¿Es la interpretación de muchos mundos sólo una cuestión filosófica?

¿ Es la interpretación de muchos mundos sólo una cuestión filosófica? Me parece que no podemos excluir una posible prueba para esta hipótesis. Yo explico.

Por principio de superposición cada mundo seguiría la ecuación de Schrödinger y entonces parece imposible distinguir si colapsamos en ψ i una función de onda ψ = ∑ i ψ i o terminamos en un mundo donde el estado del sistema es Ψ i = ψ metro mi ( i ) ⊗ ψ i . Esto sería, a nivel del multiverso, solo un estado de la superposición Ψ = ∑ i Ψ i con todos los otros resultados posibles y sus mundos. Además, si hay interferencias que mejoran algunos mundos y suprimen otros, esto solo sería comprobable por alguien que experimente en Ψ , en el nivel del multiverso, luego nuevamente invisible dentro de cualquier mundo.

Pero si la interferencia anula por completo algún mundo posible, entonces podríamos reconocerlo por medios estadísticos. Supongamos que estoy haciendo una medida que puede colapsar ψ en un estado propio ψ i tal que el mundo ψ metro mi ( i ) ⊗ ψ i sería cancelado por la interferencia con otros mundos. Entonces, obteniendo el valor propio de ψ i en la medida no sería una evidencia contraria a la hipótesis de muchos mundos?

¿Cuál es la probabilidad de medir el valor propio de ψ i en las otras interpretaciones? Si es lo mismo, entonces esto no distingue nada.
MWI establece un marco completamente diferente, dice que ψ no se derrumba en absoluto. No tengo idea de por qué se llama a sí mismo una interpretación.
La mayoría de las soluciones modernas al problema de la medición también descartan la idea del colapso de la función de onda (debido a problemas como la reversibilidad del tiempo). Además de la interpretación de muchos mundos, otra interpretación popular es que medir significa enredarse con el dispositivo de medición; el fenómeno general de enredo con el medio ambiente se llama "decoherencia", como referencia.
Estoy de acuerdo, pero me parece que muchas de estas "interpretaciones" no se limitan a la interpretación equivalente del mismo formalismo. Abandonar la idea del colapso de la función de onda no es solo una especulación filosófica, como dices, puede implicar la reversibilidad del tiempo, eso no es algo tan exótico para poner a prueba.
¿Sabes cómo revertir el paso del tiempo? Ciertamente no. Como tal, "des-medir" algo no es posible probarlo en este momento, y puede que nunca lo sea. Lo que hacen tanto la decoherencia como la interpretación de muchos mundos es explicar por qué observamos el colapso de la función de onda mientras aún somos reversibles en el tiempo.
Pero el colapso de la función de onda no es reversible en la teoría cuántica, por lo que cualquier cambio en la teoría también tiene que cambiar las matemáticas. Además, una forma de probar la reversibilidad del tiempo es "muy simple", asumiendo una evolución unitaria, probamos la conservación de cp, por ejemplo, en un proceso electrodinámico puro.
¿Puede explicar con precisión cómo se puede hacer una "des-medida", entonces, en un régimen donde se aplica la mecánica cuántica no relativista (que es de lo que hemos estado hablando) en lugar de la teoría cuántica de campos (que tiene diferentes problemas filosóficos) ?
Propuse una prueba de la "interpretación" en mi pregunta. MWI asume las mismas matemáticas que la teoría cuántica (independientemente de la teoría no relativista o de campo, supongo) en el nivel del multiverso, pero afirmo que esto no produce las mismas matemáticas en un solo mundo
Su prueba requiere experimentación "a nivel del multiverso", lo que quizás nunca sea posible; Además, no ha demostrado cómo "esto no produce las mismas matemáticas en un solo mundo".
No, considero solo medidas a nivel mundial único, obviamente. La prueba es un ejemplo (quizás equivocado) de tal diferencia en matemáticas. Quienes propusieron el MWI deberían haber demostrado que no cambia las matemáticas, por lo que es una interpretación y no una teoría concurrente.
El experimento mental de Frauchiger-Renner puede ser relevante. Se afirma que muestra que no se pueden sostener varias interpretaciones como equivalentes: "'Es probable que mi opinión sea que mata las versiones de colapso de función de onda o de universo único de la teoría cuántica, pero ya estaban completamente muertas'".
"Pero si la interferencia anula por completo algún mundo posible, entonces podríamos reconocerlo por medios estadísticos". Entonces, ¿afirma que podemos usar estadísticas para demostrar que algo no observable podría haber existido, excepto que no existe? Bueno, eso todavía deja cinco de las seis cosas imposibles de creer antes del desayuno;)
Yo diría: cualquier interpretación es un intento de dar una imagen completa, por lo tanto, en algún lugar de la imagen puede probar (en principio).
bueno, cuando los físicos afirman que "la información debe conservarse debido a la unitaridad", en realidad quieren decir que la información se conserva en el multiverso, no en segmentos observables individuales. Entonces, para que la conservación de la información sea un concepto significativo, entonces el multiverso también debe ser

Respuestas (6)

Esta pregunta da por sentada una idea que es común entre los físicos, pero que también es falsa. La idea es que existen múltiples interpretaciones de la mecánica cuántica que hacen todas las mismas predicciones. En realidad, las llamadas interpretaciones se dividen en tres categorías.

  1. Alternativas a la mecánica cuántica que hacen diferentes predicciones, como la teoría de la onda piloto y las teorías del colapso espontáneo como GRW:

  2. Mecánica cuántica sin modificaciones, lo que implica la existencia de una estructura que en ocasiones puede aproximarse como una colección de universos paralelos (la interpretación de Everett). Las pruebas experimentales pueden distinguir entre la interpretación de Everett y alternativas como la onda piloto y GRW:

  3. Teorías que son demasiado vagas para determinar sus implicaciones, con el resultado de que no son comprobables, como las interpretaciones estadísticas y de Copenhague de la mecánica cuántica. Tales teorías eluden la cuestión de lo que existe en la realidad y, por lo tanto, no se pueden usar para hacer predicciones comprobables, ya que son básicamente lo mismo que decir "se aplica la mecánica cuántica, excepto cuando no es así".

Las interpretaciones que son filosóficas en un mal sentido, es decir - en el sentido de ser charla inútil que ofusca problemas reales, están en la categoría (3) no en la categoría (2).

Siempre he considerado que el término "colapso de forma de onda" significa "y luego sucede algo", pero si la onda piloto y GRW hacen predicciones diferentes, ¿por qué no sería comprobable?
@JimmyJames Son comprobables. Esa fue una mala frase de mi parte. He hecho una edición.
Excelente resumen de cómo abordar la cuestión de los fundamentos cuánticos. Gracias.

Mi comprensión de este tipo de cosas ha evolucionado con el tiempo. Solía ​​estar convencido de que las interpretaciones eran intrínsecamente imposibles de comprobar, pero ahora creo que eso fue una simplificación excesiva.

Para hacer la discusión más concreta, consideremos un conjunto de axiomas para la mecánica cuántica:

  • (1) Los estados son rayos en un espacio vectorial sobre los números complejos.

  • (2) evolución unitaria

Podría agregar más a esta lista (los observables son operadores autoadjuntos, integridad), pero estas son las cosas principales que son importantes, y también son cosas en las que todos están de acuerdo. Esto es todo lo que necesitas para las versiones más austeras de MWI, que llamaré MWI-basic.

Si desea la interpretación de Copenhague, necesita algunos axiomas más:

  • (3) Regla nacida

  • (4) La medición colapsa la función de onda.

Entonces, desde el punto de vista de este tipo de desarrollo axiomático, CI es lo mismo que MWI-básico más axiomas adicionales. Una cosa que esto nos dice es que cualquier experimento que rechace MWI-basic también debe refutar CI.

Ciertamente es cierto que MWI-basic y CI son falsables. Cualquier observación que falsee 1 o 2 falsea todo QM y, por lo tanto, falsea tanto MWI-basic como CI.

Creo que la forma correcta de ver este tipo de cosas es que CI es una aproximación, y la aproximación es buena cuando el instrumento de medición es macroscópico. Cuando el instrumento de medida es mesoscópico, la aproximación no es perfecta, y esto es algo que podemos ver. Un buen ejemplo es Allahverdyan 2017. Simulan una medición mediante un sistema mesoscópico y presentan todo tipo de fenómenos que realmente ocurren de acuerdo con la mecánica cuántica, pero que CI no describe correctamente. Por ejemplo, hay escalas de tiempo que emergen de la simulación, mientras que (4) dice que el colapso es instantáneo.

También hay versiones más barrocas de MWI, a las que podemos referirnos colectivamente como MWI-barroco. DeWitt da una descripción de lo que yo llamaría una versión barroca de MWI:

Este universo se está dividiendo constantemente en un gran número de ramas, todas resultantes de las interacciones similares a medidas entre sus miríadas de componentes. Además, cada transición cuántica que tiene lugar en cada estrella, en cada galaxia, en cada rincón remoto del universo está dividiendo nuestro mundo local en la Tierra en miríadas de copias de sí mismo.

Esto también es una aproximación, y la aproximación no es perfecta. La aproximación es válida si la decoherencia conduce a un conjunto de estados preferidos que no son "estados de gato", es decir, superposiciones no coherentes de diferentes estados de puntero (como el gato de Schrödinger). Esta aproximación es buena en el límite de grandes sistemas, para los cuales la escala de tiempo para la decoherencia es muy corta. Entonces MWI-barroco, como CI, es falsable y, de hecho, es falso. Al igual que CI, es falso para un dispositivo de medición mesoscópico.

Entonces, mi opinión actual sobre esto es que deberíamos dejar de hablar sobre las "interpretaciones" de Copenhague y de muchos mundos y comenzar a hablar sobre la "aproximación de Copenhague" y la "aproximación dividida" (la última significa MWI-aproximación barroca).

Allahverdyan, Balian y Nieuwenhuizen, "Una teoría de subconjuntos de procesos de medición cuánticos ideales", 2017, https://arxiv.org/abs/1303.7257

Gracias por la respuesta y el enlace. Meditaré una hormiga trataré de entender a la otra. Pero debo decir que no estoy completamente de acuerdo con su afirmación de que cualquier experimento que rechace MWI-basic también debe refutar CI . El hecho es que una teoría tan austera como la MWI-basic nunca sería comprobable, porque no dice nada sobre lo que es una medida. Una versión un poco menos austera del mismo, que asumía que las medidas que tomamos suceden (de alguna manera) a nivel mundial único, ya es, en mi opinión, distinguible de CI por un experimento ideal del tipo que escribí anteriormente.
@J.Ask: El hecho es que una teoría tan austera como la MWI-basic nunca sería comprobable, porque no dice nada sobre qué es una medida. Observo los niveles de energía del átomo de hidrógeno. Esta es una prueba de MWI-basic y no depende de ninguna manera de la suposición de que tenemos un producto interno o una medida de probabilidad.
Pero dijiste cualquier experimento. Si falla esta prueba, estoy de acuerdo en que disiparía tanto MWI-basic como CI, pero me pregunto si hay pruebas capaces de disipar solo MWI (en sus versiones un poco menos básicas)
@ J.Ask: afirmo que CI es falso. Por lo tanto, no tiene interés buscar alguna prueba hipotética que rechace alguna versión de MWI sin refutar CI.
Es importante dejar en claro, como lo hizo en el último comentario, que está " afirmando que CI es falso"; y es igualmente importante dejar en claro que su declaración anterior, "Así que MWI-barroco... es de hecho falso" es también su afirmación, afirmada sin pruebas.
@S.McGrew: No estoy seguro de lo que quiere decir con "sin pruebas". Presenté un argumento basado en el artículo teórico de Allahverdyan. Si solo dice que ese no es un argumento universalmente aceptado, entonces seguro, estoy de acuerdo.
Está bien, estamos de acuerdo.
No creo que el colapso de la función de onda haya sido alguna vez parte de la interpretación de Copenhague; fue presentado por Von Neumann. Mire los comentarios de Jim Baggott en Not Even Wrong sobre esto.
@JohnMcVirgo: Creo que tanto CI como MWI significan muchas cosas diferentes para diferentes personas. CI no solo significa lo que pensaba Niels Bohr en 1927.
Pero CI no es unitario (debido a la presencia de colapso), por lo que tener esa suposición y decir que CI se obtiene agregando más me parece incorrecto.

La misma palabra interpretación significa que usa las mismas matemáticas y las interpreta en palabras de manera diferente. Esto significa que no puede haber una diferencia en los valores calculados en ningún experimento realizado en nuestros laboratorios, u observaciones ajustadas con las mismas matemáticas.

Es inútil tratar de encontrar una validación o una falsificación, ya que la estructura matemática es la misma.

Sé que se llama a sí mismo una "interpretación", pero me parece que se empuja descaradamente hasta el punto de cambiar las matemáticas. Si no hay un colapso, ¿qué impide que los mundos interfieran? Tal vez entendí mal lo que realmente dice la interpretación, pero leí en wikipedia que incluso David Deutsch ha propuesto una prueba. voy a buscar el articulo
colapso es otra interpretación, aunque no me gusta el término, ya que la función de onda no es un globo. Al final, hay cantidades medibles que deben predecirse, y esas son las mismas, porque las matemáticas son las mismas.
¿Y cómo podemos ver que las matemáticas son las mismas? ¿Es tan trivial que una evolución unitaria, continua y determinista del supersistema pueda, de algún modo, ser localmente equivalente a la evolución estocástica, discontinua e irreversible predicha por la teoría cuántica?
Es inútil tratar de encontrar una validación o una falsificación, ya que la estructura matemática es la misma. Esto no me parece del todo correcto. La interpretación de Copenhague implica la regla de Born y el colapso de la función de onda. Estas son estructuras matemáticas y no están presentes en MWI.
@BenCrowell Si da diferentes predicciones de medición, no es una interpretación sino una teoría diferente . Son los números predichos los que finalmente deciden. No debería llamarse interpretación.
esta respuesta mía lo hace más claro physics.stackexchange.com/questions/537614/…

Me parece que una pregunta es 'solo' filosófica si su respuesta está esencialmente más allá de la prueba física.

Los debates sobre el significado de la teoría cuántica no son inherentemente 'solo' filosóficos, ya que incluyen la búsqueda de implicaciones comprobables. El hecho de que aún no hayamos encontrado ninguna base científica para probar que MWI es correcto o incorrecto no significa que nunca lo haremos.

Dicho esto, hay aspectos del debate que sí tienen un carácter filosófico. Por ejemplo, encontrará mucha discusión sobre los méritos filosóficos relativos de varias interpretaciones de QM, que ponen en juego principios como la navaja de Occam. La opinión tiende a dominar en esos aspectos del debate, y uno puede considerar (como yo) que son inútiles e irrelevantes desde la perspectiva de la física.

Esta es una pregunta filosófica en lugar de una pregunta de física, a menos y hasta que alguien descubra, y luego ejecute, una forma de responder la pregunta mediante un experimento. Hasta ahora, parece que nadie ha descubierto el experimento correcto, todavía.

En mi humilde opinión, la esencia del MWI es que los objetos realmente macroscópicos se pueden poner en una superposición de estados. Una prueba convincente de la MWH sería instalar un interferómetro que incluya un aparato verdaderamente macroscópico en un camino que solo puede haber estado en una superposición de estados para permitir que el interferómetro produzca un patrón de interferencia. Ciertamente no sería fácil, pero podría ser posible.

Por ejemplo, 1. Organice un experimento del gato de Schroedinger en el que el destino del gato esté determinado por el estado del fotón A que ingresa a la caja desde una fuente externa a través de una ventana unidireccional. El gato y el aparato dentro de la caja equivalen a un detector de estado fotónico. 2. Sea el fotón A uno de un par entrelazado; el fotón B sea otro del mismo par. Al medir el estado de B, podemos predecir el destino del gato sin abrir la caja y sin medir directamente el estado de A. 3. Configure la fuente de A y B para que emita un par entrelazado cada nanosegundo. Coloque un etalon grueso (~ 15 cm) en el camino de B, de modo que cuando B lo atraviese, la función de onda de B se divida en una cadena de pulsos separados por un nanosegundo entre pulsos.
4. Aguas abajo del etalon, coloque un interferómetro Mach-Zehnder con un divisor de haz polarizador, un rotador de polarización de 90 grados en un brazo y un divisor de haz no polarizante; luego, aguas abajo del interferómetro de Mach-Zehnder, coloque dos fotodetectores rápidos: uno para cada salida del interferómetro.
5. Ahora necesitamos un poco de magia: debemos asegurarnos de que sea imposible mirar dentro de la caja y determinar si el gato está vivo o muerto. Hasta que esté disponible un método más práctico, digamos que la caja, junto con el gato, se ponen en estasis y luego se dejan caer en un agujero negro. De esa forma, no podemos conocer el estado de ningún fotón B mirando dentro de la caja. 6. Ahora un poco de ingeniería difícil: necesitamos una forma de cargar y quitar cajas, con gatos, una vez cada nanosegundo. Supongamos que se puede hacer. 7. Así que ahora podemos hacer un experimento en el que los destinos de los gatos se enredan, uno a la vez, con los fotones B. Toda la información directa sobre los destinos de los gatos no está disponible para siempre. (Ver Paradoja de la información del agujero negropara un posible contraargumento) En el extremo "B" del experimento, podemos recopilar información, pero es complicado. Los fotones llegan en tiempos predecibles y podemos medir sus estados. Cada vez que medimos un fotón, corresponde a un gato, pero no sabemos si el gato está vivo o muerto. Podríamos recibir varios fotones al mismo tiempo, porque el etalon ha "repetido" varias veces las funciones de onda de los fotones. Es imposible saber qué fotón corresponde a qué gato.8. Aquí está el truco: SI cada gato está realmente en un estado mixto, entonces cada fotón B también estará en un estado mixto. Los fotones que llegan a los fotodetectores interferirán de manera diferente si cada fotón está en un estado definido que si cada fotón está en un estado mixto. Entonces, el análisis de los recuentos de fotones en los dos detectores debería decirnos si los gatos están en estados mixtos.

Lo que no me gusta de este experimento es que perdemos miles de millones de gatos y cajas. Tal vez una persona inteligente pensará en una manera de hacer un reemplazo electrónico para el gato que se puede reiniciar a ciegas mil millones de veces por segundo para que no tengamos que arrojar nada a un agujero negro. Por ejemplo, tal vez se podría hacer un aparato que detecte el estado de A (destruyendo A en el proceso) y luego emita un fotón C del mismo estado; y el aparato vuelve a su estado original. (Esto es necesario debido al teorema de no ocultar.) Podemos dejar caer fotones C en un agujero negro, o codificar los estados e identidades de C usando el mismo etalón e interferómetro que se usó para los fotones B. Pero si se observa el tipo correcto de interferencia en los fotodetectores que observan los fotones B, podemos estar seguros de que el aparato que reemplaza a los gatos está en un estado mixto, y bastante seguro de que el MWI es correcto.

Tengo problemas para entender tu ejemplo. También estoy interesado en la interferencia de los estados del gato de Schodinger, pero no me queda claro exactamente cómo ver sus franjas de interferencia. Pero no estoy exactamente seguro de cómo ocurre la interferencia aquí.
En el ejemplo que puse, la interferencia es indirecta: está en el extremo "A", entre las partículas que están enredadas con los gatos. Si las partículas "A" pueden interferir, deben estar en estados mixtos. Debido a que están enredados con los gatos, los gatos también deben estar en estados mixtos.
La interferencia no necesita producir franjas: las franjas se relacionan con la interferencia espacial.
Solo quise decir que estoy interesado en ver la interferencia como una función de alguna variable (no me refiero específicamente a la interferencia espacial). Si hay alguna superposición, hay alguna base de observación en la que puede ver la "interferencia" entre los dos estados en los que se encuentra el estado cuántico.
Releí tu respuesta y tengo curiosidad sobre lo que estás describiendo, pero no lo entiendo exactamente. ¿Podría tal vez entrar en más detalles sobre lo que el mach-zender le está haciendo a su estado de gato? O tal vez algún tipo de publicación de "blog" podría ser útil.
La idea básica es hacer el experimento del gato de Schroedinger utilizando dos partículas entrelazadas (una en la caja y otra fuera de la caja) en lugar de la partícula radiactiva "tradicional". Luego, debido al enredo, tenemos una forma de saber el estado del gato sin abrir la caja. Si podemos demostrar que la partícula fuera de la caja está en un estado mixto, entonces sabemos que la partícula dentro de la caja, y por lo tanto el gato, está en un estado mixto. La dificultad es que se necesitan muchas partículas (y gatos) para demostrar que el estado es mixto.
Diría que los detalles son un poco complicados, por lo que sería útil escribir cuáles son los estados matemáticamente. No estoy exactamente seguro de lo que sucede si tomas una sola partícula en un estado entrelazado y le pones un MZI para empezar. Además, escribe que tu objetivo es concluir si el estado está en un estado mixto, pero ¿qué concluye eso exactamente?
El gato de Schroedinger es una versión de "juguete" de la idea de muchos mundos. Si el gato está vivo y muerto, su estado es mixto. Si encuentras que el gato está muerto, no puedes saber si simplemente está muerto en todos los mundos, o si está en un estado mixto: vivo en algunos mundos y muerto en otros. Si puedes repetir el experimento exactamente muchas veces, revisando al gato cada vez, aún no sabrás si está en un estado mixto. Pero se puede preparar una partícula separada enredada con el gato, y se puede (quizás) demostrar que es de estado mixto. El estado de la partícula y el estado del gato son (en un sentido clave) el mismo.

Todas las interpretaciones de la mecánica cuántica (si excluimos las teorías alternativas) predicen los mismos resultados. Las interpretaciones modernas difieren principalmente en la ubicación del corte de Heisenberg. Históricamente, la primera interpretación fue la interpretación de Copenhague. Introdujo el concepto mismo de corte de Heisenberg, pero también atrajo críticas porque la ubicación del corte de Heisenberg es arbitraria en CI. Antes y después del corte de Heisenberg, las leyes físicas son diferentes. Aunque el resultado previsto sería el mismo, esta arbitrariedad se consideró un gran defecto de interpretación.

Las interpretaciones posteriores intentaron eliminar esta arbitrariedad colocando el corte de Heisenberg en una posición más fija.

Así, Brogle-Bohm colocó el corte de Heisenberg en el pasado infinito (o en las condiciones iniciales del universo), Copenhague en el pasado finito, von Neuman en el presente, QM relativo en el futuro finito y MWI en el futuro infinito (o condiciones finales de el universo).

¿Es la interpretación de muchos mundos sólo una cuestión filosófica?
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