Si entiendo bien, un principio de la física es que la información nunca se crea ni se destruye. Y, a menos que la información se defina de manera diferente en física, de acuerdo con la teoría de la información, hay información cada vez que ocurre un evento, entre más de un evento posible. El ejemplo típico es un lanzamiento de moneda, que contendría 1 bit de información porque hay dos eventos posibles y uno de ellos ocurre, por lo que obtenemos información cuando sabemos cuál de estos posibles resultados realmente ocurrió.
Entiendo que en un mundo determinista, los lanzamientos de monedas solo parecen ser probabilísticos, pero en realidad, la probabilidad de que salga cara o cruz ya estaba determinada, por lo que uno de ellos realmente tenía una probabilidad de 1 y el otro tenía una probabilidad de 0. Así que realmente no había nueva información aquí; la información de si saldría cara o cruz ya estaba contenida en el estado del sistema alrededor de la moneda y podríamos haber predicho el resultado si supiéramos lo suficiente sobre los alrededores de la moneda.
Pero en la física cuántica, a menos que esté completamente equivocado en mi comprensión de QM, el colapso de la función de onda es más o menos un lanzamiento de moneda aleatorio real. Entonces, ¿realizar un experimento cuántico y observar el resultado no crearía nueva información?
gran pregunta, creo que realmente está preguntando si QM y su función de onda, que muestra que la distribución de probabilidad es realmente aleatoria, o si hay algo en el microcosmos que no entendemos y lo manejamos al azar, pero en realidad es solo que nosotros no tenemos suficiente información sobre el sistema que construye el microcosmos, por lo que no sabemos cómo calcular el resultado.
Según QM, la función de onda de una partícula es la distribución de probabilidad de la partícula realmente en el espacio. Tienes que hacer muchas mediciones para obtener el mapa de los resultados. El ejemplo es el experimento de la doble rendija, donde realmente puedes ver la distribución de probabilidad como un mapa en la pantalla.
QM describe los resultados con la función de onda. Si realiza una medición, es aleatoria, qué distribución obtendrá del mapa. Pero si toma suficientes medidas, verá el patrón.
Su pregunta es realmente por qué QM lo hace al azar. Es porque aunque QM da la mejor descripción matemática para el resultado de los experimentos sobre el microcosmos, todavía no sabemos exactamente qué está pasando en el microcosmos en términos clásicos (profanos). No sabemos exactamente si las partículas son realmente puntuales (son puntuales en los puntos de vista actualmente aceptados, pero la teoría de cuerdas da otra explicación) o qué significa que un electrón tiene masa en reposo pero no extensión espacial. No sabemos qué es realmente un quark, o qué aspecto tiene en la escala de Planck. No sabemos por qué el principio de Pauli realmente se aplica a un tipo de partícula pero no al otro y cómo se ve eso en una visión clásica o nuestro sentido común.
Las cosas simplemente funcionan de manera diferente en ese tamaño y QM aún brinda la mejor descripción. Nuestros niveles de energía en nuestros experimentos no nos permiten verificar lo que sucede a escala de Planck.
Su pregunta se puede resolver entendiendo mejor algunos términos.
Un lanzamiento de moneda no 'contiene información'. Un lanzamiento de moneda es un proceso estocástico que genera un resultado aleatorio. Un proceso estocástico bien definido está asociado con una distribución de probabilidad que tiene una entropía de información asociada bien definida. Para el lanzamiento de una moneda justa, esto es un bit.
Cuando mide el resultado de un lanzamiento de moneda, obtiene información sobre el estado de la moneda. Si su información anterior era "El valor de la moneda está determinado por el lanzamiento de una moneda" y su nueva información es "Cara", su información sobre el estado de la moneda ha aumentado en 1 bit. Esto será exactamente lo mismo que medir la diferencia de entropía para sus distribuciones anteriores y posteriores.
Ahora que tenemos esos antecedentes, podemos hablar realmente sobre información en física fundamental. Si bien el lanzamiento de una moneda, como lo hemos considerado, es un proceso estocástico, también es un proceso determinista. Es decir, si tomamos en cuenta la dinámica exacta del lanzamiento y el estado inicial exacto de la moneda antes del lanzamiento, podríamos calcular (suponiendo que tuviéramos suficiente poder de cómputo) el estado final de la moneda perfectamente y habremos ganado no hay información sobre el estado de las monedas al medirlo.
En física fundamental, es posible tratar CUALQUIER proceso físico de esta manera, como la evolución dinámica de algún sistema cerrado. De ahí el principio de que 'la información nunca se destruye'. Esta es solo una abreviatura (¿desacertada?) para: cualquier estado es recuperable siempre que entendamos perfectamente el estado exacto y la dinámica de algún sistema lo suficientemente grande (donde el sistema lo suficientemente grande podría ser todo el universo) y tenga un poder computacional ilimitado.
Esperemos que esto sea suficiente para entender por qué es extraño decir que el colapso de la medición 'crea información'. La información es una propiedad de una descripción (en nuestro caso, una distribución de probabilidad sobre el estado). Cuando medimos algo (mecánicamente cuántica o no), estamos aumentando la precisión de nuestra descripción.
Quizás se pregunte si el colapso de la función de onda destruye la información. Si entiende el párrafo 4, verá que no es así. El truco es que la información se almacena en un sistema más grande, uno que incluye el objeto cuántico y usted, el tomador de medidas. Algún ser exterior podría, en principio, revertir este sistema más grande y de alguna manera recuperar el estado original del sistema cuántico. Hay muchos problemas con esto: los estados cuánticos no se pueden medir con una precisión ilimitada o revertir tan fácilmente como los estados clásicos, y nuevamente necesitaría recursos computacionales casi ilimitados.
El colapso de la función de onda en realidad no existe. Es solo una característica de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica. Si existiera, estaría destruyendo información, no creándola, ya que el colapso está representado por un operador de proyección.
El colapso de la función de onda es solo una interpretación. No se crea información cuando tiras un dado y resulta ser un 6.
probablemente_alguien
Lucas
Juan