¿Cuál es la interpretación de Copenhague de la teoría cuántica de campos?

La regla de Born (y por lo tanto cualquier discusión sobre el colapso en el sentido de la interpretación de Copenhague) es relevante solo cuando un observador ha hecho una distinción entre un sistema (pequeño, observado) y su entorno (enorme, observador) (= todo lo demás, que contiene en particular el equipo de medición).

Esta distinción (no presente en la propia QFT relativista) ya rompe la invariancia de Lorentz. El colapso (que describe las probabilidades condicionales condicionadas por las observaciones) no es una propiedad del funcional de onda en QFT, sino de su restricción al espacio de Hilbert del sistema observado, que es una parte minúscula y dependiente del observador del espacio de Hilbert del sistema completo. (observado + medición) sistema.

Este sistema restringido de pocas partículas es solo una teoría efectiva, a la que no se pueden aplicar consideraciones fundamentales.

Así no hay contradicción. Una secuencia de artículos con el título Intervenciones clásicas en sistemas cuánticos de Asher Peres discute cómo las observaciones de diferentes observadores se mantienen consistentes en un marco relativista.

Tomo una interpretación mínima de QFT en un estilo de Copenhague para buscar hacer una conexión entre una descripción clásica de/modelo para un aparato experimental y registros clásicos de sus resultados de medición y un modelo QFT para el mismo aparato.

Clásicamente, un dispositivo de medición moderno suele ser un sistema termodinámicamente metaestable que diseñamos para hacer transiciones de un estado Listo a un estado Detectado, y para el cual también diseñamos una retroalimentación explícita que devuelve el estado Listo lo antes posible. Para un dispositivo de este tipo, la electrónica detecta un cambio de voltaje de 0 V a 1 V, por ejemplo, y hace un registro clásico del tiempo aproximado en el que ocurrió la transición (y, quizás, de varios ajustes clásicos del aparato en ese momento; véase Weihs's Bell experiment para un ejemplo concreto bastante sencillo, http://arxiv.org/abs/quant-ph/9810080). Por lo general, hacemos millones de discos clásicos de este tipo, que agrupamos de una forma u otra para construir conjuntos (para Weihs, dos eventos lo suficientemente cerca del mismo tiempo = un elemento del conjunto de más alto nivel, que se puede dividir en 16 subconjuntos de acuerdo con los arreglos clásicos grabados). A partir de esto, podemos construir estadísticas y mostrar si se corresponden o no con cualquier modelo QFT que hayamos construido para el experimento (para los casos más simples, QFT es prácticamente solo óptica cuántica, no tenemos que preocuparnos mucho sobre el QFT interactivo de la parte agregada más tarde de su pregunta, y los campos asintóticos asociados con los resultados de la matriz S son igual de sencillos).

Hay una señal clásica más o menos continua que subyace a los eventos discretos, que el hardware y el software convierten en momentos en que ocurrieron las transiciones termodinámicas (en aras de las limitaciones de almacenamiento porque registrar la señal picosegundo por picosegundo sería enorme y probablemente irrelevante ). La señal es bastante imprecisa, ya que no es un campo cuántico observable a lo largo de una trayectoria similar al tiempo, lo que no es posible debido a las relaciones de conmutación de campo, sino que es un funcional de números termodinámicamente grandes de DoF asociados con el dispositivo de medición, para cuyas relaciones de conmutación de campo tienen mucho menos efecto que el cambio de 0V a 1V que señala un evento de medición. Sin embargo, suponemos que las estadísticas de eventos están acopladas al resto del aparato experimental y cambiarán por cualquier cambio en el resto del aparato experimental. Cualesquiera que sean los cambios que haya en las estadísticas registradas, se pueden modelar eligiendo un estado diferente del campo cuántico (o, alternativamente, eligiendo un operador diferente). Para un operador de medición dado, tal vez podamos decir razonablemente que el estado del campo cuántico "hace" que las estadísticas observadas sean lo que son (bastante cerca, aunque esto es a las interpretaciones de conjunto comúnmente descontadas de QM,https://en.wikipedia.org/wiki/Ensemble_interpretation ), pero tal vez sea mejor ser más reservado al elegir si afirmar que el campo cuántico causa eventos individuales observados.

Desde este punto de vista, el "colapso" es una propiedad clásica de un dispositivo experimental que hemos diseñado para estar en un estado termodinámicamente metaestable. Si también se considera que QFT es una teoría de campo efectiva que es esencialmente estocástica, la dinámica lorentziana es una propiedad del nivel macroscópico estadístico del modelo, por lo que no podemos hacer ninguna afirmación directa sobre las simetrías de la dinámica en el nivel de eventos individuales. De hecho, sabemos que la dinámica efectiva macroscópica del helio superfluido, siendo lorentziana pero con la velocidad del sonido reemplazando la velocidad de la luz, es significativamente diferente de la dinámica microscópica, por lo que no debemos apresurarnos a asumir que la dinámica asociada con eventos individuales tiene las mismas simetrías que la dinámica asociada a la dinámica del nivel estadístico.utilizar QFT; si quieres una elección específica de dinámica a nivel de eventos individuales, eso es más difícil. Los experimentos actuales están muy lejos de descartar todas las dinámicas locales clásicas posibles, solo pueden descartar al hombre de paja de la dinámica lorentziana.

Tal vez también podamos señalar razonablemente que los enfoques modernos de gravedad cuántica renuncian a la dinámica lorentziana a escalas de Planck con la intención de que podamos demostrar que la dinámica efectiva a gran escala será, no obstante, lorentziana.

Notará que lo anterior no se relaciona mucho con GRW como generalmente se describe, para el cual el colapso no está tan ligado a los detalles experimentales como lo tengo arriba, lo que sugiero es más como una interpretación al estilo de Copenhague. . La distinción entre niveles de descripción estocásticos/estadísticos y deterministas es, por supuesto, problemática en su evocación de las preocupaciones posteriores de Einstein sobre la teoría cuántica, que sugiero, sin embargo, puede revisarse teniendo en cuenta las ideas modernas sobre teorías de campo efectivas, si uno se preocupa lo suficiente y puede pensar en una manera de hacerlo.

La teoría cuántica tiene un tiempo preferido, y QFT no es más que una teoría cuántica estándar. Así que tiene un tiempo global. Debido a la violación de la desigualdad de Bell, toda interpretación realista necesita un tiempo global. Que la teoría sea relativista sólo tiene la consecuencia de que diferentes versiones, con diferentes elecciones del tiempo global, no conducen a diferentes predicciones físicas. Pero una interpretación realista del colapso tendría que tener un tiempo global. Y tiene uno.

Una descripción basada en un marco preferido no tiene que preocuparse por lo que algunos observadores piensan que es su marco de reposo, sino que se basaría en un marco de reposo objetivo. Sería inobservable. Lo cual sería, para los positivistas, suficiente para rechazar su existencia. Pero para los realistas, esto no importa, la Naturaleza no está obligada a hacer observable para los humanos todo lo que realmente existe.