¿Qué es una interacción (Mecánica Cuántica) y el colapso de la función de onda es un fenómeno objetivo?

En primer lugar, soy un estudiante universitario. estudiante de ingeniería física, por lo que debo explicitar mi falta de conocimiento formal sobre el tema y total confusión con sus implicaciones. También entiendo que puede ser imposible explicarlo con palabras, así que siéntete libre de hacer los cálculos.

He leído y he tenido algunas clases que presentan el tema del colapso de la función de onda, estados propios y temas similares, y entiendo que una "observación" es un término casual para "medición", que se puede decir que es un sinónimo de "interacción". También entiendo que el colapso es una alegoría de las implicaciones matemáticas que podemos derivar de las fórmulas involucradas y no representa necesariamente la realidad.

El problema surge aquí y no puedo encontrar una respuesta satisfactoria en Internet. ¿Qué constituye EXACTAMENTE una "interacción"? ¿No interactúan todas las partículas del universo con campos y partículas todo el tiempo (ininterrumpidamente)? Si es así, ¿no tendrían todas las partículas sus estados propios determinados todo el tiempo por interacciones interminables (si no es cierto, cuáles son ejemplos de interacciones que no colapsan?)? Y, si la pregunta anterior es cierta, ¿eso significa que cada partícula "experimenta" diferentes colapsos de funciones de onda de otras partículas en comparación con nosotros (por lo tanto, significa que podríamos tener un colapso "relativista")?

Te estás metiendo en cuestiones de interpretaciones cuánticas, pero no debes pensar en cada interacción (por ejemplo, entre dos electrones) como una medida. Piense en la medición como una interacción de un pequeño sistema cuántico con un gran dispositivo de medición clásico. Las partículas están interactuando con otras partículas todo el tiempo. La medición es cuando interactúan con algo como un contador Geiger.
Preguntar qué tiene de diferente la interacción con grandes objetos clásicos entra en la teoría de la decoherencia, o al menos eso creo. Yo mismo me conformo con “callarme y calcular” usando la interpretación estándar de Copenhague.
Un ejemplo simple de partículas que “interactúan todo el tiempo” sin que la función de onda colapse es un átomo de hidrógeno. El protón y el electrón sienten constantemente la atracción electrostática del otro. Pero un átomo de hidrógeno aislado puede existir (por un tiempo, al menos) en una superposición de estados propios de energía sin que la función de onda se colapse en un estado propio de energía.

Respuestas (1)

Nicolás,

Cualquier medida requiere una interacción entre el sistema cuántico y un instrumento apropiado. Sin embargo, no cualquier interacción representa una medida.

Una interacción entre un electrón y una pantalla fluorescente le permite determinar la posición del electrón. Entonces, la interacción involucrada aquí representa una medida. El electrón también interactúa con el campo gravitatorio de la Tierra, pero esta interacción no te permite determinar la posición del electrón, por lo que no representa una medida de la posición del electrón.

"También entiendo que el colapso es una alegoría de las implicaciones matemáticas que podemos derivar de las fórmulas involucradas y no representa necesariamente la realidad".

Esto es cierto. Es posible dar a la función de onda una interpretación realista (como una especie de campo), pero esto requiere rechazar la localidad, que es un principio físico bastante bien establecido. Esto se debe a que el colapso es instantáneo. Entonces, es más razonable entender la función de onda como un objeto matemático abstracto que representa nuestra información incompleta sobre el sistema. Cada medición da como resultado un aumento de información sobre el sistema, por lo que la función de onda "colapsará".

¿Qué es una interacción (Mecánica Cuántica) y el colapso de la función de onda es un fenómeno objetivo?
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