¿La medición cuántica de un sistema solo ocurre con la interacción humana?

¿La medición cuántica de un sistema solo ocurre con la interacción humana? De hecho, ¿solo la interacción funcional humana es como la medición/observación con un sistema cuántico forzándolo a un solo estado?

No, al menos no es así como Heisenberg pretendía el papel del observador humano. Su función es más bien describir los experimentos y los resultados en el único idioma que se puede comunicar:

La interpretación de Copenhague de la teoría cuántica parte de una paradoja. Cualquier experimento en física, ya sea que se refiera a los fenómenos de la vida diaria oa los eventos atómicos, debe ser descrito en los términos de la física clásica. Los conceptos de la física clásica forman el lenguaje por el cual describimos los arreglos de nuestros experimentos y expresamos los resultados. No podemos ni debemos sustituir estos conceptos por otros. Aún así, la aplicación de estos conceptos está limitada por las relaciones de incertidumbre. Debemos tener en cuenta este rango limitado de aplicabilidad de los conceptos clásicos mientras los usamos, pero no podemos ni debemos tratar de mejorarlos.

Sin embargo, la medición en sí también tiene un papel, y ese papel es ligeramente diferente al del observador humano. Un sistema cuántico que se mide no está cerrado. Pero si el sistema no está cerrado, entonces necesita condiciones de contorno. Y las condiciones de frontera abierta son notoriamente difíciles de implementar con exactitud, no solo en la mecánica cuántica. El postulado del colapso puede interpretarse como una aproximación a esta condición de frontera abierta, y el corte de Heisenberg es el lugar donde se aplica la condición de frontera.

Entonces, ¿cuál es la diferencia entre una medición con SEM, por ejemplo, o una observación con el experimento de doble rendija, y una planta o cualquier otro objeto que tenga una interacción funcional con un sistema cuántico pero que no lo fuerce a un solo estado como debería?

Como suele ser el caso con las condiciones de frontera abiertas aproximadas, cuanto más las aleje del sistema, menos error introducirán. Para el SEM, colocar el corte de Heisenberg entre la muestra y el detector SE/BSE le daría más precisión de la que podría desear. Para la planta, por otro lado, es menos obvio dónde colocar el corte de Heisenberg. Entonces, la diferencia entre estos dos escenarios es que la muestra en un SEM está separada del detector de manera obvia, pero una separación razonable (lugar para el corte de Heisenberg) en la celda es menos obvia. Tal vez sería más obvio para alguien con suficiente experiencia en biología celular y fotosíntesis.

Permítanme tratar de abordar la cuestión de si esta interpretación del postulado del colapso como una aproximación a las condiciones de frontera abierta fue inventada por mí mismo. La larga cita anterior fue la introducción del capítulo 3 La Interpretación de Copenhague de la Teoría Cuántica , páginas 46-57 en Física y Filosofía (1958) por Werner Heisenberg. El siguiente pasaje es del final de ese capítulo (antes de que Heisenberg conecte sus claras palabras con las "reflexiones filosóficas" de Bohr):

Tenemos que agregar algunos comentarios sobre el procedimiento real en la interpretación cuántica-teórica de los eventos atómicos. Se ha dicho que siempre partimos de una división del mundo en un objeto, que vamos a estudiar, y el resto del mundo, y que esta división es hasta cierto punto arbitraria. De hecho, no debería suponer ninguna diferencia en el resultado final si, por ejemplo, añadimos una parte del dispositivo de medición o todo el dispositivo al objeto y aplicamos las leyes de la teoría cuántica a este objeto más complicado. Se puede demostrar que tal alteración del tratamiento teórico no alteraría las predicciones relativas a un experimento dado. Esto se sigue matemáticamente del hecho de que las leyes de la teoría cuántica son para los fenómenos en los que Planck' s constante puede considerarse como una cantidad muy pequeña aproximadamente idéntica a las leyes clásicas. Pero sería un error creer que esta aplicación de las leyes de la teoría cuántica al dispositivo de medición podría ayudar a evitar la paradoja fundamental de la teoría cuántica.

El dispositivo de medición merece este nombre solo si está en estrecho contacto con el resto del mundo, si hay una interacción entre el dispositivo y el observador. Por lo tanto, la incertidumbre con respecto al comportamiento microscópico del mundo entrará aquí en el sistema teórico-cuántico tan bien como en la primera interpretación. Si el dispositivo de medición estuviera aislado del resto del mundo, no sería ni un dispositivo de medición ni podría describirse en absoluto en los términos de la física clásica.

Heisenberg claramente señala aquí que un sistema cuántico no es un sistema cerrado, sino un sistema abierto. Y deja en claro que alejar más el límite (abierto) está bien, pero que creer que se puede eliminar por completo sería un error.

Sin embargo, la observación de que las condiciones de frontera abierta son notoriamente difíciles de implementar incluso fuera de la mecánica cuántica no es de Heisenberg. (Al menos no lo aprendí de él directa o indirectamente). Esta observación surgió en un intercambio con Ajit R. Jadhav sobre los grados de libertad ocultos locales y globales.

En la física cuántica, cualquier interacción funcional como la medición/observación fuerza a las partículas a un solo estado.

La ecuación de Schrödinger no predice que una partícula terminará en un solo estado. Hay teorías que modifican la mecánica cuántica para que una partícula termine en un solo estado, como las teorías del colapso espontáneo:

https://arxiv.org/abs/1401.6314

Tales teorías son innecesarias ya que la mecánica cuántica ya predice que solo verá una versión de cualquier sistema físico a la vez porque las interacciones que copian información entre sistemas evitan la interferencia entre los resultados de medición registrados como resultado de un proceso llamado decoherencia:

https://arxiv.org/abs/1212.3245

Una interacción que transfiere información fuera de un sistema toma una cantidad finita de tiempo y tiene una resolución espacial finita, aunque las escalas relevantes de espacio y tiempo de decoherencia para los objetos que podemos ver son pequeñas según los estándares humanos:

https://arxiv.org/abs/quant-ph/0306072

Por lo tanto, habrá múltiples versiones de usted que no tiene forma de interactuar con los otros resultados y, por lo tanto, actuarán como universos paralelos en las escalas de la vida cotidiana en una buena aproximación:

https://arxiv.org/abs/quant-ph/0104033

Sin embargo, cuando las plantas hacen su fotosíntesis, se ha descubierto que realmente capturan la energía de los fotones como partículas y ondas ( http://www.ucl.ac.uk/news/news-articles/0114/090114-Quantum-mechanics-explains -eficiencia de la fotosíntesis ), lo que significa que no colapsa en un solo estado, pero la planta es capaz de interactuar con ambos estados para la fotosíntesis.

Entonces, si la fotosíntesis solo usa interferencia en una escala de espacio o tiempo adecuadamente pequeña, entonces la decoherencia no evitará esa interferencia:

https://arxiv.org/abs/1107.0322

No habrá ningún registro directo de las múltiples versiones de la molécula que existieron durante el proceso de interferencia. Solo se puede saber que existen si se requieren para explicar el resultado final.