La interpretación de Penrose es una especulación de Roger Penrose sobre la relación entre la mecánica cuántica y la relatividad general . Penrose propone que un estado cuántico permanece en superposición hasta que la diferencia de curvatura del espacio-tiempo alcanza un nivel significativo. [1] [2] [3]
Descripción general
La idea de Penrose está inspirada en la gravedad cuántica , porque utiliza ambas constantes físicas y . Es una alternativa a la interpretación de Copenhague , que postula que la superposición falla cuando se hace una observación (pero que es de naturaleza no objetiva), y la interpretación de muchos mundos , que establece que los resultados alternativos de una superposición son igualmente "reales". ", mientras que su decoherencia mutua excluye interacciones observables posteriores.
La idea de Penrose es un tipo de teoría objetiva del colapso . Para estas teorías, la función de onda es una onda física, que experimenta el colapso de la función de onda como un proceso físico, y los observadores no tienen ningún papel especial. Penrose teoriza que la función de onda no puede sostenerse en superposición más allá de una cierta diferencia de energía entre los estados cuánticos. Él da un valor aproximado para esta diferencia: un valor de masa de materia de Planck , que él llama el "nivel de 'un gravitón'". [1] Luego plantea la hipótesis de que esta diferencia de energía hace que la función de onda colapse a un solo estado, con una probabilidad basada en su amplitud en la función de onda original, un procedimiento derivado de la mecánica cuántica estándar . El criterio de "nivel de un gravitón" de Penrose forma la base de su predicción, proporcionando un criterio objetivo para el colapso de la función de onda. [1] A pesar de las dificultades para especificar esto de manera rigurosa, propone que los estados base en los que se produce el colapso se describen matemáticamente mediante las soluciones estacionarias de la ecuación de Schrödinger-Newton . [4] [5] Un trabajo reciente indica una interrelación cada vez más profunda entre la mecánica cuántica y la gravitación. [6]
Consecuencias fisicas
Al aceptar que las funciones de onda son físicamente reales, Penrose cree que la materia puede existir en más de un lugar al mismo tiempo. En su opinión, un sistema macroscópico, como un ser humano, no puede existir en más de un lugar durante un tiempo mensurable, ya que la diferencia de energía correspondiente es muy grande. Un sistema microscópico, como un electrón , puede existir en más de un lugar mucho más tiempo (miles de años), hasta que su separación de curvatura espacio-tiempo alcanza el umbral de colapso. [7] [8]
En la teoría de Einstein , cualquier objeto que tenga masa provoca una deformación en la estructura del espacio y el tiempo a su alrededor. Esta deformación produce el efecto que experimentamos como gravedad. Penrose señala que los objetos diminutos, como las motas de polvo, los átomos y los electrones, también producen deformaciones en el espacio-tiempo. Ignorar estas deformaciones es donde la mayoría de los físicos se equivocan. Si una mota de polvo está en dos lugares al mismo tiempo, cada uno debería crear sus propias distorsiones en el espacio-tiempo, produciendo dos campos gravitacionales superpuestos. Según la teoría de Penrose, se necesita energía para mantener estos campos duales. La estabilidad de un sistema depende de la cantidad de energía involucrada: cuanto mayor es la energía requerida para sostener un sistema, menos estable es. Con el tiempo, un sistema inestable tiende a volver a su estado más simple y de menor energía: en este caso, un objeto en una ubicación produce un campo gravitacional. Si Penrose tiene razón, la gravedad devuelve los objetos a una única ubicación, sin necesidad de invocar a observadores o universos paralelos. [2]
Penrose especula que la transición entre estados macroscópicos y cuánticos comienza en la escala de las partículas de polvo (cuya masa se acerca a la masa de Planck ). Ha propuesto un experimento para probar esta teoría, llamado FELIX ( experimento de órbita libre con rayos X de interferometría láser ), en el que un láser de rayos X en el espacio se dirige hacia un espejo diminuto y es fisionado por un divisor de haz de decenas de miles. de millas de distancia, con lo cual los fotones se dirigen hacia otros espejos y se reflejan hacia atrás. Un fotón golpeará el espejo diminuto mientras se mueve a otro espejo y moverá el espejo diminuto hacia atrás cuando regrese, y de acuerdo con las teorías cuánticas convencionales, el espejo diminuto puede existir en superposición durante un período de tiempo significativo. Esto evitaría que los fotones lleguen al detector. Si la hipótesis de Penrose es correcta, la superposición del espejo colapsará a una ubicación en aproximadamente un segundo, permitiendo que la mitad de los fotones lleguen al detector. [2]
Sin embargo, debido a que este experimento sería difícil de organizar, se ha propuesto en su lugar una versión de sobremesa que usa cavidades ópticas para atrapar los fotones el tiempo suficiente para lograr el retraso deseado. [9]
Respuesta
David Deutsch , del Centro de Computación Cuántica de Oxford , respalda la interpretación de los muchos mundos. Descarta la interpretación de Penrose como "basada más en la estética que en la ciencia", ya que no se han observado anomalías experimentales. [2] Sin embargo, Penrose ha respondido que si su predicción es cierta, no se han realizado experimentos en el nivel particular de "un gravitón", donde la teoría cuántica se ve abrumada por los efectos macroscópicos.
Ver también
- Modelo Diósi – Penrose
- Interpretaciones de la mecánica cuántica
- Reducción de objetivos orquestada
- Decoherencia gravitacional
- Ecuación de Schrödinger-Newton
- Mecánica cuántica estocástica
- Libros relevantes de Roger Penrose
- La nueva mente del emperador
- El camino a la realidad
- Sombras de la mente
Referencias
- ^ a b c Penrose, Roger (1999) [1989], The Emperor's New Mind (Nuevo prefacio (1999) ed.), Oxford, Inglaterra: Oxford University Press, págs. 475–481, ISBN 978-0-19-286198-6
- ^ a b c d Folger, Tim . "Si un electrón puede estar en 2 lugares a la vez, ¿por qué tú no?" Descubrir . Vol. 25 No. 6 (junio de 2005). págs. 33–35.
- ^ Penrose, Roger (1996). "Sobre el papel de la gravedad en la reducción del estado cuántico" (PDF) . Relatividad general y gravitación . 28 (5): 581–600. Código Bibliográfico : 1996GReGr..28..581P . doi : 10.1007 / BF02105068 .
- ^ Penrose, Roger (1998), "Computación cuántica, entrelazamiento y reducción de estados", Phil. Trans. R. Soc. Lond. A , 356 (1743): 1927–1939, Bibcode : 1998RSPTA.356.1927P , doi : 10.1098 / rsta.1998.0256.
- ^ Penrose, Roger (2014), "On the Gravitization of Quantum Mechanics 1: Quantum State Reduction", Foundations of Physics , 44 (5): 557–575, Bibcode : 2014FoPh ... 44..557P , doi : 10.1007 / s10701 -013-9770-0.
- ↑ Leonard Susskind, Copenhagen vs Everett, Teleportation y ER = EPR (2016) seminar notes, arXiv.
- ^ Penrose, Roger (2007), Road to Reality , Vintage Books, págs. 856–860, ISBN 978-0-679-77631-4.
- ^ S. Hameroff; R. Penrose (2014). "Conciencia en el universo: una revisión de la teoría de 'Orch OR'" . Reseñas de Física de la Vida . 11 (1): 51–53. Código bibliográfico : 2014PhLRv..11 ... 39H . doi : 10.1016 / j.plrev.2013.08.002 . PMID 24070914 .
- ^ Marshall, W., Simon, C., Penrose, R. y Bouwmeester, D. (2003). "Hacia superposiciones cuánticas de un espejo". Cartas de revisión física . 91 (13): 130401. arXiv : quant-ph / 0210001 . Código Bibliográfico : 2003PhRvL..91m0401M . doi : 10.1103 / PhysRevLett.91.130401 . PMID 14525288 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
enlaces externos
- Moléculas - Interpretaciones cuánticas
- QM - la interpretación de Penrose (¿desaparecida?)
- Roger Penrose habla de su experimento en la BBC (25 minutos)
- " Artículo Discover 2005 de Tim Folger " (PDF) . (1,08 MB)