¿Es el colapso de la función de onda la única fuente de "aleatoriedad" en QM? ¿Y las fluctuaciones de campo? ¿Son siquiera distintas?

Question

Básicamente quiero saber la validez de la afirmación "Toda aleatoriedad se origina en el colapso de las funciones de onda" o quizás "El único acontecimiento aleatorio verdadero es el colapso de las funciones de onda"

En un principio me pareció que esto encajaba, pero luego pensé en las fluctuaciones aleatorias de los campos cuánticos subyacentes, así como en la idea de que las fluctuaciones cuánticas en el big bang combinadas con la hiperinflación pueden haber causado la distribución desigual de la materia que vemos hoy. Esos efectos no se deben al colapso de la función de onda, ¿verdad?

¿Hay más fuentes de aleatoriedad? ¿Hay alguna afirmación general que podamos hacer sobre la aleatoriedad y su origen físico?

Answer 1

Es importante entender que los campos no fluctúan. Esto se analiza en la pregunta ¿Se producen realmente fluctuaciones de vacío todo el tiempo? (spoiler: la respuesta es no ).

La aleatoriedad de la que hablas se debe a medir alguna cantidad cuando la función de onda no es un estado propio de esa cantidad. Por ejemplo, supongamos que medimos energía. Si nuestra función de onda no es un estado propio de la energía, podemos escribirla como una suma de estados propios de la energía:

$$ \Psi = a_1 \psi_1 + a_2 \psi_2 + a_3 \psi_3 + ~ ... $$

donde el $\psi_i$ son las funciones propias de energía. A continuación, la medición de la energía colapsa aleatoriamente la función de onda a uno de estos estados propios $\psi_i$ con probabilidad $\left| a_i \right|^2$ . Este es el elemento aleatorio en QM, y se aplica a los campos cuánticos exactamente de la misma manera.

Answer 2

Este problema es común a la física, donde las observaciones son siempre conjuntos de "puntos".

Cuando el número de puntos es grande, se tiene una "imagen" clara; de lo contrario, varios o un solo punto no son representativos.

En Mecánica Clásica se hace una media sobre el conjunto de puntos en un "tiempo" (=intervalo de tiempo) y se encuentra un comportamiento "determinista" de tales "valores medios" (coordenadas de la Luna, por ejemplo). Cuando el número de puntos es pequeño (la intensidad luminosa es pequeña), los resultados de la observación son vagos o inútiles. Siempre hay que disponer de una buena estadística para decir algo cierto sobre las observaciones.

Nótese también , el cuerpo observado debe cambiar (irradiar o absorber) para ser observado, por lo que atribuimos la imagen de una entidad "objetiva" a algo que no es objetivo (intacto), ¡sino cambiante! Lo primario es un conjunto de puntos debido al intercambio de energía; la imagen producida es una especie de avatar más que la verdadera entidad, por lo que depende de la forma en que procesemos (tratemos) los datos obtenidos.

Answer 3

Incluso sin colapso, una función de onda proporciona una descripción intrínsecamente aleatoria. Conocerla es sólo proporcionar el bloque de construcción para conocer la probabilidad de una medida. Es decir, el resultado de una medición es una variable aleatoria. ¿Qué más?

Como observación al margen, añadiría que no hay ninguna necesidad intrínseca de que un campo cuántico fluctúe. Es un concepto erróneo. ¿Diría usted que una función de onda fluctuaría?