El experimento de la doble rendija requiere la interferencia ondulatoria de posibles trayectorias según el principio de acción cuántica, pero no requiere entrelazamiento, ya que se trata de un fenómeno de una sola partícula. ¿No es el entrelazamiento aún más misterioso, puesto que viola el realismo local y, por tanto, no puede explicarse mediante la teoría de ondas piloto de De Broglie? ¿Hay alguna razón por la que a Feynman no le preocupara el entrelazamiento?
Respuestas
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Creo que lo que quería decir es que aún no disponemos de una interpretación única y consensuada de lo que ocurre "realmente" a nivel cuántico, y el experimento de las dos rendijas tipifica la naturaleza de la brecha conceptual que aún tenemos que llenar. En ese contexto, el entrelazamiento puede considerarse "sólo" otro ejemplo de los extraños efectos que surgen de la naturaleza cuántica de la materia.
El problema fundamental del experimento de las dos rendijas -y de todos los demás experimentos que muestran efectos de interferencia cuántica- es que no comprendemos realmente el vínculo entre una partícula y su función de onda asociada. Sabemos que la función de onda nos dice probabilísticamente dónde puede encontrarse la partícula, y sabemos que si modelamos el experimento de las dos rendijas suponiendo que la función de onda de un electrón incidente interfiere consigo misma, obtenemos un resultado que concuerda con el experimento. Pero, ¿por qué debería comportarse así la función de onda? ¿Cuál es la causa de que la función de onda sea bloqueada por la pantalla y pase sólo a través de las rendijas, dado que: a) la pantalla es en cualquier caso en gran parte espacio vacío a nivel microscópico; b) no parece importar de qué está hecha la pantalla; c) el efecto se produce tanto si la partícula incidente está cargada eléctricamente como si es un neutrón, por ejemplo; y d) objetos bastante grandes con cientos de átomos pueden ser difractados. Entonces, ¿por qué, en todos esos casos dispares, podemos modelar lo que ocurre simplemente suponiendo que el objeto incidente tiene una longitud de onda asociada y la pantalla bloquea la propagación de la onda incidente exactamente igual que una pantalla macroscópica con dos rendijas afectaría a una onda de agua? Y hay que tener en cuenta que las funciones de onda son entidades matemáticas abstractas con componentes imaginarias, así que ¿por qué habrían de difractarse físicamente?
Creo que cuando tengamos una respuesta cristalina y universalmente consensuada a preguntas como ésa, sabremos también cuál es la mejor manera de conceptualizar el entrelazamiento.
flippiefanus
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El concepto de entrelazamiento fue introducido por Schrödinger. 1 Así que la idea debe haber sido conocida por Feynman.
Sin embargo, el entrelazamiento es consecuencia de un concepto más profundo asociado a la forma en que el sistema cuántico puede formar superposiciones de múltiples entidades (partículas). Supongo que Feynman entendió que ésta es la propiedad esencial de la física cuántica que la diferencia de lo que llamamos física "clásica".
Este principio de superposición es en realidad una consecuencia de algo aún más profundo, a saber, el hecho de que las interacciones están cuantizadas y localizadas, lo que ya se puso de manifiesto en los trabajos de Planck y de Broglie. Tal interacción daría lugar inevitablemente a superposiciones de múltiples entidades. Estas propiedades de las interacciones se revelan en el experimento de la doble rendija. Aunque el campo de la partícula interfiere debido a las rendijas, la observación implica detecciones cuantizadas localizadas.
No creo que la física cuántica siga siendo hoy tan "misteriosa" como pensaba Feynman. Muchas personas muy inteligentes han reflexionado sobre ella desde diversas perspectivas. Como resultado, tenemos una muy buena idea de lo que está pasando. Lo que ocurre es que los conceptos son contraintuitivos.
- E. Schrödinger, "Discusión de las relaciones de probabilidad entre sistemas separados". Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, 31, 555-563 (1935); E. Schrödinger, "Relaciones de probabilidad entre sistemas separados". Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, 32, 446-452 (1936).
LPChip
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Yo diría que hay entrelazamiento en el experimento de la doble rendija. Por entrelazamiento entiendo algún tipo de "acción fantasmal" a distancia, como en el artículo de EPR, aunque no necesariamente en el sentido de violación de la desigualdad de Bell.
Consideremos la situación en la que siempre hay como máximo una partícula en el aparato de doble rendija. Aunque antes de la detección la función de onda de la partícula se extiende por toda la pantalla de detección, en el momento en que se detecta una partícula en algún lugar de la pantalla, se sabe con certeza que no puede haber detecciones en ningún otro lugar, como si toda la función de onda en otros lugares desapareciera de repente de forma espeluznante.
user40876
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No estoy seguro de si esto es lo que el Sr. Feynman tenía en mente, pero he aquí algunas ideas mías.
La partícula interactúa con la placa que contiene las rendijas, y esta interacción da lugar a un entrelazamiento entre los átomos de la placa y los estados de la partícula. El estado combinado resultante es una superposición de "estados básicos combinados", donde cada "estado básico combinado" individual ya contiene la información sobre dónde aterrizará la partícula en la pantalla (en este sentido, quizá podamos decir que la partícula "rebota"). Al medir en la pantalla de detección, el estado resultante es un "estado básico combinado", una parte del cual contiene la posición de la partícula. Teóricamente, esto también da información sobre el estado de las partículas en la placa (aquellas con las que tuvo lugar la interacción). Sin embargo, al experimento no le interesa esa otra parte del estado.
No tenemos información sobre el estado de la partícula cuando llega a la placa, la función de onda describe la incertidumbre sobre cómo se ha dispersado la partícula en el espacio. El resultado es el patrón de superposición de "estados básicos combinados". Ahora bien, existe otra variante del experimento de la doble rendija en la que (debido a Feynman, por cierto) se colocan detectores inmediatamente antes o después de las rendijas. Entonces el patrón de interferencia desaparece (o se reduce), ya que la medida da información sobre el estado combinado y da lugar a un colapso de la función de onda ("obliga a una realidad para la partícula").
Teóricamente, con esta explicación, podría haber diferencia entre lo cerca o lejos que se coloquen los detectores. Moviendo los detectores se modula la intensidad del patrón de interferencia. No estoy seguro de si esto es cierto, ya que no he hecho este experimento.
