He escuchado que ‘tenemos funciones de onda que se extienden a los bordes del universo’, ¿es esto falso?

Hay cierta confusión implícita en el enunciado de la pregunta. Existe una probabilidad finita (distinta de cero) para la tunelización de la mecánica cuántica, que es proporcional al cuadrado del valor absoluto de la función de onda (generalmente compleja) [incluso si hace un túnel a un estado de energía más alta; de hecho, eso es todo el punto detrás tunelización mecánica cuántica: ¡está clásico prohibido!].

Las funciones de onda pueden tener un soporte compacto (es decir, tener un perfil no trivial o distinto de cero en una región finita del espacio, por ejemplo, una partícula en un pozo cuadrado, una idealización, por supuesto) o un soporte no compacto (es decir, tener un perfil no trivial sobre todo el espacio, por ejemplo, una partícula libre – Una vez más, una idealización). No hay nada especial sobre los “bordes del universo” a menos que esté considerando la mecánica cuántica con algún modelo de universo finito en cosmología (del que no sé nada).

Tome una partícula, mida su impulso para obtener su valor exacto. La función de onda de la partícula colapsa al vector propio del operador de momento correspondiente a este valor de momento. ¡Este estado tiene la misma densidad de probabilidad en todos los puntos del espacio!

En un universo infinito, los físicos calificarían la probabilidad de hacer un túnel hacia el borde del universo como “desvaneciéndose”, que es como palabras de comadreja para decir que es cero si llegaste allí, pero solo si puedes llegar allí. Sin embargo, hay buenas razones para creer que el universo no es infinito. En ese caso, no es necesario plantear inquietudes acerca de una función de onda que se extiende infinitamente lejos.

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