El gato de Schrödinger y las ondas gravitacionales

Toda la parafernalia de gato, caja, etc son clásicas, es decir, obedecen a la mecánica y electrodinámica clásicas. Son un gran "detector" elegante creado para ilustrar la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica de un núcleo en descomposición.

La observación la realiza el "monitor interno" que interactúa con un producto de descomposición del núcleo y desencadena la liberación del veneno. No los observadores externos de todo el montaje.

Si uno tuviera todo el sistema en una escala muy precisa, el cambio de masa debido a la descomposición se registraría en el peso, sin necesidad de ondas gravitacionales. Además, la caída de temperatura de todo el sistema a medida que el gato muerto se enfriaba, por la forma de la radiación del cuerpo negro de la configuración, uno sabría cuándo murió el gato.

La desintegración radiactiva podría reemplazarse con un generador de números aleatorios, lanzamiento de dados, para la decisión del veneno, una distribución de probabilidad clásica. El pobre gato es solo un detector de una instancia en la distribución de probabilidad y el monitoreo de radiación de cuerpo negro mostraría cuando el gato murió.

En mi opinión, es un experimento confuso, no muy bueno, y confunde a la gente.

Creo que estás confundiendo el efecto del observador y el principio de incertidumbre. El gato de Schrödinger se trata de lo primero, no de lo segundo. Además, se podría hacer un comentario sobre el hecho de que, de acuerdo con la relatividad general, la energía dobla el espacio-tiempo... aunque luego se podría hacer un comentario sobre el hecho de que el centro de gravedad podría haber cambiado.

De todos modos, creo que Griffiths responde a tu pregunta cuando escribe, en "Introducción a la mecánica cuántica":

El gato no está ni vivo ni muerto, sino una combinación lineal de los dos, hasta que se produce una medición, hasta que, por ejemplo, se asoma por la ventana para comprobarlo. En ese momento tu observación obliga al gato a "tomar una posición": vivo o muerto. Y si lo encuentras muerto, entonces eres tú quien realmente lo mató, mirando por la ventana. Schrödinger consideró esto como una tontería patente, y creo que la mayoría de los físicos estarían de acuerdo con él. Hay algo absurdo en la idea misma de que un objeto macroscópico se encuentre en una combinación lineal de dos estados palpablemente diferentes. Un electrón puede estar en una combinación lineal de girar hacia arriba y girar hacia abajo, pero un gato simplemente no puede estar en una combinación lineal de vivo y muerto. ¿Cómo vamos a reconciliar esto con la interpretación ortodoxa de la mecánica cuántica? La respuesta más aceptada es que la activación del contador Geiger constituye la "medida", en el sentido de la interpretación estadística, no la intervención de un observador humano. Es la esencia de una medida que algún sistema macroscópico se ve afectado (el contador Geiger, en este caso). La medición ocurre en el momento en que el sistema microscópico (descrito por las leyes de la mecánica cuántica) interactúa con el sistema macroscópico (descrito por las leyes de la mecánica clásica) de tal manera que deja un registro permanente. No se permite que el sistema macroscópico en sí mismo ocupe una combinación lineal de estados distintos. No pretendo que esta sea una resolución completamente satisfactoria, pero al menos evita el solipsismo embrutecedor de Wigner y otros, quienes se convencieron de que es la implicación de la conciencia humana lo que constituye una medida en la mecánica cuántica. Parte del problema es la palabra "medición" en sí misma, que ciertamente implica una sugerencia de participación humana. Heisenberg propuso la palabra "evento", que podría ser preferible. Pero me temo que la "medición" está tan arraigada ahora que estamos atascados con ella. Y, al final, ninguna manipulación de la terminología puede exorcizar por completo a este fantasma misterioso. lo que ciertamente lleva una sugerencia de participación humana. Heisenberg propuso la palabra "evento", que podría ser preferible. Pero me temo que la "medición" está tan arraigada ahora que estamos atascados con ella. Y, al final, ninguna manipulación de la terminología puede exorcizar por completo a este fantasma misterioso. lo que ciertamente lleva una sugerencia de participación humana. Heisenberg propuso la palabra "evento", que podría ser preferible. Pero me temo que la "medición" está tan arraigada ahora que estamos atascados con ella. Y, al final, ninguna manipulación de la terminología puede exorcizar por completo a este fantasma misterioso.

La conclusión del párrafo anterior es que el experimento trata sobre el hecho de que no es necesario que haya un observador sensible para que ocurra el "efecto de medición".

Me gustaría agregar a lo que escribió Anna: no importa si estás seguro o inseguro de si el gato está muerto: peses o no la caja, el gato no está en una superposición de estados, porque el la "medida" real fue hecha por el contador Geiger, no por el observador humano.

Las ondas gravitacionales emitidas por el contenido de la caja no provocarían una decoherencia significativa. Si se parte de una superposición inicial de los contenidos del recuadro del formulario:

donde el$\left|\psi_j\right>$evolucionará a diferentes estados macroscópicos de la caja, luego agregar un acoplamiento de los contenidos de la caja al mundo exterior, conducirá a un estado en el momento$t$de la forma:

donde el$\left|\phi_j(t)\right>$describe el estado físico fuera de la caja si el interior de la caja está en estado$\left|\psi_j(t)\right>$. Si la superposición entre los estados$\left|\phi_1(t)\right>$y$\left|\phi_2(t)\right>$es cero (o muy cerca de cero), entonces eso equivale a que el resto del universo haya medido efectivamente el contenido de la caja. Entonces, estamos en una de las dos sucursales de MWI. Ahora, si la caja solo permite que se filtren las ondas gravitatorias, entonces la superposición entre estos dos estados será casi igual a 1, la amplitud para la emisión de ondas gravitacionales es casi cero y las emisiones más dominantes implicarán que el gato se mueva de una manera diferente en una rama comparada con la otra, incluso los componentes de los estados que contienen gravitones tendrán cierta superposición.

Uno puede hacer una pregunta similar pero más realista. ¿Por qué la emisión de fotones suaves de Bremsstrahlung no borra los patrones de interferencia en los experimentos de doble rendija que involucran electrones? Siempre que una carga se acelera, se emite una gran cantidad de fotones de muy baja energía, de hecho este número es infinito; cuantos más fotones de baja energía tenga en cuenta, más fotones habrá. La respuesta es que los estados que contienen todos estos fotones correspondientes al electrón que atraviesa cualquiera de las rendijas tienen una superposición significativa.