¿Cómo funciona la medición en la mecánica cuántica?

Answer 1

Hay una gran cantidad de problemas en tu pregunta.
1) Vamos a sacar el cerebro de la pregunta. El cerebro interpreta las señales recibidas de un aparato de medición.
2) Su dispositivo de medición puede ser algunas células en su ojo que reaccionan con una señal eléctrica cuando, por ejemplo, los fotones (o la luz) brillan en la célula o algún tipo de construcción inteligente como un termómetro.
3) En la mecánica clásica, siempre asumimos que el aparato que mide una cantidad física no cambia el estado de esa cantidad física. Por ejemplo, usar un termómetro no cambiará la temperatura del componente que mide. En otras palabras, el calor que absorbe es despreciable en comparación con el calor del componente que se mide.
4) Cuando hablamos de medidas en mecánica cuántica, observamos un proceso de dos pasos.
A) usamos el aparato de medición para preparar el estado de un sistema mecánico cuántico, digamos un giro de electrones. El aparato aplicaría un campo magnético para orientar el giro en una dirección determinada. El electrón reacciona emitiendo un fotón o no. Ahora conozco el estado del giro de ese electrón, porque preparé el estado. Decimos que el giro es “arriba” o “abajo”.
B) Suponiendo que el electrón no tiene más interacción, ahora puedo aplicar el mismo campo magnético en la misma dirección espacial y sé con 100% de certeza que el electrón no emitirá otro fotón. El giro permanecerá “arriba” o “abajo”.
Ahora enciendo mi aparato 90 grados y aplico un campo magnético nuevamente. ¿Qué voy a encontrar? Encontraré con una probabilidad del 50% que el electrón emitirá un electrón. En otras palabras, no es predecible lo que la interacción del campo magnético con el electrón producirá como resultado. Solo puedo predecir una probabilidad. Pero como resultado, el giro del electón ha cambiado; es “izquierda” o “derecha”. (Nota: estas son solo etiquetas que invento para explicar). Esa es la naturaleza fundamental del mundo cuántico. La teoría de la mecánica cuántica es capaz de decirle exactamente que el aparato medirá un fotón emitido con un 50% de probabilidad (el giro es “izquierdo” con un 50% de probabilidad) pero nunca le dará una respuesta con un 100% de certeza.
Este ejemplo puede extenderse y es válido no solo para el giro, sino también para la posición, el momento y la energía, y todas las demás características de cualquier sistema cuántico.

Answer 2

La medición, en el contexto del “colapso de la función de onda inducida por la medición” en QM, es un concepto mal definido.
Es solo una aproximación al verdadero comportamiento cuántico, pero es una aproximación suficientemente buena que normalmente no necesitamos preocuparnos por los detalles.
Los físicos aún no tienen un consenso sobre lo que realmente está sucediendo, aunque hay varios posibles contendientes. Todavía no hay experimentos que puedan distinguir entre las posibilidades.

Vea mi respuesta aquí: la respuesta de Atai Barkai a ¿Cuenta un robot como observador en la física cuántica?

En la práctica, por supuesto, puede pensar en aparatos que se comportan de manera diferente cuando se encuentra en el entorno A o en el entorno B. Al observar el comportamiento del aparato, puede deducir si el entorno es A o B.

Por ejemplo, los receptores en su ojo producen un pulso eléctrico cuando un fotón de cierta longitud de onda los golpea, y de lo contrario no producen un pulso eléctrico. Por lo tanto, el pulso eléctrico es una indicación de que un fotón golpea el receptor.

Answer 3

El acto de medir el estado de un sistema hace que la función de onda colapse. Por lo tanto, el comportamiento cuántico es evidente antes de la medición pero no posterior. Este es uno de los fundamentos de la mecánica cuántica.

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Answer 4

Reemplace “medición” por “interacción” y probablemente será más claro lo que está sucediendo. Nuestro cerebro no tiene nada que ver con eso; una medida en un sentido cuántico es cualquier interacción cuyo resultado depende de la propiedad medida.