Divulgación La observacion

[Maxi232]

Hola, tengo una duda sobre lo que plantea la fisica cuantica. Lei sobre el experimento de los electrones pasando por las rendijas, para ver si son ondas o particulas y la conclusión a la que llegaba era que si se "observaba" porque rendija pasaba el electron, el comportamiento final era distinto que si no se observa.
Es correcto esto o lo entendi mal?
Y de ser correcto, que vendria a ser ese acto de "observar"?.
También me gustaria que me recomendaran alguna página donde pueda leer mas sobre este tema, porque en internet hay muchas cosas pero no se cuales son correctas.

Gracias!

[Jose D. Escobedo]

Re: La observacion

El simple hecho de observar no afecta en nada, en este experimento en particuar, es el tipo de aparato que se utilize para observar y como este interaciona con las particulas. Ademas, tienes que pensar que las particulas que se estan viendo son tan pequeñas que con el simple hecho de incidir fotones se afectarian y experimento seria uno nuevo. Es decir, electrones + rendijas + interacion (la forma en que el aparato que registra dichas particulas y como actua, ademas de que los fotones son usualmente los que se utilizan en este experimento.

Espero haber ayudado en algo.

Jose

[Maxi232]

Re: La observacion

Gracias por contestar

Que es lo que tiene el aparato para observar, en este caso, que afecta a las particulas?

[pod]

Re: La observacion

Me temo que la respuesta de José no es correcta.

En cuántica, el proceso de medición provoca que el estado del sistema cambie (lo que se ha dado a llamar "colapso de la función de onda"). Eso es así para todas las mediciones, independientemente de cual sea la naturaleza del aparato utilizado para medir.

¿Por qué ocurre? Bueno, podemos intentar entenderlo de la siguiente forma. Sabemos que en cuántica las mediciones no son deterministas, sino probabilisticas. Es decir, cuando hacemos una observación, el valor que nos va a salir no está fijado, sino que hay diversas posibilidades. Cada una de estas posibilidades tiene asociada una probabilidad (hay resultados más probables que otros, etc).

Una vez realizada la medición, ya sabemos el valor que nos ha tocado. Ahora, si decidimos repetir la medición inmediatamente (sin que nada haya podido interferir para cambiar el estado del sistema), lo que no tendría lógica es obtener un resultado diferente. Es decir, en la segunda medida, las probabilidades han cambiado: la probabilidad de obtener el valor que ha salido la primera vez es ahora el 100%, y el resto de valores tienen una probabilidad del 0%.

Ahora bien, si las probabilidades han cambiado, significa que el estado del sistema ha cambiado. Es decir, la medición ha afectado al sistema. Lo ha afectado de tal forma que repetir la medición dará el mismo resultado siempre (siempre que entre las dos mediciones no haya algún efecto externo, claro).

El famoso experimento de la doble rendija funciona así. Si enviamos un fotón (o un electrón) a las dos rendijas, el estado de la partícula enviada es tal que la probabilidad de que pase por cada una de ellas es el 50%. Resulta que el resultado es un patrón de interferencia sobre la pantalla.

Ahora bien, si añadimos detectores al lado de cada rendija, de forma que podemos medir para saber por cuál ha pasado la partícula, la cosa cambia. Al hacer la medición, entonces el estado de la partícula ya no es el mismo. Ahora, debido a lo que hemos dicho antes, el nuevo estado será tal que la probabilidad de que la partícula haya pasado por esa rendija es el 100%. El resultado es como si la otra rendija no existiera, en vez de un patrón de interferencias, encontramos que las partículas se amontonan en la dirección de la rendija.

[Stormkalt]

Re: La observacion

En cuántica, el proceso de medición provoca que el estado del sistema cambie (lo que se ha dado a llamar "colapso de la función de onda"). Eso es así para todas las mediciones, independientemente de cual sea la naturaleza del aparato utilizado para medir.

Ampliando levemente este concepto: Niels Bohr fue uno de los primeros que razonó acerca de la realidad del mundo mecánico cuántico. El colapso de la función de onda fue denominada la "interpretación de Copenhague". La cual habla que las entidades cuánticas no existen siempre y cuanto no sean observadas. Lo que existe es una nube de probabilidades que nos dirá cual es la probabilidad de que la entidad se encuentre en cierto espacio en un determinado tiempo. Cuando observamos a dicha entidad cuántica (un electrón o un fotón, por ejemplo), se genera dicho colapso de la función de onda.
Terminada la observación, nuevamente la entidad se dispersa en la nube probabilística.

¡Saludos!

[Maxi232]

Re: La observacion

Bueno gracias por contestar, me quedo un poco más claro aunque sigue siendo muy raro, prefiero esperar para ir aprendiendolo más adelante en la carrera.

Saludos!

[Jose D. Escobedo]

Re: La observacion

En cuántica, el proceso de medición provoca que el estado del sistema cambie (lo que se ha dado a llamar "colapso de la función de onda"). Eso es así para todas las mediciones, independientemente de cual sea la naturaleza del aparato utilizado para medir.

Es cierto pod, pero yo sepa se necesita que el aparato interacione (que en esta pregunta es la observacion) para que exista colapso. Que es mas o menos lo que dije. Es mas en este problema de "the double slit" de los electrones, el usar la palabra observar no tiene sentido y causa confuciones. Se tendria que decir medir como tu lo has inferirdo, porque que yo sepa hasta ahora nadie ha observado, ni por aparatos (medios indirectos) un electron (Y si alguien lo supiera como luce que diga, para poder admirarlo )
Esto era lo que estaba trantado de explicar en el post #2, porque algunas veces intento explicar, lo poco que se de cuantica, en un lenguaje coloquial. Tal vez falle, pero seguire tratando de ayudar "If you don't mind"

[Sartie]

Re: La observacion

Hace unas semanas encontre un paper de unos tipos que habian conseguido aislar electrones individuales y filmarlos con una pantalla luminiscente, de modo que montaron un video donde se veia al electron moverse, a ver si lo encuentro y pongo el enlace, del video por lo menos

[pod]

Re: La observacion

Es cierto pod, pero yo sepa se necesita que el aparato interacione

Hay que ir con cuidado con las palabras "interacción" y "medición". En general, una interacción no implica medición. La interacción se estudia con el formalismo de la matriz S y todo eso, que tan complicado resultan cuando se estudian, pero que funciona tan bien en los aceleradores de partículas.

Idealmente, una medición también podría imaginarse sin interacción, con la aplicación abstracta del concepto de operador. Pero claro, Físicamente es difícil de imaginar. Así que todo empieza con la interacción entre el sistema y el aparato de medida, y a partir de cierto momento... ¡puf! se convierte en medición.

De hecho, esto es lo que históricamente ha causado más "idas de olla" en la cuántica (que lo enumere aquí no significa que me lo crea, ni mucho menos): hay gente que decía que lo que causa que haya medición es la intervención del cerebro humano. O que cada vez que había una medición, el universo se dividía en dos copias casi idénticas donde se realizan las diferentes posibilidades, etc. Hoy en día, todo esto está bastante mejor entendido, gracias a los de la computación cuántica y su (justificada) obsesión con la decoherencia.

[polonio]

Re: La observacion

Para aclarar el tema es muy recomendable leer a Anton Zeilinger (en arXiv hay muchos artículos suyos: incluido un ensayo sobre la doble rendija).

[killer_instint]

Re: La observacion

hola leyendo lo que as puesto ahora me surgio una duda, si un electron puede formar un patron de ondas porque no podrian formar un patron de ondas lanzando (por ejemplo) piedras ,pero sin observar por que rendija pasa, este ¿formaria un patron de ondas?

[pod]

Re: La observacion

hola leyendo lo que as puesto ahora me surgio una duda, si un electron puede formar un patron de ondas porque no podrian formar un patron de ondas lanzando (por ejemplo) piedras ,pero sin observar por que rendija pasa, este ¿formaria un patron de ondas?

Sí, si consigues hacer rendijas cuyo tamaño sea similar a la longitud de onda de De Broglie de la piedra.

Se ha conseguido con muchas partículas (fotones, electrones, protones, etc). No es algo exclusivo de la luz.

[Maxi232]

Re: La observacion

Hola denuevo, lei que la razón por la que al medir cambia el sistema es porque son cosas muy pequeñas, entonces el experimento para medir seria muy invasivo.
Es parecido a lo que me contesto Pod pero no estoy seguro si es correcto lo que lei.
Y de ser correcto, si más adelante la tecnologia avanza y se crean experimentos de medicion mas precisos, cambiaria la fisica cuantica en gran parte?

[pod]

Re: La observacion

Hola denuevo, lei que la razón por la que al medir cambia el sistema es porque son cosas muy pequeñas, entonces el experimento para medir seria muy invasivo.
Es parecido a lo que me contesto Pod pero no estoy seguro si es correcto lo que lei.
Y de ser correcto, si más adelante la tecnologia avanza y se crean experimentos de medicion mas precisos, cambiaria la fisica cuantica en gran parte?

No acabo de entender lo de invasivo. Simplemente, las cosas macroscópicas tienen longitudes de onda muy pequeñas, y haría falta rendijas de un tamaño menor al de un átomo... lo cual no es posible.

La física cuántica siempre será la que es. Otra cosa, es que haya experimentos que no pueda explicar, y entonces sea necesaria "nueva física". De hecho, la física cuántica ya no es la última escala en las teorías avanzadas, sino que tenemos una teoría superior: la teoría cuántica de campos. Aunque compartan el apellido "cuántica", son cosas diferentes.

Para la teoría que represente el siguiente nivel actualmente tenemos varios candidatos, uno de ellos es la teoría de cuerdas.

[Maxi232]

Re: La observacion

Lo que quise decir es que los experimentos para medir fenomenos macroscopicos alteran un poco el sistema pero es despreciable, en cambio cuando se miden fenomenos tan pequeños, no es mas despreciable y por eso es que cambia cada vez que lo medimos.