¿Se ha desacreditado el argumento de Jaynes contra el teorema de Bell?

Como estudiante de física teórica, estoy muy familiarizado con la multitud de ideas chifladas que intentan eludir el teorema de Bell con respecto a las teorías de variables ocultas locales en la física cuántica.

Recientemente, sin embargo, he estado trabajando en mi tesis de maestría sobre la probabilidad bayesiana, y encontré un artículo muy interesante de Jaynes precisamente sobre el tema del teorema de Bell (ET Jaynes, Clearing Up Mysteries - The Original Goal, In: Proceedings, Máxima Entropía y Método Bayesiano, 1989).

Jaynes escribe sobre lo que él llama la Falacia de la Proyección de la Mente y su prevalencia en la mecánica cuántica. Afirma que la falacia es el resultado de no apreciar las probabilidades como representaciones de estados de conocimiento (epistemológico), en oposición a propiedades fundamentales de la naturaleza (ontológico); Claramente, Jaynes aboga por la perspectiva bayesiana de la probabilidad.

Utilizando su enfoque de 'inferencia bayesiana como lógica extendida', Jaynes obtiene una serie de resultados impresionantes, para mí, en este artículo y en otros . Más concretamente, en las páginas 7-16 explica dos objeciones a los resultados de Bell:

  1. Bell no apreció la diferencia entre la naturaleza epistemológica de la probabilidad al hacer predicciones y la naturaleza ontológica de la causalidad. Esto lo llevó a proponer una distribución de probabilidad incorrecta para su clase de teorías de variables ocultas; uno que de hecho (trivialmente) es violado por la mecánica cuántica.

  2. Bell no incluyó todas las teorías de variables ocultas locales. Por ejemplo, su elección excluye aquellas en las que las variables ocultas dependen del tiempo.

En mi opinión, estas objeciones no parecen chifladas y, como se demuestra en los artículos vinculados, existe una ligera tendencia histórica en la perspectiva bayesiana de hacer que uno vea los resultados antiguos bajo una nueva luz, particularmente en otros campos de la física.

Escuché que Jaynes es experto en hacer que él mismo parezca obviamente correcto y que otros obviamente estén equivocados, por lo que es posible que haya caído en esa trampa, pero este argumento me pareció algo que debería haber recibido mucha más atención de lo que soy consciente. posee. Es decir, todavía me enseñaron la interpretación de Copenhague completa con el teorema de Bell que descarta el determinismo local, lo que parece implicar que este argumento no ha recibido la atención general o ha sido completamente desacreditado.

¿Hay algún contador obvio para el punto de vista de Jaynes del que no estoy al tanto?

Esta publicación de blog proviene de una posición similar a la suya y proporciona referencias al trabajo que (nominalmente) responde a su pregunta.
Pero entonces Jaynes no dio un ejemplo de una teoría localmente determinista donde el teorema de Bell se viole realmente.
¡Gran pregunta! +1
@DerekElkins: ¡Gracias, eso realmente ayuda! Parece que Jaynes tenía razón en parte, y su defecto era que estaba demasiado interesado en la teoría de la probabilidad como algo puramente epistemológico. Honestamente, puedo ver el atractivo de esa vista, especialmente porque funcionó muy bien para Jaynes en otros problemas, pero el artículo de Colbeck y Renner parece poner el último clavo en ese ataúd (puede haber algunas advertencias, pero no estoy bien -lo suficientemente versado en las matemáticas para encontrarlos).
@DerekElkins: Todavía estoy bastante confundido sobre un tema. Jaynes afirma que las suposiciones de Bell son incorrectas, y el artículo de Colbeck y Renner menciona de manera similar que las suposiciones son demasiado fuertes, de una manera que recuerda el argumento de causalidad lógica versus física de Jaynes. Por otro lado, explican que sus suposiciones son más débiles porque quieren excluir más teorías, no porque Bell esté equivocado. Jaynes está equivocado sobre la existencia de una teoría más informativa (ya sea clásica o cuántica), pero su argumento con respecto a las suposiciones de Bell todavía parece convincente. No sé qué hacer con esto.
@CountIblis: Siento que esto se relaciona con el problema anterior. Si estoy leyendo correctamente, Jaynes afirma que QM viola el teorema de Bell porque Bell eligió una distribución de probabilidad que simplemente es incorrecta. Si eso es cierto, entonces no hay razón para que una teoría determinista local no viole también el teorema de Bell; las suposiciones probabilísticas siguen siendo incorrectas. Entonces, de hecho, debería haber dado tal ejemplo. ¿Es esto lo que estás diciendo?
Una adición final: todavía hay un aspecto confuso en la afirmación de Jaynes de que Bell no reconoció la diferencia entre epistemología y ontología. Por un lado, Jaynes afirma que esto hizo que Bell usara distribuciones de probabilidad incorrectas, ya que quería satisfacer la localidad, de modo que QM viola trivialmente su teorema. Entonces no hay razón para esperar que ninguna teoría satisfaga el Teorema de Bell. Por otro lado, Jaynes afirma que esta misma suposición de Bell conduce a la 'cosa superlumínica espeluznante', pero ¿no es esto exactamente lo que Bell intentó evitar al elegir sus probabilidades como lo hizo?
Sí, por ejemplo, 't Hooft ha estado trabajando en modelos deterministas locales, afirma que la laguna del superdeterminismo hará que su esfuerzo no sea inútil. Pero lo que finalmente importa es si sus modelos propuestos terminarán funcionando o no.
@Timsey Si Colbeck y Renner lo han convencido, entonces el resultado de Pusey-Barrett-Rudolph debería ser aún más atractivo. Encuentro "Matthew Saul Leifer. ¿Es real el estado cuántico? Una revisión ampliada de los teoremas de ψ-ontología. Quanta, 3(1):67–155, 2014". ser una buena revisión de la fuerza relativa de ambos.

Respuestas (3)

El argumento de Bell en realidad falla en un universo determinista. La suposición fundamental del argumento es que el resultado de una medición en una partícula no puede depender de la base de medición elegida por el otro experimentador para la otra partícula en una ubicación separada similar al espacio. Esto generalmente se describe como una suposición de localidad, pero hay más que eso. Si la elección del experimentador es en realidad una consecuencia inevitable del estado del universo en épocas anteriores, entonces es posible que sea una consecuencia inevitable del estado en el lugar y el momento en que se creó el par de partículas entrelazadas. Si es así, las partículas podrían decidir en ese momento cómo responder a las mediciones que inevitablemente sucederán más adelante.

Es difícil imaginar cómo las partículas elementales podrían conocer de antemano el resultado de un proceso físico tan complicado como la elección de una base de medición por parte de un experimentador, ni cómo esa elección podría ser predecible únicamente a partir de información localizada en una pequeña parte de su pasado cono de luz. , y que yo sepa, nadie ha propuesto una teoría de la variable oculta local en la que esto suceda. Pero Bell no demostró que fuera imposible.

Entonces, si Jaynes está adoptando la posición de línea dura de que el universo es determinista y que todas las probabilidades son inherentes a nuestra falta de conocimiento de su estado, creo que al menos es moralmente correcto, y puede ser literalmente correcto en todo su argumento. Tiene razón en que el argumento de Bell asume una relación Y-causas-X en las probabilidades P(X|Y), y tiene razón en que no existe tal relación en las probabilidades subjetivas. Necesitas algún tipo de imprevisibilidad objetiva en el mundo para que se desarrolle el argumento de Bell, no imprevisibilidad cuántica, sino algún tipo de libre elección o verdadera aleatoriedad clásica en las ubicaciones separadas en forma de espacio de las mediciones.

En la medida en que Jaynes actúa como si el misterio del teorema de Bell estuviera totalmente resuelto solo porque puede modelar la predicción cuántica en su lógica probabilística clásica, creo que está equivocado. Un modelo determinista en el que las partículas conocen el futuro no es lógicamente imposible, pero sería jodidamente raro, y no espero que aparezca ningún modelo así. (Aunque, la mecánica cuántica también es extraña, y nunca lo hubiera predicho, así que supongo que debería esperar una sorpresa).

"y hasta donde yo sé, nadie ha propuesto realmente una teoría de la variable oculta local en la que esto suceda". Gerardus 't Hooft, ganador del premio nobel de física, ha estado trabajando en esto arxiv.org/abs/2103.04335
@MiltonSilva Creo que todo lo que hace en ese y artículos similares es argumentar que los resultados de todas las mediciones futuras se pueden codificar en las condiciones iniciales, lo que tiene el mismo problema que argumentar que Dios creó fósiles falsos hace 6000 años: no hay razón para falso los fósiles parecen apoyar la evolución biológica a menos que Dios elija deliberadamente engañarnos. 't Hooft no sabe cómo hacer una teoría superdeterminista que naturalmente se comporte como QM.

Soy fanático de Jaynes y dudo que haya una refutación legítima a su objeción de la falta de variación temporal, aunque creo que obviamente debería extenderse al espacio-tiempo.

Las variables condicionadas naturales para eventos deterministas en el espacio-tiempo para algo con una función de onda espacio-temporal tendrían que incluir el espacio-tiempo de cada evento, la orientación del detector y cualquier interacción cuántica de los propios dispositivos de medición. Tal vez esto último no juegue un papel importante, pero para una teoría determinista, el resto es obvio.

M1(d1| st0, st1, or1, lambda(st0)) M2(d2| st0, st2, or2, lambda(st0))

Detectaría/no detectaría en función de la alineación OR1 en relación con el estado de la partícula en st1 después de dividirse en st0 y el estado lambda (st0).

La objeción de Jaynes es directa. Bell no analizó condicionado a estos otros parámetros, por lo que no descartó una teoría de variables ocultas basada en ellos.

El problema con cualquier "no existe tal teoría que" es que tiene que asumir alguna clase de teorías. Si Bell no condicionó el espacio-tiempo de cada evento, entonces no lo hizo. Si otros no lo hicieron, entonces no lo hicieron.

Además, las matemáticas avanzan. No se pueden cubrir todas las matemáticas posibles. Ampliamos el uso de estructuras matemáticas a medida que encontramos un uso efectivo de ellas. Vi un papel que mencionaba probabilidades valoradas imaginarias. ¿Qué significa eso? ¿Quién diablos sabe? Pero apuesto a que Bell no incluyó probabilidades imaginarias en su clase de posibles soluciones para analizar una teoría determinista.

A partir de la descripción en la publicación del blog, el artículo de Gill parece un caso especial intrincado, que presenta un análisis de "libre elección" que confunde asuntos y, además, es menos probable que produzca un análisis probabilístico válido que el escenario original de Bell.

Desearía que hubiera una fuente de datos sin procesar de recuentos de detectores a partir de los cuales pudiéramos intentar construir una teoría determinista.

Esto suena más como un chiflado leve, cuanto más leo. Acusa a Bohr de suponer que todos los instrumentos están sujetos al principio de incertidumbre (cuarto párrafo, página 8). Esto, sin embargo, fue una observación experimental, no una suposición. En la página 9, al final del párrafo 2, acusa a Bohr de confundir las limitaciones de la teoría QM con las limitaciones de la validez de las mediciones de laboratorio. Este es un punto bastante dudoso, ya que se necesita teoría para interpretar los resultados experimentales. Más adelante, en la página 9, quinto párrafo, refuta esencialmente el punto de vista QM ortodoxo definiéndolo como incorrecto, afirmando que viola su "división necesaria del trabajo" en física teórica.

En la parte superior de la página 13, el autor hace una distinción entre una influencia física más rápida que la luz y una inferencia lógica, que es característica de la intangibilidad de la "acción espeluznante a distancia". Sin embargo, no cambia el resultado del razonamiento del experimento EPR.

La última parte, donde parece que se está metiendo en una posible escapatoria, menciona variables ocultas que varían en el tiempo, pero en realidad no dice claramente cómo funcionaría esto. Su declaración final resume bien sus puntos de vista.

Es muy común que los chiflados objeten la relatividad o la mecánica cuántica por motivos "filosóficos" (que pongo entre comillas para evitar insultar a los filósofos) y tratan su propia filosofía como axiomática. Esto parece ser lo que está haciendo.

Jaynes poseía las características de un chiflado: un escritor prolífico que se expresaba en un lenguaje mordaz y polémico, hacía proselitismo sobre sus ideas y tenía una visión un tanto conspiradora de la ciencia y desconfiaba de las autoridades. Pero a diferencia de un chiflado, Jaynes hizo contribuciones significativas y sorprendentemente originales en varios campos de la física y sigue siendo muy respetado en los campos en los que influyó.
¿Se ha desacreditado el argumento de Jaynes contra el teorema de Bell?
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