La interpretación de Copenhague es una colección de puntos de vista sobre el significado de la mecánica cuántica atribuidos principalmente a Niels Bohr y Werner Heisenberg . Es una de las más antiguas de las numerosas interpretaciones propuestas de la mecánica cuántica , ya que sus características datan del desarrollo de la mecánica cuántica durante 1925-1927, y sigue siendo una de las más enseñadas. [1] [2]
No hay una declaración histórica definitiva de cuál es la interpretación de Copenhague. Hay algunos acuerdos y desacuerdos fundamentales entre las opiniones de Bohr y Heisenberg. [3] [4] Por ejemplo, Heisenberg enfatizó un fuerte "corte" entre el observador (o el instrumento) y el sistema que se observa, [5] : 133 mientras que Bohr ofreció una interpretación que es independiente de un observador subjetivo o medición o colapso, que se basa en un proceso "irreversible" o efectivamente irreversible, que podría tener lugar dentro del sistema cuántico. [6]
Hans Primas describe nueve tesis o principios de la interpretación de Copenhague: la física cuántica se aplica a objetos individuales, no solo a conjuntos de objetos; su descripción es probabilística; su descripción es el resultado de experimentos descritos en términos de física clásica (no cuántica); la "frontera" que separa lo clásico de lo cuántico puede elegirse arbitrariamente; el acto de "observación" o "medición" es irreversible; el acto de "observación" o "medición" implica una acción sobre el objeto medido y reduce el paquete de ondas; las propiedades complementarias no se pueden observar simultáneamente; ninguna verdad puede atribuirse a un objeto excepto según los resultados de su medición ; y que las descripciones cuánticas son objetivas, en el sentido de que son independientes de la arbitrariedad mental de los físicos. [7] : 85–90
A lo largo de los años, ha habido muchas objeciones a aspectos de la interpretación de Copenhague, incluida la naturaleza discontinua y estocástica del proceso de "observación" o "medición", la aparente subjetividad de requerir un observador , la dificultad de definir lo que podría considerarse un dispositivo de medición, y la aparente confianza en la física clásica para describir tales dispositivos.
Fondo
A partir de 1900, las investigaciones sobre los fenómenos atómicos y subatómicos obligaron a revisar los conceptos básicos de la física clásica . Sin embargo, no fue hasta que pasó un cuarto de siglo que la revisión alcanzó el estatus de una teoría coherente. Durante el período intermedio, ahora conocido como el tiempo de la " vieja teoría cuántica ", los físicos trabajaron con aproximaciones y correcciones heurísticas de la física clásica. Resultados notables de este período incluyen Max Planck 'cálculo s de la radiación del cuerpo negro espectro, Albert Einstein ' explicación s del efecto fotoeléctrico , Einstein y Peter Debye 'trabajo s en el calor específico de los sólidos, Niels Bohr y Hendrika Johanna van Leeuwen ' s prueba de que la física clásica no puede explicar el diamagnetismo , el modelo de Bohr del átomo de hidrógeno y la extensión de Arnold Sommerfeld del modelo de Bohr para incluir efectos relativistas . Desde 1922 hasta 1925, este método de correcciones heurísticas encontró crecientes dificultades; por ejemplo, el modelo de Bohr-Sommerfeld no podría extenderse del hidrógeno al siguiente caso más simple, el átomo de helio . [8]
La transición de la vieja teoría cuántica a la física cuántica completa comenzó en 1925, cuando Werner Heisenberg presentó un tratamiento del comportamiento de los electrones basado en discutir solo cantidades "observables", es decir, para Heisenberg, las frecuencias de luz que los átomos absorbían y emitían. [9] Max Born se dio cuenta entonces de que en la teoría de Heisenberg, las variables clásicas de posición y momento estarían representadas por matrices , objetos matemáticos que se pueden multiplicar juntos como números con la diferencia crucial de que el orden de la multiplicación importa. Erwin Schrödinger presentó una ecuación que trataba al electrón como una onda, y Born descubrió que la forma de interpretar con éxito la función de onda que aparecía en la ecuación de Schrödinger era como una herramienta para calcular probabilidades . [10]
La mecánica cuántica no se puede conciliar fácilmente con el lenguaje y la observación cotidianos y, a menudo, les ha parecido contraintuitivo a los físicos, incluidos sus inventores. [nota 1] Las ideas agrupadas como la interpretación de Copenhague sugieren una forma de pensar acerca de cómo las matemáticas de la teoría cuántica se relacionan con la realidad física.
Origen y uso del término
Werner Heisenberg había sido asistente de Niels Bohr en su instituto en Copenhague durante parte de la década de 1920, cuando ayudaron a originar la teoría de la mecánica cuántica. En 1929, Heisenberg dio una serie de conferencias invitadas en la Universidad de Chicago explicando el nuevo campo de la mecánica cuántica. Las conferencias sirvieron entonces como base para su libro de texto, Los principios físicos de la teoría cuántica , publicado en 1930. [11] En el prefacio del libro, Heisenberg escribió:
En general, el libro no contiene nada que no se encuentre en publicaciones anteriores, particularmente en las investigaciones de Bohr. El propósito del libro me parece cumplido si contribuye de alguna manera a la difusión de ese 'Kopenhagener Geist der Quantentheorie' [es decir, el espíritu de Copenhague de la teoría cuántica], si me permite expresarme así, que ha dirigido todo el desarrollo de la teoría cuántica moderna. física atómica.
El término "interpretación de Copenhague" sugiere algo más que un espíritu, como un conjunto definido de reglas para interpretar el formalismo matemático de la mecánica cuántica, que probablemente se remonta a la década de 1920. Sin embargo, no existe tal texto, y los escritos de Bohr y Heisenberg se contradicen en varios temas importantes. [4] Parece ser que el término en particular, con su sentido más definida, fue acuñado por Heisenberg en la década de 1950, [12] mientras critica "interpretaciones" alternativos (por ejemplo, David Bohm 's [13] ) que se había desarrollado. [14] [15] Las conferencias con los títulos 'La interpretación de Copenhague de la teoría cuántica' y 'Críticas y contrapropuestas a la interpretación de Copenhague', que Heisenberg pronunció en 1955, se reimprimen en la colección Physics and Philosophy . [16] Antes de que el libro saliera a la venta, Heisenberg expresó en privado su pesar por haber utilizado el término, debido a su sugerencia de la existencia de otras interpretaciones, que él consideraba "una tontería". [17]
Principios
No existe una declaración única y definitiva de la interpretación de Copenhague. [4] [18] El término abarca las opiniones desarrolladas por varios científicos y filósofos durante el segundo cuarto del siglo XX. Bohr y Heisenberg nunca estuvieron totalmente de acuerdo en cómo entender el formalismo matemático de la mecánica cuántica, y Bohr se distanció de lo que consideraba la interpretación más subjetiva de Heisenberg. [3] Bohr ofreció una interpretación que es independiente de un observador subjetivo, una medición o un colapso; en cambio, un proceso "irreversible" o efectivamente irreversible provoca el deterioro de la coherencia cuántica que imparte el comportamiento clásico de "observación" o "medición". [6] [19] [20] [21]
Diferentes comentaristas e investigadores le han asociado varias ideas. Asher Peres señaló que diferentes autores presentan puntos de vista muy diferentes, a veces opuestos, como "la interpretación de Copenhague". [nota 2] N. David Mermin acuñó la frase "¡Cállate y calcula!" para resumir puntos de vista al estilo de Copenhague, un dicho que a menudo se atribuye erróneamente a Richard Feynman y que Mermin luego encontró insuficientemente matizado. [23] [24]
Algunos principios básicos generalmente aceptados como parte de la interpretación incluyen los siguientes: [3]
- La mecánica cuántica es intrínsecamente indeterminista.
- El principio de correspondencia : en el límite apropiado, la teoría cuántica llega a parecerse a la física clásica y reproduce las predicciones clásicas.
- La regla de Born : la función de onda de un sistema produce probabilidades de los resultados de las mediciones en ese sistema.
- Complementariedad : determinadas propiedades no pueden definirse conjuntamente para un mismo sistema al mismo tiempo. Para hablar de una propiedad específica de un sistema, ese sistema debe considerarse dentro del contexto de una disposición de laboratorio específica. Las cantidades observables correspondientes a disposiciones de laboratorio mutuamente excluyentes no pueden predecirse juntas, pero es necesario considerar múltiples experimentos mutuamente excluyentes para caracterizar un sistema.
Hans Primas y Roland Omnès dan un desglose más detallado que, además de lo anterior, incluye lo siguiente: [7] : 85
- La física cuántica se aplica a objetos individuales. Las probabilidades calculadas por la regla de Born no requieren un conjunto o colección de sistemas "preparados de manera idéntica" para comprender.
- Los resultados que proporcionan los dispositivos de medición son esencialmente clásicos y deben describirse en lenguaje corriente. Esto fue enfatizado particularmente por Bohr y fue aceptado por Heisenberg. [nota 3]
- Según el punto anterior, el dispositivo utilizado para observar un sistema debe describirse en lenguaje clásico, mientras que el sistema bajo observación se trata en términos cuánticos. Este es un tema particularmente sutil para el cual Bohr y Heisenberg llegaron a conclusiones diferentes. Según Heisenberg, el límite entre lo clásico y lo cuántico se puede cambiar en cualquier dirección a discreción del observador. Es decir, el observador tiene la libertad de mover lo que se conocería como el " corte de Heisenberg " sin cambiar ninguna predicción físicamente significativa. [7] : 86 Por otro lado, Bohr argumentó que una especificación completa del aparato de laboratorio arreglaría el "corte" en su lugar. Además, Bohr argumentó que al menos algunos conceptos de la física clásica deben ser significativos en ambos lados del "corte". [4]
- Durante una observación , el sistema debe interactuar con un dispositivo de laboratorio. Cuando ese dispositivo realiza una medición, la función de onda de los sistemas colapsa , reduciéndose irreversiblemente a un estado propio del observable que se registra. El resultado de este proceso es un registro tangible del evento, hecho por una potencialidad que se convierte en una actualidad. [nota 4]
- Las declaraciones sobre mediciones que no se han hecho realmente no tienen significado. Por ejemplo, no tiene sentido la afirmación de que un fotón atravesó la trayectoria superior de un interferómetro Mach-Zehnder a menos que el interferómetro se construyera de tal manera que la trayectoria tomada por el fotón sea detectada y registrada. [7] : 88
- Las funciones de onda son objetivas, en el sentido de que no dependen de opiniones personales de físicos individuales u otras influencias arbitrarias similares. [7] : 509–512
Otro tema de importancia en el que Bohr y Heisenberg no estaban de acuerdo es la dualidad onda-partícula . Bohr sostuvo que la distinción entre una vista de ondas y una vista de partículas se definía mediante una distinción entre configuraciones experimentales, mientras que Heisenberg sostenía que estaba definida por la posibilidad de ver las fórmulas matemáticas como referencias a ondas o partículas. Bohr pensó que una configuración experimental particular mostraría una imagen de onda o una imagen de partículas, pero no ambas. Heisenberg pensó que toda formulación matemática era capaz de interpretaciones tanto de ondas como de partículas. [26] [27]
Una dificultad al discutir la posición filosófica de "la interpretación de Copenhague" es que no existe una fuente única y autorizada que establezca cuál es la interpretación. Otra complicación es que el trasfondo filosófico familiar para Einstein, Bohr, Heisenberg y sus contemporáneos lo es mucho menos para los físicos e incluso los filósofos de la física en tiempos más recientes. [8]
Naturaleza de la función de onda
Una función de onda es una entidad matemática que proporciona una distribución de probabilidad para los resultados de cada posible medición en un sistema. El conocimiento del estado cuántico junto con las reglas para la evolución del sistema en el tiempo agota todo lo que se puede predecir sobre el comportamiento del sistema. Generalmente, las interpretaciones de Copenhague niegan que la función de onda proporcione una imagen directamente aprehensible de un cuerpo material ordinario o un componente discernible de alguno de ellos, [28] [29] o algo más que un concepto teórico.
Probabilidades a través de la regla de Born
La regla de Born es esencial para la interpretación de Copenhague. [30] Formulado por Max Born en 1926, da la probabilidad de que una medición de un sistema cuántico dé un resultado dado. En su forma más simple, establece que la densidad de probabilidad de encontrar una partícula en un punto dado, cuando se mide, es proporcional al cuadrado de la magnitud de la función de onda de la partícula en ese punto. [nota 5]
Colapso
Una percepción común de "la" interpretación de Copenhague es que una parte importante de ella es el "colapso" de la función de onda. [3] En el acto de medir, se postula, la función de onda de un sistema puede cambiar repentina y discontinuamente. Antes de una medición, una función de onda involucra las diversas probabilidades de los diferentes resultados potenciales de esa medición. Pero cuando el aparato registra uno de esos resultados, no quedan rastros de los demás.
Heisenberg habló de la función de onda como representación del conocimiento disponible de un sistema, y no usó el término "colapso", sino que lo denominó "reducción" de la función de onda a un nuevo estado que representa el cambio en el conocimiento disponible que ocurre una vez que un determinado El fenómeno es registrado por el aparato. [35] Según Howard y Faye , los escritos de Bohr no mencionan el colapso de la función de onda. [12] [3]
Debido a que afirman que la existencia de un valor observado depende de la intercesión del observador, las interpretaciones del tipo de Copenhague a veces se denominan "subjetivas". Este término es rechazado por muchos Copenhagueistas porque el proceso de observación es mecánico y no depende de la individualidad del observador. [36] Wolfgang Pauli , por ejemplo, insistió en que los resultados de las mediciones podrían obtenerse y registrarse mediante un "aparato de registro objetivo". [5] : 117-123 Como escribió Heisenberg,
Por supuesto, la introducción del observador no debe malinterpretarse en el sentido de que implica que algún tipo de características subjetivas deben incluirse en la descripción de la naturaleza. El observador tiene, más bien, sólo la función de registrar decisiones, es decir, procesos en el espacio y el tiempo, y no importa si el observador es un aparato o un ser humano; pero el registro, es decir, la transición de lo "posible" a lo "actual", es aquí absolutamente necesario y no puede omitirse de la interpretación de la teoría cuántica. [37]
En las décadas de 1970 y 1980, la teoría de la decoherencia ayudó a explicar la aparición de realidades cuasi-clásicas que emergen de la teoría cuántica, [38] [39] [40] pero fue insuficiente para proporcionar una explicación técnica del aparente colapso de la función de onda. [41]
En términos metafísicos, la interpretación de Copenhague considera que la mecánica cuántica proporciona conocimiento de los fenómenos, pero no apunta a "objetos realmente existentes", que considera como residuos de la intuición ordinaria. Esto la convierte en una teoría epistémica . Esto puede contrastarse con la opinión de Einstein de que la física debería buscar "objetos realmente existentes", convirtiéndose en una teoría óntica . [42]
A veces se plantea la pregunta metafísica: "¿Podría extenderse la mecánica cuántica agregando las llamadas" variables ocultas "al formalismo matemático, para convertirlo de una teoría epistémica a una óntica?" La interpretación de Copenhague responde a esto con un rotundo 'No'. [43] A veces se alega, por ejemplo por JS Bell , que Einstein se opuso a la interpretación de Copenhague porque creía que la respuesta a esa pregunta de "variables ocultas" era "sí". Por el contrario, Max Jammer escribe que "Einstein nunca propuso una teoría de la variable oculta". [44] Einstein exploró la posibilidad de una teoría de variables ocultas y escribió un artículo describiendo su exploración, pero lo retiró de la publicación porque sintió que era defectuoso. [45] [46]
Aceptación entre los físicos
Durante las décadas de 1930 y 1940, las opiniones sobre la mecánica cuántica atribuidas a Bohr y el énfasis en la complementariedad se convirtieron en algo común entre los físicos. Los libros de texto de la época generalmente mantenían el principio de que el valor numérico de una cantidad física no es significativo o no existe hasta que se mide. [47] : 248 Físicos destacados asociados con interpretaciones tipo Copenhague incluyen a Lev Landau , [47] [48] Wolfgang Pauli , [48] Rudolf Peierls , [49] Asher Peres , [50] y Léon Rosenfeld . [4]
Durante gran parte del siglo XX, la tradición de Copenhague tuvo una aceptación abrumadora entre los físicos. [47] [51] Según una encuesta muy informal (algunas personas votaron por múltiples interpretaciones) realizada en una conferencia de mecánica cuántica en 1997, [52] la interpretación de Copenhague siguió siendo la etiqueta más aceptada que los físicos aplicaron a sus propios puntos de vista. Se encontró un resultado similar en una encuesta realizada en 2011 [53].
Consecuencias
La naturaleza de la interpretación de Copenhague se expone al considerar una serie de experimentos y paradojas.
1. El gato de Schrödinger
- Este experimento mental destaca las implicaciones que tiene la aceptación de la incertidumbre a nivel microscópico en los objetos macroscópicos. Un gato se coloca en una caja sellada, y su vida o muerte dependen del estado de una partícula subatómica. Así, una descripción del gato durante el curso del experimento, habiendo estado entrelazado con el estado de una partícula subatómica, se convierte en una "mancha" de "gato vivo y muerto". Pero esto no puede ser exacto porque implica que el gato está vivo y muerto hasta que se abra la caja para verificarlo. Pero el gato, si sobrevive, solo recordará estar vivo. Schrödinger se resiste a "aceptar tan ingenuamente como válido un 'modelo borroso' para representar la realidad". [54] ¿Cómo puede el gato estar vivo y muerto?
- La interpretación de Copenhague : La función de onda refleja nuestro conocimiento del sistema. La función de onda significa que, una vez que se observa al gato, existe un 50% de probabilidad de que esté muerto y un 50% de probabilidad de que esté vivo. [50]
2. Amigo de Wigner
- Wigner pone a su amigo con el gato. El observador externo cree que el sistema está en estado . Sin embargo, su amigo está convencido de que el gato está vivo, es decir, para él, el gato está en el estado . ¿Cómo pueden Wigner y su amigo ver diferentes funciones de onda?
- La interpretación de Copenhague : La respuesta depende del posicionamiento del corte de Heisenberg , que puede colocarse arbitrariamente (al menos según Heisenberg, aunque no según Bohr [4] ). Si el amigo de Wigner se coloca en el mismo lado del corte que el observador externo, sus mediciones colapsan la función de onda para ambos observadores. Si se coloca del lado del gato, su interacción con el gato no se considera una medida.
3. Difracción de doble rendija
- La luz pasa a través de rendijas dobles y entra en una pantalla, lo que da como resultado un patrón de difracción. ¿Es la luz una partícula o una onda?
- La interpretación de Copenhague : la luz no es ninguna de las dos cosas. Un experimento en particular puede demostrar propiedades de partículas (fotones) o ondas, pero no ambas al mismo tiempo ( principio de complementariedad de Bohr ).
- En teoría, el mismo experimento se puede realizar con cualquier sistema físico: electrones, protones, átomos, moléculas, virus, bacterias, gatos, humanos, elefantes, planetas, etc. En la práctica se ha realizado para luz, electrones, buckminsterfullereno , [55 ] [56] y algunos átomos. Debido a la pequeñez de la constante de Planck, es prácticamente imposible realizar experimentos que revelen directamente la naturaleza ondulatoria de cualquier sistema mayor que unos pocos átomos; pero, en general, la mecánica cuántica considera que toda la materia posee comportamientos tanto de partículas como de ondas. Los sistemas más grandes (como virus, bacterias, gatos, etc.) se consideran "clásicos", pero solo como una aproximación, no exacta.
4. Paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen
- Las "partículas" enredadas se emiten en un solo evento. Las leyes de conservación aseguran que el giro medido de una partícula debe ser opuesto al giro medido de la otra, de modo que si se mide el giro de una partícula, ahora se conoce instantáneamente el giro de la otra partícula. Debido a que este resultado no puede separarse de la aleatoriedad cuántica, no se puede enviar información de esta manera y no hay violación de la relatividad especial ni de la interpretación de Copenhague.
- La interpretación de Copenhague : asumiendo que las funciones de onda no son reales, el colapso de la función de onda se interpreta subjetivamente. En el momento en que un observador mide el giro de una partícula, conoce el giro de la otra. Sin embargo, otro observador no puede beneficiarse hasta que los resultados de esa medición le hayan sido transmitidos, a una velocidad menor o igual a la de la luz.
Crítica
Incompletitud e indeterminismo
Einstein fue uno de los primeros y persistentes críticos de la escuela de Copenhague. Bohr y Heisenberg avanzaron en la posición de que ninguna propiedad física podría entenderse sin un acto de medición, mientras que Einstein se negó a aceptarlo. Abraham Pais recordó un paseo con Einstein cuando los dos discutieron la mecánica cuántica: "Einstein se detuvo de repente, se volvió hacia mí y me preguntó si realmente creía que la luna existe sólo cuando la miro". [57] Si bien Einstein no dudaba de que la mecánica cuántica era una teoría física correcta en el sentido de que daba predicciones correctas, sostenía que no podía ser una teoría completa . El producto más famoso de sus esfuerzos por argumentar la incompletitud de la teoría cuántica es el experimento mental de Einstein-Podolsky-Rosen , que pretendía mostrar que las propiedades físicas como la posición y el momento tienen valores incluso si no se miden. [nota 6] El argumento de EPR no fue generalmente persuasivo para otros físicos. [47] : 189–251
Carl Friedrich von Weizsäcker , mientras participaba en un coloquio en Cambridge, negó que la interpretación de Copenhague afirmara "Lo que no se puede observar no existe". En cambio, sugirió que la interpretación de Copenhague sigue el principio "Lo que se observa ciertamente existe; sobre lo que no se observa, todavía somos libres de hacer suposiciones adecuadas. Usamos esa libertad para evitar paradojas". [18]
Einstein tampoco estaba satisfecho con el indeterminismo de la teoría cuántica. Con respecto a la posibilidad de aleatoriedad en la naturaleza, Einstein dijo que estaba "convencido de que Él [Dios] no lanza los dados". [62] Bohr, en respuesta, supuestamente dijo que "no puede ser para nosotros decirle a Dios cómo ha de gobernar el mundo". [nota 7]
La "división furtiva"
Gran parte de las críticas a las interpretaciones del tipo de Copenhague se han centrado en la necesidad de un dominio clásico donde puedan residir los observadores o dispositivos de medición, y la imprecisión de cómo podría definirse el límite entre lo cuántico y lo clásico. John Bell llamó a esto la "división furtiva". [6] Como se describe típicamente, las interpretaciones tipo Copenhague implican dos tipos diferentes de evolución temporal para las funciones de onda, el flujo determinista según la ecuación de Schrödinger y el salto probabilístico durante la medición, sin un criterio claro sobre cuándo se aplica cada tipo. ¿Por qué deberían existir estos dos procesos diferentes, cuando los físicos y el equipo de laboratorio están hechos de la misma materia que el resto del universo? [63] Y si de alguna manera hay una división, ¿dónde debería colocarse? Steven Weinberg escribe que la presentación tradicional "no da forma de localizar el límite entre los reinos en los que la [...] mecánica cuántica se aplica o no". [64]
El problema de pensar en términos de medidas clásicas de un sistema cuántico se vuelve particularmente agudo en el campo de la cosmología cuántica , donde el sistema cuántico es el universo. [65] [66] ¿Cómo se sitúa un observador fuera del universo para medirlo, y quién estaba allí para observar el universo en sus primeras etapas? Los defensores de interpretaciones al estilo de Copenhague han cuestionado la seriedad de estas objeciones. Rudolf Peierls señaló que "el observador no tiene que ser contemporáneo del evento"; por ejemplo, estudiamos el universo primitivo a través del fondo cósmico de microondas , y podemos aplicar la mecánica cuántica a eso tan bien como a cualquier campo electromagnético. [49] Asimismo, Asher Peres argumentó que los físicos están , conceptualmente, fuera de esos grados de libertad que estudia la cosmología, y aplicar la mecánica cuántica al radio del universo mientras descuida a los físicos no es diferente de cuantificar la corriente eléctrica en un superconductor. mientras se descuidan los detalles a nivel atómico. [67]
Puede objetar que solo hay un universo, pero del mismo modo solo hay un CALAMAR en mi laboratorio. [67]
ET Jaynes , [68] defensor de la probabilidad bayesiana , argumentó que la probabilidad es una medida de un estado de información sobre el mundo físico, por lo que considerarlo como un fenómeno físico sería un ejemplo de una falacia de proyección mental . Jaynes describió el formalismo matemático de la física cuántica como "una mezcla peculiar que describe en parte las realidades de la naturaleza, en parte información humana incompleta sobre la naturaleza, todo mezclado por Heisenberg y Bohr en una tortilla que nadie ha visto cómo descifrar". [69]
Alternativas
La interpretación del conjunto es similar; ofrece una interpretación de la función de onda, pero no para partículas individuales. La interpretación coherente de las historias se anuncia a sí misma como "Copenhague hecho bien". Aunque la interpretación de Copenhague se confunde a menudo con la idea de que la conciencia provoca el colapso , define un "observador" simplemente como aquello que colapsa la función de onda. [37] Más recientemente, las interpretaciones inspiradas en la teoría de la información cuántica como QBism [70] y la mecánica cuántica relacional [71] han recibido apoyo. [72] [73]
Bajo el realismo y el determinismo , si la función de onda se considera ontológicamente real y el colapso se rechaza por completo, resulta una teoría de muchos mundos . Si el colapso de la función de onda también se considera ontológicamente real, se obtiene una teoría objetiva del colapso . La mecánica de Bohm muestra que es posible reformular la mecánica cuántica para hacerla determinista, al precio de hacerla explícitamente no local. Atribuye no solo una función de onda a un sistema físico, sino además una posición real, que evoluciona de manera determinista bajo una ecuación de guía no local. La evolución de un sistema físico viene dada en todo momento por la ecuación de Schrödinger junto con la ecuación guía; nunca hay un colapso de la función de onda. [74] La interpretación transaccional también es explícitamente no local. [75]
Algunos físicos adoptaron puntos de vista en el "espíritu de Copenhague" y luego abogaron por otras interpretaciones. Por ejemplo, David Bohm y Alfred Landé escribieron libros de texto que presentaban ideas en la tradición de Bohr-Heisenberg y luego promovieron variables ocultas no locales y una interpretación de conjunto, respectivamente. [47] : 453 John Archibald Wheeler comenzó su carrera como "apóstol de Niels Bohr"; [76] luego supervisó la tesis doctoral de Hugh Everett que propuso la interpretación de los muchos mundos. Después de apoyar el trabajo de Everett durante varios años, comenzó a distanciarse de la interpretación de los muchos mundos en la década de 1970. [77] [78] Al final de su vida, escribió que si bien la interpretación de Copenhague podría llamarse justamente "la niebla del norte", "sigue siendo la mejor interpretación del cuanto que tenemos". [79]
Otros físicos, aunque influenciados por la tradición de Copenhague, han expresado su frustración por cómo tomó el formalismo matemático de la teoría cuántica como algo dado, en lugar de tratar de comprender cómo podría surgir de algo más fundamental. Esta insatisfacción ha motivado nuevas variantes interpretativas así como trabajos técnicos en fundamentos cuánticos . [51] [66] [80]
Ver también
- Debates de Bohr-Einstein
- Los experimentos mentales de Einstein
- Quinta Conferencia de Solvay
- Interpretación filosófica de la física clásica
- Ontología física
- El experimento de Popper
Notas
- ↑ Como escribió Heisenberg en Physics and Philosophy (1958): "Recuerdo discusiones con Bohr que duraron muchas horas hasta muy tarde en la noche y terminaron casi en la desesperación; y cuando al final de la discusión salí solo a dar un paseo por el parque vecino me repetía una y otra vez la pregunta: ¿Es posible que la naturaleza sea tan absurda como nos parecía en estos experimentos atómicos?
- ^ "Parece haber al menos tantas interpretaciones diferentes de Copenhague como personas que usan ese término, probablemente haya más. Por ejemplo, en dos artículos clásicos sobre los fundamentos de la mecánica cuántica, Ballentine (1970) y Stapp (1972) dan diametralmente definiciones opuestas de 'Copenhague' ". [22]
- ^ "Toda descripción de los fenómenos, de los experimentos y sus resultados, se basa en el lenguaje como único medio de comunicación. Las palabras de este lenguaje representan los conceptos de la vida ordinaria, que en el lenguaje científico de la física pueden refinarse a los conceptos de la clásica física. Estos conceptos son las únicas herramientas para una comunicación inequívoca sobre los acontecimientos, sobre la puesta en marcha de experimentos y sobre sus resultados ". [25] : 127
- ^ "Es bien sabido que la 'reducción de los paquetes de ondas' siempre aparece en la interpretación de Copenhague cuando se completa la transición de lo posible a lo real. La función de probabilidad, que cubría una amplia gama de posibilidades, se reduce repentinamente a un rango mucho más estrecho por el hecho de que el experimento ha conducido a un resultado definido, que en realidad ha ocurrido un cierto evento. En el formalismo, esta reducción requiere que la llamada interferencia de probabilidades, que es el fenómeno más característico [ sic ] de la cuántica teoría, es destruida por las interacciones parcialmente indefinibles e irreversibles del sistema con el aparato de medición y el resto del mundo ". [25] : 125
- ↑ Aunque el propio Born describió su contribución como la "interpretación estadística" de la función de onda, [31] [32] el término "interpretación estadística" también se ha utilizado como sinónimo de interpretación de conjunto . [33] [34]
- ↑ La forma publicada del argumento EPR se debió a Podolsky, y el propio Einstein no estaba satisfecho con ella. En sus propias publicaciones y correspondencia, Einstein utilizó un argumento diferente para insistir en que la mecánica cuántica es una teoría incompleta. [58] [59] [60] [61]
- ↑ Bohr recordó su respuesta a Einstein en el Congreso de Solvay de 1927en su ensayo "Discusión con Einstein sobre problemas epistemológicos en física atómica", en Albert Einstein, Philosopher-Scientist , ed. Paul Arthur Shilpp, Harper, 1949, pág. 211: "... a pesar de todas las divergencias de enfoque y opinión, un espíritu de lo más humorístico animaba las discusiones. Por su parte, Einstein nos preguntó burlonamente si realmente podíamos creer que las autoridades providenciales recurrieron al juego de dados (" ob der liebe Gott würfelt "), a lo que respondí señalando la gran precaución, ya exigida por los pensadores antiguos, al atribuir atributos a la Providencia en el lenguaje cotidiano". Werner Heisenberg, quien también asistió al congreso, recordó el intercambio en Encuentros con Einstein , Princeton University Press, 1983, p. 117: “Pero él [Einstein] todavía se mantuvo fiel a su consigna, que vistió con las palabras: 'Dios no juega a los dados'. A lo que Bohr sólo pudo responder: 'Pero aún así, no podemos decirle a Dios cómo debe gobernar el mundo' ".
Referencias
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