¿Cambia el comportamiento de los electrones cuando se observa?

Antes de intentar responder a su pregunta, es necesario cubrir algunos antecedentes básicos, también debe perdonar la extensión, pero plantea una pregunta muy interesante:

Hay dos cosas que gobiernan la evolución de un sistema Quantum Mechanical (QM) (para todos los propósitos prácticos (FAPP) la elección y el aparato de doble rendija/Young que mencionas lo tomaré como un sistema puramente QM), la evolución del tiempo del sistema (gobernado por la ecuación de Schrödinger) que denotaremos como$\mathbf{U}$y el Vector de Estado Reducción o Colapso de la Función de Onda$\mathbf{R}$. La ecuación de Schrödinger describe la evolución unitaria/temporal de la función de onda o estado cuántico de una partícula que aquí denotaremos como$\mathbf{U}$. Esta evolución está bien definida y proporciona información sobre la evolución del estado cuántico de un sistema. El estado cuántico en sí mismo expresa la suma total ponderada de todas las alternativas posibles (factores de ponderación de números complejos) que están abiertas al sistema. Debido a la naturaleza de las probabilidades complejas, es posible que un sistema QM, como su electrón que viaja a través del aparato de Young, esté en una superposición compleja de múltiples estados (o dicho de otro modo, esté en una mezcla de estados posibles /resultados que permitirá el sistema dado).

Para su sistema, supongamos por simplicidad que hay dos estados$|T\rangle$el estado asociado con el electrón que atraviesa la 'rendija' [T]op, y$|B\rangle$el estado asociado con el electrón que pasa a través de la 'rendija' inferior (para simplificar, ignoraremos los factores de fase asociados con los estados QM. Consulte aquí para obtener más información sobre el factor de fase asociado con los estados cuánticos). Entonces, justo antes de que el electrón golpee la pared, se encuentra en una superposición de estados.$\alpha|T\rangle + \beta|B\rangle$, dónde$\alpha$y$\beta$son probabilidades de números complejos que representan la probabilidad de que la partícula se encuentre en los estados respectivos. Ahora, para determinar qué camino / 'rendija' tomó realmente el electrón (ya sea$|T\rangle$o$|B\rangle$) tenemos que hacer algún tipo de 'observación'/medida (como se señaló anteriormente). Esta medida es lo que hace que el proceso$\mathbf{R}$ocurrir y posteriormente el colapso de la función de onda que fuerza la superposición de estados$\alpha|T\rangle + \beta|B\rangle$convertirse en cualquier estado$|T\rangle$O$|B\rangle$. Es esta reducción del estado QM o colapso de la función de onda causado por el proceso$\mathbf{R}$que invoca todo el misterio y la naturaleza muy extraña de QM. Existen numerosas paradojas ( EPR-Paradox , el gato de Schrödinger, etc., consulte aquí una descripción general y algunos antecedentes) que se derivan de este procedimiento/problema de medición. En este punto, ahora puedo abordar sus preguntas: “¿Qué significa eso? ¿Cómo es eso posible? ¿Un átomo sabe si está siendo observado? ¿En serio? Probablemente, ¿probablemente hay posibilidades de que no haya entendido el video?

Así es el proceso$\mathbf{R}$que causa este problema, por lo que tiene razón al preguntar qué significa cuando alguien dice "sabe que está siendo observado". Para responder a lo anterior, haré una de mis propias preguntas: "¿Es$\mathbf{R}$¿un proceso real?”. Pregunto esto porque hay dos formas de ver$\mathbf{R}$. Algunos físicos ven el colapso de la función de onda y las superposiciones cuánticas de probabilidades complejas (el uso de vectores de estado) como propiedades físicas reales, otros no (incluso Dirac, Einstein y el mismo Schrödinger, no tomaron la visión probabilística de QM como algo serio). vista de lo que realmente estaba sucediendo en la realidad, sino que lo tomaron como un formalismo matemático que permitía predecir estos procesos físicos). Si va a considerar el vector de estado como una entidad real, entonces debe aceptar el desenfoque resultante entre lo que sucede a nivel cuántico y lo que sucede a nivel macroscópico/de gran escala. Esto lleva a la vista de historia múltiple de Feynman de QM donde ocurren todos los resultados posibles de un sistema QM y esto en sí mismo lleva a las interpretaciones de QM de "muchos mundos". Yo por uno (junto con otros como Penrose,

El colapso de la función de onda es lo que hace que el electrón elija un estado QM, y el acto de observación/medición parece causar este colapso. Sin embargo, esto da lugar a la pregunta "¿Es el acto de la observación/conciencia humana lo que provoca este colapso?". Es imposible argumentar que este es el caso. Para profundizar más, tendré que incorporar la idea de los entrelazamientos cuánticos, que es esencialmente lo que se describió anteriormente como una superposición de dos estados QM. Estos enredos son los que “colapsan” cuando se realizan observaciones/medidas y son los que constituyen$\mathbf{R}$. Entonces, la verdadera pregunta es qué causa el desenredo de dos estados superpuestos. Hay algunas teorías muy interesantes que postulan que la reducción del vector de estado se reduce gravitacionalmente y no el acto de ninguna observación. ¡Estas ideas también tienen relación con la cuestión de la conciencia humana! Estos detalles y una discusión en profundidad sobre este tema se pueden encontrar en el libro muy accesible: “Shadows of the Mind” de Roger Penrose.

Espero que esto haya sido de alguna ayuda.

El video muestra que el patrón de interferencia desaparece cuando se intenta medir por qué rendija pasó el electrón. El punto es que para medir por qué rendija pasó el electrón, uno debe perturbar el electrón (dispararle algo de luz, por ejemplo). Y sorprendentemente, esta interacción es suficiente para destruir el patrón de interferencia. En cierto sentido, aunque todavía hay algo de misterio al respecto. Uno dice que la medida (que implica una interacción) colapsa la función de onda (que describe el movimiento de los electrones). ¡El experimento de la doble rendija es un buen lugar para comenzar a adentrarse en el extraño mundo de la mecánica cuántica!