¿Deberíamos confiar en la mecánica cuántica para el funcionamiento de los espejos?
En este video se explica que no es necesario que los fotones obedezcan las leyes de la reflexión y cada fotón puede tomar cualquier camino posible para llegar al llamado receptor de agujero negro y todos los caminos tienen ciertas probabilidades como se muestra en la imagen.
Pero si ese es el caso, ¿por qué vemos una determinada región de la habitación cuando nos paramos frente al espejo como en esta imagen? ¿No deberíamos ver incluso las esquinas de la habitación en la misma posición? Pero para verlos tenemos que inclinarnos hacia un lado o mover la cabeza.
Si las matemáticas dicen que la probabilidad existe, ¿por qué no la observamos en nuestra vida diaria? Dado que nunca sucede, ¿no debería la probabilidad ser cero?
Edición 1: ¿Es alguna vez posible o hay algún fenómeno en el que veamos los efectos (planteados en la pregunta), es decir, las rutas de los fotones no interfieren hasta cero y, por lo tanto, tienen una probabilidad distinta de cero? ¿Cómo se vería?
Edición 2: ¿Es más probable que el efecto mencionado anteriormente sea posible con un espejo curvo (ya que cada parte de un espejo esférico se puede considerar como un espejo plano)?
Respuestas
¿Es posible alguna vez o hay algún fenómeno en el que veamos los efectos (planteados en la pregunta), es decir, las trayectorias de los fotones no interfieren a cero tienen una probabilidad distinta de cero? ¿Cómo se vería?
Sí, hay experimentos para verificar esto. Con buenos detectores se puede verificar que si los bordes de los espejos están cubiertos, el conteo de fotones en el detector se ve afectado. Esto indica que los caminos están cortados.
Una forma más directa de ver si la luz toma todos los caminos es cambiar la reflectividad del espejo de manera que algunas partes no se reflejen. Una de estas alteraciones consiste en realizar un patrón alternativo de alta y baja reflexión. Esencialmente haciendo una rejilla reflectante.
El resultado de este corte de caminos con patrón es que aparece un patrón de difracción en el detector. Indicando que el efecto es acumulativo de todos los caminos.
En mecánica cuántica tratamos con amplitudes, no con probabilidades directamente. Las amplitudes son números complejos, las probabilidades son el cuadrado de estas amplitudes. Lo que dice la primera imagen es cierto en el sentido de que cada camino entre la fuente de luz (llámelo A) y un observador, tal vez usted (llámelo B) tiene una amplitud distinta de cero. Sin embargo, lo que pasa con las amplitudes es que interfieren. Llamemos a la amplitud que el fotón toma un cierto camino,$a[x(t)]$, dónde $x(t)$es el camino que sigue. Entonces podemos escribir la amplitud de un fotón para salir del punto A y llegar a B como,$$K(B,A) = \text{sum of $a [x (t)]$ over all paths between A and B }$$ En esta suma, aunque $|a[x(t)]|$puede ser igual para todas las rutas, cuando las agrega, puede obtener cero. Esto es de la misma manera que$|-1| = |1|$ y $1-1 = 0$. Es por eso que solo ves ciertas cosas en el espejo pero no otras. Simplemente para los objetos que no ve, las amplitudes de todos los caminos posibles sumados dan cero. Al calcular la probabilidad de que un fotón salga de A y alcance B, cuadre$K(B,A)$y entonces si $K(B,A)$ es cero, la probabilidad es cero.