He estado en Wikipedia leyendo sobre las diversas interpretaciones de la mecánica cuántica. Estoy entrando en mi último semestre como estudiante universitario y he tomado un curso de QM, por lo que estoy familiarizado con la teoría básica, aunque no puedo decir que haya leído mucho sobre esto.
Sin embargo, tengo entendido que las diferentes interpretaciones de QM no producen predicciones falsables, entonces, ¿cómo puede alguien realmente respaldar una en particular? Por ejemplo, he oído a gente ridiculizar la interpretación de Copenhague, diciendo lo absurdo que es que los posibles resultados/estados propios que NO se miden simplemente dejen de existir, que desaparezcan del universo... pero luego estos científicos afirmarán que el universo se divide en el momento de la medición, creando un universo para cada posible resultado/estado propio. ¿No han hecho una afirmación tan audaz (y quizás ridícula) como la de quienes apoyan la interpretación de Copenhague? Ningún experimento verificará uno u otro.
Entonces mi pregunta es, ¿por qué lógica se llega a apoyar una interpretación particular de la mecánica cuántica?
La respuesta dada anteriormente explica que hay algunos experimentos que podrían usarse para distinguir entre diferentes interpretaciones. Sin embargo, es un mito que los experimentos son la única forma en que uno puede distinguir entre teorías en la ciencia. Muchas teorías se descartan sin ninguna prueba experimental de sus consecuencias. Una teoría puede descartarse por inconsistencia interna, por chocar con otra explicación o porque es ad hoc.
Una teoría es ad hoc si fue inventada para resolver un problema particular y no tiene implicaciones más allá de ese problema. Supongamos que me siento incómodo con el espacio-tiempo curvo. Podría decir que el espacio-tiempo es plano, pero que los duendecillos invisibles e indetectables empujan los cuerpos como si la relatividad general fuera cierta. Nadie se tomaría en serio una teoría así durante mucho tiempo, aunque no se puede distinguir experimentalmente de la relatividad general. No habría extensos debates sobre la existencia de los duendes. La teoría se habría inventado únicamente para esquivar las implicaciones directas de la relatividad general. La teoría de los duendes es una mala explicación, propone que los duendes empujarán los cuerpos de acuerdo con las ecuaciones de la relatividad general sin explicar por qué o cómo lo harían.
La interpretación de Copenhague (CI) está en la posición de la teoría del duendecillo. El IC equivale en sustancia a decir que la mecánica cuántica es cierta, excepto cuando implica que los objetos macroscópicos existen en múltiples versiones. Esto conduce a una teoría que es no local, no invariante de Lorentz e intenta construir una distinción entre objetos macroscópicos y microscópicos en la física fundamental. Esto es completamente innecesario ya que la decoherencia hace que las diferentes versiones de los objetos macroscópicos se aíslen dinámicamente entre sí sin tales trucos ad hoc. Las descripciones del IC que lo toman en serio como una explicación de cómo funciona el mundo lo hacen parecer ridículo. Así que tienes dos opciones.
(1) Deseche el CI.
(2) Descartar el estándar científico de que una idea debe expresarse claramente y juzgarse por si resuelve problemas, explica cosas, es autoconsistente y consistente con la evidencia experimental.
Algunos comentaristas anteriores han expresado su descontento con la falta de una versión de Everett de la teoría cuántica de campos. Dado que hay artículos que describen la teoría cuántica de campos en términos de Everett, esta objeción no tiene sentido:
A menudo se afirma que las diversas interpretaciones de la mecánica cuántica son equivalentes, en el sentido de que producen las mismas predicciones para el resultado de los experimentos. Pero para las 3 interpretaciones más populares, la Interpretación de Copenhague, la Interpretación de muchos mundos y la teoría de De Broglie-Bohm, esto solo es cierto cuando se hacen ciertas suposiciones (ocultas), como por ejemplo, que el aparato de medición siempre es macroscópico y, por lo tanto, siempre tendrá decoherencia. irreversiblemente
David Deutsch ha propuesto un experimento que puede distinguir entre la Interpretación de Copenhague (CI) y la Interpretación de muchos mundos (MWI). Tenga en cuenta que falsificar MWI es fácil, todo lo que tiene que hacer es demostrar en un experimento que un sistema aislado sufre una decoherencia que no se debe a interacciones residuales con el entorno. Esto no es tan fácil como parece, ya que cualquier decoherencia anómalamente rápida puede interpretarse como una interacción con nuevos grados físicos de libertad (por ejemplo, partículas de materia oscura, interacciones a través de dimensiones adicionales, etc., etc.) que luego deben probarse en diferentes experimentos. .
Pero, ¿cómo podemos falsificar experimentalmente el CI? David Deutsch ha propuesto el siguiente experimento (pensado). Supongamos que la computación cuántica a gran escala hace posible implementar una IA en una computadora cuántica. Incluso podría imaginarse cargar los continentes de su cerebro en una computadora cuántica. Luego, suponga que está vivo dentro de una simulación cuántica virtual en la que se dispuso a medir el componente z de un espín (que luego es implementado por un qubit) que está polarizado en la dirección x. Luego considere una transformación al estado: este es el estado inicial, excepto que mantiene un registro en su memoria de que realmente se realizó una medición. Es fácil ver que esta transformada es unitaria, y se sabe que una computadora cuántica puede aproximar cualquier transformada unitaria con una precisión arbitraria.
Por lo tanto, esto significa que puede deshacer la medición, mientras que aún puede verificar que realmente se realizó una medición (el resultado de la medición necesariamente se borrará). El giro se restaurará en el estado original, y puedes verificarlo midiendo el giro en la dirección x, y repitiendo todo este experimento muchas veces y verificando que siempre encuentres el mismo giro.
Ahora, si solo se realiza físicamente una rama de la función de onda, entonces la transformación unitaria de regreso al estado original, excepto para mantener la información sobre la medición que se está realizando, no funcionaría. Si aplica la transformación unitaria a una sola rama, el estado del giro no se restaurará al estado inicial. Por lo tanto, este experimento le verificaría que cuando midió el componente z del giro, ambos resultados posibles se realizaron físicamente.
También se dice que la teoría de De Broglie-Bohm es equivalente a la Interpretación de Copenhague, pero al igual que en el caso del MWI, esto tampoco es cierto. La teoría de De Broglie-Bohm solo es equivalente a QM regular si se supone un equilibrio cuántico , las desviaciones de este estado se pueden probar ya que produce probabilidades que se desvían de la regla de Born.
Entonces, la respuesta a la pregunta "¿por qué lógica se llega a apoyar una interpretación particular de la mecánica cuántica?" es como cualquier otra cosa en física, el resultado de experimentos. El único problema es que no tenemos los resultados para descartar ninguna de las interpretaciones existentes, pero eso no significa necesariamente que todas sean igualmente plausibles dado lo que sabemos. Uno puede considerar experimentos mentales que arrojarán diferentes resultados según su interpretación, o puede interpretar lo que está sucediendo en algún experimento mental particular de manera diferente según cuál sea su interpretación de QM. Tales argumentos son argumentos válidos en física.
usuario108787