La interpretación transaccional de la mecánica cuántica ( TIQM ) toma la función de onda del formalismo cuántico estándar , y su conjugado complejo, para ser ondas retardadas (hacia adelante en el tiempo) y avanzadas (hacia atrás en el tiempo) que forman una interacción cuántica como un Wheeler-Feynman apretón de manos o transacción. Fue propuesto por primera vez en 1986 por John G. Cramer , quien sostiene que ayuda a desarrollar la intuición de los procesos cuánticos. También sugiere que evita los problemas filosóficos con la interpretación de Copenhague y el papel del observador, y también resuelve varias paradojas cuánticas . [1] [2] [3]TIQM formó un punto menor de la trama en su novela de ciencia ficción El puente de Einstein .
Más recientemente, también ha argumentado que TIQM es consistente con el experimento de Afshar , mientras afirma que la interpretación de Copenhague y la interpretación de muchos mundos no lo son. [4] La existencia de ondas avanzadas y retardadas como soluciones admisibles a las ecuaciones de Maxwell se exploró en la teoría del absorbedor de Wheeler-Feynman . Cramer revivió su idea de dos ondas para su interpretación transaccional de la teoría cuántica. Si bien la ecuación de Schrödinger ordinaria no admite soluciones avanzadas, su versión relativista sí, y estas soluciones avanzadas son las que utiliza TIQM.
En TIQM, la fuente emite una onda habitual (retardada) hacia adelante en el tiempo, pero también emite una onda avanzada hacia atrás en el tiempo; además, el receptor, que es posterior en el tiempo, también emite una onda avanzada hacia atrás en el tiempo y una onda retardada hacia adelante en el tiempo. Un evento cuántico ocurre cuando un intercambio de "apretón de manos" de ondas avanzadas y retardadas desencadena la formación de una transacción en la que se transfieren energía, momento, momento angular, etc. El mecanismo cuántico detrás de la formación de transacciones se ha demostrado explícitamente para el caso de una transferencia de fotones entre átomos en la Secta. 5.4 del libro Collective Electrodynamics de Carver Mead . En esta interpretación, el colapso de la función de onda no ocurre en ningún punto específico en el tiempo, sino que es "atemporal" y ocurre a lo largo de toda la transacción, y el proceso de emisión / absorción es simétrico en el tiempo. Las ondas se ven como físicamente reales, más que como un mero dispositivo matemático para registrar el conocimiento del observador como en algunas otras interpretaciones de la mecánica cuántica . [ cita requerida ] La filósofa y escritora Ruth Kastner sostiene que las ondas existen como posibilidades fuera del espacio-tiempo físico y que, por lo tanto, es necesario aceptar tales posibilidades como parte de la realidad. [5]
Cramer ha utilizado TIQM en la enseñanza de la mecánica cuántica en la Universidad de Washington en Seattle .
Avances sobre interpretaciones anteriores
TIQM es explícitamente no local y, como consecuencia, lógicamente coherente con la definición contrafactual (CFD), el supuesto realista mínimo. [2] Como tal, incorpora la no localidad demostrada por los experimentos de prueba de Bell y elimina la realidad dependiente del observador que ha sido criticada como parte de la interpretación de Copenhague . Cramer afirma que los avances clave sobre la interpretación de estado relativo de Everett [6] son que la interpretación transaccional tiene un colapso físico y es simétrica en el tiempo. [2]
La interpretación transaccional es superficialmente similar al formalismo vectorial de dos estados (TSVF) [7] que tiene su origen en el trabajo de Yakir Aharonov , Peter Bergmann y Joel Lebowitz de 1964. [8] [9] Sin embargo, tiene diferencias importantes: la TSVF carece de confirmación y, por lo tanto, no puede proporcionar un referente físico para la Regla de Born (como lo hace TI). Kastner ha criticado algunas otras interpretaciones simétricas en el tiempo, incluido TSVF, por hacer afirmaciones ontológicamente inconsistentes. [10]
Kastner ha desarrollado una nueva Interpretación Transaccional Relativista (RTI) también llamada Interpretación Transaccional Posibilista (PTI) en la que el propio espacio-tiempo emerge a través de una forma de transacciones. Se ha argumentado que esta interpretación transaccional relativista puede proporcionar la dinámica cuántica para el programa de conjuntos causales . [11]
Debate
En 1996, Tim Maudlin propuso un experimento mental que involucraba el experimento de elección retrasada de Wheeler que generalmente se toma como una refutación del TIQM. [12] Sin embargo, Kastner mostró que el argumento de Maudlin no es fatal para TIQM. [13] [14]
En su libro, The Quantum Handshake , Cramer ha agregado una jerarquía a la descripción del pseudo-tiempo para abordar la objeción de Maudlin y ha señalado que algunos de los argumentos de Maudlin se basan en la aplicación inapropiada de la interpretación del conocimiento de Heisenberg a la descripción transaccional. [15]
La interpretación transaccional enfrenta críticas. La siguiente es una lista parcial y algunas respuestas:
1. "TI no genera nuevas predicciones / no es comprobable / no se ha probado".
TI es una interpretación exacta de QM y, por lo tanto, sus predicciones deben ser las mismas que QM. Al igual que la interpretación de muchos mundos (MWI), TI es una interpretación "pura" en el sentido de que no agrega nada ad hoc, pero proporciona un referente físico para una parte del formalismo que ha carecido de uno (los estados avanzados que aparecen implícitamente en el Born regla ). Por lo tanto, la demanda que a menudo se hace a TI de nuevas predicciones o comprobabilidad es errónea y malinterpreta el proyecto de interpretación como uno de modificación de la teoría. [dieciséis]
2. "No está claro en qué lugar del espacio-tiempo se produce una transacción".
Cramer (1986) ofrece una explicación clara, que describe una transacción como una onda estacionaria de cuatro vectores cuyos puntos finales son los eventos de emisión y absorción. [17]
3. "Maudlin (1996, 2002) ha demostrado que TI es inconsistente".
La crítica de la probabilidad de Maudlin confundió la interpretación transaccional con la interpretación del conocimiento de Heisenberg. Sin embargo, planteó un punto válido con respecto a los posibles resultados causalmente conectados, lo que llevó a Cramer a agregar jerarquía a la descripción pseudo-temporal de la formación de transacciones. [18] [13] [19] [20] [21] Kastner ha extendido TI al dominio relativista y, a la luz de esta expansión de la interpretación, se puede demostrar que el Desafío Maudlin ni siquiera se puede montar y, por lo tanto, es anulado No hace falta la propuesta de "jerarquía" de Cramer. [22] Maudlin también ha afirmado que toda la dinámica de TI es determinista y, por lo tanto, no puede haber un "colapso". Pero esto parece ignorar la respuesta de los absorbentes, que es toda la innovación del modelo. Específicamente, la linealidad de la evolución de Schrödinger se rompe por la respuesta de los absorbentes; esto establece directamente la transición de medición no unitaria, sin necesidad de modificaciones ad hoc a la teoría. La no unitaridad se analiza, por ejemplo, en el capítulo 3 del libro de Kastner La interpretación transaccional de la mecánica cuántica: la realidad de la posibilidad (CUP, 2012). [23]
4. "No está claro cómo la interpretación transaccional maneja la mecánica cuántica de más de una partícula".
Este tema se aborda en el artículo de 1986 de Cramer, en el que da muchos ejemplos de la aplicación de TIQM a sistemas cuánticos de múltiples partículas. Sin embargo, si la pregunta es sobre la existencia de funciones de onda de múltiples partículas en el espacio 3D normal, el libro de Cramer de 2015 entra en algunos detalles sobre la justificación de las funciones de onda de múltiples partículas en el espacio 3D. [24] Una crítica de la explicación de Cramer de 2015 sobre el manejo de sistemas cuánticos de múltiples partículas se encuentra en Kastner 2016, "Una visión general de la interpretación transaccional y su evolución hacia el siglo XXI, Philosophy Compass (2016). [25] Observa en En particular, que el relato en Cramer 2015 es necesariamente antirrealista sobre los estados de múltiples partículas: si son solo parte de un 'mapa', entonces no son reales, y de esta forma TI se convierte en una interpretación instrumentalista, contrariamente a su original Por lo tanto, el llamado "retiro" al espacio de Hilbert (criticado también más adelante en la extensa discusión de la nota [24] ) puede verse en cambio como una expansión necesaria de la ontología, en lugar de un retiro al antirrealismo / instrumentalismo sobre La declaración vaga (en [24] ) de que "Las ondas de oferta son objetos espaciales tridimensionales algo efímeros" indica la falta de una definición clara de la ontología cuando se intenta mantener todo en el espacio-tiempo 3 + 1.
Ver también
- Retrocausalidad
- Entrelazamiento cuántico
- No localidad cuántica
- Teoría del absorbedor de Wheeler-Feynman
Referencias
- ^ Cramer, John (julio de 2009). "Interpretación transaccional de la mecánica cuántica" . Reseñas de Física Moderna . 58 (3): 795–798. doi : 10.1007 / 978-3-540-70626-7_223 . ISBN 978-3-540-70622-9.
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- ^ Cramer, John G. (diciembre de 2005). "¿Adiós a Copenhague?" . Analógico . La vista alternativa. Revistas Dell.
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- ^ Cramer, John G. (2016). El apretón de manos cuántico: entrelazamiento, no localidad y transacciones . Springer Science + Business Media. ISBN 978-3319246406.
- ^ El apretón de manos cuántico de John G. Cramer, p. 183: "Ninguna interpretación consistente de la mecánica cuántica puede ser probada experimentalmente, porque cada una es una interpretación del mismo formalismo mecánico cuántico, y el formalismo hace las predicciones. La Interpretación Transaccional es una interpretación exacta del formalismo QM. Como los Muchos Mundos y las interpretaciones de Copenhague, el TI es una interpretación "pura" que no agrega nada ad hoc , pero proporciona un referente físico para una parte del formalismo que ha faltado (por ejemplo, las funciones de onda avanzadas que aparecen en la regla de probabilidad de Born y cálculos de amplitud). Por lo tanto, la demanda de nuevas predicciones o comprobabilidad de una interpretación se basa en un error conceptual del interrogador que malinterpreta una interpretación como una modificación de la teoría cuántica. De acuerdo con la navaja de Occam, la hipótesis que introduce la menor cantidad de supuestos independientes es La TI ofrece esta ventaja sobre sus rivales, ya que la regla de probabilidad de Born es un resultado ella que una suposición independiente ".
- ^ El apretón de manos cuántico de John G. Cramer, p. 183: El TIQM "describe una transacción que emerge de un apretón de manos de confirmación de oferta como una onda estacionaria normal de cuatro vectores en un espacio tridimensional con puntos finales en los vértices de emisión y absorción. Kastner ha predicho una explicación alternativa de la formación de transacciones en la que el la formación de una transacción no es un proceso espacio-temporal, sino que tiene lugar en un nivel de posibilidad en un espacio de Hilbert superior en lugar de en un espacio-tiempo de 3 + 1 dimensiones ".
- ^ Berkovitz, J. (2002). "Sobre bucles causales en el reino cuántico", en T. Placek y J. Butterfield (Ed.), Actas del Taller de investigación avanzada de la OTAN sobre modalidad, probabilidad y teoremas de Bell, Kluwer, 233-255.
- ^ Marchildon, L (2006). "Bucles causales y colapso en la interpretación transaccional de la mecánica cuántica". Ensayos de física . 19 (3): 422–9. arXiv : quant-ph / 0603018 . Código bibliográfico : 2006PhyEs..19..422M . doi : 10.4006 / 1.3025811 .
- ^ El apretón de manos cuántico de John G. Cramer, p. 184: "Maudlin planteó un desafío interesante para la Interpretación Transaccional al señalar una paradoja que se puede construir cuando la no detección de una partícula lenta que se mueve en una dirección modifica la configuración de detección en otra dirección. Este problema es abordado por el TI ... introduciendo una jerarquía en el orden de la formación transaccional ... Otras soluciones al problema planteado por Maudlin se pueden encontrar en las referencias ".
- ^ El apretón de manos cuántico de John G. Cramer, p. 184: Maudlin también afirmó, basándose en su supuesto de que la función de onda es una representación del conocimiento del observador, que debe cambiar cuando se pone a disposición nueva información. "Ese punto de vista inspirado en Heisenberg no es parte de la Interpretación Transaccional, y su introducción conduce a un argumento de probabilidad falso. En la Interpretación Transaccional, la ola de ofertas no cambia mágicamente en pleno vuelo en el instante en que hay nueva información disponible, y su correcta aplicación conduce al cálculo correcto de probabilidades que son consistentes con la observación ".
- ^ Kastner, RE (2016). "La interpretación transaccional relativista: inmune al desafío sensiblero". arXiv : 1610,04609 [ quant-ph ].
- ^ Kastner, RE La interpretación transaccional de la mecánica cuántica: la realidad de la posibilidad (CUP, 2012)
- ^ a b c El apretón de manos cuántico de John G. Cramer, p. 184. Las publicaciones anteriores de Cramer "proporcionaron muchos ejemplos de la aplicación de la TI a sistemas que involucran más de una partícula. Estos incluyen el experimento Freedman-Clauser, que describe una transacción de 2 fotones con tres vértices, y el efecto Hanbury-Brown-Twiss , que describe una transacción de 2 fotones con cuatro vértices. [Otras publicaciones contienen] muchos ejemplos de sistemas de partículas múltiples más complicados, incluidos sistemas con átomos y fotones. Pero quizás la pregunta planteada anteriormente se basa en la creencia de que la onda mecánica cuántica Las funciones para sistemas de más de una partícula no pueden existir en el espacio tridimensional normal y, en cambio, deben caracterizarse como existentes solo en un espacio abstracto de Hilbert de muchas dimensiones. De hecho, la "Interpretación transaccional posibilista" de Kastner toma este punto de vista y describe la formación de transacciones como apareciendo en última instancia en el espacio 3D, pero formándose a partir de las funciones de onda del espacio de Hilbert ... La interpretación presentada aquí, con sus conocimientos sobre el mecanismo detrás del colapso de la función de onda a través de la formación de transacciones, proporciona una nueva visión de la situación que hace que la retirada al espacio de Hilbert sea innecesaria. La onda de oferta para cada partícula puede considerarse como la función de onda de una partícula libre (es decir, no correlacionada) y puede verse como existente en el espacio tridimensional normal. La aplicación de las leyes de conservación y la influencia de las variables de las otras partículas del sistema sobre la partícula de interés no vienen en la etapa de la onda de oferta del proceso sino en la formación de las transacciones. Las transacciones "entrelazan" las diversas funciones de onda de partículas, que de otro modo serían independientes, que abarcan una amplia gama de posibles valores de parámetros en un conjunto coherente, y solo los subcomponentes de función de onda que están correlacionados para satisfacer las condiciones de frontera de la ley de conservación en los vértices de transacción permitido participar en la formación de esta transacción. Las "zonas permitidas" del espacio de Hilbert surgen de la acción de la formación de transacciones, no de restricciones sobre las ondas de oferta iniciales, es decir, las funciones de onda de las partículas. Por lo tanto, la afirmación de que las funciones de onda cuánticas de partículas individuales en un sistema cuántico de múltiples partículas no pueden existir en el espacio tridimensional ordinario es una mala interpretación del papel del espacio de Hilbert, la aplicación de las leyes de conservación y los orígenes del entrelazamiento. Confunde el "mapa" con el "territorio". Las ondas de oferta son objetos espaciales tridimensionales algo efímeros, pero solo aquellos componentes de la onda de oferta que satisfacen las leyes de conservación y los criterios de entrelazamiento pueden proyectarse en la transacción final, que también existe en el espacio tridimensional ".
- ^ Kastner, RE (2016). "La interpretación transaccional y su evolución hacia el siglo XXI: una visión general". arXiv : 1608,00660 [ ph cuantitativo ].
- Otras lecturas
- John G. Cramer, The Quantum Handshake: Entanglement, Nonlocality and Transactions , Springer Verlag 2016, ISBN 978-3-319-24642-0 .
- Ruth E. Kastner, La interpretación transaccional de la mecánica cuántica: la realidad de la posibilidad, Cambridge University Press, 2012.
- Ruth E. Kastner, Comprendiendo nuestra realidad invisible: Resolviendo acertijos cuánticos, Imperial College Press, 2015.
- Tim Maudlin, Relatividad y no localidad cuántica , Blackwell Publishers 2002, ISBN 0-631-23220-6 (analiza un experimento gedanken diseñado para refutar el TIQM; esto ha sido refutado en Kastner 2012, Capítulo 5)
- Carver A. Mead, Electrodinámica colectiva: Fundamentos cuánticos del electromagnetismo , 2000, ISBN 9780262133784 .
- John Gribbin , Los gatitos de Schrödinger y la búsqueda de la realidad : resolver los misterios cuánticos tiene una descripción general de la interpretación de Cramer y dice que “con un poco de suerte reemplazará la interpretación de Copenhague como la forma estándar de pensar sobre la física cuántica para la próxima generación de científicos."
enlaces externos
- Pavel V. Kurakin, George G. Malinetskii, Cómo las abejas pueden explicar las paradojas cuánticas , Automates Intelligents (2 de febrero de 2005). (Este documento habla de un trabajo que intenta desarrollar más TIQM)
- Kastner también ha aplicado TIQM a otros problemas de la mecánica cuántica en [1] "La interpretación transaccional, los contrafácticos y los valores débiles en la teoría cuántica" y [2] "El experimento del mentiroso cuántico en la interpretación transaccional".
- Se puede encontrar una introducción generalmente comprensible a la Interpretación Transaccional en "Mecánica Cuántica: la materia de los sueños está hecha" (septiembre de 2015).