Dos explicaciones muy buenas

El espacio tiempo explicado en un minuto

"Imagínense este señor que está desde una distancia d mirando un árbol. Los rayos de luz tienen que salir del árbol para llegar a la retina del observador y que vea que el árbol está allí. El rayo de luz tardará una cierta cantidad de tiempo, porque la velocidad de la luz c es finita, lo que está viendo este señor es el árbol en el pasado, en un tiempo t=d/c, que en este ejemplo es una cantidad muy pequeña, microsegundos atrás, o menos.

Y mientras más lejos miremos, más en el pasado. Lo que uno ve son siempre cosas que han ocurrido en el pasado, nadie puede ver realmente el presente. Si vemos lo suficientemente lejos, por ejemplo con los potentes telescopios actuales, podemos ver y fotografiar como era el universo cuando recién se estaba formando.

Ojo, que esto no tiene nada que ver con viajar en el tiempo porque no nos estamos moviendo en el tiempo, simplemente podemos ver como eran las cosas antes, gracias a que la velocidad de la luz no es infinita ni instantánea.

Entonces se puede definir el espacio-tiempo como una dimensión, formada por una malla de rayos de luz, como esas que muestran al ilustrar la curvatura del espacio-tiempo. 

¿Por qué decimos que es una misma cosa? Porque podemos convertir distancias en unidades de tiempo y viceversa con solo usar la constante  que es la velocidad de la luz c.

¿Se acuerdan que dijimos eso de t=d/c? Bueno, ahi está la prueba que el espacio y el tiempo son dos formas de lo mismo solo que se relacionan por c que es un número fijo, una constante".

Así es como lo explica César Gómez en su excelente charla Gravedad y Mecánica Cuántica. Seguramente a muchos esta explicación les traerá a la memoria otra ecuación de equivalencia que es e=mc^2. ,

Me pregunto por qué todavía se habla de materia y energía como cosas separadas, cuando con este mismo razonamiento deberíamos hablar de materia-energía. Pero en fin, me gustó mucho esa analogía así es que aprovecho de colocarla aquí.

Como colapsa la función de onda
Hay un entretenido video del Doctor Fisión donde se refiere al modelo actual del átomo, que es muy distinto del antiguo modelo de Bohr, parecido a un sol (el núcleo) con pequeñas bolitas orbitando en torno como si fuesen planetas.

Bueno, no pude encontrar el video pero si veo este short donde habla algo de el modelo de Schroedinger y Heisemberg que se usa en la actualidad como el más aproximado a como se cree que realmente es la cosa.

Este modelo dice que los electrones son cuanticos, lo que quire decir que están sujetos al Principio de Indeterminación de Heisenberg, es decir no son bolitas de materia sino densidades de probabilidad  que están definidos por la Ecuación de Schroedinger.

No me voy a meter con la ecuación porque para mi y para muchos de los regulares todo eso de hamiltonianos, función de onda y cosas por el estilo es chino mandarín y como no somos investigadores no tenemos para qué entenderlo. 

Sin embargo podemos aceptar por fe, que esa ecuación nos da la probabilidad de encontrar el electrón en un lugar determinado.

Hasta allí todo es entendible, el problema es que la posición del electrón mientras no se mide directamente no existe, no está determinada

Por eso la ecuación puede ser solo de probabilidad, es imposible predecir el punto en que estará el electrón hasta el instante en que lo medimos.

Ojo, que esto no es porque se esté moviendo, sino que mientras no lo medimos no ocupa una posición en el espacio sino que toda una región. 

Al hacer la medición se dice que la ecuación de onda "colapsa" y el electrón adquiere una localización determinada. 

Esto es algo que nunca pude entender por más vueltas que le daba. La cosa se explica bien en el video Una Mejor Manera de Ver los Átomos.

Hay una analogía muy buena para la indeterminación: por ejemplo tomemos una moneda que puede tener dos estados, cara o sello. Cuando la lanzamos, mientras da vueltas por el aire la moneda no tiene ningún estado porque se mueve en todas las direcciones.

Al atraparla recién la moneda adquiere su estado, que depende de la "medición" que hicimos, es decir el instante en que la atrapamos, ese sería un equivalente al colapso de la ecuación de onda.

Claro que la analogía es burda porque Wilson podría decir que si conocemos las condiciones iniciales, el ángulo, la fuerza y blabla podríamos calcular que va a salir en el momento de medirla. 

Pero en una moneda realmente aleatoria las condiciones iniciales no dirían nada, aparte de una distribución de probabilidad.

Me pareció un ejemplo bien bueno para aceptar intuitivamente que es el colapso de la función de onda, especialmente para entender la diferencia entre el determinismo clásico y las probabilidades cuanticas.

Esto de que el electrón es cuántico y no una partícula material que ocupa un lugar que puede determinarse tiene implicaciones espectaculares. 

Por ejemplo la ecuación de onda para encontrar el lugar físico donde está el electrón en un momento dado da una distribución de probabilidades de alcance infinito. 

Es decir existen lugares donde la probabilidad de orbitar es mayor, en sus bandas de energía por ejemplo, pero también existen probabilidades pequeñas -pero no cero- que se encuentre en cualquier lugar del universo.

Tal como las ondas de radio tienen un alcance infinito, aunque para detectarlas más lejos necesitamos un receptor cada vez más sensitivo, la localización de los electrones podría estar en cualquier lugar con una probabilidad que no es cero.

Me parece una idea extraordinaria, que permite intuir al menos esa teoría que todo el universo consiste en un solo electrón y lo que vemos son sus manifestaciones. Existe una teoría asi, aunque usted no lo crea.