Si esta pregunta ya se ha hecho o es súper básica, disculpas. Soy un novato en física y esta es mi primera pregunta en este lado del sitio.
En la física clásica, las ondas y las partículas se excluyen mutuamente, pero en la teoría cuántica las partículas subatómicas son ondas. ¿Qué pasaría si hubiera simultáneamente ondas y partículas que estuviéramos probando, pero estuvieran separadas y distintas (con nuestra precisión a nivel subatómico incapaz de hacer esa distinción)?
Cuando una ola del océano viaja a través de las moléculas de agua, la mayoría de las moléculas se mueven hacia arriba y hacia abajo mientras permanecen en su lugar, pero algunas son transportadas por la ola por una distancia relativamente corta en comparación con la distancia que recorre la ola. ¿Qué pasaría si las partículas subatómicas fueran tan ligeras y las ondas tan fuertes que algunas partículas pudieran transportarse a una distancia tremenda? Luego, la energía irradiaría desde una estrella en enormes ondas que llevarían algunos fotones a años luz de distancia (pero eventualmente los dejarían caer, lo que pondría un límite a la distancia que un fotón podría viajar).
En el single-particle, double slit experiment, cuando se dispara un fotón solitario, si las ondas todavía estuvieran presentes con fuerza, tendría sentido que los fotones individuales todavía mostraran un patrón de interferencia. En cuanto a los efectos de la observación sobre estos fotones ( delayed-choice quantum eraser experiment), ¿no podría explicarse su comportamiento por el entrelazamiento cuántico compartiendo la interferencia de los sensores con el fotón no observado?
Como dije, soy un aficionado total aquí, así que espero estar confundido acerca de algo o ignorar una ley o regla que anularía esta idea... pero a partir de ahora tiene más sentido para mí que pensar en partículas = las ondas y las observaciones en el futuro pueden afectar el comportamiento en el pasado. Por favor, hágame saber lo que piensa, por qué probablemente estoy equivocado y cualquier enlace que me ayude a continuar educándome sobre esto sería muy apreciado.
Permítanme decir primero que soy un fanático de esta teoría, así que mientras doy lo que creo que es una respuesta neutral, tenga en cuenta que soy pro-Bohmian, lo que en muchos campos es un punto de vista atípico. Para responder a la pregunta central, '¿por qué estaría equivocada una teoría de onda piloto?':
Hay muchas razones por las que 'una' teoría de onda piloto podría estar equivocada, pero en términos de interpretaciones serias de QM que preguntan '¿por qué no partícula Y onda?', la mecánica de Bohmian (BM), también conocida como teoría de Broglie-Bohm , la hidrodinámica cuántica (a veces), o la teoría de la onda piloto, es realmente el único juego en la ciudad, así que responderé a esto específicamente; diga si desea una respuesta más general, pero supongo que esto es lo que le interesa.
Primero un poco de contexto histórico: no entraré en demasiados detalles porque este es más un tema para https://hsm.stackexchange.com/ pero ayuda a poner las cosas en perspectiva, así que no creo que esté fuera de tema.
Louis de Broglie fue el primero en tener la idea de las ondas piloto (algunos podrían argumentar que fue Erwin Madelung; él ideó casi las mismas matemáticas antes, sin embargo, que yo sepa, nunca las consideró conceptualmente como lo hizo de Broglie) para resolver el tema de la dualidad onda-partícula, que había sido el tema de su tesis de 1924 (y le haría ganar un premio Nobel en 1929). Presentó su idea en la conferencia Solvay de 1927, junto con presentaciones de la interpretación de Copenhague (lo que ahora consideramos como mecánica cuántica estándar/de libro de texto) y la opinión de Einstein de que QM no era una teoría completa. No fue bien recibido; especialmente por Niels Bohr (que ya había ganado un premio Nobel cuando de Broglie aún estaba en la escuela de posgrado), quien es quizás una de las principales razones por las que Copenhague es la interpretación estándar. Era un defensor muy activo de Copenhague y tenía un historial de derribar a las personas que no estaban de acuerdo con sus puntos de vista. Hugh Everett (el creador de la interpretación de muchos mundos) tuvo una interacción similar con él mucho más tarde que terminó en la descripción de Bohr de Everett como "indescriptiblemente estúpido y no podía entender las cosas más simples de la mecánica cuántica". Esto quizás da una idea de su actitud general. Sin embargo, su principal objeción a la teoría de la onda piloto parece ser (además de ser una afrenta a su propia idea) que él creía que QM era una nueva física, y cualquiera que intentara explicarla en términos reales (porque las partículas siempre tienen un significado definido, real, posición en la teoría de la onda piloto) se engañaban a sí mismos y eran incapaces de dejar de lado varias ideas preconcebidas. Hugh Everett (el creador de la interpretación de muchos mundos) tuvo una interacción similar con él mucho más tarde que terminó en la descripción de Bohr de Everett como "indescriptiblemente estúpido y no podía entender las cosas más simples de la mecánica cuántica". Esto quizás da una idea de su actitud general. Sin embargo, su principal objeción a la teoría de la onda piloto parece ser (además de ser una afrenta a su propia idea) que él creía que QM era una nueva física, y cualquiera que intentara explicarla en términos reales (porque las partículas siempre tienen un significado definido, real, posición en la teoría de la onda piloto) se engañaban a sí mismos y eran incapaces de dejar de lado varias ideas preconcebidas. Hugh Everett (el creador de la interpretación de muchos mundos) tuvo una interacción similar con él mucho más tarde que terminó en la descripción de Bohr de Everett como "indescriptiblemente estúpido y no podía entender las cosas más simples de la mecánica cuántica". Esto quizás da una idea de su actitud general. Sin embargo, su principal objeción a la teoría de la onda piloto parece ser (además de ser una afrenta a su propia idea) que él creía que QM era una nueva física, y cualquiera que intentara explicarla en términos reales (porque las partículas siempre tienen un significado definido, real, posición en la teoría de la onda piloto) se engañaban a sí mismos y eran incapaces de dejar de lado varias ideas preconcebidas. indescriptiblemente estúpido y no podía entender las cosas más simples de la mecánica cuántica'. Esto quizás da una idea de su actitud general. Sin embargo, su principal objeción a la teoría de la onda piloto parece ser (además de ser una afrenta a su propia idea) que él creía que QM era una nueva física, y cualquiera que intentara explicarla en términos reales (porque las partículas siempre tienen un significado definido, real, posición en la teoría de la onda piloto) se engañaban a sí mismos y eran incapaces de dejar de lado varias ideas preconcebidas. indescriptiblemente estúpido y no podía entender las cosas más simples de la mecánica cuántica'. Esto quizás da una idea de su actitud general. Sin embargo, su principal objeción a la teoría de la onda piloto parece ser (además de ser una afrenta a su propia idea) que él creía que QM era una nueva física, y cualquiera que intentara explicarla en términos reales (porque las partículas siempre tienen un significado definido, real, posición en la teoría de la onda piloto) se engañaban a sí mismos y eran incapaces de dejar de lado varias ideas preconcebidas.
Entonces, después de 1927, De Broglie abandonó esencialmente su teoría y Copenhague se convirtió en la visión estándar de la mecánica cuántica. John von Neumann no ayudó en la situación cuando en 1932 publicó un artículo que descartaría la teoría de la onda piloto de de Broglie como falsa. Grete Hermann rápidamente demostró que von Neumann estaba equivocado, sin embargo, su trabajo permaneció en una relativa oscuridad hasta los años 70, por lo que hasta 1966 (cuando John Bell refutó a von Neumann de la misma manera) muchos físicos (que se preocupaban por el problema) creían falsamente en la teoría de la onda piloto. no fue posible
En 1952 David Bohm; sin conocer el trabajo anterior de de Broglie, reformuló la teoría de la onda piloto. Desafortunadamente, en ese momento, la comunidad científica lo rechazaba en gran medida debido a sus afiliaciones comunistas, por lo que nuevamente su trabajo no resultó popular; Es solo muy recientemente (al observar las métricas publicadas en papel, alrededor del año 2000) que esta teoría ha comenzado a ganar fuerza, y especialmente desde 2006 cuando se descubrieron las ondas piloto físicas, que ya se han discutido aquí, que eran capaces de demostrar algunos comportamientos que antes se pensaba que eran dominio exclusivo de QM.
Entonces, esa es una de las razones por las que la teoría a menudo se ha ignorado hasta ahora, y por qué muchas personas y libros de texto la descartan; a menudo se considera falsamente que se ha demostrado que está equivocado, o simplemente no está en los radares de las personas (es decir, si tiene un modelo funcional de QM, ¿por qué necesita otro?)
En estos días, las críticas que recibe BM son generalmente objeciones filosóficas, como sus trayectorias surrealistas o que los electrones en estado s son invariantes en el tiempo. Sin embargo, estos son matemáticamente sólidos y no han sido refutados; mi punto de vista personal es quejarse de que la mecánica cuántica no funciona como se espera, o no actúa como un sistema clásico, ya ha sido azotada hasta la muerte; sabemos que la mecánica cuántica no es "normal", entonces, ¿por qué deberíamos hacerlo? esperar de repente que varias trayectorias funcionen de la misma manera que, por ejemplo, lanzar una pelota de béisbol. No obstante, esta es una objeción común y, curiosamente, exactamente lo contrario de la objeción original de Bohr; que las ondas piloto eran demasiado clásicas.
A continuación están los argumentos de la navaja de Occam; que BM añade complejidad sin dar nada a cambio. Posiblemente haya algo de verdad en esto, sin embargo, la ecuación de orientación se deriva de la ecuación de Schrödinger y, conceptualmente, no está demasiado alejada. Ciertamente, Copenhague tiene sus propios problemas cuando se trata de esto, y se podría argumentar que una teoría como la del superdeterminismo es más simple que las dos. Por otro lado, las matemáticas adicionales de BM tienen algún uso en algunos campos como la química cuántica, donde proporciona formas más eficientes de resolver ciertos problemas que a través de las matemáticas de la mecánica cuántica estándar (SQM).
Finalmente, hay argumentos acerca de que BM no es compatible con la relatividad y QFT. Es importante tener en cuenta que BM es una teoría no relativista. Sin embargo, hay extensiones que de hecho incorporan relatividad/QFT, y puede encontrar esto discutido en varias publicaciones, por ejemplo, https://arxiv.org/abs/1205.1992 . Ciertamente no es tan maduro como SQM, por lo que este puede ser un argumento nuevamente para SQM, sin embargo, ciertamente muestra que esto no es una falla de BM, y la madurez de SQM es realmente su ventaja aquí (BM ha tenido solo un un puñado de personas trabajando seriamente en ello durante aproximadamente una década).
Al final del día (y esta es quizás la conclusión importante), todos los resultados verificables experimentalmente son idénticos en BM a todas las demás interpretaciones no refutadas de QM ; todos tienen la misma razón, por lo que todas las objeciones son de naturaleza filosófica o tienen un contexto histórico. Eso no significa que la situación seguirá siendo así; ciertamente es posible que se ideen experimentos que prueben o refuten varias interpretaciones actuales, y de las diversas interpretaciones, mi dinero estaría en que BM es una de las más probables, si es incorrecta, descartada por un experimento en el futuro.
Las razones históricas originales del veredicto.
Por lo tanto, no se puede considerar la contrapropuesta de Bohm a la interpretación de Copenhague como una mejora.
se puede encontrar en Physics and Philosophy (1958) de Werner Heisenberg en el capítulo 8 Criticism and Counterproposals to the Copenhagen Interpretation of Quantum Theory pp. 116-118. Son:
Las razones anteriores se citan intencionalmente palabra por palabra y en el mismo orden en que aparecen en el capítulo citado. El material de ese capítulo había sido publicado previamente: W.Heisenberg, en Niels Bohr and the Development of Physics. McGraw-Hill, Nueva York: 1955
En primer lugar, muchas gracias por todos los comentarios, enlaces y videos útiles que tengo aquí. A partir de ahí llegué a este video: https://www.youtube.com/watch?v=RlXdsyctD50 ...que creo que entra en suficientes detalles para explicar por qué Pilot-Wave es problemático:
Debido a que siempre hay una partícula física que viaja a través de una trayectoria de Bohm, la falta de superposición entra en conflicto con QFT.
Se ha demostrado que el entrelazamiento cuántico es cierto y se explica mejor por la no localidad de QFT.
Las Variables Ocultas Globales no son populares y se pensó que serían refutadas por un período prolongado de tiempo.
Tener una ecuación guía no es parsimonioso, lo que no significa que no sea cierto, pero es un obstáculo para la aceptación.
Sigo pensando que Pilot-Wave es totalmente posible si la teoría pudiera refinarse para incorporar la relatividad. Realmente nunca me ha gustado la idea de que el universo físico hace la misma distinción que hacemos de macroscópico a microscópico; pero supongo que lo que he aprendido al estudiar la teoría cuántica es que no estamos observando correctamente lo macroscópico y que al estudiar lo microscópico podemos aprender lo que nuestros sentidos y cognición no nos dicen... así que tengo que admitir que tratar de preservar partículas reales es la razón por la que Pilot-Wave es atractivo, que es mi preferencia.
Es "incorrecto" porque a nadie le gusta la no localidad. Excepto que la no localidad tampoco está mal y eso ya lo sabemos.
Por lo tanto, es "incorrecto" porque las personas son muy lentas para ponerse al día.
:-)
Emilio Pisanty