Angel "Java" Lopez en Blog

Publicado el 16 de Julio, 2015, 7:38

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Sigo leyendo, traduciendo y comentando brevemente lo que escribe Dirac sobre la superposición de estados, una característica cuántica no explicable clásicamente:

In the two preceding sections examples were given of the superposition principle applied to a system consisting of a single photon. § 2 dealt with states differing only with regard to the polarization and § 3 with states differing only with regard to the motion of the photon as a whole.

En las dos secciones precedentes fueron presentados ejemplos del principio de superposición aplicados a un sistema de un solo fotón. La sección 2 trataba con estados que diferían solamente en la polarización y la sección 3 con estados que diferían solamente con respecto al movimiento de un fotón como un todo.

Esas secciones las presenté en:

Polarización del Fotón
Interferencia de Fotones

The nature of the relationships which the superposition principle requires to exist between the states of any system is of a kind that cannot be explained in terms of familiar physical concepts. One cannot in the classical sense picture a system being partly in each of two states and see the equivalence of this to the system being completely in some other state. There is an entirely new idea involved, to which one must get accustomed and in terms of which one must proceed to build up an exact mathematical theory, without having any detailed classical picture.

La naturaleza de las relaciones que el principio de superposición requiere que existan entre los estados de cualquier sistema es de una clase que no puede ser explicada en términos de conceptos físicos familiares. Uno no puede en el sentido clásico describir un sistema como estando parcialmente en cualquiera de dos estados y ver la equivalencia de esto con el sistema estando completamente en algún otro estado. Hay una nueva idea involucrada en esto, a la cual uno debe acostumbrarse y en términos de la cual uno debe proceder a construir una teoría matemática exacta, sin dar ninguna imagen clásica detallada.

Dirac prefiere la teoría matemática "exacta" que una imagen clásica que no puede conciliarse con lo que se sabe de los resultados experimentales: la única explicación encontrada a éstos es la superposición de estados, no pueden ser explicados imaginando que un sistema tan simple como un fotón ESTE en un estado determinado. Es típico de Dirac buscar la teoría matemática, mas que la imagen física, como por otro lado, estaba acostumbrado Bohr, a quien Dirac no entendía por apelar cada tanto a analogías y vaguedades, en lugar de plasmar sus ideas en teorías matemáticas.

Aparecen dos conceptos a describir por la teoría: los pesos relativos de cada estado en la superposición, y un valor nuevo, la diferencia de fase, que pasa a explicar con un ejemplo:

When a state is formed by the superposition of two other states, it will have properties that are in some vague way intermediate between those of the two original states and that approach more or less closely to those of either of them according to the greater or less 'weight' attached to this state in the superposition process. The new state is completely defined by the two original states when their relative weights in the superposition process are known, together with a certain phase difference, the exact meaning of weights and phases being provided in the general case by the mathematical theory. In the case of the polarization of a photon their meaning is that provided by classical optics, so that, for example, when two perpendicularly plane polarized states are superposed with equal weights, the new state may be circularly polarized in either direction, or linearly polarized at an angle 1/4 pi, or else elliptically polarized, according to the phase difference.

Cuando un estado está compuesto por la superposición de otros dos estados, tendrá propiedades que están en algún vago modo intermedio entre los dos estados originales y esta aproximación será más o menos cercana a cualquiera de ellos de acuerdo a lo mayor o menor del 'peso' asociado a este estado en el proceso de superposición. El nuevo estado está completamente definido por los dos estados originales cuando sus pesos relativos en el proceso de superposición son conocidos, junto con una cierta diferencia de fase, siendo provistos en el caso general los significados exactos de los pesos y fases por la teoría matemática. En el caso de la polarización de un fotón su significado es provistos por la óptica clásica, por ejemplo, cuando dos estados planos polarizados perpendiculares se superponen con iguales pesos, el nuevo estado puede ser polarización circular en una dirección, o polarización lineal en ángulo de un cuarto de pi, o elípticamente polarizado, de acuerdo con la diferencia de fase.

Es ahí, en el ejemplo de la polarización, donde se pone en juego la influencia de la diferencia de fase en el resultado final. Esa diferencia de fase le da a la teoría cuántica un sabor especial, pues LA INTERFERENCIA entre estados dependerá de esa diferencia de fase, no sólo de sus pesos.

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
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Por ajlopez, en: Ciencia