La probabilidad surge inherentemente de la falta de información. Por ejemplo, si sacara una pelota de una bolsa con 3 amarillas y 2 blancas, tendría una probabilidad de 0,6 de obtener una amarilla y una probabilidad de 0,4 de obtener una blanca. Sin embargo, esto solo se aplica porque no puedo ver dónde se encuentra cada bola. Sin embargo, si tuviera la información sobre las fuerzas en cada bola cuando fueron lanzadas a la bolsa, así como el ángulo de mi brazo cuando la puse, podría, sin duda, saber con certeza qué bola obtendría.
Por lo tanto, ¿no es posible que toda la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica surja enteramente de nuestra falta de información sobre los fenómenos? He leído sobre el principio de incertidumbre de Heisenberg, pero parece un poco dudoso que los fenómenos físicos estén puramente limitados por la teoría matemática. ¿Podría haber una explicación no probabilística para estos fenómenos?
Para responder a su pregunta "Por lo tanto, ¿no es posible que toda la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica surja completamente de nuestra falta de información sobre el fenómeno?" precisamente: Sí, es posible.
Claro, hay diferentes formas de pensar sobre la mecánica cuántica y, en algún momento, preguntarse si la aleatoriedad es verdadera o aparente se convierte en una pregunta más filosófica.
Pero: Hay una formulación de la mecánica cuántica que se llama mecánica Bohmiana o teoría de-Broglie-Bohm que es completamente determinista. Describe, además de la función de onda, partículas que tienen posiciones bien definidas. (Dado que la teoría no es local, no contradice el teorema de Bell, por supuesto).
Las probabilidades que se pueden calcular a partir de esta teoría son exactamente las mismas que en la mecánica cuántica de Copenhague, por lo que es empíricamente correcta, pero la naturaleza probabilística solo proviene de nuestra ignorancia sobre los valores iniciales (posiciones iniciales de las partículas), como en la física clásica. Entonces, para responder a todas las afirmaciones de que tal cosa es imposible en principio, solo se da con este ejemplo.
Es cierto que muchas probabilidades pueden interpretarse como descripciones de nuestro estado de conocimiento. Esta visión bayesiana de la probabilidad en las leyes de la física fue fuertemente defendida, por ejemplo, por Jaynes. Las probabilidades bayesianas satisfacen los axiomas de Cox.
Pero eso no excluye la posibilidad de que existan probabilidades físicas que sean propiedades de los sistemas y las leyes que gobiernan su comportamiento (ontológico), y no propiedades de nuestro estado de conocimiento (epistémico).
Las probabilidades en mecánica cuántica no satisfacen los axiomas de Cox. Para empezar, el primer axioma de Cox fue que la plausibilidad se describía mediante un solo número real. En mecánica cuántica, una 'plausibilidad' se describe mediante números complejos, es decir, pares de números reales.
Las desigualdades de Bell ejemplifican las diferencias entre la probabilidad bayesiana, que satisface los axiomas de Cox, y las probabilidades basadas en números complejos y la amplitud al cuadrado de sus sumas. Las desigualdades demuestran que las teorías que representan estados de conocimiento con números reales y complejos resultan en predicciones incompatibles.
Sin embargo, esto no quiere decir que uno no pueda hacer una interpretación bayesiana de estados de conocimiento valiosos complejos (ya lo he hecho llamándolos estados de conocimiento). Ver, por ejemplo, hep-th/9307019 para una discusión completa.
Nota: había distorsionado mis izquierdas y derechas en la versión original de esta respuesta. Estoy agradecido de que los comentarios de @Deep me hayan hecho darme cuenta de esto. Ya está arreglado:
Supongamos que cada uno tiene una urna con 3 bolas amarillas y 2 bolas blancas. Llevamos nuestras urnas a habitaciones distantes donde no podemos comunicarnos entre nosotros. Cada uno sacamos una pelota. Hacemos esto mil millones de veces. Efectivamente, cada uno de nosotros dibuja exactamente un 60 % de amarillo y un 40 % de blanco.
Pero sucede algo más extraño: cada vez que ambos alcanzamos nuestras urnas con la mano izquierda, obtenemos bolas de colores idénticos. (Alrededor del 60% de las veces ambos obtenemos amarillo y aproximadamente el 40% de las veces ambos obtenemos blanco). Lo mismo ocurre cuando usamos manos opuestas (la tuya izquierda y la mía derecha o viceversa). Pero cuando ambos alcanzamos nuestras urnas con la mano derecha, con frecuencia obtenemos bolas de colores opuestos, aunque cada uno de nosotros obtiene una proporción total de aproximadamente 60/40. (Por supuesto, estamos demasiado separados para darnos cuenta de esto de inmediato, pero mantenemos registros de nuestros sorteos, los comparamos después en un lugar de encuentro conveniente, y esto es lo que encontramos).
¿Puedes ver lo difícil que sería explicarlo como una simple probabilidad como falta de conocimiento?
Lo que sucede en la mecánica cuántica no es exactamente lo que acabo de describir, sino algo muy similar y muy difícil de explicar sobre la base de un modelo de probabilidad como falta de conocimiento.
Como dice el comentario de @Prahar, si desea saber más, las palabras clave para buscar en Google son "variable oculta" y "teorema de Bell".
prahar
una mente curiosa