Si un electrón se puede encontrar teóricamente en cualquier parte del universo cuando se mide su posición, ¿se puede encontrar a 2 años luz de distancia de una medición anterior, 1 segundo después?

No, y este es un gran malentendido que los entusiastas de la ciencia aficionados hacen con la mecánica cuántica.

La gente cree que el principio de incertidumbre y la naturaleza ondulatoria de la materia significa que algo podría existir en cualquier lugar. Esto no esta bien. Todo todavía está localizado en una región determinada.

Ahora, en primer lugar (para responder directamente a su pregunta), incluso si el electrón estuviera viajando a la velocidad de la luz, viajar 2 años luz tomaría 2 años , ¡así que no lo encontraría a esa distancia después de solo 1 segundo de viaje! Lo encontrarás a 1 segundo de luz de distancia.

En segundo lugar, los electrones no existen “en todas partes al mismo tiempo”. Existen como un paquete de onda, así:

Generalmente se considera que un electrón tiene aproximadamente [matemática] 5.6 \ veces 10 ^ {- 15} [/ matemática] metros de ancho [1]. Así de ancho será el paquete de ondas. En algún lugar fraccionalmente más allá de ese ancho, deja de existir.

Si se libera un electrón y viaja una cierta distancia, todavía estará mirando ese mismo paquete de ondas, solo que estará en una ubicación diferente. Intentar medir el electrón en esa área dará el mismo resultado que intentar medirlo en otro lugar. Sigue siendo el mismo paquete de olas.

Lo único que podría decir es que un electrón con una velocidad muy alta que se aproxima a la velocidad de la luz inducirá una contracción de la longitud, por lo que su paquete de ondas es mucho más ancho que el radio clásico de los electrones. Pero eso es el resultado de la relatividad especial, no de la mecánica cuántica, y seguirá existiendo en una región determinada (¡a dos años luz de distancia!).

Espero que tenga sentido

También espero que esto arroje algo de luz sobre la falsa creencia de que la mecánica cuántica permite que todo exista en cualquier lugar al mismo tiempo. Si eso fuera cierto, todo el universo sería un desorden de energía ilimitada.

Notas al pie

[1] Radio de electrones clásico – Wikipedia

En mi opinión, no. Primero, incluso en la mecánica cuántica no relativista, el impulso aún debe conservarse. Para hacer eso, ¿dónde está el impulso contrario? Cuando se midió por primera vez, es poco probable que se midiera con total precisión, por lo tanto, todavía habría un elemento de conocimiento de su impulso, de acuerdo con el principio de incertidumbre.

En mi opinión, esa es una de las interpretaciones más estúpidas de la interpretación del Born. También debe recordar que la ecuación de Schrödinger no relativista es también una declaración de la ley de conservación de la energía, y tal vez le interese calcular la energía requerida para lograr este milagro. Por supuesto, podría configurar un experimento con relojes coordinados adecuadamente (en algún momento en el futuro cuando sea posible el viaje interestelar) donde, con mucho acuerdo previo, alguien localice un electrón aquí, y 1 segundo después, alguien localice un electrón allí . Exactamente, ¿cómo sabes que es el mismo electrón?

En la formulación no relativista de la mecánica cuántica desarrollada por Schrodinger, se prevé que esto suceda. Cuando Dirac mejoró la teoría para tener en cuenta la relatividad, esto ya no se predijo.

La primera medición de posición colapsa la función de onda para que se localice en un solo punto. Si lo vuelve a medir de inmediato, seguirá estando allí, y la función de onda demorará en desplegarse nuevamente. No se propaga más rápido que la velocidad de la luz.

El problema con la pregunta es que un segundo después y aplicar esto a una ubicación a 2 años luz de distancia no significa lo que uno podría esperar. La idea de eventos simultáneos no tiene sentido. Así que 1 segundo después tampoco puede significar nada.

La ola de la que habla la gente representa la probabilidad de detectar el electrón, no el electrón.

El electrón se detecta en algún momento. La probabilidad de que esté allí es 1 y de estar en cualquier otro lugar es 0. El tiempo transcurre desde la detección, la onda de probabilidad se propaga hacia afuera a la velocidad de la luz. La probabilidad de detectar el electrón a estas grandes distancias depende de la amplitud ^ 2 y depende de la energía del electrón cuando se detectó, lo que probablemente significará que el amplificado de la onda de propagación es cero, excepto en ubicaciones cercanas al original. detección.

¿Qué significa un segundo después para un observador a 2 años luz de distancia?

“Cuando detecte el electrón, encenderé una antorcha brillante hacia ti. Luego, un segundo después, volveré a encender la antorcha. Vea si puede detectar el electrón cuando vea el segundo destello ”

Se detecta el electrón y luego la nueva onda de probabilidad se extiende al espacio y 1 segundo detrás está la luz del segundo destello de la antorcha. La nueva onda de probabilidad llega solo 1 segundo antes de que el observador comience a buscar el electrón.

No he mencionado que todos los electrones son iguales, por lo que puede haber problemas para decidir si es el mismo electrón o no.