¿Por qué una función de onda colapsa a un solo estado cuántico cuando se observa?

Permítame usar una analogía cuestionable aquí …

Imagina que eres una persona ciega, que usas un palo para moverte por la ciudad. Tocas a izquierda y derecha con tu palo mientras caminas; das un paso adelante con cuidado con cada pie para asegurarte de no resbalar. A veces, su palo golpea una rejilla de metal o una inserción de vidrio y emite un tipo diferente de sonido (un chasquido o un sonido metálico, en lugar de un clic); a veces golpea una farola o un buzón o un automóvil estacionado mientras se mueve hacia los lados, y debe sortear el obstáculo. Te mueves.

Pero aquí está la cosa. Como persona ciega, vives en una sociedad de personas videntes que te dicen que hay una acera debajo de tus pies, una reja de metal justo delante, un poste de luz en tu camino, etc., por lo que construyes un mapa coherente y consistente del mundo por lo que te dicen. Pero, ¿y si no hubiera personas videntes? ¿Qué pasaría si fueras arrojado al universo, completamente formado y ciego, sin nadie alrededor que te lo describa? Entonces, toca el palo hacia la izquierda y escucha un clic, luego lo toca hacia la derecha y escucha otro clic. Sería fácil para usted imaginar (sin preconceptos) que cosas sólidas surgen repentinamente cuando golpea el palo hacia abajo y luego desaparecen en una niebla metafísica cuando levanta el palo nuevamente. Quizás tocas el bastón y escuchas un clic, pero viene desde un ángulo extraño que indica que cualquier cosa que ‘apareció’ es vertical en lugar de horizontal; tal vez tocas el bastón y escuchas un sonido metálico o un sonido metálico, que indica algo con una nueva composición; tal vez agitas el bastón y no sientes nada, lo que indica …

Los físicos cuánticos son como los ciegos. No pueden ver el mundo subatómico directamente, y no tienen una idea preconcebida de cómo se ve. Tocan alrededor, suavemente usando láseres o cargas electrostáticas, más o menos usando aceleradores de partículas y cámaras de burbujas, escuchan los diferentes efectos que obtienen e intentan modelarlos usando las matemáticas: intentan crear un mapa coherente y coherente del subatómico mundo desde cero

Entonces, el concepto de una forma de onda colapsante se reduce a esto. Los científicos han hecho un modelo matemático del universo cuántico invisible de la misma manera que un hombre ciego hace un modelo mental de su entorno invisible. Saben que si hacen tapping de cierta manera, probablemente obtendrán cierto resultado, pero no saben con certeza si realmente obtendrán ese resultado hasta que realmente intenten hacer tapping de esa manera en particular. Cuando ese palo científico baja y escuchan ese clic metafórico, bueno … entonces saben que hay algo allí; Sus expectativas matemáticas se han derrumbado en una certeza tangible. Pero si preguntamos si esa cosa todavía está allí cuando no están haciendo tapping en ella, todo lo que pueden hacer es encogerse de hombros y señalar el modelo matemático (un modelo de forma de onda) que dice que podría estar.

Esta es una hermosa pregunta. Me ha preocupado en el pasado y todavía lo hace.

Para un enfoque más simple, digamos que tenemos una pelota y está atrapada dentro de una caja. Sabemos que la pelota es de color negro o de color blanco. También hay un agujero en la caja desde donde puedo meter la mano y sacar la pelota. Por lo tanto, ser de color blanco o negro se conoce como estado de la pelota. Originalmente sé que hay pelota, no sé de qué color es. Entonces tiene dos estados propios en blanco y negro y medir no es más que sacar la pelota y veo que la pelota era de color blanco. Entonces, mi función de onda que tenía dos estados propios ahora está colapsada en un estado propio particular. Entonces las funciones de onda colapsan porque esto solo tiene sentido. Compruébelo usted mismo, la pelota no puede ser blanca y negra cuando la veo. No parece raro de esta manera

El problema de colapso o medición es una de las dos formas en que las funciones de onda evolucionan en el tiempo. Otra es la ecuación de onda de Schrödinger.

Otra cosa sorprendente sobre esto es que sé que mis funciones de onda están formadas por muchos estados propios (y por muchos quiero decir no infinito). Puede que no tenga idea de dónde está exactamente mi partícula. Pero aún así, esa función de onda de la partícula tiene mucho sentido y hacemos cálculos sobre eso todo el tiempo. Es utilizable. Está todo bien organizado y es bastante simple de entender, pero nuevamente es muy fácil confundirse cuando se trata de Quantum.

Entonces, básicamente el colapso significa que he realizado mediciones en mi función de onda y tengo un estado particular porque una partícula puede estar en una sola. Una sola partícula no puede tener 5 eV y 10 eV de energía al mismo tiempo, por lo que la partícula puede estar en un solo estado a la vez.

* Siéntase libre de señalar errores

Piensa en tu vida. Tiene infinitas opciones para su estado posterior de 1 minuto. Puede ponerse de pie ahora, puede seguir leyendo esto ahora, puede suicidarse ahora, puede dormir ahora, puede salir de su casa ahora y todas estas son posibles opciones. Pero cuando haya pasado un minuto, habrás sido solo un estado y tu elección destruirá todas las demás posibilidades. (bueno, de acuerdo con la interpretación de muchos mundos, estos no desaparecen, pero es un tema complicado y mi nivel de inglés no puede manejar este lol)