¿Son la mecánica cuántica y el determinismo realmente irreconciliables? [cerrado]

MECÁNICA NEWTONIANA:

La mecánica newtoniana, expresada a través de las leyes del movimiento de Newton, nos dio una gran confianza en nuestra comprensión de la naturaleza. Pudimos calcular el movimiento de los planetas y predecir su posición con bastante precisión muchos años en el futuro, y luego los observamos para comprobar que hacen lo que habíamos predicho. Las cosas funcionaron extremadamente bien. De vez en cuando había algún desacuerdo entre nuestras predicciones y la observación, como las anomalías en el movimiento de Urano, por ejemplo. Pero esto no significaba que las leyes newtonianas estuvieran equivocadas; simplemente nos perdimos algo, y en el caso de Urano fue un planeta más allá el que causó las anomalías. Las propiedades físicas de ese planeta fueron todas calculadas y predichas, nuevamente, usando las leyes de Newton. La mecánica newtoniana fue tan triunfante, que los físicos comenzaron a creer que habían descubierto el santo grial de la ciencia. Sin embargo, todo esto iba a cambiar cuando se aplicaron las mismas leyes para estudiar el comportamiento de la materia en las escalas más pequeñas que conocíamos, la escala atómica.

MECÁNICA CUÁNTICA:

Se esperaba que la aplicación de la mecánica newtoniana para el estudio del átomo, después de que Rutherford descubriera que los átomos eran como diminutos sistemas solares, produjera aún más resultados que estarían de acuerdo con nuestros cálculos. ¡He aquí! Las cosas se pusieron tan mal que se hizo evidente que se necesitaba una nueva física con urgencia.

No sabríamos explicar:

i) Los espectros atómicos,

ii) El espectro de radiación del cuerpo negro

iii) El efecto fotoeléctrico

iv) Las propiedades ondulatorias de la materia tal como se muestran en el experimento de Davisson-Germer.

v) No pudimos explicar las propiedades de la materia tal como las fuimos descubriendo: Superconductividad, Superfluidez y muchas más.

¡Todos estos problemas se resolvieron con solo un toque de la fuerte mano derecha de la mecánica cuántica! La nueva física no era solo una ligera modificación de la mecánica newtoniana, sino completamente diferente y contraria a lo que nos habíamos acostumbrado con la mecánica newtoniana. Ya no podíamos hablar de predicciones objetivas de cómo se iba a comportar la naturaleza. Solo podíamos calcular probabilidades, y solo podíamos hablar de probabilidades, y solo podíamos predecir probabilísticamente el comportamiento de los átomos, las partículas, las propiedades de los sólidos y los líquidos, etc.

¿COMPROMETEMOS NUESTRO CONOCIMIENTO DE LA NATURALEZA CON QM?

Las opiniones varían sobre esto, ya que depende de qué tan profundamente esté uno arraigado en la filosofía de la mecánica newtoniana. El punto es que, cálculo tras cálculo, observación tras observación, la naturaleza nos está diciendo que en el micromundo la materia se comporta de acuerdo con las leyes de la probabilidad. Puede que no nos guste, pero pensemos en esto por un momento:

¿Realmente creemos que la naturaleza sería capaz de mostrar la riqueza de los fenómenos y la variación que observamos a nuestro alrededor, si las reglas que sigue hubieran sido un tipo de "filosofía" rígida, en blanco y negro, como aprendimos de la mecánica newtoniana?

Todos tenemos nuestros propios puntos de vista sobre esto, así que puedes formar el tuyo.

La mecánica cuántica, en su esencia, es determinista. Son sólo las mediciones las que dan lugar a problemas (en la interpretación de Copenhague).

Comparemos tres teorías: la mecánica clásica, la mecánica clásica con empujar/tirar al azar (mecánica estocástica) y la mecánica cuántica. En la mecánica clásica, todas las leyes son de naturaleza determinista. Si$A$te lleva a$B$y$B$te lleva a$C$, podemos fácilmente volver sobre nuestros pasos. Podemos invertir el tiempo y volver al punto de partida usando las mismas leyes sin ningún problema.

En mecánica estocástica, sin embargo, el sistema que queremos describir en momentos aleatorios es empujado o tirado al azar con fuerza. Digamos que todavía vas de$A$a$B$pero en algún lugar entre$B$y$C$recibes un empujón aleatorio en una dirección aleatoria y terminas en$D$. No puedes simplemente volver sobre tus pasos. Entonces, si invertimos el tiempo en la mecánica estocástica, no necesariamente volvemos al punto de partida. Se rompe el determinismo.

En la mecánica cuántica, las leyes son nuevamente de naturaleza determinista. Las leyes en realidad se parecen a las de la mecánica clásica, en un sentido abstracto. Que quiere decir:$A$te lleva a$B$,$B$te lleva a$C$, tal vez$C$te devuelve a$A$, determinista. Son solo las medidas las que nos causan dolor de cabeza. Mientras no midamos nada, simplemente podemos rebobinar y la naturaleza volverá a su estado original. Tenga en cuenta la diferencia muy importante con la mecánica estocástica: ¡la mecánica cuántica no es como la mecánica clásica con un componente aleatorio!

Entonces, QM es determinista siempre que no midamos nada. Sin embargo, cuando hacemos una medición (para la cual no existe realmente una definición completamente satisfactoria ), podemos encontrarnos con problemas. Porque en la interpretación de Copenhague de QM, una medición "colapsa" la función de onda, es decir, el sistema es forzado a un estado propio correspondiente al dispositivo de medición. Esta discontinuidad rompería el determinismo. No hay un consenso general sobre esto entre los físicos. Algunos sugieren que todo está bien si describimos la medición completamente, incluidas las funciones de onda de todas las entidades involucradas en la medición. Algunos se suscriben a una interpretación diferente de QM, como la interpretación de muchos mundos., donde no hay colapso de la función de onda y por tanto tampoco discontinuidad. Otros prefieren no pensar demasiado en ello. (la peor manera de ir como científico en mi opinión)

Es bastante simple en realidad.

La mecánica cuántica es DETERMINISTA en el sentido de sus leyes: son fijas y no están sujetas a cambios. Las cosas que no son deterministas son COORDENADAS, lo que simplemente significa que no puede medir bien sus parámetros (pero no significa, por ejemplo, que no pueda medir bien algunas combinaciones de ellos, como la energía total del sistema).

Volviendo a su pregunta: no hay incertidumbre de implicaciones en QM, solo hay incertidumbre de posición.