22 tres componentes sino, como se acaba de ver, son todos los vectores que apuntan en todas las
direcciones de una esfera imaginaria de radio unidad. Esta colección abstracta de objetos es lo que se conoce como espacios vectoriales. Aunque por razones de economía del lenguaje se siga
llamando vectores a los estados, hay que tener en cuenta que realmente se está hablando de espacios vectoriales abstractos y sólo cuando se realiza la medida se pasa a los vectores del
espacio geométrico real. Sin tomar conciencia de lo anteriormente expuesto, no se pueden comprender los métodos de la mecánica cuántica. Por esta razón, se deben aclarar los conceptos
cuánticos tales como el estado del sistema, el papel que juega la probabilidad y el concepto de medida
, pues son esenciales para interpretar correctamente la propuesta de un origen cuántico de la vida.
4.3.1. Principio de superposición lineal y dualidad onda corpúsculo.
Como se sabe por los principios de la mecánica cuántica, si dos vectores son posibles estados del espín del electrón en un campo magnético, también cualquier vector suma de estos, o
combinación lineal, son posibles estados del sistema. Concretamente, si I y I son esos dos
estados de emisión y no emisión, entonces también se cumple que es un estado
intermedio del sistema como el representado por las infinitas flechas o radios de la esfera. De forma general se puede decir que cualquier estado puede formarse, o descomponerse, a partir
de una suma o superposición de estados perpendiculares
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entre sí, como en el caso clásico de la velocidad de una partícula en el espacio
, o como en el cuántico de los dos vectores que representan los dos estados del espín del electrón:
[4] El éxito de la conjetura del estado formado por superposición de estados desde el punto de vista
experimental explica todos los casos en los que aflora el fenómeno de las interferencias. Imaginemos un estanque en el cual al caer, en dos puntos distintos, dos gotas de agua provocan
dos ondas circulares respectivamente. Al cruzarse comprobamos que en una región donde se acaban de juntar dos crestas de onda aumenta la magnitud de la cresta, esto es, interfieren
constructivamente. Pero al cruzase una cresta y un valle se retorna a la planitud o interferencia destructiva. Como la luz es una onda electromagnética, si se hace pasar un haz de luz por una
doble rendija se obtiene un patrón de interferencia sobre la pantalla, o lo que es lo mismo, un patrón que combina de forma alterna zonas sombreadas interferencias destructivas con zonas
iluminadas interferencias constructivas.
Éste es un experimento totalmente clásico pero se convierte en cuántico si se debilita la emisión de luz reduciéndola a un goteo de fotones. Éstos impactan con la pantalla dejando una estela de
puntos sobre ella. Si se espera el suficiente tiempo, se encontrará el mismo patrón de luces y sombras. Es como si los fotones supieran uno a uno cómo situarse para formar las interferencias
o, dicho de otro modo más sorprendente, el fotón “interfiriere consigo mismo” al pasar por el montaje experimental de la doble rendija. El mismo experimento se puede realizar con
electrones encontrándose la misma respuesta, lo que significa que la materia muestra un comportamiento ondulatorio y, por lo tanto, se le puede asignar una frecuencia o una longitud
de onda para explicar las interferencias : [5]
siendo longitud de onda o distancia entre crestas consecutivas y su cantidad de movimiento que toma valores distintos si se trata
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Ortogonales. Ver apéndice I.
23 de ondas electromagnéticas [6]
siendo c la velocidad de la luz en el vacío o, si se trata
de materia, [7] .
Éste es uno de los experimentos cruciales de la mecánica cuántica y dice que dependiendo de cómo se le pregunte a la naturaleza, es decir, cuál es el experimento de medición, si se trata de
una película fotográfica o de un banco de interferencias, la materia y la luz se pueden comportar indistintamente como partícula o como onda.
Como se ha dicho, el principio de superposición explica esta paradoja cuántica mediante la interpretación de
como la función de onda del electrón o del fotón. Como
es una combinación lineal de todos los estados del sistema, representa toda la
información que se puede tener de éste, entonces, la interacción con el aparato de medida puede dar como resultado una medida corpuscular o un patrón de interferencias. Es decir, el resultado
del experimento no sólo depende de la partícula sino también del acoplamiento entre ésta y el aparato de medida. Por lo tanto la función de onda de la partícula
y la función de onda del aparato de medida
, que tiene toda la información sobre el sistema de observación, explicarían de forma completa el resultado de la medición. Como se verá más
adelante, el problema de la medida es una cuestión abierta y, en lo que se refiere a la filosofía de la física, uno de los temas más candentes.
4.3.2. Principio de interpretación probabilístico.
