¿Por qué la gravedad no actúa como una medida?

Question

Creo que debe ser una pregunta muy básica pero no he podido encontrar las respuestas en ningún sitio. Estaba empezando a leer sobre la Mecánica Cuántica y me vinieron a la mente estas preguntas:

Según tengo entendido el universo cuántico se considera estocástico, y el acto de medición es lo que hace que las funciones de onda colapsen en un único estado, lo que se llama colapso de la función de onda, haciendo que el sistema asuma aleatoriamente sólo uno de sus posibles estados.

Copenhague dice que el sistema se transforma de una superposición de estados a un único estado.

El problema es que ¿la gravedad no debería hacer que todas las partículas siguieran midiéndose a sí mismas y actuaran como observadores todo el tiempo (y así hacer que las funciones de onda siguieran colapsando y negando un estado no colapsado)? En el sentido de que todas las partículas están en constante interacción con los campos gravitatorios de las demás.

Por ejemplo, el gato de Schrodinger, digamos que si está muerto emite gravedad desde una posición tumbada y si está vivo desde una posición recta. El problema que veo es que si la gravedad lleva información y es una onda o fuerza, entonces ¿cómo es posible que exista una superposición de estados?

¿El hecho de que la gravedad sea una partícula es un requisito para que la superposición sea cierta?

Espero que mi pregunta haya quedado lo suficientemente clara, ¡gracias!

Answer 1

No, la gravedad no "causa" una medición de mayor manera que la fuerza eléctrica u otra fuerza. De hecho, una diferencia es que entre dos partículas, la gravedad es $10^{40}$ veces más débil que la fuerza eléctrica, por lo que sus efectos -y los de tu hipotética "automedición"- son insignificantes en relación con la fuerza eléctrica. Ninguno de ellos existe.

La idea de que la gravedad hace "colapsar" las funciones de onda fue vagamente propuesta por Roger Penrose y se puede demostrar fácilmente que es completamente errónea. Si tal efecto existiera, llevaría a la pérdida de coherencia e interferencia en los experimentos que sabemos que siguen siendo coherentes y en las violaciones del principio de equivalencia (todas las formas de energía deben acelerar de la misma manera en el campo gravitatorio).

El hecho de que los resultados de una medición sean "nítidos" se reduce a que la función de onda no es una onda clásica "objetivamente existente", sino sólo una onda de amplitud de probabilidad, y los fenómenos reales que existen, los resultados de las mediciones, son los resultados nítidos que conocemos; la función de onda es sólo una herramienta para predecir las probabilidades. Los resultados "nítidos" de las mediciones no tienen nada que ver con la gravedad ni con ningún otro "mecanismo" particular que se pueda pensar. No hay ningún mecanismo; el carácter probabilístico de la función de onda es un postulado fundamental de la mecánica cuántica.

Cuando se lanza un dado, la probabilidad de cada resultado es 1/6: $$(1/6,1/6,1/6,1/6,1/6,1/6)$$ Cuando se obtiene un resultado concreto, como el 4, la distribución de probabilidad se "encoge" a $$(0,0,0,1,0,0)$$ Pero el encogimiento no se debe a ninguna "fuerza". Se debe a nuestro aprendizaje del resultado. En la física clásica, uno puede imaginar que el número 4 ya estaba "garantizado" antes de que el dado cayera, debido al determinismo. Pero en la mecánica cuántica, no es posible: los resultados son realmente aleatorios. Pero el "encogimiento" de la función de onda sigue siendo sólo el cambio del conocimiento, no el encogimiento físico de ninguna onda clásica.

Otra forma, relacionada con la anterior, de falsear tu pensamiento es señalar que la función de onda, al no ser una onda o campo clásico, no se autoatrae. De hecho, cualquier auto-atracción significaría que la dinámica es no lineal en la función de onda. Pero la linealidad de los operadores de evolución en función de las funciones de onda es un principio de la mecánica cuántica, la linealidad, y se mantiene de forma totalmente general, incluyendo los casos con gravedad.