Colapso de la función de onda para niños

En el mundo de la mecánica cuántica, que estudia las partículas más pequeñas del universo, existe un concepto llamado colapso de la función de onda. Imagina que una partícula muy pequeña, como un electrón, puede estar en varios lugares o tener varias propiedades al mismo tiempo. Esto se llama superposición cuántica. La "función de onda" es como un mapa matemático que describe todas esas posibilidades.

Cuando interactuamos con esta partícula, por ejemplo, al medir su posición, la función de onda cambia de repente. De todas las posibilidades que tenía, la partícula se "decide" por una sola. A esta interacción se le llama "observación" o "medición" en la mecánica cuántica. Es como si el mapa de posibilidades se redujera a un solo punto.

El colapso de la función de onda es uno de los dos procesos por los que los sistemas cuánticos cambian con el tiempo. El otro proceso es una evolución continua y predecible, como la que describe la ecuación de Schrödinger. El colapso es un proceso que ocurre de forma muy rápida cuando un sistema cuántico interactúa con el mundo que nos rodea.

¿Qué es el colapso de la función de onda?

El colapso de la función de onda es un cambio muy rápido en el estado de un sistema cuántico después de que se ha realizado una medición. Antes de la medición, una partícula puede existir en una mezcla de estados posibles. Por ejemplo, un electrón podría estar girando hacia arriba y hacia abajo al mismo tiempo. Pero en el momento en que lo medimos, el electrón "elige" un solo estado, por ejemplo, girar solo hacia arriba.

¿Por qué es importante la observación?

En la mecánica cuántica, la "observación" no significa solo mirar. Se refiere a cualquier tipo de interacción que nos dé información sobre el sistema. Cuando un aparato de medición interactúa con una partícula cuántica, esa interacción hace que la función de onda "colapse". Esto conecta el mundo cuántico (de las posibilidades) con el mundo clásico (donde las cosas tienen una posición y velocidad definidas).

¿Cómo se relaciona con el problema de la medida?

El colapso de la función de onda está muy relacionado con el "problema de la medida". Este problema es una de las grandes preguntas en la física: ¿por qué y cómo un sistema cuántico pasa de estar en muchos estados a estar en uno solo cuando lo medimos? Los científicos tienen diferentes ideas sobre cómo explicar este proceso.

Algunos físicos creen que el colapso es real y fundamental. Otros piensan que es solo una apariencia. Sugieren que, aunque parezca que la función de onda colapsa, en realidad el sistema completo (incluyendo la partícula y el aparato de medición) sigue evolucionando de una manera más compleja, sin un colapso real.

La naturaleza no local del colapso

Un aspecto sorprendente del colapso de la función de onda es su naturaleza "no local". Esto significa que cuando se mide una parte de un sistema cuántico, la función de onda cambia instantáneamente, no solo en el lugar de la medición, sino en cualquier otra parte del sistema, por muy lejos que esté.

¿Qué dice la interpretación de Copenhague?

Según la interpretación de Copenhague, una de las formas más aceptadas de entender la mecánica cuántica, la función de onda describe probabilidades. Si nuestro conocimiento sobre un sistema cambia debido a una observación, es natural que las probabilidades también cambien.

Por ejemplo, si tienes dos monedas entrelazadas (conectadas de una manera especial), y sabes que si una cae cara, la otra también lo hará. Si miras una moneda y ves que es cara, sabes al instante que la otra también es cara, sin necesidad de verla. En el mundo cuántico, este efecto es aún más profundo. Lo que observamos en un lugar puede depender de lo que se eligió observar en otro lugar distante. Este fenómeno se conoce como entrelazamiento cuántico.

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Véase también

En inglés: Wave function collapse Facts for Kids