Física: un colapso de la función de onda no significa básicamente ‘cuando mides la posición (o cualquier observable), estás seguro de que está ahí’. ¿Por qué es eso problemático?

Esa no es la parte problemática. Supongamos que, en lugar de la mecánica cuántica, tenemos una pequeña partícula de polvo en un vaso de agua. Si tuviéramos que observar la partícula, la veríamos moverse porque está siendo pateada al azar por el agua. Esto se llama movimiento browniano. Como no podemos hacer un seguimiento de los detalles precisos del agua, podemos representar nuestra falta de conocimiento con una distribución de probabilidad P (x, t) que dice que la partícula de polvo está entre x y x + dx con probablemente P (x , t) dx. Ahora miramos al microscopio y vemos que la partícula estaba realmente en [matemáticas] x_0 [/ matemáticas] en el momento [matemáticas] t_0 [/ matemáticas]. Por lo tanto, [matemática] P (x, t_0) = \ delta (x-x_0) [/ matemática]. Claramente, dices, la distribución de probabilidad se ha derrumbado porque hice una observación y claramente no hay nada de malo en esto. Entonces, ¿cuál es el problema en la mecánica cuántica?

En física clásica, la distribución de probabilidad que estoy usando solo representa mi conocimiento de la realidad, mientras que la partícula de polvo siempre se encuentra en un lugar particular en todo momento. Debido a eso, podemos estar en desacuerdo sobre nuestra propia [matemática] P (x, t) [/ matemática] pero nunca realmente derivamos una inconsistencia.

En mecánica cuántica, la función de onda parece representar algo más parecido al estado de la partícula real. Si mide el estado de una partícula cuántica, * I * puede detectar esta medida. Por ejemplo, si observa continuamente un electrón en un estado de energía de alto nivel, nunca hará una transición a un nivel de energía más bajo. Esto se llama efecto cuántico de Zenón. Y yo, en la habitación de al lado, no detectaré el fotón que habría emitido a pesar de que tú eres el que observa el electrón.

Nuevamente, esto no es gran cosa. El problema es que, si vamos a tener que acordar si se observó una partícula para comprender la física, tendremos que entender (1) qué constituye una observación y (2) cómo asignar probabilidades a los estados cuánticos. De una forma u otra, tenemos que agregar una regla a la mecánica cuántica que no necesariamente sabemos cómo hacer satisfactoriamente precisa. Y no entender algo tan importante es preocupante: es el tipo de problema que impulsa a las personas a comprender mejor las cosas. Y esta dificultad ha llevado a una mecánica cuántica muy interesante.

Bueno, después de que hiciste la medición, cambiaste la función de onda. ¿Cómo respondería entonces a la pregunta de cuál sería la función de onda para comenzar si solo tuviera una copia del estado cuántico? La inquietante respuesta es que no puedes, solo puedes adivinar. Esta realización tiene ramificaciones hasta el método científico en sí mismo, que afirma que cualquier cosa que no pueda determinarse con la medición no es un problema científico. Podríamos tratar de decir que podemos determinar las cosas con cierta probabilidad, pero eso molestó a las personas, incluido Einstein. Para una historia más completa, vea la teoría de la variable oculta local.

El colapso de la función de onda no significa que “cuando mides la posición (o cualquier observable), estás seguro de que está ahí”. Dice que colapsa a un estado propio del Hamilton que no tiene una función de distribución de probabilidad espacial de la función delta. Esto no es problemático. La parte problemática es que la noción del colapso de la función de onda es un nuevo principio físico que realmente no tiene reglas estrictas sobre cuándo ocurre y qué tan rápido ocurre. La física moderna se dio cuenta de que la noción de decoherencia produce los mismos efectos observables que el colapso de la función de onda, pero sin tener que postular ninguna nueva ley de la naturaleza.

No se trata simplemente de medirlo y, por lo tanto, saber dónde está. Esa es toda la idea de medir cosas y no sorprende en absoluto.

En física clásica e intuitivamente, simplemente “saber dónde está” no debería CAMBIAR dónde está, sin embargo, la partícula parece cambiar de una superposición (estar en más de un lugar a la vez) a una posición única definida. Teóricamente, debería ser una onda en ambas rendijas o, de lo contrario, debería ser una partícula que pasa a través de una sola rendija, independientemente de si tenemos información al respecto o no.
Aparentemente, tener información sobre un atributo de una partícula es lo que le da a la partícula un atributo específico.
Lo extraño es que los “datos disponibles” no deberían tener un efecto tan profundo en el estado de la materia, por lo que QM es muy contradictorio.

Así fue como lo expresó nuestro profesor de mecánica cuántica:

Imagine un fotón emitido por una estrella. Se extiende de forma semiesférica y se extiende a lo largo de años luz. Luego, parte de él ingresa a su ojo (o telescopio) y lo ve: al instante, toda la función de onda del fotón (¡años luz de diámetro, recuerde!) Se derrumba sobre ese fotón en su ojo.

¿Cómo puede algo, incluidas las funciones de onda, colapsar más rápido que la luz? Esto contradice la relatividad.

Si la función de onda solo representara nuestro conocimiento sobre el fotón, entonces no habría problema, pero hay otros experimentos (por ejemplo, el experimento de la doble rendija) que también contradicen esa visión.

https://en.wikipedia.org/wiki/Do …

En el experimento de doble rendija, el conocimiento de qué rendija atraviesa un fotón afecta el patrón de luz que se muestra. ¿Ves el problema? Es por eso que hay un problema de medición … https://en.wikipedia.org/wiki/Me …

¿Por qué dices que es problemático? Así es como es, así es como funciona la naturaleza.
En cualquier caso, si conoce la posición exactamente después de una medición, no sabe nada sobre su impulso (principio de incertidumbre de Heisenberg).

Porque si tiene cien estados idénticos con posibles valores de posición (digamos 1 2 3) que tienen un 33% de medición, obtendrá 1 2 O 3 al azar después de medir uno de ellos. Entonces no sabe si es 1 2 o 3, pero después de la medición es solo uno de esos estados. Aquí yace el rompecabezas del colapso.

El estado no está definido inicialmente.

Pregúntale a Heisenberg y su gato. El acto de medición cambia el estado de acuerdo con su principio incierto. Entonces simplemente es.