¿Cómo se deriva la interpretación de "muchos mundos" de la idea de "función de onda universal"?

Entonces, tomé esta clase hace algún tiempo donde discutimos el enfoque de Hugh Everett para QM. La premisa me pareció muy lógica:

  • Los sistemas aislados evolucionan según la ecuación de Schrödinger.

Por supuesto, esto necesitaría la existencia de al menos un sistema aislado para que tenga algún sentido. Se podría argumentar que el universo como un todo es un sistema aislado.

Lo que realmente me gustó de esta idea es que no necesita el "colapso" artificial de la función de onda (que casi siempre se explica en términos de que hay un objeto clásico interactuando con el sistema cuántico... Encuentro esta idea ridícula ya que si QM fuera cierto, entonces no habría ningún "sistema clásico") .

Pero cada vez que leo en línea sobre la imagen de Everett encuentro esta interpretación de "muchos mundos" unida a la idea de la función de onda universal (que personalmente encuentro poco atractiva, ya que no sería posible interactuar con los otros "mundos" haciéndolos no físicos ) . ¿Cómo se relacionan estas dos ideas?

Muchas gracias.

'Si QM fuera cierto, entonces no habría ningún "sistema clásico"': esto supone que todo puede ser descrito por QM, pero uno podría estar abierto a la simple posibilidad de que QM tenga un dominio de validez (como todas las otras teorías en física, por lo que es difícil ver por qué tiene que ser diferente aquí). Por el momento, la idea de que los sistemas clásicos pueden reducirse a sistemas cuánticos es solo una conjetura, y dado que el problema de la medición no está resuelto, la idea alternativa de que todavía tenemos que lidiar con una descripción dual de la naturaleza (cuántica vs clásica) no lo es. tan ridiculo.
La cuestión aquí es que (creo) QM debería al menos ser autoconsistente. No tendría sentido argumentar que un objeto en la mecánica newtoniana podría hacer un túnel cuántico a través de una pared, porque eso no es aceptable dentro de la teoría clásica.
En la descripción lagrangiana de n partículas clásicas en R 3 su espacio de configuración es R 3 X . . . R 3 n veces; que más bien parece una partícula en norte ¡mundos diferentes! MWI parece poner el carro matemático antes que el caballo físico...
@MoziburUllah Mi último comentario sobre esto: si realmente fuera tan trivial, ¿por qué habría ejercitado las mentes de algunos de los más grandes físicos del siglo XX: Hawking, Gell-Mann, Weinberg, ... pero no importa, al menos MWI es un buen Herramienta de aprendizaje. por ejemplo, al pensar en su ejemplo, ve que no hay entrelazamiento y luego aprecia cuán rica es la teoría cuántica.
@Bruce Greetham: Bueno, la palabra que usó Einstein fue 'barato'; estaba hablando de la teoría de Bohm, pero la misma crítica se aplica a MWI: que "trata de explicar el determinismo irreductible de QM"; si buscas en el libro de Schlosshauer Enigma & Elegance , que es una colección de entrevistas de físicos, lo encontrarás en la página 44. Me gustaría saber qué habría hecho Feynman con MWI.
@MoziburUllah Como historiador de la ciencia, esto es algo para que usted deconstruya hedweb.com/everett/everett.htm#believes (lamentablemente fuera de tema para este sitio).

Respuestas (1)

Si tratas al universo como un sistema aislado, entonces un observador externo le asignará una función de onda universal que evoluciona bajo la ecuación de Schrödinger y nunca colapsa. El problema es que nosotros, es decir, las personas que realizan experimentos con sistemas cuánticos en el laboratorio, no somos observadores externos del universo; definitivamente estamos dentroel universo. La función de onda universal en principio contiene la información sobre el estado cuántico de todas las partículas, incluidas las que nos componen. Pero de alguna manera tienes que relacionar esto con nuestra experiencia subjetiva y, en particular, con los resultados de las mediciones que observamos cuando realizamos ciertos experimentos en el laboratorio. La imagen de Everett es una forma de hacer esto. A veces escucho a la gente decir que Many-Worlds es una "consecuencia lógica" de la función de onda universal, pero no estoy de acuerdo; es una propuesta de cómo asignar significado físico a la función de onda universal.

Ahora, lo que es cierto matemáticamente (en cualquier interpretación de la mecánica cuántica) es que si comienzas con una superposición de dos estados cuánticos macroscópicamente distintos, por ejemplo

1 2 ( | átomo decaído + | átomo no decaído )
y permita que el sistema interactúe con su entorno, entonces la función de onda combinada del sistema y el entorno (que es una parte de la función de onda universal) se decoherirá . Lo que esto significa es que para cuando la influencia de la superposición haya alcanzado escalas macroscópicas, por ejemplo
1 2 ( | gato muerto + | gato vivo )
o incluso
1 2 ( | el experimentador ha abierto la caja y ha visto un gato muerto + | el experimentador ha abierto la caja y ha visto un gato vivo )
no existe una operación factible que alguna vez distinga este estado de un conjunto estadístico clásico de gato muerto con probabilidad 1/2 y gato vivo con probabilidad 1/2. Por lo tanto, "gato muerto" y "gato vivo" forman efectivamente dos "ramas" que no interactúan en absoluto de la función de onda universal. Hasta ahora, esto es simplemente una declaración matemática sobre la estructura de la función de onda.

Lo que hace la interpretación de muchos mundos es asignar un significado físico a estas ramas dentro de la función de onda universal, es decir, cada rama describe un universo físico que realmente existe , y los dos universos se separan de un solo universo. En cada universo, el experimentador ve el resultado correspondiente (gato muerto o gato vivo). Ahora bien, esto es realmente un gran salto interpretativo. Pero bien podría ser la única forma de extraer algo significativo de la función de onda universal.

No me queda claro cómo dos ramas pueden decoherirse dentro de una función de onda universal, ya que, como bien dices, la decoherencia implica un entorno, por lo que el entorno mismo debería decoherirse de alguna manera junto con las ramas. Este es el problema de la base preferida .
@StéphaneRollandin Buen enlace: estaba buscando una buena respuesta al problema de la base preferida en el sitio. Un estudiante de Zurek nada menos. Mi único comentario: mi lectura de este enlace y en otros lugares sugiere que el problema de la base preferida es un problema complejo, pero ¿no puede estar de acuerdo en que se ha logrado un progreso general? por ejemplo (cualquiera que sea la interpretación) se entiende bien que una base de posición es una base más naturalmente estable que una base formada por superposiciones de posiciones a 10 m de distancia. No entiendo por qué esto sigue siendo derribado en este sitio.
@BruceGreetham. Solo puedo responder por mí mismo, no por todo el sitio: no, no estoy convencido. En realidad, mi posición actual está expuesta en esta página, como un comentario a la pregunta OP. Sí creo que, por el momento, no podemos deshacernos de la clasicidad y tenemos que considerar QM como una teoría no universal, aunque su dominio de validez no se comprende bien (siendo este el problema de medición multiforme, del cual la base preferida problema es un aspecto de la OMI).
Por lo que recuerdo de mi clase, también había una escala de tiempo para la decoherencia (la encontré aquí ), ¿verdad? De modo que, por ejemplo, Ψ=|gato vivo⟩, se alcanza solo asintóticamente (con decaimiento exponencial). ¿No podría entonces argumentarse que el universo no se bifurca porque la superposición todavía existe?
@SalvadorVillarreal Sí, una forma de pensar en ello es que las ramas son una característica clásica emergente aproximada del mundo cuántico subyacente. Algunos aquí encuentran que lo que QM nos está diciendo es muy natural, otros lo encuentran como una tontería incoherente: elijan.
@StéphaneRollandin Utilicé una redacción inexacta en mi respuesta; lo que quise decir es que cualquier sistema aislado lo suficientemente grande se descoherirá, teniendo en cuenta el trabajo de Zurek et al. Pero no estoy lo suficientemente versado como para opinar sobre cualquier controversia sobre ese trabajo.