¿"Existe" una partícula entre la emisión y la detección?

Al considerar una configuración simple de doble rendija de Young:

La idea clásica de que una partícula debe existir con una posición y un momento definidos entre la fuente y la placa de detección conduce a la angustia filosófica, y la Mecánica Cuántica se interpreta con mayor frecuencia (y de hecho parece tener más sentido) si las partículas no son, de hecho, "trozos de patata" entre la fuente y la detección, sino que solo se puede decir que realmente existe en el punto de detección.

En otras palabras, la cuestión de la historia de las partículas, es decir, "¿Qué estaba HACIENDO la partícula 'b' antes de que yo la detectara?" no tiene sentido en QM, y se gasta un montón de esfuerzo para que dejemos de pensar de esta manera.

Mi pregunta es esta:

El enfoque integral de la trayectoria de Feynman y la mejora de las mediciones débiles parecen sugerir que, si bien es posible que no podamos detectar exactamente qué ruta ha tomado una partícula específica con un alto grado de precisión, de hecho hay una partícula que está tomando una ruta en El primer lugar. Esto parece contrario a mi comprensión de QM, que explícitamente funciona mejor si la idea misma de partículas que toman caminos definidos de cualquier tipo se descarta lo más rápido posible.

Reforzando aún más la idea de que las partículas son, de alguna manera, "trozos de patata", incluso cuando no se intenta una medición débil a lo largo de su vuelo, es la cuestión del tiempo de tránsito:

Los fotones (o electrones, etc.) generados en la fuente de partículas de nuestro experimento no aparecerán al azar en mi placa de detección ubicada a 5 metros de distancia; en su lugar, llegarán de manera predecible y oportuna de modo que pueda poner en marcha mi reloj cuando se emita el fotón y predecir cuándo llegará a mi detector, ya que el fotón llegará obedientemente en el tiempo dictado por c/ 5m . El hecho mismo de que el fotón llegue en un período de tiempo repetible y predecible sugiere que existe durante ese período de tiempo de algún modo o forma.

El hecho de que el enfoque de integral de ruta funcione, que el tiempo de tránsito se respete y sea predecible, y que se puedan usar mediciones débiles para construir las "rutas más transitadas", todo ofrece lo que parece ser al menos evidencia circunstancial de que algo existe en el sentido clásico durante el período de tiempo entre la emisión y la detección , y espero que la comunidad pueda ponerme en el camino correcto (juego de palabras intencionado) para reconciliar estas contradicciones.

En mi libro, la respuesta a esto puede ser "sí" o "no" o "siete" (pero definitivamente uno de estos tres), porque no hay una definición plausible de lo que significa "existe" sin medir algo. Además, no encuentro nada en su argumentación que esté en contra, digamos, de la Interpretación de Copenhague.
@Bort Ciertamente, nada de lo que he notado entra en conflicto con Copenhague (o cualquier otra interpretación de QM), y hasta ahora me he acercado a QM exactamente como medida = existencia; sin embargo, la confiabilidad de los tiempos de tránsito me hace cuestionar esto. Si puedo generar una población de electrones energéticos y lanzarlos a una placa detectora y predecir cuándo llegarán, entonces parece absurdo sugerir que no existen entre mi emisor y mi detector. Se emiten como pequeños grumos y se detectan como pequeños grumos, y tardan exactamente el tiempo que debería tardar en llegar un grumo de tamaño x...
no, no puedes, porque para hacer eso tendrías que saber su posición y velocidad
@Bort Incluso cuando se observan características similares a ondas, mi detector sentirá el impacto de un pequeño bulto de electrones cuando cada uno golpea en el patrón de difracción. Es difícil ver cómo cualquier otra interpretación que no sea realista epistémica es atractiva, dado que el colapso de la función de onda es simplemente un cambio en el estado de nuestro conocimiento (80% de probabilidad de lluvia se convierte en "está lloviendo").
@Bort si bien habrá variaciones sobre una media en muchas ejecuciones, por supuesto que podemos. El tiempo de llegada varía en torno a una media que está perfectamente en consonancia con lo que se puede predecir a partir de su estado de energía inicial. Así como los fotones llegan en tiempos con minúsculas variaciones alrededor de c.
No quiero enviar spam a la sección de comentarios y no tengo tiempo para una respuesta completa, así que solo un comentario más: si fuera "un cambio en el estado de nuestro conocimiento", entonces el camino que toma el electrón estaría sujeto a una "variable oculta". ". La existencia (o falta de ella) del cual es objeto (hasta cierto punto) del teorema de Bell. Tal vez al buscar eso, te aclare algunas cosas. Mi punto en el comentario anterior fue: no hay un tiempo de viaje "bien definido" porque no puedes saber dónde comienza la partícula y con qué velocidad. Tienes una probabilidad dependiente del tiempo ser detectado que da lugar a un tiempo medio
La solución al rompecabezas es tan trivial que la mayoría de la gente ni siquiera quiere escucharla: los fotones no son partículas. Son cuantos. Por eso llamamos mecánica cuántica a la mecánica cuántica y no mecánica de partículas. Mott ya mostró en 1929 cómo emergen las partículas en los experimentos a partir de los cuantos. Aparte de eso... Bruce Lee está en el clavo. Trate de entender lo que él está tratando de decirle.

Respuestas (1)

Primero unos puntos

  1. La integral de trayectoria de Feynman nunca dice que una partícula toma una trayectoria definida. En cambio, dice que el producto interno entre los estados inicial y final es una suma de todos los caminos en el espacio de posiciones. Nunca implica que se tomó un camino.

  2. De manera similar, las mediciones débiles tampoco violan los postulados de la teoría cuántica de ninguna manera. Es un esquema de medida opuesto a la medida proyectiva, funciona completamente por las leyes establecidas de la teoría cuántica existente y depende del acoplamiento del sistema al aparato y no contradice nada, aunque seguramente como se define en el artículo original, podría dar resultados diferentes de los medidos por medidas proyectivas. La cuestión de si los valores débiles son realmente físicos aún no está resuelta.

Llegando a la pregunta real,

Así que sabes que un fotón procedente de una distancia de 5 m te alcanzará en 5/c segundos según la teoría especial de la relatividad. La velocidad de la luz es constante y esa es la ley de la naturaleza. ¡Pero eso no implica que el fotón te alcance en 5/c segundos! Dos formas de entender esto

  1. Si mide el tiempo exacto en el que el fotón llega al detector para una gran cantidad de lecturas en un detector, entonces los fotones tendrán una incertidumbre en el intervalo de tiempo que se estima por

Δ T Δ mi ≈ ℏ

Las implicaciones físicas de esta relación son que durante un intervalo de tiempo lo suficientemente pequeño, la energía de un sistema puede ser violada y, por lo tanto, habrá una dispersión en el intervalo de tiempo de detección.

  1. La diferencia entre la integral de trayectoria de Feynman y la física clásica es que hay una suma de todas las trayectorias tomadas en la integral de trayectoria de Feynman, mientras que la mecánica clásica sigue la trayectoria de acción mínima en el mundo físico. Si cree en la formulación de Feynman, entonces el fotón puede tomar una cantidad infinita de caminos para viajar los 5 m como se indica. En ese caso, una detección exacta del tiempo en que el fotón llega a la pantalla le dirá qué camino toma el fotón cuando viaja siempre en c. Entonces, para que se siga la mecánica cuántica, habrá una extensión de tiempo en la detección de fotones.

En mi opinión, la pregunta de si existe una partícula entre la detección y el origen no tiene sentido. Además, los valores débiles de la OMI en el contexto de mediciones débiles no son físicos. Y también los argumentos que presentas realmente no dan ninguna evidencia de si una partícula existe mientras tanto. Aunque filosóficamente satisfactorio tener una respuesta definitiva, la pregunta en realidad no logra nada.

usted afirma que "una detección exacta del tiempo en el que el fotón llega a la pantalla le dirá qué camino toma el fotón ... por lo que para seguir QM habrá una dispersión de tiempo en la detección del fotón". Este es ciertamente el caso para múltiples ensayos, pero para un solo fotón en una sola ejecución, llega en un solo tiempo t, lo que implicaría que podemos saber qué camino tomó. Y si es precisamente c no importa, usemos electrones en su lugar; mi punto es que (continúa...)
el hecho de que estos objetos cuánticos aparezcan de manera confiable en una cantidad de tiempo esperada implica en sí mismo una existencia independiente entre las mediciones. Y diría que determinar si QM es fundamentalmente óntico o epistémico ciertamente "lograría algo" ya que las mentes más brillantes pasan su tiempo buscando formalismos como de Broglie-Bohm. Si hay un trozo de papa entre el emisor y el detector que toma un camino físico, entonces esa es una visión del universo fundamentalmente diferente de la que me enseñaron en QM, y esa debería ser una pregunta que se pueda responder.
Genial... ¡finalmente una persona que lo hace bien!
@JamesPattarini, puedes tomar electrones, es genial. Pero es mejor usar fotones porque tienen una garantía segura de que su velocidad siempre es c de la teoría especial de la relatividad. Ahora, para un solo fotón, podría llegar a la vez t 1 y otro a la vez t 2 y así sucesivamente hasta t norte . Eso te dice que no hay un camino especial señalado como en la mecánica clásica. Eso es todo lo que estoy diciendo.
La interpretación de @JamesPattarini de Broglie-Bohm es innovadora, le informa sobre una teoría determinista, pero nuevamente, en mi opinión, su no localidad explícita le quita el caso. Tengo algunos reparos en creer en ello. Pero tenga la seguridad de que el hecho de que los objetos aparezcan de manera confiable en una cantidad de tiempo esperada no le da nada para concluir sobre la existencia independiente. Necesito un argumento más convincente. De todos modos, mi punto es que, en opinión de la mayoría de la gente, la cuestión de la existencia independiente no es significativa ya que una gran parte de la física funciona sin pensar en ello.
@JamesPattarini, la pregunta que planteó es agradable y totalmente válida y definitivamente tiene una importancia filosófica, pero no obtiene una gran comprensión física al resolver la pregunta, además del hecho de que tal vez no tenga solución. Es por eso que este tema no recibe mucha atención en la comunidad de física. Además, los puntos que planteaste son ligeramente incorrectos. Téngalos en cuenta y vea si puede presentar argumentos revisados.
@BruceLee Gracias por las respuestas detalladas, lo comentaré un poco más, pero entiendo lo que dices. Tengo curiosidad acerca de su sensación de que los valores débiles no son físicos, y que la no localidad es un golpe contra de Broglie-Bohm. No soy un fanático de la teoría por otras razones, pero ¿la desigualdad de Bell no requiere no? ¿localidad?
¿"Existe" una partícula entre la emisión y la detección?
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