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Interpretación de Bohm vs Interpretación de Copenhague.


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9 respuestas en este tema

  • Ulises

  • IGNIS EXCUBITOR

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#1

Escrito 01 febrero 2017 - 18:08

Antes de nada decir que soy un simple aficionado a la física que apenas acaba de empezar a andar y tengo esta duda que sé que personas de este foro me podrían ayudar a entender.

 

Por un lado tenemos la Interpretación de Copenhague que es la más aceptada universalmente pero que presenta paradojas e ideas contrarias a la lógica o al menos a la intuición y da una visión indeterminista de la naturaleza.

 

Y por otro la Interpretación de Bohm que aparentemente resuelve las paradojas, el problema de la medida o el colapso de la función de onda y además es más acorde a la lógica o intuición y es determinista.

 

Mi pregunta es por qué la Interpretación de Copenhague es la interpretación más aceptada si la de Bohm parece más razonable. ¿Tiene que ver que lo de las variables ocultas es como el éter por el que debía viajar la luz?

 

El caso es que el tema de las ondas piloto es bastante atractivo. Dejo un vídeo que me ha llamado la atención.

 

 

 

La otra teoría, la de que cada vez que se observa un sistema cuántico el universo se descompone en diferentes ramas, una para cada resultado posible, me resulta un tanto inverosímil.


Electroquantum.png

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  • Ulises

  • IGNIS EXCUBITOR

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#2

Escrito 07 febrero 2017 - 01:45

Bueno, estoy leyendo el libro cuántica (guía de perplejos) de Jim Al-Khalili y aunque aún no he llegado a la mitad, puedo inferir el principal problema de la Interpretación de Bohm, y esto es, por lo que entiendo, que esta teoría no explica la no localidad del mundo cuántico. Sea lo que sea la función de onda; un concepto abstracto matemático o algo realmente físico, no es una onda clásica al uso, como sí parece ser el concepto de onda piloto. La interpretación de Bohm no explica el entrelazamiento cuántico o, a mi parecer, los resultados con interferómetros.

 

A lo mejor digo una barbaridad pero a veces me parece como si el mundo cuántico fuese la matemática hecha carne.

 

 


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  • veyond5

  • Methuselah

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#3

Escrito 02 marzo 2017 - 00:53

muy acertado el ultimo comentario, la matematica hecha carne, ;) no lo podria haber expresado mejor


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  • hardgamer46

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#4

Escrito 06 marzo 2017 - 14:07

@JAVOX


lll-1.gif    CodeCogsEqn%202.gif    ddddd.gif

 

Wir müssen wissen. Wir werden wissen.

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  • JAVOX

  • MERISIENTIFIKO

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#5

Escrito 06 marzo 2017 - 21:04

JAVOX

 

 

Qué cabrón X-D.

 

Nunca he sido muy partidario de darle más vueltas de las necesarias a las interpretaciones de la mecánica cuántica (bueno, más bien no he tenido tiempo) pero cuando saque un rato expongo un poco mi visión.


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  • Ruben_C

  • HARENA TIGRIS

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#6

Escrito 11 marzo 2017 - 13:45

Por lo que he logrado entender, aunque la interpretación de Copenhague sigue siendo la más común entre la comunidad científica, entre los teóricos no gusta tanto porque crea una dualidad entre lo micro y lo macro. En una interpretación más coherente, la física macro debería derivarse de la física cuántica. Esto lo logra por ejemplo la interpretación de los mundos múltiples pero tiene la desagradable consecuencia que todos sabemos. En este artículo repasaban la visión de los físicos mediante un mini sondeo:

 

https://arxiv.org/abs/1301.1069

 

qmpoll.jpg

 

Un saludo


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  • JAVOX

  • MERISIENTIFIKO

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#7

Escrito 11 marzo 2017 - 15:52

Bueno, vaya por delante que no soy un experto en este tema. Aunque no lo creáis, los físicos en general sabemos bastante poco de las interpretaciones de la mecánica cuántica. No es algo que se vea en la carrera como tal, y en general el interés está en entender unas bases y saber calcular bien las cosas. La gente suele empezar a darle vueltas a estas cosas más tarde en su carrera profesional como investigador, si acaso. Incluso uno puede encontrar a premios Nobel y gente de primer nivel diciendo toda clase de barbaridades.

 

 

Pero el resumen para mí es que todos los problemas filosóficos que plantea la interpretación de la mecánica cuántica provienen de un empeño que no está justificado, que es el de modelar al observador como un objeto clásico. Por supuesto, esto se puede hacer, pero una vez que lo aceptas, te tienes que resignar al indeterminismo de la mecánica cuántica y tratar de 'entenderlo' como de te la gana. En esta vía práctica o efectiva de tratar las cosas, la interpretación de Copenhague es la más usual, pero es una cuestión de gustos.

 

A partir de aquí, seguir sin meterme en harina es prácticamente imposible, así que tengo que ponerme un poco más técnico. No es hardcore, pero necesito utilizar algunos conceptos de álgebra para expresar mi punto de vista de una forma medianamente precisa.

 

Una forma de entender la mecánica cuántica en este sentido práctico es simplemente asumir que lo que denominamos "propiedades físicas" no existen de forma general para todos los estados de la naturaleza. En particular, dado un estado cuántico \Psi , uno sólo puede asegurar que \Psi tiene la propiedad A si \Psi es un autoestado del operador A. Esta condición es la que garantiza que el proceso de medida no altera el estado, ni colapsa nada, sino que simplemente produce un output sin interferir en la evolución. En este sentido medir A sobre sus autoestados es algo completamente determinista.

 

Si por el contrario \Psi no es un autoestado de A, entonces la pregunta "¿Cuanto vale A de \Psi?" es simplemente una pregunta prohibida, porque \Psi no posee esa propiedad. Es como preguntar de qué color es el tiempo o a qué sabe el frío. No son propiedades definidas para ese objeto. Aceptar esto resuelve cualquier paja mental filosófica sobre la realidad o la conciencia o cualquier chorrada de las que se leen por ahí.

 

 

No obstante, uno puede empeñarse en aplicar el operador A a \Psi (estás en tu derecho), y esto efectivamente nos da un output. Sin embargo, en ese caso no puedes esperar una respuesta 'absoluta', sino que el estado (que vive en una superposición de estados que sí que tienen la propiedad A, cada una con diferente valor) elige colapsar a autoestados de A y producir un output de una forma aleatoria que no puedes predecir. La distribución de probabilidad con la que esto ocurre sí que se puede conocer de una forma determinista, pero eso requiere un ensamble de infinitas copias del estado \Psi sobre el que realizar la medida de A. En un lenguaje un poco más técnico, sobre N copias del espacio de Hilbert, el estado producto tensorial de N copias de \Psi sí que tiene un output determinista cuando uno le aplica el operador A (que es también el producto tensorial de los N A's en cada espacio de Hilbert), siempre y cuando N sea infinito. Este output es simplemente una distribución de probabilidades, que te indica con qué probablidad puedes esperar un cierto output cuando aplicas A a una sola copia de \Psi.

 

Esa es la teoría efectiva, o práctica, la que uno necesita entender para resolver un problema de mecánica cuántica, o la que un experimental necesita para hacer medidas en un laboratorio. No hay más. En resumen:

 

- Decimos que un estado \Psi posee la propiedad A si y solo si \Psi es un autoestado de A. En este caso, podemos preguntar sin miedo el valor de A(\Psi) cuantas veces queramos y la respuesta es única y determinista.

 

- Si un estado \Psi no es autoestado de A, entonces no posee la propiedad A

 

- Un ensamble infinito de copias de \Psi, sí que puede tener la propiedad A, pero en este caso el output no es un número, sino una distribución de probabilidades. Esta distribución también es determinista y es única.

 

- Si nos empeñamos en aplicar A a un sólo \Psi, entonces obtenemos una respuesta impredecible y totalmente aleatoria, pero acorde a la distribución de antes. El "totalmente aleatoria" es importante subrayarlo, porque es absolutamente imposible prececir el valor que vamos a obtener como output. En este sentido, esta descripción efectiva de la mecánica cuántica no es determinista.

 

 

 

Ahora bien, hasta aquí la descripción efectiva y útil, pero vayamos a por algo más fundamental. El proceso de medida del estado \Psi cuando no es un autoestado de A, implica el colapso de \Psi a uno de los autoestados de A. El problema de este fenómeno es que rompe la conservación de la probabilidad en el tiempo, o en términos más técnicos, viola la unitariedad de la mecánica cuántica. Retrocedamos un poco:

 

Hasta ahora hemos hablado de los estados \Psi como entes inmutables, pero lo cierto es que evolucionan en el tiempo de acuerdo con la famosa ecuación de Schrödinger. Otra forma más formal de describir esta evolución es la siguiente: dado un estado a un cierto tiempo \Psi(t=0), el estado a un tiempo posterior t viene dado por

 

\Psi(t) = U(t) \Psi(t=0)

 

donde U(t) es el conocido como 'operador de evolución temporal'. El principio fundamental de la mecánica cuántica se puede resumir en la siguiente propiedad:

 

- El operador U(t) es unitario. (Esto es equivalente a exigir que el Hamiltoniano sea hermítico, para el que le suenen estas cosas de algo)

 

lo cual es esencialmente equivalente a decir que la probabilidad se conserva. Esto es una cosa bastante razonable en cualquier contexto. En física clásica esto significa que la probabilidad de que te toque la lotería más la probabilidad de que no te toque suman 1.

 

Pero veamos qué más implica esto: dado un estado \Psi a un cierto tiempo, puedo obtener el estado en cualquier momento del futuro simplemente aplicando este operador U(t), y dado que \Psi(t) contiene toda la información posible de mi sistema físico, puedo predecir el estado de forma completamente determinista. Ahora bien, mientras que esta evolución temporal es determinista, el proceso de medida no lo es. En el momento en el que aplicamos el operador A a \Psi(t), forzamos su colapso a otro estado, rompiendo así la suave evolución unitaria de \Psi bajo el operador U(t).

 

Pero ¿cómo puede ocurrir esto? ¿Viola la medida el principio fundamental de la mecánica cuántica? ¿Qué coños ha pasado aquí?

 

Efectivamente, si seguimos empeñados en la descripción efectiva de dos objetos antagónicos: Un observador clásico y un sistema cuántico, no nos queda más remedio que asumir que la medida es un proceso que viola la unitariedad. El problema de esto a un nivel fundamental es que no es verdad que el observador sea clásico. La mecánica cuántica, como descripción de la realidad aspira a ser un marco universal, y no sólo una teoría efectiva para los sistemas pequeños de partículas micoscópicas. Desde esta óptica, la física clásica debe emerger de forma efectiva como un límite de la mecánica cuántica cuando trata de describir objetos macroscópicos, pero en su esencia debe de respetar los principios fundamentales de la teoría de la cual proviene. Lo que quiero decir con esto es que nosotros estamos formados por partículas que se comportan de acuerdo a las leyes de la mecánica cuántica, y nuestra percepción de una realidad clásica es un mero artefacto producido por el hecho de que somos estados de muchas partículas con poca coherencia, pero en el fondo somos tan cuánticos como el electrón de la doble rendija. Y salvo que encontremos una justificación de lo contrario, nada justifica que nosotros, una mesa, o 'el observador' como concepto abstracto no deban ser estudiados bajo las mismas premisas que las partículas fundamentales.

 

Si aceptamos por tanto que el observador también es, al fin y al cabo, un estado cuántico, todos los problemas desaparecen. El estado de interés ahora vive en el espacio de Hilbert producto

 

H_obs \otimes H_\Psi

 

y el operador de evolución temporal actúa sobre ambos de forma totalmente determinista. Lo que el observador llama ahora 'medir' dentro de su sistema no es más que una modificación del patrón de entrelazamiento existente entre ambos espacios de Hilbert, que es simplemente producida por la actuación del operador de evolución temporal sobre el sistema completo. Es decir, no hay problema de la medida porque no hay medida. En este sentido fundamental, la mecánica cuántica es completamente desterminista, y todo lo que hace el observador dentro del sistema está condicionado por la forma precisa del Hamiltoniano y por las condiciones iniciales. Es decir, aquello que el observador interpreta como resultados de sus experimentos ya estaba codificado en el estado incial. No hay aleatoriedad, no hay indeterminismo y no hay libre albedrío. En este sentido, y si pensamos en que el universo al completo está descrito por la mecánica cuántica 1, el determinismo (o la vieja idea del 'destino') es completo. Toda la dinámica de las partículas en el univesro, includas nuestras vidas, pasado, presente y futuro está completamente codificada en la información del estado inicial (presumiblemente en el Big Bang).

 

Probablemente esto no guste a quien quiera defender su libre albedrío, pero es lo que hay, y en el sentido más fundamental es (para mí al menos) la interpretación más correcta de la mecánica cuántica.

 

Termino recordando que a nivel práctico la primera descripción sigue siendo la correcta. No hay ninguna, ninguna, ninguna forma de predecir el output de la doble rendija o de una desintegración nunclear. Ninguna. Lo cual no quita para que en un sentido más formal la interpretación que he expuesto (la de Everett, pero me niego a llamarla 'many worlds' porque esa expresión crea mucha confusión y la wikipedia dice muchas tonterías) sea mucho más general y fundamental que todas las demás.

 

Saludos



__________
1 Para asegurar esto habría que ver qué pasa con la Quantum Gravity, pero eso lo dejamos para otra ocasión.

Editado por JAVOX, 31 marzo 2017 - 00:10 .

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  • Ruben_C

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#8

Escrito 11 marzo 2017 - 21:10

Termino recordando que a nivel práctico la primera descripción sigue siendo la correcta. No hay ninguna, ninguna, ninguna forma de predecir el output de la doble rendija o de una desintegración nunclear. Ninguna. Lo cual no quita para que en un sentido más formal la interpretación que he expuesto (la de Everett, pero me niego a llamarla 'many worlds' porque esa expresión crea mucha confusión y la wikipedia dice muchas tonterías) sea mucho más general y fundamental que todas las demás.

 

Saludos

 

Muy buen post. ¿Por qué crees que la denominación many worlds es confusa? Desde luego sí he leído a algunos físicos teóricos que defienden la interpretación de Everett por la argumentación que has defendido, rompe la dualidad entre lo macro y lo micro.

 

Un saludo


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  • JAVOX

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#9

Escrito 21 marzo 2017 - 20:21

Muy buen post. ¿Por qué crees que la denominación many worlds es confusa?

 

Bueno, para empezar corre el peligro de traer a la mente imágenes como esta

 

TangentReality_zqhi3ftr_ym13139a.JPG

 

Pero además también puede crear confusión respecto a otras ideas de 'multiverso' como la que presenta el landscape de la teoría de cuerdas, que son cosas que no tienen nada que ver (o sí, y hay cierta literatura reciente al respecto que argumenta en favor de esto, pero se trata de especulaciones que no vienen al caso).


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  • Ulises

  • IGNIS EXCUBITOR

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#10

Escrito 30 marzo 2017 - 12:47

...

 

Muchas gracias por tu exposición, no había podido leerla hasta hoy, me la guardo para releerla, meditar sobre ella y consultar otras fuentes (si encuentro fuentes fiables) para ampliar conocimiento.


Editado por Ulises, 30 marzo 2017 - 12:50 .

Electroquantum.png

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