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.
Cuando se asigna una probabilidad en física clásica, se piensa en el mecanismo causal que obedecen las leyes de la mecánica clásica, en la que todo está determinado conociendo las
condiciones iniciales de todas las partículas. Por lo tanto, se usan las probabilidades como sustituto del conocimiento exacto de esas causas. Pero en mecánica cuántica, a pesar de que
también existen leyes que dirigen el proceso, esas leyes son puramente probabilísticas. Por ejemplo, no interviene ninguna causa en la emisión de un átomo excitado en un instante dado.
Las leyes de emisión son, como se ha dicho, puramente probabilísticas.
Por ejemplo, en un sistema cuántico como el del espín de un electrón en un campo magnético, no es posible predecir con total seguridad si se encontrará emisión al efectuar la medida. Ahora
sólo se tiene acceso a la probabilidad de que el sistema emita o no luz y esta probabilidad depende del ángulo entre la dirección de preparación y la dirección de detección. Por lo tanto,
toda la información reside en el estado del sistema y éste presenta un carácter intrínsecamente probabilístico. Esta probabilidad es un tanto especial, pues si se tiene dos formas de encontrar
un resultado que son independientes desde el punto de vista causal la probabilidad del resultado debería ser la suma de las probabilidades. Pero en mecánica cuántica, los dos sistemas pueden
interferir disminuyendo la probabilidad
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como se ha visto en el experimento de la doble rendija. En el ejemplo del espín del electrón, las probabilidades de emisión y no emisión están
relacionadas, respectivamente, con los coeficientes a y b de los estados del la función de onda , de tal suerte que
. Es decir la probabilidad de emisión + la de no emisión es la unidad.
Realmente lo que se deriva de los dos principios estudiados, el principio de superposición y el de probabilidad, es que mantienen una estrecha relación con lo que se entiende en mecánica
cuántica por medida.
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Esto es debido a que pueden existir interferencias destructivas que disminuyan la probabilidad clásica. Recuérdese el experimento de la doble rendija.
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4.3.3. Medir en el mundo clásico versus medir en el mundo cuántico.
