¿Estoy en una superposición?

Question

Alguien me está mirando. Ahora, saben mi posición y mi momento, con cierta incertidumbre.

Por lo tanto, no han medido ni mi posición ni mi momento, ya que ninguno se conoce perfectamente. Midiendo alguna otra observabl $O$, me encontraron en algún estado propio de $O$: $|\psi\rangle$.

$|\psi\rangle$ es tal que, si lo expreso en la base de posición, obtengo una superposición (muy estrecha) de estados propios, centrada en alguna ubicación. Lo mismo con la base de momento.

Esto significa que en este momento, estoy en una superposición de estados propios de posición. Esto significa que en este momento, no tengo una posición bien definida.

¿Es esto correcto?

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(Si lo es, significa que no tengo algo como una posición definida. ¿Estoy en ninguna parte?! Tampoco tengo momento. De hecho, a menos que mi momento se vuelva completamente indefinido, nunca puedo estar en ningún lugar...)

Answer 1

TL;DR Tu posición no está bien definida... pero por razones más mundanas.

Vista mecánica cuántica
No estás en un estado puro, es decir, no eres un objeto que pueda ser descrito por una función de onda, sino más bien una colección de billones de partículas en un estado de equilibrio térmico. Es decir, puedes ser descrito por una matriz de densidad, con probabilidades bastante bien definidas de encontrarte en un lugar determinado.

La estadística clásica importa
En la práctica, asignar una posición a un objeto dinámico extendido es en sí mismo un esfuerzo lleno de incertidumbres, y medirlo implica una cantidad considerable de errores estadísticos, que son más importantes (en condiciones de vida) que cualquier incertidumbre cuántica involucrada.

Answer 2

La pregunta '¿dónde estoy?', tomada a un nivel microscópico, apenas tiene sentido.

Un cuerpo humano, como un sistema físico, es abrumadoramente complejo. Ciertamente no puede ser descrito como un sistema cuántico de ninguna manera práctica, e incluso clásicamente, simplemente no puede ser conceptualizado en su totalidad a esta escala y nivel de detalle.

Por ejemplo, ¿dónde termina? ¿La fauna compuesta por miles de millones de células que viven dentro y por todo el cuerpo (el holobionte) es parte de él, o no? Cada vez que respiramos, cada vez que tocamos algo, algunos de estos organismos abandonan nuestro cuerpo y otros entran en él. Las posiciones y el momento se están fugando continuamente.

¿Tiene sentido hablar sobre la superposición de un ecosistema abierto? Si un diminuto subsistema molecular está en superposición espacial, ¿eso cuenta como una superposición del todo?

Y solo por diversión, considera el cuerpo relativísticamente: existen fluctuaciones estructurales en proteínas en escalas de tiempo de nanosegundos - pero un nano-segundo de luz es de hecho el orden de magnitud adecuado para medir un cuerpo humano. La relatividad de la simultaneidad significa que no podemos definir de manera inequívoca el valor temporal específico en el que podríamos medir una posición para todo el cuerpo; ¡en un nanosegundo, la cabeza y los pies están causalmente desconectados!

Mi punto aquí es que, sea cual sea la descripción física con la que terminemos, no podemos escapar de la necesidad de elegir una manera específica de descomponer, simplificar y separar de qué estamos hechos en una miríada de sistemas, solo para poder hablar de una 'posición microscópica del cuerpo', y esto es en gran medida arbitrario. La noción de superposición del cuerpo entero se pierde irremediablemente en ese proceso.

Ahora, si bien no se puede decir de manera significativa que un cuerpo humano está en superposición espacial, dentro de ese cuerpo hay muchos subsistemas moleculares y atómicos que, en sus propias escalas, están suficientemente aislados para que la superposición sea una posibilidad, de hecho, se puede considerar que la unión química es en sí misma una superposición.

Answer 3

En primer lugar, dado que cualquier vector se puede escribir como una superposición en cualquier base dada, siempre estás en una superposición de... algo.

Pero está bien, sé que estabas hablando específicamente sobre la base de posición.

La interacción continua entre tú (como un objeto cuántico) y tu entorno conduce a una decoherencia inmediata, de modo que los estados propios de posición se vuelven incoherentes entre sí. Por lo tanto, como dijiste, terminas en una superposición muy, muy estrecha de estados propios de posición.

Sin embargo, la magnitud de la dispersión de posición (indeterminación cuántica) es tan pequeña que se ahoga dentro de la incertidumbre ordinaria (clásica). Por lo tanto, es imposible detectarla y no tiene consecuencias notables (por lo que sabemos, por supuesto).

Editar: No quería ponerme muy técnico, pero vale la pena mencionar que de hecho hay dos cosas sucediendo aquí.

• Qué base se selecciona debido a la interacción con el entorno: este proceso se llama decoherencia.
• En esta base, qué vector se selecciona mediante una medición: esto es mucho más complicado y no se comprende completamente. Digamos simplemente que la función de onda colapsa más o menos rápidamente después de una medición.

En mi respuesta anterior, también asumí que un ser humano está sujeto a "mediciones" extremadamente frecuentes, lo que mantiene su función de onda muy cerca de un estado propio de posición.

Answer 4

Cuando alguien te mira, ven parte de ti, otras partes son inobservables para ellos.

¿Estoy en superposición? puede que no encuentre una respuesta basada en la información limitada que reúne un solo observador. Luego está la cuestión de si tu observador está en superposición o no lo está. Cuánto de ellos ve cuánto de ti.

Actualmente te observas a ti mismo como 'yo' pero eso no durará para siempre.

Antes de determinar dónde estás (si es importante que esta pregunta sea respondida con referencia a ti y no permitir la sustitución por algo más simple), entonces necesitamos determinar qué importancia tiene tu auto-percepción. Lo que necesitaría para avanzar es saber desde dónde te observas como 'yo' desde.