En el experimento de la doble rendija, ¿no es la pantalla también un dispositivo de medición? ¿Por qué el electrón solo colapsa para atravesar una sola ranura si se mide cerca de la ranura en lugar de lejos de la ranura en la pantalla?

La primera parte de la respuesta a la pregunta es SÍ.

Pero, por otro lado, este dispositivo / detector de medición toma medidas cuando ya ha tenido lugar todo el proceso de interferencia / difracción y no antes del proceso de interferencia / difracción. El tiempo y el lugar de las mediciones son muy importantes.

La segunda parte de la respuesta de la pregunta es:

Las condiciones necesarias de interferencia son que ambas ondas interferentes (aquí, ondas de materia electrónica) deben ser coherentes. Para lograr eso, se utilizan dos rendijas a través de las cuales provienen las ondas de materia electrónica de la misma fuente para que haya una diferencia de fase constante entre las dos ondas de materia interferente.

El electrón se colapsa cuando la medición se toma cerca de la ranura debido al efecto Compton. Cuando los fotones golpean el electrón, el camino del electrón cambia de tal manera que la diferencia de fase constante se destruye y no se produce ningún patrón de interferencia. El efecto Compton es efectivo cuando hay un electrón o muchos electrones pasando a través de la ranura.

A medida que la interferencia / difracción tiene lugar entre el espacio de las rendijas y la pantalla, cuando las mediciones se tomen cerca de la pantalla, el electrón no colapsará porque el electrón se hace con interferencia en el espacio entre las rendijas y la pantalla y ahora es solo llegando a golpear a la pantalla.

Una cosa más, no hay nada como el electrón colapsado. Lo que colapsa es la naturaleza de onda o de partículas del electrón en un punto u otro. El electrón exhibe dualidad onda partícula. El electrón mismo permanece igual antes y después de la interferencia, lo que colapsa es su naturaleza.

Salud

El lenguaje que está utilizando es el lenguaje de la física clásica, que es solo un caso limitante de la física cuántica.

1. Los electrones siempre son solo propiedades vibratorias. No hay nada más. No hay abejas zumbantes ni pelotas que reboten. Nada para colapsar. El electrón libre es solo eso, y el electrón unido es solo eso también. Nada ha cambiado excepto la forma de los patrones de onda. No hay problema para resolver.
2. Las olas son vibraciones. Qué significa eso? Carga, corriente, momento angular, energía, estas son solo propiedades. ¿Propiedades de qué? De nada . Nada, excepto la totalidad del patrón de onda en el espacio al que pertenecen. No hay mago de Oz detrás de la cortina. No se convocan ratas por el flautista. La suma total de esas propiedades vibratorias ES el electrón. No encontrarás nada más. Sin partícula puntual. No esta ahi. Siempre.
3. ¿Cómo puede algo vibrar en un solo punto? El desplazamiento no es un movimiento en el espacio. Es un cambio en la fuerza de una propiedad a medida que la ola la excita. Esto implica causa y efecto por los cuales me disculpo. Simplemente es.
4. ¿Sabías que las olas pueden verse como rotaciones? Mira aquí:

   Función de onda – Wikipedia

   Esas ondas en el gif son solo puntos en esa línea cada vez más fuertes y débiles en algún valor. Pero mira las ondas rojas hasta que las veas como algo que gira, dentro y fuera de la página. Pero espera, ese diagrama no ha dicho nada sobre el eje dentro y fuera de la página. Es una forma de onda unidimensional. Entonces, ¿qué tan real es esa idea? Esa rotación no está en el espacio, tenemos una dimensión aquí, ¿recuerdas? Pero si estamos trazando alguna onda de electrones en algún punto, y queremos describirla como una onda a lo largo de una línea o dirección de rayo, entonces tenemos que inventar algunas dimensiones mágicas alrededor de esa línea. Eso es tan real como te gustaría que fuera. Depende de usted.

5. Y también necesitamos una función azul. Observe ese gif donde esa línea roja se encuentra en relación con la azul. Esa relación es la propiedad llamada spin. Cuando interferimos en dos ondas, el giro te dice cómo agregarlas. Eso es todo lo que hay que hacer. No hay bola mágica giratoria.
6. Tenga en cuenta también que las líneas son continuas. Entonces la pregunta filosófica original que hicieron los griegos fue sobre el “atomismo”, y los átomos no son la respuesta. Querían saber si es continuo hasta el final. Entonces ahora lo sabes. Está. Realmente no hay “cosas”.
7. No tener “cosas” causa problemas. ¿Cómo sacas la cosa de las distribuciones continuas? No es necesario, siempre que tenga un “paquete” está bien. Los paquetes pueden cambiar de forma. Se desvanecen o se mantienen cautivos en los límites, o el flotador se libera y se dispersa. Siempre y cuando estén sujetos a las reglas de la física por la información que representan.
8. ¿Qué tan rápido puede cambiar la forma de un paquete? Podría ir bimodal. Como un camello con dos jorobas. Puede extenderse hasta el infinito en un instante. Después de todo, es solo un patrón. Los patrones no cuestan nada siempre y cuando cuides tus promedios. Pero no puede mover el impulso, la energía o las cosas físicamente significativas de ninguna manera que viole las leyes de la relatividad o la conservación.
9. Los patrones son los electrones, pero la publicidad de la onda en un universo interactivo de otras ondas es la intensidad de esa onda en cualquier punto. Y la superposición aumenta las posibilidades de alguna correlación entre ellos que podría transferir su energía a algún sistema correlacionado. Eso es una medida, es una correlación. Para medir cualquier cosa, primero tiene que correlacionarse con ella. Nada mágico allí tampoco. Es solo una cosa física en sí misma.
10. La cantidad de superposición entre dos sistemas cuánticos, partículas o lo que sea, determina el riesgo de que interactúen con esa superposición como el lugar donde se produce la interacción. El postulado de Born de que las amplitudes de la función de onda le indican la probabilidad de “encontrar” la partícula es engañoso. Nunca encuentras una partícula, porque no tiene nada que se pueda encontrar excepto en sí misma en total . Es más como el riesgo de que un patrón actúe como si todo estuviera concentrado en un lugar particular en un momento determinado. Esto es especialmente dramático para los fotones porque nunca se concentran en un lugar en particular más que en otro, excepto cuando algún sistema de interacción los necesita. Solo hay algo de densidad de fotones en algún flujo, y la ocurrencia de transacciones es aleatoria.
11. Muchos libros de química cometen ese error y hablan de una nube de electrones que representa la posibilidad de “encontrar” un electrón. No, no lo es. El electrón ya se ha encontrado, es la nube, toda la nube, y nada más que la nube , su señoría.
12. ¿Cuál es la interpretación de esa nube entonces? Bueno, como ya dije, literalmente son propiedades en el espacio, y las propiedades tienen consecuencias reales . Realmente hay una nube de carga y corriente colgando alrededor de un núcleo.
    Realmente hay un efecto de protección sobre la carga nuclear.
    Realmente hay un electrón con una forma de onda que aceptará una forma complementaria compatible con sus propias vibraciones.
    Realmente hay una mayor posibilidad de que ocurran interacciones en regiones donde la densidad es mayor.
13. Tomemos el caso de un fotón que interactúa con un átomo. No hay necesidad de colapsar de alguna manera mágica. Cuando un electrón en algún orbital de enlace es promovido a otro orbital, el sistema no es un átomo aislado antes y después, y un fotón aislado. En cambio, el sistema es una superposición de ese átomo en una forma excitada y no excitada. Esa superposición incluye contribuciones de los campos electromagnéticos que es la luz. El comportamiento de esos campos es lo que conocemos como fotones. De todos modos, la descripción completa es átomo más luz . La distribución puede cambiar de pico en el estado no excitado a pico en el estado excitado, y puede hacerlo de manera continua y suave . La superposición simplemente cambia su carácter. Y la luz igual. Hola, listo, una transición.
14. Del mismo modo, un electrón se estrella contra la pantalla y saca electrones de sus orbitales. El electrón entrante está excitando un campo de átomos, solo sucede que, probabilísticamente, los átomos de la pantalla se excitarán de una manera que se correlaciona con la intensidad del haz. Eso es lo más cercano al “colapso” que es probable que tengas, es solo ” Hola, hay 100 de nosotros aquí, elige uno “. Cuando no hay razón, nada que preferir, es cuando te vuelves aleatorio. Todos tienen una oportunidad. Es un universo muy justo , después de todo.
15. Puedes usar el mismo razonamiento sobre la viga. El rayo dice ” Whoah, un montón de detectores tan codiciosos en mi campo de visión, puedo perder energía desde cualquier parte de mi sección transversal, elegir uno” y el rayo libera aleatoriamente un electrón del flujo del rayo que se adapta a las condiciones.
16. El patrón formado por el haz de electrones todavía existe cuando la probabilidad es tan baja, como 1.356363543 electrones por cm cuadrado por billón de años. Efectivamente no hay electrones, pero el patrón de difracción todavía existe. Es completamente real. En otras palabras, los electrones no están formando el patrón. No pueden ser No hay ninguno El patrón ya está ahí. Simplemente no hay electrones para conformarlo . Los electrones en sí mismos no son el patrón, están en la intensidad de ese patrón. En un átomo, esa intensidad se aplica estrictamente para ser solo dos electrones por orbital, y cada uno con energía definida. La moraleja aquí es que el aparato no es la pantalla, no son las rendijas, es toda la preparación . Es la fuente, las rendijas y la pantalla. Si prepara el patrón de manera diferente, por supuesto obtendrá un resultado diferente.

El experimento de dos rendijas es el epítome de la confusión para las personas de partículas y el epítome de la simplicidad para las personas de campo. Aquí está lo que dije en un artículo reciente. Si desea saber más sobre la teoría cuántica de campos, lea mi libro, o al menos el Capítulo 10, que está disponible gratuitamente aquí.

Para quienes imaginan un electrón o un fotón como una partícula, la idea de que puede interferir consigo misma es problemática. Una partícula no puede estar en dos lugares al mismo tiempo. En QFT, por otro lado, los fotones y electrones son cuantos de un campo. Cada cuanto se extiende en el espacio, como solo un campo puede hacerlo, y pasa a través de ambas ranuras. Sin embargo, los cuantos son indivisibles, por lo que cuando llega al detector puede colapsar en un solo átomo. Dado que la probabilidad de colapso está relacionada con la intensidad del campo, después de que se han detectado muchos cuantos, el resultado es el patrón clásico de interferencia de Young.

Creo que la forma más fácil de abordar esta pregunta es seguir el tren de pensamiento que puede responder a la pregunta alternativa “¿Tengo información de qué manera para la partícula cuántica que viaja desde la fuente a través de las ranuras hasta la pantalla?” Cualquier medida que detecte un La partícula puede considerarse como un colapso de una función de onda. Si medimos cerca de una ranura, de modo que una partícula de la otra ranura no pueda alcanzar el detector, entonces sabemos por qué ranura pasó la partícula. Si sabemos de qué manera la información, perdemos la interferencia cuántica de dos rendijas (pero curiosamente, no el patrón de interferencia de una sola rendija). Entonces, ¿cómo debería entender esto? En lugar de tratar de dar sentido a “una partícula cuántica atraviesa dos rendijas”, pensamos que la partícula cuántica se encuentra en una superposición de estados cuánticos, uno que pasa por la rendija derecha y la izquierda. Mientras se mantenga la superposición (y, por lo tanto, no sé por qué rendija pasó), el patrón de difracción de dos rendijas aparece en la pantalla. Pero si perdemos la superposición, no lo hace. ¿Cómo lo perdemos? Si tenemos alguna forma de saber por qué hendidura pasó, medimos la partícula para que esté en el estado correspondiente a “atravesó la rendija derecha” o “atravesó la rendija izquierda”. Creo que las mejores palabras para describir esto son: que proyectamos la superposición de estados en el estado de la ranura izquierda o en el estado de la ranura derecha. Luego permanece en ese estado único (en lugar de en la superposición) hasta que se mida en la pantalla. Por lo tanto, el efecto de interferencia de dos rendijas desapareció y todo lo que vemos es interferencia de una sola rendija. En mi humilde opinión, el debate sobre si es una partícula o es un campo, está perdiendo el punto central. La mecánica cuántica de partículas (sin requerir un tratamiento de teoría de campo cuántico completo) puede describir perfectamente esta situación. Las matemáticas son sencillas y requieren solo un poco de álgebra y algunas reglas. Lo que es mucho más difícil es describir con precisión este comportamiento solo en palabras sin ninguna de las abstracciones necesarias para representar los fenómenos. Esto es lo que intenté hacer arriba y espero que haya sido al menos parcialmente exitoso.

P: ¿La pantalla con las ranuras es un dispositivo de medición?

Seguro. Puede filtrar ondas de cierta polarización mientras permite ondas de una polarización específica. Las rendijas verticales miden la polarización en cierto sentido.

P: ¿Por qué la partícula pasa solo por una ranura?

Hay dos interpretaciones principales del experimento de la doble rendija.

1. La partícula pasa a través de ambas ranuras porque su ubicación es indeterminada hasta que se mide. Debe interpretarse que una partícula existe como una onda de probabilidad. El problema con esta línea de razonamiento es que conduce a cobtroversiones como el gato de Schrodinger en una caja y estados indeterminados. También conduce a ideas metafísicas como “el acto de medición es lo que hace que la partícula decida dónde está”.
2. La partícula pasa solo a través de una ranura, siempre, incluso si no se conoce su posición. La onda “piloto” pasa a través de ambas rendijas. El detector después de la pantalla nos permite saber qué hendidura atravesó. Esta línea de pensamiento dice que la física en el experimento de dos rendijas es determinista.

Hay más matices en la física. Por ejemplo, el experimento del borrador cuántico y la difracción de una sola rendija.

Por favor, avíseme si esto ayuda. Si te deja lo mismo, por favor envíame una nueva pregunta.

Puede “medir” la partícula en cualquier lugar, pero lo que importa es que la medición muestra que la partícula atravesó una rendija en particular. Si un detector colocado cerca de la pantalla puede detectar partículas provenientes de ambas rendijas, entonces no puede decir por qué rendija pasó. Así que creo que habría un patrón de interferencia de onda.

Pero para responder a tu pregunta, sí. La pantalla contrae la función de onda. En el clásico experimento de doble rendija, el detector solo reduce los posibles caminos que la partícula podría haber tomado. Solo colapsa parcialmente la función de onda. La función de onda colapsa por completo cuando golpea la pantalla, proporcionándole un solo punto donde golpea.

En realidad, si se produce un colapso, y exactamente bajo qué condiciones se produce, son objeto de debate. Pero parece que el colapso ocurre cuando el electrón pasa a través de una ranura si hubiera un contador para detectarlo.

Lo que hay que notar es que el “colapso” o cualquier otra cosa que esté sucediendo actúa para evitar mediciones inconsistentes. Si comienza con un solo electrón, nunca lo observará en dos lugares. Si lo detecta en la ranura A, nunca lo detectará también en la ranura B. Y además, si lo detecta en A, cualquier medición posterior realizada en la pantalla será coherente con el electrón que pasa a través de A solamente, y no a través de B El resultado en ese caso es el mismo que cuando la ranura B está bloqueada.

La interferencia se produce cuando el electrón es libre de viajar a través de ambas ranuras, pero eso es inconsistente con el caso cuando se observó en una ranura u otra. Entonces, cuando observas el electrón en una ranura u otra, la interferencia se desvanece.

Von Neumann construyó un formalismo que mostró cómo los resultados experimentales que observamos pueden modelarse asumiendo el colapso de la función de onda cuando se observa. Es decir, la función de onda original era distinta de cero en ambas ranuras, pero si la observa en una ranura, asume que la función de onda de repente se convierte en cero en la otra ranura. Esto funciona matemáticamente, pero hay varias dificultades:

1. El efecto de la observación tiene que viajar instantáneamente a la otra rendija, violando la relatividad, y
2. No existe una definición de lo que constituye una observación, que causa un sinfín de dolores de cabeza filosóficos.

Tenga en cuenta que, dado que no podemos observar la función de onda directamente, no hay forma de saber si el colapso realmente ha ocurrido. Hugh Everett demostró que es posible predecir los mismos resultados experimentales sin colapso.

Para la primera pregunta, sí. La pantalla es una colección de mediciones de muchos electrones, cada uno de los cuales aporta un punto de color, luz, etc.

En cuanto al colapso, si se ha observado que el electrón pasa a través de una ranura, por ejemplo, por un pulso de luz que brilla sobre el electrón en la ranura y luego se informa a un instrumento, entonces no podría estar también en la otra ranura. Es la información de “qué hendidura” que ha colapsado la onda y el patrón de interferencia en la pantalla desaparece.

La función de onda también colapsa en la pantalla, por supuesto; de lo contrario, podría detectar una parte de un electrón. Solo puede detectar todo el electrón, en un punto de la pantalla, ¡esa es la idea!

En el experimento de la doble rendija, ¿no es la pantalla también un dispositivo de medición? ¿Por qué el electrón solo colapsa para atravesar una sola ranura si se mide cerca de la ranura en lugar de lejos de la ranura en la pantalla?

Por lo que estás midiendo. En este caso, una medición de la posición en la pantalla no especifica a través de qué ranura pasa la partícula.

Si lo modificó para que de alguna manera lo hiciera, entonces lo haría.

Sí, la pantalla es un dispositivo de medición, pero la diferencia es que la pantalla mide la partícula después de las ranuras en lugar de antes (o en) las ranuras y solo las mediciones antes o en las ranuras perturbarán la interferencia.

Sí, la pantalla es un dispositivo de medición (mide dónde aterriza la partícula). Si mide la partícula cerca de una de las ranuras, entonces la detecta cerca de una de las s! Its, eso es lo que es el colapso. Eso no es una simplificación, aunque es un tema grande y sin resolver.

Problema de medición – Wikipedia

Decoherencia cuántica – Wikipedia

Cuando hablamos de una “medición” en este contexto, nos referimos a obtener información sobre el “sistema o partícula observada”. En el caso particular del experimento de doble rendija, esa es la información de qué ruta.

Un solo punto detectado en la pantalla posterior cuando ambas ranuras se dejan abiertas no contiene ninguna información de ruta. No hay forma de saber qué camino siguió el electrón (o cualquier partícula que disparamos) analizando ese punto. Por el contrario, al analizar los puntos producidos de esa manera, descubriremos que han aterrizado en lugares que son consistentes con el electrón que ha pasado a través de cualquiera de las dos ranuras, o si lo desea, a través de ambas al mismo tiempo.

Pero si bloqueamos una de las rendijas, digamos la rendija A, descubriremos que los puntos aterrizan en lugares que solo son consistentes con el electrón que pasó a través de la rendija B. Incluso si abrimos nuevamente la rendija A y traemos a un científico que fue Si no está presente durante el experimento y le pide que analice los puntos en la pantalla, podrá decir de inmediato que pasaron por la ranura B. Esos puntos contienen información sobre qué ruta.

La forma de onda colapsa en la pantalla, así es como es posible identificar la ubicación del contacto con la pantalla. No hay dos rendijas en la pantalla, por lo que no hay una ‘opción’ que pueda verse influenciada por esta medición. Debe haber múltiples resultados posibles (una ‘elección’) para que se observe un patrón de interferencia. La medición solo afecta esto porque elimina o asegura un posible resultado.