La bomba explota (o no) y el gato muere (o no), independientemente de si alguien mira. El colapso del campo no depende de un observador. Los campos evolucionan de acuerdo con las ecuaciones de campo y luego colapsan, pero ninguno de los procesos requiere que alguien esté allí para observarlo. En el hipotético experimento del gato de Schrödinger, los núcleos radiactivos no emiten partículas; emiten un campo que se extiende lentamente por el espacio. En algún momento que no puede determinarse a partir de la teoría, este campo colapsa en el contador Geiger y comienza la cadena de eventos que mata al gato. Hasta ese momento el gato está vivo. Después de ese tiempo el gato está muerto.
¿Por qué mirar una partícula cambia su estado?
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Cuando se observa una partícula, tiene que interactuar con el aparato de observación. Digamos que quiero medir la posición: tengo que hacer brillar una luz (onda electromagnética) de una longitud de onda suficientemente baja en la partícula. Parece intuitivamente claro que la longitud de onda debe ser menor que la precisión de la posición que desea medir. Esto es análogo para tratar de medir el tamaño de un guisante con un lápiz. No podrá dar un número muy preciso del tamaño del guisante. Ahora: la energía de la radiación es proporcional a su frecuencia. La frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda. Por lo tanto, cuanto más precisa sea la medición, mayor será la frecuencia y, por lo tanto, mayor será la energía. La alta energía de su luz ahora perturbará la posición de la partícula. La medición cambia el estado de la posición. Este hecho está incrustado en el principio de incertidumbre de Heisenberg que establece que dx * dp> = h / 2pi donde h es la constante de planck y dx la precisión en la posición y dp la precisión en el momento. Como puede ver: si desea disminuir dx (mayor precisión de posición), necesita tener una dp mayor (menor precisión de momento). No puedes tener ambas precisas.
Aquí hay una gran confusión. Esto es cierto solo en el sentido de hacer una medición en un sistema cuántico. Quiero decir, si miras un árbol, no harás ningún cambio en él. Pero si realiza una medición en un sistema cuántico, lo hará. Porque el acto de realizar una medición perturba el sistema.
Los sistemas cuánticos pueden vivir en una superposición de estados, como:
[matemáticas] | \ psi \ rangle = C_1 | 1 \ rangle + C_2 | 2 \ rangle [/ matemáticas].
Cuando realiza una medición, interactúa con el sistema, y esta interacción hará que el sistema colapse a uno de los posibles resultados.
Entonces, como resultado de su medición, el sistema estará en estado uno o dos. Así es como la “observación” puede cambiar el estado real del sistema.
Debido a que colapsa la función de onda no solo de la partícula individual, sino del sistema bajo observación que dio lugar al cuanto que percibes como partícula solo después del colapso.
Su confusión parece provenir o empeorar por su suposición de que el “fotón que golpea la partícula” en sí mismo actúa puramente como una partícula y no como un cuanto con dualidad onda-partícula.
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