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Mecánica cuántica from a dummy. Que no te lo cuenten 5

SeriousVamos a ponernos serios un momento que ya somos mayorcitos en esto de las cosas cuánticas.

Antes de nada, un poco de contexto. Las cuatro entradas previas a esta las podéis encontrar en el segundo bloque de entradas del Minicurso: Mecánica cuántica, EPR, entrelazamiento, desigualdades, loopholes y otras cosas del montón.

Si habéis llegado hasta esta entrada genial.  A mí me está resultando divertido, espero que vosotros también lo estéis disfrutando. Creo que si hemos llegado hasta aquí estamos en disposición de estrujarnos las meninges para poner en juego todo lo que hemos aprendido.

Quizás os pille de sorpresa, pero en este conjunto de entradas hemos sido un poco laxos en la formalidad que se presupone a una cosa tan seria y difícil como la cuántica.  La verdad es que hemos introducido de soslayo conceptos matemáticos y físicos que, espero, no son incorrectos pero pueden parecer sacados de la manga.

En esta entrada del minicurso vamos a comenzar un proceso por el que iremos aclarando algunos detalles. Nos proponemos explicar el formalismo que hay detrás de manera suscinta y emplearlo para deducir muchas cosas de las que hemos ido insinuando por el camino.  La cosa se puede empezar a poner fea, ¿te vas a echar atrás ahora?

chuck

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Mecánica cuántica from a dummy. Que no te lo cuenten 2

pico-y-palaRetomemos el pico y la pala para seguir nuestro camino por la cuántica. Continuaremos por donde lo dejamos en la entrada anterior:

Mecánica cuántica from a dummy. Que no te lo cuenten 1

En esta primera entrega vimos como seleccionar estados y como definir operadores sobre los mismos.  Hoy vamos a presentar dos conceptos, la superposición cuántica y los valores esperados de los observables con lo que trabajamos.

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¡Aquí ha habido un colapso! Sospechosa principal, la gravedad

horatioHoy voy a hablar de un tema que me ha taladrado la cabeza desde que lo conocí. Un tema del que aún tengo la esperanza de entenderlo al cien por cien y poder decir algo con fundamento sobre él.  Pero no os voy a contar mis anhelos científicos. Lo que puedo hacer ahora es contaros algo acerca del tema en cuestión porque quizás no sea muy conocido.

La cosa va del colapso de los estados cuánticos, o el colapso de la función de onda, elige la versión que quieras.  Esto no es más que el conocido como problema de la medida en mecánica cuántica.  Este problema ha traído de cabeza a los físicos desde la aparición de la cuántica y aún hoy no hay una respuesta clara, aunque algunos dicen tenerla.

Pero hoy, vamos a hablar de la propuesta de Roger Penrose, y desarrollada por muchos otros, de que el colapso del los estados cuánticos superpuestos está mediado por efectos gravitatorios.  Es decir, el colapso no es más que un proceso físico más que la mecánica cuántica estándar no tiene en consideración.  El colapso es algo objetivo.

Intentaré que la entrada sea lo más autocontenida posible y espero saber explicar lo que yo entiendo de este tema.

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Dime fotón, ¿de dónde vienes?

Parece que la cuántica continua con su cruzada contra nuestro sentido común, ya bastante maltrecho en lo tocante a su aplicación al mundo cuántico. No entraré en otras cuestiones donde dicho sentido tampoco parece que se emplee demasiado siendo, tal vez, más pertinente y necesario.

En esta ocasión, ha saltado a los medios la noticia de un sorprendente resultado. Hay situaciones en las que un fotón nos dice que ha pasado por un sitio por el cual no podía haber pasado en primera instancia.  Déjenme repetir esto:

El resultado obtenido nos dice que hay situaciones en las que el resultado de la medida de un fotón depende de caminos de dicho fotón que este no ha podido seguir.

No voy a repetirlo una vez más porque entonces dejaría de tener sentido y no terminaría de escribir esta entrada.

El artículo en cuestión del que vamos a hablar es:

Asking photons where have they been

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Sobre flechas y gatos

Si estás buscando la explicación definitiva sobre qué diantres significa eso del “gato de Schrödinger“, aquí no la vas a encontrar, casi seguro.

Sin embargo, quiero escribir sobre el tema, una vez más, porque tengo el convencimiento de que invirtiendo el suficiente tiempo todo el mundo puede llegar a entender el susodicho problema.  Esto supone un reto, tanto para mí que escribo la entrada y me tengo que hacer entender, como para ti que la estás leyendo y quieres entenderlo.  Ya sé todo eso de que “la mecánica cuántica no la entiende nadie“, “el gato está medio vivo y medio muerto“, etc.  Todo eso está muy bien, pero no lo comparto al cien por cien.  La cuántica es una teoría que nos enfrenta ante una situación novedosa, al contrario que la física clásica (no-cuántica) los fenomenos descritos, y comprobados experimentalmente, nos dejan sin la posibilidad de explicarlos en términos cotidianos y usuales. Eso nos lleva a que tengamos la sensación de indefensión, de que nos enfrentamos a entelequias y de que no es fácil “entenderlos”.

Por otro lado están los físicos que hablan con soltura de términos y conceptos que suenan a metafísica, sistemas que están en dos sitios a la vez, sistemas de los que no conocemos sus propiedades hasta que no medimos, colapsos de la función de onda, etc. En realidad los físicos hablan así de estos temas porque han sido entrenados en un formalismo matemático que hace meridianamente claros estos conceptos. Debajo de esas palabras de uso común (más o menos) un físico tiene un fondo de matemáticas que le da la seguridad de que lo que está diciendo con palabras llanas es correcto. La dificultad en transmitir este mensaje está en que usualmente el interlocutor interesado no tiene, ni tiene porqué tenerlo, ese fondo matemático y las imágenes mentales que provocan las metáforas empleadas por los físicos suelen confundir más que aclarar. Valga como ejemplo el famoso, y desdichado, gato.

En esta entrada vas a encontrar una explicación de los conceptos matemáticos elementales para entender de qué va eso del gato. Y lo único que hace falta es saber qué es un vector, el resto vendrá dado solo. Así que, si has llegado hasta aquí y sigues interesado en el tema me gustaría darte algún consejo:

1.-  Olvídate de los gatos por un momento.

2.  Ve esto como algo que está a tu alcance. Los vectores son algo con los que nos hemos tenido que enfrentar alguna vez en el colegio o instituto y eso es lo que nos hace falta.

3.- Si después de leer esta entrada sigues sin entenderlo la culpa es toda mía. Yo seguiré intentándolo en el futuro 🙂

Y para finalizar esta introducción al tema de la entrada he de decir que ha sido inspirada por una interesantísima charla con @Uhandrea, @Irreductible, @emulenews, @aberron, @fooly_cooly, @DonMostrenco, @migusan, @ClaraGrima y @Perestupinya.  Es una experiencia muy enriquecedora ver lo alejados que estamos los físicos de poder satisfacer las ganas de saber por la gente que no es especialista en el tema, y de estos angelitos nadie podrá decir que no están interesados en ciencia. Así que tendremos que volver a intentarlo una y otra vez.

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