¿Por qué y cómo una partícula puede estar en múltiples estados antes de que la midamos?

Answer 1

La noción de un estado de una partícula en sí misma incluye la medición, por lo tanto, no tiene sentido hablar del estado de una partícula antes de que la midamos. Es lo mismo que hablar de una imagen antes de que la dibujemos, hasta cierto punto.

Se dice que una partícula está en un estado con un valor dado de cantidad física (por ejemplo, energía) cuando realizamos la medición de una cantidad física dada. La medición también es igual a la preparación de un estado con una cantidad física dada. Por lo general, significa que hay un tipo de filtro que pasa partículas con una cantidad física determinada. En caso de que esta cantidad se conserve, podemos estar seguros de que cualquier medida adicional nos dará la misma cantidad. Pero también es posible que una partícula esté en el estado, en el que una cantidad física dada puede tener cualquier valor con cierta distribución de probabilidad. En particular, en un estado con energía fija, la posición de una partícula puede tener cualquier valor según la distribución de probabilidad determinada por una función de onda.

Lo máximo que podemos saber acerca de una partícula es su estado que se caracteriza por un conjunto de cantidades físicas conservadas (como la energía, el momento angular, su proyección) y una distribución de probabilidad para tener otras cantidades físicas (como la posición). Este conocimiento se obtiene después de la medición. No es conceptualmente diferente de la mecánica clásica, donde debemos conocer las condiciones iniciales (posición y velocidad medidas de una partícula) para predecir su futuro. La diferencia es “solo” que en el caso cuántico no podemos medir demasiadas cantidades a la vez con la suficiente precisión.

Answer 2

Una partícula está siempre en un solo estado, es el estado . La partícula permanece en este estado hasta que la mides. Ahora, puede escribir el estado de la partícula como una superposición de múltiples estados, con estos múltiples estados formando una base.

Cuando se realiza una medición, la partícula se colapsa en un estado propio de la medición observable. Por ejemplo, inicialmente, la partícula puede haber estado en una superposición de los estados 1 y 2 , con coeficientes iguales. La energía sería entonces (E1 + E2) / 2. Cuando realiza una medición de energía, la partícula se fuerza a un estado propio del operador de energía. El estado de energía al que la partícula se colapsa es aleatorio, y la probabilidad de que la partícula caiga a un estado de energía determinado depende del coeficiente de ese estado de energía en el estado original de la partícula.

Answer 3

La partícula no está en estado múltiple antes de que medimos. Está en el estado definido. Lo único es que no podemos predecir de antemano en qué estado se encuentra. Por eso asignamos probabilidades a cada estado. Después de la medición, la partícula caerá en uno de sus estados propios y el resultado será el valor propio correspondiente.