¿Por qué el universo necesita superposición cuántica? [cerrado]

Mi pregunta no es sobre la naturaleza o la realidad de la superposición cuántica, la superposición es un hecho y no hay discusión al respecto.

Mi pregunta es: ¿Cuál es el propósito de la superposición y por qué el universo la necesita?

Cada ley de la física tiene su necesidad, y tiene perfecto sentido que el universo no pueda funcionar sin ella. Pero cuando se piensa en la superposición, ¡parece que las leyes de la física funcionarán bien con o sin superposición!

Editar: no estoy cuestionando la superposición en sí, sino la sabiduría detrás de ella. Imagina un mundo sin superposición, donde cada estado está determinado a partir de las condiciones iniciales, ¿qué cambiará en el universo?

Tu pregunta no está clara. Dices que la superposición es un hecho, luego dices que es innecesaria. No explica por qué considera innecesaria la superposición. Como no ha explicado su problema, nadie puede abordarlo.
No creo que la pregunta deba cerrarse solo en el lenguaje. La fuerza fuerte mantiene unido al Núcleo. La fuerza electromagnética mantiene unidos a los átomos. La mayoría de las leyes cuánticas proporcionan, a falta de una palabra mejor, estructura al universo. Quita la gravedad y las estrellas se separan, por ejemplo, y la atmósfera deja la tierra. No fue un buen día cuando se apagó el interruptor de la gravedad. Entonces, si haces que la superposición desaparezca, ¿qué sucede? ¿Qué explota? Así es como leí la pregunta de todos modos.
@userLTK exactamente!
Esta pregunta podría plantearse mejor en Philosophy.SE . El universo no "necesita" nada, y no tiene "sabiduría" según la ciencia. En cuanto a imaginar un mundo sin superposición, es probable que no tenga ninguna relación con nuestro mundo en todos los sentidos si se incluye el Big Bang. Si solo incluye la vida moderna (como en este hipotético universo que se genera en su estado actual para ser analizado), toda la electrónica deja de funcionar porque la electrónica moderna depende de los efectos cuánticos para cosas como los diodos Zener.
La filosofía también puede ayudarlo a descifrar un dilema ontológico en el que se ha metido: nuestro universo no tiene superposición cuántica. Dicho de manera más correcta, nuestro universo está modelado por científicos que utilizan modelos que utilizan la superposición cuántica para describir lo que ven. Al centrarse en los modelos en lugar de la realidad, es más fácil ver por qué es tan fácil imaginar un mundo diferente: ¡todo lo que está imaginando es un modelo más simple!
No creo que esta pregunta sea mala. En mi opinión, alguna explicación de cómo se verían las cosas sin QM (más exactamente: cómo no lo harían) sería una respuesta ontópica bastante buena. Las preguntas "Qué pasaría si" tienen un alto valor educativo.

Respuestas (3)

Su afirmación de que

al pensar en la superposición, parece que las leyes de la física funcionarán bien con o sin superposición

es casi completamente incorrecto, y hay muchos experimentos a los que solo se les puede dar una interpretación consistente usando superposiciones cuánticas. Puede elegir entre casi toda la mecánica cuántica; mi favorito es el experimento en la segunda mitad de esta respuesta , pero igualmente puede considerar las inmersiones de Mandel , los relojes atómicos , los ecos de espín , cada experimento en el que el entrelazamiento juega un papel, las estructuras de cada átomo y molécula y, de hecho, la base de todo de la química , y una miríada de otros.

Sin embargo, si desea una lista de todos los experimentos que necesitan superposiciones para ser explicados, este no es el lugar para ello.

Verificar la superposición a través de experimentos no es mi pregunta. Mi pregunta es más profunda que eso. Imagine un mundo sin superposición donde cada estado se determina a partir de la condición inicial, ¡las leyes de la física funcionarán perfectamente!
¿Te refieres a un mundo donde uno de los postulados básicos de la mecánica cuántica está fundamentalmente alterado? ¿Qué es lo que entiendes por "las leyes de la física", entonces?
Entiendes mi pregunta pero estás evitando responderla directamente. lea el comentario de @userLTK sobre mi pregunta.
@DeepBlue, está hablando de por qué un sistema determinista no describiría los datos y Emilio le está dando la lista que hace necesaria la superposición mecánica cuántica.
@DeepBlue ¿Qué parte de "sin superposiciones no habría átomos, moléculas ni química" no está clara?
¿Pero un átomo no sigue siendo átomo después de la medición o la interacción con fuerzas externas (colapso de la función de onda)? ... ¡También está dando ejemplos de aplicaciones que explotan el fenómeno de la superposición para explicar por qué el universo no puede existir sin él!
@DeepBlue No. "Mecánica cuántica sin superposiciones" es como "mecánica newtoniana sin trayectorias". No tiene sentido siquiera tratar de pensar.

¿Por qué el universo necesita superposición cuántica?

Por la naturaleza ondulatoria de la materia. Consulte el artículo de suposición cuántica de Wikipedia :

"La superposición cuántica es un principio fundamental de la mecánica cuántica. Establece que, al igual que las ondas en la física clásica, dos (o más) estados cuánticos pueden sumarse ("superponerse") y el resultado será otro estado cuántico válido; y a la inversa, que cada estado cuántico puede representarse como una suma de dos o más estados distintos. Matemáticamente, se refiere a una propiedad de las soluciones de la ecuación de Schrödinger; dado que la ecuación de Schrödinger es lineal, cualquier combinación lineal de soluciones también será una solución".

Tenga en cuenta que la ecuación de Schrödinger es una ecuación de onda. Podemos difractar electrones debido a la naturaleza ondulatoria de la materia. Y los neutrones también. y protones. Consulte Medición directa de la función de onda cuántica de Jeff Lundeen y otros. Considera que la función de onda es algo real que se puede medir en el laboratorio.

Mi pregunta no es sobre la naturaleza o la realidad de la superposición cuántica, la superposición es un hecho y no hay discusión al respecto. Mi pregunta es: ¿Cuál es el propósito de la superposición y por qué el universo la necesita?

No lo necesita per se. Y no tiene un propósito per se. Así es el mundo. Todo son campos y olas. De eso se trata la física cuántica. Estas ondas pueden "montarse unas sobre otras" o cruzarse o combinarse, con lo cual se superponen.

Cada ley de la física tiene su necesidad, y tiene perfecto sentido que el universo no pueda funcionar sin ella. Pero cuando se piensa en la superposición, ¡parece que las leyes de la física funcionarán bien con o sin superposición!

Estas leyes no tienen ninguna existencia real por derecho propio. Observamos cosas y tomamos nota de la evidencia, luego elaboramos teorías que incluyen "leyes" que describen cómo funciona el universo.

Editar: no estoy cuestionando la superposición en sí, sino la sabiduría detrás de ella. Imagina un mundo sin superposición

Me temo que no puedo. Porque no puedo imaginar un mundo sin olas. Un mundo sin olas no es un gran mundo en absoluto.

donde cada estado se determina a partir de las condiciones iniciales, ¿qué cambiará en el universo?

No puedo decir que lo sepa con certeza. Pero me temo que la respuesta es nada . Un mundo sin olas no es un mundo en absoluto, y tampoco lo es un mundo sin cambios.

Pero en QM no estamos hablando de ondas reales cuando describimos los estados cuánticos de una partícula, sino más bien de ondas de probabilidad.
@DeepBlue: Jeff Lundeen y otros lo son. Eche un vistazo a esto : "... los físicos llegan a una comprensión funcional de él a través de su uso para calcular las probabilidades de resultados de medición a través de la Regla de Born. Los métodos tomográficos pueden reconstruir la función de onda a partir de las probabilidades medidas. En contraste, demostramos un método para directamente medir la función de onda de modo que sus componentes reales e imaginarios aparezcan directamente en nuestro aparato de medición" .
Entonces, su breve respuesta a mi pregunta "No lo necesita per se. Y no tiene un propósito per se". Para mí, no puedo imaginar la asistencia de ningún fenómeno físico sin ningún propósito, ¡debe haber una razón poderosa por la cual la superposición es una realidad!
@DeepBlue: la respuesta corta es que la superposición ocurre porque en algún nivel fundamental todo son ondas en el espacio. En cuanto al propósito , me temo que no puedo decirlo.

Hay muchos fenómenos físicos que no pueden explicarse sin superposición. Pero no voy a entrar en eso ya que es bastante obvio. Me gustaría exponer otra razón bastante abstracta para esto. En primer lugar, obviamente, la pregunta es demasiado vaga, sería realmente útil si la formulara de manera elocuente.

De todos modos, la mayoría (creo que es bastante seguro decir 'todas') de las leyes fundamentales de la física se describen mediante ecuaciones diferenciales. Y hasta que estemos hablando bajo aproximación de ángulo pequeño vemos que si una ecuación tiene una solución x 1 y otra solución x 2 inmediatamente se sigue que x 1 + x 2 también es una solución de esta ecuación, esta última solución se conoce como superposición de las dos primeras soluciones. Entonces, ahora, mi argumento establece que la superposición es de hecho algo que se sigue delas leyes fundamentales de la física. (Por ejemplo, las leyes de movimiento de Newton y la ecuación de Schrödinger en mecánica cuántica; ambas son ecuaciones diferenciales lineales de segundo orden). Además, no vería que esto suceda en sistemas no lineales o cuando esté fuera de la aproximación de ángulo pequeño . Ahora, también me gustaría agregar algo filosófico sobre el término 'superposición', verá que la superposición no es algo físico como una onda electromagnética o un ectrón o la Tierra o la fuerza o la energía, etc. Ni siquiera es un fenómeno, pero es una descripción de cierto tipo de estado de un sistema.

¿Por qué el universo necesita superposición cuántica? [cerrado]
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v