Hay dos partes diferentes para esta pregunta. Preguntar por qué el fotodetector colapsa la función de onda del fotón es lo mismo que pedir una solución al problema de medición de la mecánica cuántica (es decir, “¿Cuál es el mecanismo detrás del colapso de la función de onda?”). Se ha debatido mucho sobre esto durante muchas décadas, y no hay una respuesta conocida (ver http://plato.stanford.edu/entrie…, por ejemplo).
Entonces, me limitaré al otro lado de la pregunta, a saber, ¿por qué la interacción del fotón con el espejo no produce el colapso de la función de onda? Trataré de responder por analogía, aunque es difícil determinar a partir de su declaración de la pregunta qué nivel de respuesta está buscando …
Imagine que la función de onda del fotón es similar a una envoltura sellada, y el fotodetector mide el fotón abriendo la envoltura y mirando hacia adentro. Esta es una analogía para colapsar la función de onda, destruir el sello en la envoltura, y dado que no podemos responder al problema de medición, debemos considerar que esta es la definición de una medición.
- Mecánica cuántica: Creo que no hay ningún proceso en este universo que ocurra sin ninguna razón. ¿Qué tan espontánea es una emisión que se produce sin proporcionar ninguna fuente externa u otra cosa?
- ¿Por qué los postulados de la mecánica cuántica no se llaman leyes de la mecánica cuántica?
- ¿Podría el enredo cuántico probar la existencia de un universo paralelo?
- ¿Puede alguien explicar los planos nodales en los orbitales moleculares de enlace y anti enlace?
- ¿Alguna de las fuerzas trabaja / existe en la longitud de Planck?
Ahora imagine que los átomos en el vidrio están representados por una gran multitud de personas. Puedes darle el sobre a alguien en un borde de la multitud, y pueden pasarlo hasta el otro lado sin abrirlo. Del mismo modo, alguien del otro lado puede voltear el sobre (reflejándolo) y comenzar a devolverlo a la multitud al lado original, todo sin romper el sello del sobre, sin realizar una medición. La misma idea se mantiene en el aire, la multitud está mucho más dispersa.
Con suerte, eso da una idea de las diferencias entre la medición (romper el sello irreversiblemente) y varias operaciones reversibles como la transmisión y la reflexión. La razón por la que elegí la analogía de la envolvente es que es común referirse a una operación unitaria como aquella que no aprende nada del sistema, o alternativamente que no extrae ninguna información, mientras que una medición sí.
Al igual que con muchas preguntas, hay muchos niveles en los que esta puede ser respondida. En un nivel mucho más fundamental, necesitaría observar la materia condensada, los enfoques teóricos de campo cuántico de muchos cuerpos para la ciencia de los materiales con el fin de responder por qué el vidrio es transparente (a longitudes de onda visibles) y por qué la plata es brillante, pero el hecho es que lo son, y la luz se comporta como hemos estado discutiendo cuando interactúa con ellos.
Finalmente, con respecto al experimento de doble rendija, la respuesta simple es que la interacción del fotón con la barrera puede o puede resultar en una medición, dependiendo del material del que está hecho, pero no le importa porque solo le interesa mirar el patrón hecho por fotones que ya han llegado al otro lado de la barrera. Es irrelevante si los que no logran atravesar iluminan la barrera, se reflejan, calientan o hacen que un detector haga clic. Es como si quisieras examinar cómo se comportaron las bolas de billar después de que se metieron en el bolsillo, no te importaría cuántas bolas de qué color rebotaban de qué manera en la parte superior de la mesa, solo seleccionarías el unos debajo para examinar.
