¿Qué tan extendido está el meme "QM es contraintuitivo" en la física académica? [cerrado]

QM a menudo se llama contraintuitivo, pero por sí mismo, eso no significa mucho; muchas cosas se llaman contrarias a la intuición, por diversas razones.

Parece que la verdadera pregunta aquí es, con qué frecuencia se llama QM "contraintuitivo", con la implicación de que hay algo al respecto que simplemente no debe tratar de entender. Digo algo , porque obviamente esta actitud no se extiende a todo lo relacionado con el tema. Los estudiantes de física con los que Karl se encuentra en su campus están aprendiendo mucho sobre QM; es solo que también están aprendiendo a no hacer ciertas preguntas.

Muchos físicos sostienen esta actitud, no pregunten por qué funciona QM, y la respaldan algunos materiales didácticos. Pero si el objetivo aquí no es solo hacer una pregunta de encuesta sobre qué tan común es una determinada opinión, si el objetivo es diagnosticar un problema en la cultura de la física, quizás con la intención adicional de identificar una cura, entonces no debería enfócate solo en esta actitud.

Por ejemplo, a veces se emplea la etiqueta "contraintuitivo", no para bloquear la explicación, sino como una explicación, una especie de metaexplicación. ¿Por qué QM es tan extraño? alguien pregunta No es raro, viene la respuesta; simplemente parece extraño porque tu cerebro evolucionó para lidiar con el macro-mundo, no con el micro-mundo.

Mucho más perniciosas que esto son las seudoexplicaciones genuinamente ilógicas de QM que se hacen pasar por explicaciones. Un ejemplo por el que Karl ha expresado previamente su agrado es la "derivación" teórica de decisión de Deutsch-Wallace de la regla de Born para probabilidades en QM.

La teoría de la decisión se trata de cómo tomar decisiones racionales. Si una elección específica tiene un resultado bueno o malo depende de las características desconocidas del mundo, y la toma de decisiones racional implica considerar tanto la probabilidad de estas incógnitas como el grado de bondad o maldad de cada incógnita. Entonces, la probabilidad es un insumo para la toma de decisiones racionales.

Pero Deutsch y Wallace construyen argumentos que van en la otra dirección: comienzan con algún "juego cuántico" y una idea a priori de cuál sería una forma racional de jugar el juego (para maximizar las ganancias esperadas), y luego deducen qué las probabilidades tendrían que serlo, para justificar la estrategia que han decidido de antemano!

De alguna manera, dudo seriamente que el comportamiento de las moléculas en una nube de gas al otro lado de la galaxia esté determinado por la necesidad de garantizar que una estrategia particular gane en el póquer cuántico. Si alguna vez algo fuera cierto, pero aun así mereciera ser descrito como contrario a la intuición, sería eso. Pero por lo que puedo ver, no es cierto, no tiene nada que ver con la verdad, y la teoría de Deutsch-Wallace es solo un sofisma sin sentido.

Tan divertido como es ese ejemplo, todavía tiene básicamente cero influencia entre los físicos reales. Así que por fin debemos volver a la madre de todos los embrollos cuánticos, la raíz histórica del alejamiento del "realismo" en la física, la propia interpretación de Copenhague.

Permítanme primero descartar una versión bastarda pero extremadamente común de la interpretación de Copenhague que tiene una amplia aceptación y que resulta de la reafirmación natural de una perspectiva realista. Este es el que dice que las funciones de onda son objetos físicos, y evolucionan según la ecuación de Schrödinger mientras no se observan, pero cuando se observan saltan a un estado propio del observable medido, con una probabilidad dada por la regla de Born.

No es así como funciona la interpretación original de Copenhague. De acuerdo con la interpretación original de Copenhague, las funciones de onda no son objetos físicos, son dispositivos matemáticos de contabilidad similares a las distribuciones de probabilidad. Lo que es real son los observables que han sido observados: una partícula que tiene una posición observada o un momento observado, un campo que tiene una fuerza medida en un lugar y momento determinados. Los observables son lo que es ontológico, las funciones de onda son solo una forma de hacer predicciones sobre los observables.

Consideraría esta como la filosofía ideal para emplear en la enseñanza y el uso de la mecánica cuántica, si añadimos un principio más : que la mecánica cuántica es una descripción incompleta de la realidad. Como la mecánica clásica, como la mecánica relativista no cuántica, es una verdad limitada. Hay algo más. Esta es la conclusión sensata, y es lo que creen muchos físicos.

Lo que parece haber sucedido, en la fundación de la mecánica cuántica, es que los principios positivistas aplicados con éxito se convirtieron erróneamente en un nuevo tipo de dogma. La dificultad de explicar las nuevas observaciones con la física clásica llevó finalmente a un abandono deliberado de las suposiciones previas sobre el espacio, el tiempo y la causalidad, a favor de centrarse en lo que se sabía que era real: las cantidades observables.

Sorprendentemente, se encontró un nuevo tipo de mecánica probabilística que explicaba los patrones en los observables, sin siquiera postular, a la manera clásica, un estado definido del mundo entre observaciones. Pero en lugar de decir, por supuesto que el mundo todavía está allí entre observaciones, simplemente no conocemos las leyes de lo que está haciendo, se decretó que las leyes cuánticas son la verdad última; y no deberíamos preocuparnos demasiado por la falta de una "imagen" de lo que sucede entre una medición y la siguiente, porque las mediciones son lo único que realmente importa, todo lo demás no es física.

Es difícil decir si esta actitud fue buena o mala en sus efectos. Tal vez la física de partículas habría avanzado más lentamente, si más gente hubiera estado tratando de hacer funcionar esta o aquella teoría subcuántica. Sospecho que la explicación definitiva de la mecánica cuántica está ligada a ideas recientes sobre el surgimiento del espacio-tiempo en la gravedad cuántica, en cuyo caso las matemáticas correctas simplemente no estuvieron disponibles hasta las últimas décadas. Pero ya sea que esa excusa sea aceptable o no, considero que el antirrealismo de Copenhague es la raíz de muchos, muchos "problemas" posteriores: otras interpretaciones de QM que inventan sus propias racionalizaciones de por qué podemos prescindir de la realidad objetiva, y lo harían... ser interpretaciones realistas que se conforman con descripciones excesivamente vagas de la realidad básica.

Resumen: Los estudiantes y profesores de física que dicen "no preguntes por qué" son solo un síntoma de una situación más amplia, y esta actitud puede incluso tener un valor pragmático para alguien que quiera usar la mecánica cuántica ; pero en ese caso creo que sería más saludable apegarse explícitamente a la interpretación original de Copenhague, con una enmienda adicional acerca de que QM no es la forma final de la física. Además, es engañoso insertar las propias ideas favoritas sobre la realidad cuántica o subcuántica en la exposición de QM, con el disfraz benigno de "hacer que la mecánica cuántica sea intuitiva". La esencia de QM es el marco predictivo empírico, por eso podemos saber que está incompleto, y cualquier cosa más que eso es una nueva teoría.