La interpretación de conjunto de la mecánica cuántica considera que la descripción del estado cuántico se aplica solo a un conjunto de sistemas preparados de manera similar, en lugar de suponer que representa exhaustivamente un sistema físico individual. [1]
Los defensores de la interpretación de conjunto de la mecánica cuánticaafirman que es minimalista, haciendo el menor número de suposiciones físicas sobre el significado del formalismo matemático estándar. Se propone llevar al máximo la interpretación estadística de Max Born , por la que ganó el Premio Nobel de Física . [2] Por ejemplo, una nueva versión de la interpretación de conjunto que se basa en una nueva formulación de la teoría de la probabilidad fue presentada por Raed Shaiia, que mostró que las leyes de la mecánica cuántica son el resultado inevitable de esta nueva formulación. [3] [4] [5]A primera vista, la interpretación del conjunto podría parecer contradecir la doctrina propuesta por Niels Bohr , de que la función de onda describe un sistema o partícula individual, no un conjunto, aunque aceptó la interpretación estadística de la mecánica cuántica de Born. No está del todo claro qué tipo de conjunto pretendía excluir Bohr, ya que no describió la probabilidad en términos de conjuntos. El conjunto de la interpretación es a veces, especialmente por sus defensores, llamado "la interpretación estadística", [1] pero parece quizás diferente de la interpretación estadística de Born.
Como es el caso de "la" interpretación de Copenhague " , la" interpretación de conjunto podría no estar definida de manera única. En una vista, la interpretación de conjunto puede definirse como la defendida por Leslie E. Ballentine, profesora de la Universidad Simon Fraser [6]. Su interpretación no intenta justificar, o de otra manera derivar, o explicar la mecánica cuántica de ningún proceso determinista, o hacer cualquier otra afirmación sobre la naturaleza real de los fenómenos cuánticos; pretende simplemente interpretar la función de onda. No propone llevar a resultados reales que difieran de las interpretaciones ortodoxas. Hace que el operador estadístico sea primario en la lectura de la función de onda, derivando la noción de un estado puro a partir de eso. En opinión de Ballentine, quizás el partidario más notable de tal interpretación fue Albert Einstein :
Sin embargo, uno puede dudar de si Einstein, a lo largo de los años, tuvo en mente un tipo definido de conjunto.
Significado de "conjunto" y "sistema" [ editar ]
Quizás la primera expresión de una interpretación de conjunto fue la de Max Born . [9] En un artículo de 1968, usó las palabras alemanas 'Haufen gleicher', que a menudo se traducen al inglés, en este contexto, como 'conjunto' o 'ensamblado'. Los átomos en su ensamblaje se desacoplaron, lo que significa que eran un conjunto imaginario de átomos independientes que define sus propiedades estadísticas observables. Born no significa un conjunto de instancias de un cierto tipo de función de onda, ni uno compuesto de instancias de un determinado tipo de vector de estado. Puede haber espacio aquí para la confusión o la falta de comunicación. [ cita requerida ]
Un ejemplo de un conjunto se compone de la preparación y observación de muchas copias de un mismo tipo de sistema cuántico. Esto se conoce como un conjunto de sistemas. No es, por ejemplo, una sola preparación y observación de un conjunto simultáneo ("conjunto") de partículas. Un solo cuerpo de muchas partículas, como en un gas, no es un "conjunto" de partículas en el sentido de la "interpretación de conjunto", aunque una preparación y observación repetida de muchas copias de un mismo tipo de cuerpo de partículas puede Constituyen un "conjunto" de sistemas, cada sistema es un cuerpo de muchas partículas. El conjunto no se limita, en principio, a tal paradigma de laboratorio, sino que puede ser un sistema natural concebido como algo que ocurre repetidamente en la naturaleza; no está del todo claro si o cómo esto podría realizarse.
Se dice que los miembros del conjunto están en el mismo estado , y esto define el término "estado". El estado se denota matemáticamente por un objeto matemático llamado operador estadístico . Dicho operador es un mapa de un cierto espacio de Hilbert correspondiente a sí mismo, y se puede escribir como una matriz de densidad. Es característico de la interpretación del conjunto definir el estado por el operador estadístico. Otras interpretaciones pueden, en cambio, definir el estado por el espacio de Hilbert correspondiente. Tal diferencia entre los modos de definición de estado parece no hacer ninguna diferencia en el significado físico. De hecho, según Ballentine, uno puede definir el estado por un conjunto de sistemas preparados de manera idéntica, denotado por un punto en el espacio de Hilbert, como quizás sea más habitual. El vínculo se establece al hacer que el procedimiento de observación sea una copia del procedimiento de preparación; Matemáticamente, los espacios de Hilbert correspondientes son mutuamente duales. Dado que la preocupación de Bohr era que los fenómenos del espécimen son ocasiones de observación y preparación conjunta, no es evidente que las interpretaciones de Copenhague y de conjunto difieran sustancialmente a este respecto.
Según Ballentine, la diferencia distintiva entre la interpretación de Copenhague (IC) y la interpretación de conjunto (EI) es la siguiente:
CI: un estado puro proporciona una descripción "completa" de un sistema individual, en el sentido de que una variable dinámica representada por el operador tiene un valor definido (, digamos) si y solo si .
EI: Un estado puro describe las propiedades estadísticas de un conjunto de sistemas preparados de manera idéntica, de los cuales el operador estadístico es idempotente.
Ballentine enfatiza que el significado de "Estado cuántico" o "Vector de estado" puede describirse, esencialmente, mediante una correspondencia uno a uno con las distribuciones de probabilidad de los resultados de medición, no con los resultados de medición individuales en sí mismos. [10] Un estado mixto es una descripción solo de las probabilidades, y de posiciones, no una descripción de posiciones individuales reales. Un estado mixto es una mezcla de probabilidades de estados físicos, no una superposición coherente de estados físicos.
Interpretación de conjunto aplicada a sistemas individuales [ editar ]
La afirmación de que la función de onda mecánica cuántica en sí misma no se aplica a un solo sistema en un sentido no implica que la interpretación en conjunto en sí no se aplique a sistemas individuales en el sentido que significa la interpretación en conjunto. La condición es que no existe una correspondencia directa de la función de onda con un sistema individual que pueda implicar, por ejemplo, que un objeto pueda existir físicamente en dos estados simultáneamente. La interpretación del conjunto puede aplicarse a un solo sistema o partícula, y predecir cuál es la probabilidad de que ese único sistema tenga un valor de una de sus propiedades, en mediciones repetidas.
Considere lanzar dos dados simultáneamente en un crapsmesa. El sistema en este caso consistiría solo de los dos dados. Hay probabilidades de varios resultados, por ejemplo, dos cincos, dos dos, uno y seis, etc. Lanzar el par de dados 100 veces, daría como resultado un conjunto de 100 intentos. Las estadísticas clásicas serían capaces de predecir cuál sería la cantidad de veces que se producirían ciertos resultados. Sin embargo, las estadísticas clásicas no podrían predecir qué resultado único definitivo ocurriría con un solo lanzamiento del par de dados. Es decir, las probabilidades aplicadas a eventos de una sola vez son, esencialmente, sin sentido, excepto en el caso de una probabilidad igual a 0 o 1. Es de esta manera que la interpretación de conjunto establece que la función de onda no se aplica a un sistema individual . Es decir, por sistema individual, se entiende un solo experimento o un solo lanzamiento de los dados,
Los lanzamientos de Craps también podrían haber sido de un solo dado, es decir, un solo sistema o partícula. Las estadísticas clásicas también darían cuenta igualmente de los lanzamientos repetidos de este dado único. De esta manera, la interpretación del conjunto es bastante capaz de tratar con sistemas "individuales" o individuales sobre una base probabilística. La interpretación de Copenhague (IC) estándar no es diferente a este respecto. Un principio fundamental de QM es que solo se pueden hacer declaraciones probabilísticas, ya sea para sistemas / partículas individuales, un grupo simultáneo de sistemas / partículas, o una colección (conjunto) de sistemas / partículas. Una identificación de que la función de onda se aplica a un sistema individual en el CI estándar de QM, no anula la naturaleza probabilística inherente de cualquier declaración que pueda hacerse dentro del QM estándar. Para verificar las probabilidades de las predicciones de la mecánica cuántica, sin embargo interpretadas, se requiere inherentemente la repetición de experimentos, es decir, un conjunto de sistemas en el sentido que significa la interpretación del conjunto. QM no puede afirmar que una sola partícula estará definitivamente en una posición determinada, con un cierto impulso en un momento posterior, independientemente de si la función de onda se aplica o no a esa partícula única. De esta manera, el CI estándar también "falla" en describir completamente los sistemas "únicos". independientemente de si la función de onda se toma o no para aplicarse a esa única partícula. De esta manera, el CI estándar también "falla" en describir completamente los sistemas "únicos". independientemente de si la función de onda se toma o no para aplicarse a esa única partícula. De esta manera, el CI estándar también "falla" en describir completamente los sistemas "únicos".
Sin embargo, se debe enfatizar que, a diferencia de los sistemas clásicos y las interpretaciones de conjuntos más antiguas, la interpretación del conjunto moderno como se discute aquí, no asume, ni requiere, que existan valores específicos para las propiedades de los objetos del conjunto, antes de medición.
Dispositivos preparativos y de observación como orígenes de la aleatoriedad cuántica [ editar ]
Un sistema mecánico cuántico aislado, especificado por una función de onda, evoluciona en el tiempo de una manera determinista de acuerdo con la ecuación de Schrödinger que es característica del sistema. Aunque la función de onda puede generar probabilidades, no hay aleatoriedad o probabilidad involucrada en la evolución temporal de la función de onda en sí. Esto está acordado, por ejemplo, por Born, [11] Dirac, [12] von Neumann, [13]London & Bauer, [14] Messiah, [15] y Feynman & Hibbs. [16] Un sistema aislado no está sujeto a observación; En la teoría cuántica, esto se debe a que la observación es una intervención que viola el aislamiento.
El estado inicial del sistema se define por el procedimiento preparativo; esto se reconoce en la interpretación del conjunto, así como en el enfoque de Copenhague. [17] [18] [19] [20] El estado del sistema tal como está preparado, sin embargo, no arregla completamente todas las propiedades del sistema. La fijación de propiedades solo llega hasta donde es físicamente posible, y no es físicamente exhaustiva; Sin embargo, es físicamente completo en el sentido de que ningún procedimiento físico puede hacerlo más detallado. Esto lo afirma claramente Heisenberg en su artículo de 1927. [21] Deja espacio para otras propiedades no especificadas. [22]Por ejemplo, si el sistema se prepara con una energía definida, entonces la fase mecánica cuántica de la función de onda queda indeterminada por el modo de preparación. El conjunto de sistemas preparados, en un estado puro definido, luego consiste en un conjunto de sistemas individuales, todos con la misma energía definida, pero cada uno con una fase mecánica cuántica diferente, considerada probabilísticamente aleatoria. [23]Sin embargo, la función de onda tiene una fase definida y, por lo tanto, la especificación mediante una función de onda es más detallada que la especificación por estado tal como está preparada. Los miembros del conjunto se distinguen lógicamente por sus distintas fases, aunque las fases no están definidas por el procedimiento preparativo. La función de onda se puede multiplicar por un número complejo de unidades de magnitud sin cambiar el estado como se define en el procedimiento preparativo.
El estado preparativo, con fase no especificada, deja espacio para que varios miembros del conjunto interactúen, respectivamente, de varias formas con otros sistemas. Un ejemplo es cuando un sistema individual se pasa a un dispositivo de observación para interactuar con él. Los sistemas individuales con varias fases se encuentran dispersos en varias direcciones respectivas en la parte de análisis del dispositivo de observación, de forma probabilística. En cada dirección, se coloca un detector para completar la observación. Cuando el sistema golpea la parte analizadora del dispositivo de observación, que lo dispersa, deja de ser descrito adecuadamente por su propia función de onda de forma aislada. En su lugar, interactúa con el dispositivo de observación de manera parcialmente determinada por las propiedades del dispositivo de observación. En particular, en general no hay coherencia de fase entre el sistema y el dispositivo de observación. Esta falta de coherencia introduce un elemento de aleatoriedad probabilística en la interacción sistema-dispositivo. Es esta aleatoriedad la que se describe por la probabilidad calculada por la regla de Born. Hay dos procesos aleatorios originarios independientes, uno de fase preparativa y otro de fase del dispositivo de observación. El proceso aleatorio que se observa realmente, sin embargo, no es ninguno de los originarios. Es la diferencia de fase entre ellos, un solo proceso aleatorio derivado. uno el de la fase preparativa, el otro el de la fase del dispositivo de observación. El proceso aleatorio que se observa realmente, sin embargo, no es ninguno de los originarios. Es la diferencia de fase entre ellos, un solo proceso aleatorio derivado. uno el de la fase preparativa, el otro el de la fase del dispositivo de observación. El proceso aleatorio que se observa realmente, sin embargo, no es ninguno de los originarios. Es la diferencia de fase entre ellos, un solo proceso aleatorio derivado.
La regla de Born describe ese proceso aleatorio derivado, la observación de un solo miembro del conjunto preparativo. En el lenguaje ordinario del clásico o aristotélico.erudición, el conjunto preparativo consta de muchos especímenes de una especie. El término técnico mecánico cuántico "sistema" se refiere a un solo espécimen, un objeto particular que se puede preparar u observar. Tal objeto, como suele serlo para los objetos, es en cierto sentido una abstracción conceptual, porque, según el enfoque de Copenhague, se define, no por derecho propio como una entidad real, sino por los dos dispositivos macroscópicos que deben prepararse. y observarlo. La variabilidad aleatoria de las muestras preparadas no agota la aleatoriedad de una muestra detectada. La aleatoriedad cuántica del dispositivo de observación inyecta una aleatoriedad adicional. Es esta aleatoriedad adicional lo que hace que Bohr enfatice que hay aleatoriedad en la observación que no se describe completamente por la aleatoriedad de la preparación. Esto es lo que Bohr quiere decir cuando dice que la función de onda describe "un solo sistema". Se está enfocando en el fenómeno como un todo, reconociendo que el estado preparativo deja la fase sin fijar, y por lo tanto no agota las propiedades del sistema individual. La fase de la función de onda codifica más detalles de las propiedades del sistema individual. La interacción con el dispositivo de observación revela ese detalle adicional codificado. Parece que este punto, enfatizado por Bohr, no es reconocido explícitamente por la interpretación del conjunto, y esto puede ser lo que distingue las dos interpretaciones. Parece, sin embargo, que este punto no es negado explícitamente por la interpretación del conjunto. reconociendo que el estado preparativo deja la fase sin fijar, y por lo tanto no agota las propiedades del sistema individual. La fase de la función de onda codifica más detalles de las propiedades del sistema individual. La interacción con el dispositivo de observación revela ese detalle adicional codificado. Parece que este punto, enfatizado por Bohr, no es reconocido explícitamente por la interpretación del conjunto, y esto puede ser lo que distingue las dos interpretaciones. Parece, sin embargo, que este punto no es negado explícitamente por la interpretación del conjunto. reconociendo que el estado preparativo deja la fase sin fijar, y por lo tanto no agota las propiedades del sistema individual. La fase de la función de onda codifica más detalles de las propiedades del sistema individual. La interacción con el dispositivo de observación revela ese detalle adicional codificado. Parece que este punto, enfatizado por Bohr, no es reconocido explícitamente por la interpretación del conjunto, y esto puede ser lo que distingue las dos interpretaciones. Parece, sin embargo, que este punto no es negado explícitamente por la interpretación del conjunto. La interacción con el dispositivo de observación revela ese detalle adicional codificado. Parece que este punto, enfatizado por Bohr, no es reconocido explícitamente por la interpretación del conjunto, y esto puede ser lo que distingue las dos interpretaciones. Parece, sin embargo, que este punto no es negado explícitamente por la interpretación del conjunto. La interacción con el dispositivo de observación revela ese detalle adicional codificado. Parece que este punto, enfatizado por Bohr, no es reconocido explícitamente por la interpretación del conjunto, y esto puede ser lo que distingue las dos interpretaciones. Parece, sin embargo, que este punto no es negado explícitamente por la interpretación del conjunto.
Einstein quizás a veces pareció interpretar el "conjunto" probabilístico como un conjunto preparativo, reconociendo que el procedimiento preparativo no arregla exhaustivamente las propiedades del sistema; por eso dijo que la teoría es "incompleta". Bohr, sin embargo, insistió en que el "conjunto" probabilístico físicamente importante era el combinado preparado y observado. Bohr expresó esto exigiendo que un hecho único realmente observado debería ser un "fenómeno" completo, no un sistema solo, sino siempre con referencia tanto a los dispositivos de preparación como a los de observación. El criterio de "integridad" de Einstein-Podolsky-Rosen es clara e importante a diferencia del de Bohr. Bohr consideró su concepto de "fenómeno". como una importante contribución que ofreció para la comprensión teórica cuántica. [24] [25]La aleatoriedad decisiva proviene tanto de la preparación como de la observación, y puede resumirse en una sola aleatoriedad, la diferencia de fase entre los dispositivos preparativos y de observación. La distinción entre estos dos dispositivos es un importante punto de acuerdo entre Copenhague y las interpretaciones de conjunto. Aunque Ballentine afirma que Einstein abogó por "el enfoque conjunto", un académico independiente no estaría necesariamente convencido por esa afirmación de Ballentine. Hay espacio para la confusión acerca de cómo se podría definir "el conjunto".
"Cada fotón interfiere solo consigo mismo" [ editar ]
Quizás aquí se puedan encontrar razones para las diferencias de opinión, como entre las interpretaciones de Niels Bohr y otras. Niels Bohr insistió en que la función de onda se refiere a un solo sistema cuántico individual. ¿Qué quiso decir con esto? Estaba expresando la idea que expresó Dirac cuando escribió: "Cada fotón interfiere solo en sí mismo. La interferencia entre fotones diferentes nunca ocurre". [26] Dirac aclaró esto escribiendo: "Esto, por supuesto, es cierto solo si los dos estados superpuestos se refieren al mismo haz de luz, es decir , todo lo que se sabe sobre la posición y el momento de un fotón en cualquiera de estos Los estados deben ser iguales para cada uno ". [27] Bohr quería enfatizar que una superposiciónEs diferente de una mezcla. Parecía pensar que los que hablaban de una "interpretación estadística" no lo tenían en cuenta. Para crear, mediante un experimento de superposición, un estado puro nuevo y diferente, a partir de un haz puro original, se pueden colocar absorbentes y desplazadores de fase en algunos de los subhaces, para alterar la composición de la superposición reconstituida. Pero uno no puede hacerlo mezclando un fragmento de la viga original sin dividir con las sub-vigas de división de componentes. Esto se debe a que un fotón no puede entrar en el fragmento no dividido y entrar en los sub-haces de componentes divididos. Bohr sintió que hablar en términos estadísticos podría esconder este hecho.
La física aquí es que el efecto de la aleatoriedad aportada por el aparato de observación depende de si el detector está en la trayectoria de un sub-haz componente, o en la trayectoria del haz superpuesto único. Esto no se explica por la aleatoriedad aportada por el dispositivo preparativo.
Medición y colapso [ editar ]
Sujetadores y kets [ editar ]
La interpretación del conjunto es notable por su relativo énfasis en la dualidad y la simetría teórica entre los sostenes y los kets. El enfoque enfatiza el ket como un procedimiento de preparación física. [28] Hay poca o ninguna expresión de la función dual del sostén como un procedimiento de observación física. El sostén es mayormente considerado como un mero objeto matemático, sin mucho significado físico. Es la ausencia de la interpretación física del sujetador lo que permite que el enfoque conjunto evite la noción de "colapso". En cambio, el operador de densidad expresa el lado de observación de la interpretación del conjunto. No hace falta decir que esta cuenta podría expresarse de manera dual, con los sostenes y los kets intercambiados, mutatis mutandis.. En el enfoque conjunto, la noción de estado puro se deriva conceptualmente mediante el análisis del operador de densidad, en lugar de que el operador de densidad se conciba como sintetizado conceptualmente a partir de la noción de estado puro.
Una atracción de la interpretación del conjunto es que parece prescindir de los problemas metafísicos asociados con la reducción del vector de estado , los estados del gato de Schrödinger y otros problemas relacionados con los conceptos de múltiples estados simultáneos. La interpretación del conjunto postula que la función de onda solo se aplica a un conjunto de sistemas como preparados, pero no observados. No se reconoce la noción de que un solo sistema de muestras podría manifestar más de un estado a la vez, como supone, por ejemplo, Dirac. [29] Por lo tanto, la función de onda no se considera como físicamente requerida para ser "reducida". Esto se puede ilustrar con un ejemplo:
Consideremos un dado cuántico. Si esto se expresa en la notación de Dirac , el "estado" del dado se puede representar mediante una función de "onda" que describe la probabilidad de un resultado dado por:
Cuando se debe tener en cuenta que el signo "+" de una ecuación probabilística no es un operador de suma, es un operador estándar O probabilístico u lógico booleano . El vector de estado se define inherentemente como un objeto matemático probabilístico tal que el resultado de una medición es un resultado O otro resultado.
Está claro que en cada lanzamiento, solo se observará uno de los estados, pero esto no se expresa mediante un sostén. En consecuencia, no parece haber ningún requisito para una noción de colapso de la función de onda / reducción del vector de estado, o para que la matriz exista físicamente en el estado sumado. En la interpretación del conjunto, el colapso de la función de onda tendría tanto sentido como decir que el número de hijos que una pareja produjo, se colapsó a 3 desde su valor promedio de 2.4.
La función de estado no se considera físicamente real, o es una suma literal de estados. La función de onda, se toma como una función estadística abstracta, solo aplicable a las estadísticas de procedimientos de preparación repetidos. El ket no se aplica directamente a la detección de una sola partícula, sino a los resultados estadísticos de muchos. Esta es la razón por la que la cuenta no se refiere a sujetadores, y solo menciona kets.
Difracción [ editar ]
El enfoque conjunto difiere significativamente del enfoque de Copenhague en su visión de la difracción. La interpretación de difracción de Copenhague, especialmente desde el punto de vista de Niels Bohr , pone peso en la doctrina de la dualidad onda-partícula. En esta vista, se considera que una partícula que es difractada por un objeto difractivo, como por ejemplo un cristal, se comporta real y físicamente como una onda, dividida en componentes, más o menos correspondientes a los picos de intensidad en el patrón de difracción. Aunque Dirac no habla de dualidad onda-partícula, sí habla de "conflicto" entre las concepciones de onda y partícula. [30]De hecho, describe una partícula, antes de que se detecte, como si estuviera presente de forma simultánea y conjunta o parcial en los varios haces en los que se difractó el haz original. También lo hace Feynman, quien habla de esto como "misterioso". [31]
El enfoque conjunto señala que esto parece quizás razonable para una función de onda que describe una sola partícula, pero difícilmente tiene sentido para una función de onda que describe un sistema de varias partículas. El enfoque conjunto desmitifica esta situación siguiendo las líneas defendidas por Alfred Landé , aceptando la hipótesis de Duane . En esta vista, la partícula realmente y definitivamente entra en uno u otro de los haces, de acuerdo con la probabilidad dada por la función de onda interpretada apropiadamente. Existe una transferencia cuántica definida del momento translativo entre la partícula y el objeto difractivo. [32] Esto se reconoce también en el libro de texto de Heisenberg de 1930, [33]aunque por lo general no se reconoce como parte de la doctrina de la llamada "interpretación de Copenhague". Esto proporciona una explicación física o directa clara y completamente no misteriosa en lugar del concepto debatido de "colapso" de la función de onda. Se presenta en términos de mecánica cuántica por otros escritores actuales también, por ejemplo, Van Vliet. [34] [35] Para aquellos que prefieren la claridad física en lugar del misterismo, esta es una ventaja del enfoque conjunto, aunque no es la única propiedad del enfoque conjunto. Con algunas excepciones, [33] [36] [37] [38] [39] [40] [41] esta desmitificación no se reconoce ni enfatiza en muchos libros de texto y artículos de revistas.
La crítica [ editar ]
David Mermin considera que la interpretación del conjunto está motivada por una adhesión ("no siempre reconocida") a los principios clásicos.
Sin embargo, según Einstein y otros, una motivación clave para la interpretación de conjunto no es sobre cualquier supuesta ignorancia probabilística supuestamente implícita, sino la eliminación de "... interpretaciones teóricas no naturales ...". Un ejemplo específico es el problema del gato de Schrödinger mencionado anteriormente, pero este concepto se aplica a cualquier sistema donde exista una interpretación que postule, por ejemplo, que un objeto puede existir en dos posiciones a la vez.
Mermin también enfatiza la importancia de describir sistemas únicos, en lugar de conjuntos.
Partículas individuales [ editar ]
De acuerdo con los defensores de esta interpretación, nunca se requiere que un solo sistema se postule para existir en un estado físico mixto, por lo que el vector de estado no necesita colapsar.
También se puede argumentar que esta noción es coherente con la interpretación estándar en el sentido de que, en la interpretación de Copenhague, no se pueden hacer declaraciones sobre el estado exacto del sistema antes de la medición. Es decir, si fuera posible medir de forma absoluta, física, por ejemplo, una partícula en dos posiciones a la vez, entonces la mecánica cuántica se falsificaría, ya que la mecánica cuántica postula explícitamente que el resultado de cualquier medición debe ser un valor propio único de un estado propioindividual.
La crítica [ editar ]
Arnold Neumaier encuentra limitaciones con la aplicabilidad de la interpretación de conjunto a sistemas pequeños.
Sin embargo, el "conjunto" de la interpretación del conjunto no está directamente relacionado con una colección real y existente de partículas reales, como algunos neutrinos solares, sino que se refiere a la colección del conjunto de un conjunto virtual de preparaciones experimentales repetidas muchas veces. Este conjunto de experimentos puede incluir solo una partícula / un sistema o muchas partículas / muchos sistemas. En este sentido, podría decirse que es difícil entender la crítica de Neumaier, aparte de que Neumaier posiblemente no comprende la premisa básica de la interpretación del conjunto. [ cita requerida ]
El gato de Schrödinger [ editar ]
La interpretación del conjunto establece que las superposiciones no son más que subensamblajes de un conjunto estadístico más grande. Siendo ese el caso, el vector de estado no se aplicaría a experimentos de gatos individuales, sino solo a las estadísticas de muchos experimentos de gatos preparados similares. Los defensores de esta interpretación afirman que esto hace que la paradoja del gato de Schrödinger sea un asunto no trivial. Sin embargo, la aplicación de vectores de estado a sistemas individuales, en lugar de conjuntos, ha reclamado beneficios explicativos, en áreas como los experimentos de doble rendija de partícula única y la computación cuántica (consulte las aplicaciones para gatos de Schrödinger ). Como un enfoque claramente minimalista, la interpretación de conjunto no ofrece ninguna explicación alternativa específica para estos fenómenos.
La variación probabilidad frequentist [ editar ]
La afirmación de que el enfoque de onda funcional no se aplica a los experimentos de partículas individuales no puede tomarse como una afirmación de que la mecánica cuántica falla en la descripción de los fenómenos de partículas individuales. De hecho, da resultados correctos dentro de los límites de una teoría probabilística o estocástica .
La probabilidad siempre requiere un conjunto de datos múltiples y, por lo tanto, los experimentos de una sola partícula son realmente parte de un conjunto, un conjunto de experimentos individuales que se realizan uno tras otro a lo largo del tiempo. En particular, las franjas de interferencia observadas en el experimento de doble rendija requieren que se observen repetidas pruebas.
El efecto zeno cuántico [ editar ]
Leslie Ballentine promovió la interpretación de conjunto en su libro Quantum Mechanics, A Modern Development. En él, [44] describió lo que llamó el "Experimento de olla vigilada". Su argumento era que, bajo ciertas circunstancias, un sistema medido repetidamente, como un núcleo inestable, podría evitarse por el acto de medición en sí mismo. Inicialmente presentó esto como una especie de reductio ad absurdum del colapso de la función de onda . [45]
Se ha demostrado que el efecto es real. Más tarde, Ballentine escribió artículos en los que afirmaba que podría explicarse sin el colapso de la función de onda. [46]
Ideas conjunto clásico [ editar ]
Estas opiniones consideran que la aleatoriedad del conjunto está completamente definida por la preparación, descuidando la posterior contribución aleatoria del proceso de observación. Este abandono fue particularmente criticado por Bohr.
Einstein [ editar ]
Los primeros defensores, por ejemplo Einstein, de los enfoques estadísticos consideraron la mecánica cuántica como una aproximación a una teoría clásica. John Gribbin escribe:
-
- "La idea básica es que cada entidad cuántica (como un electrón o un fotón) tiene propiedades cuánticas precisas (como la posición o el momento) y la función de onda cuántica está relacionada con la probabilidad de obtener un resultado experimental particular cuando un miembro (o muchos miembros) del conjunto es seleccionado por un experimento "
Pero las esperanzas de convertir la mecánica cuántica en una teoría clásica se vieron frustradas. Gribbin continúa:
-
- "Hay muchas dificultades con la idea, pero el golpe mortal se produjo cuando se observaron entidades cuánticas individuales, como fotones, en experimentos en línea con la descripción de la función de onda cuántica. La interpretación de Ensemble es ahora de interés histórico". [47]
En 1936, Einstein escribió un artículo en alemán en el que, entre otras cosas, consideraba la mecánica cuántica en general. [48]
Él preguntó: "¿Hasta dónde llega la ψ -función describir un estado real de un sistema mecánico?" Después de esto, Einstein ofrece un argumento que lo lleva a inferir que "parece ser claro, por lo tanto, que la interpretación estadística de la teoría cuántica de Born es la única posible". En este punto, un estudiante neutral puede preguntar si Heisenberg y Bohr, considerados respectivamente en sus propios derechos, están de acuerdo con ese resultado. Nacido en 1971, escribió sobre la situación en 1936: "Para entonces, todos los físicos teóricos estaban trabajando con el concepto estadístico; esto era particularmente cierto en el caso de Niels Bohr y su escuela, que también hicieron una contribución vital a la aclaración del concepto". [49]
¿Dónde, entonces, se encuentra el desacuerdo entre Bohr y Einstein sobre la interpretación estadística? No en el vínculo básico entre la teoría y el experimento; están de acuerdo con la interpretación "estadística" de Born. No están de acuerdo con la cuestión metafísica del determinismo o indeterminismo de la evolución del mundo natural. Einstein creía en el determinismo mientras que Bohr (y parece que muchos físicos) creía en el indeterminismo; el contexto es atómico. y la física subatómica. Parece que esta es una buena pregunta. Los físicos generalmente creen que la ecuación de Schrödinger describe la evolución determinista para la física atómica y subatómica. Exactamente cómo esto podría relacionarse con la evolución del mundo natural puede ser una buena pregunta. .
Versión objetiva-realista [ editar ]
Willem de Muynck describe una versión "realista-objetiva" de la interpretación de conjunto que presenta una definición contrafactual y el "principio de valores poseídos", en el que los valores de los observables mecánicos cuánticos pueden atribuirse al objeto como propiedades objetivas que el objeto posee independientemente de la observación. Afirma que hay "indicaciones sólidas, si no pruebas" de que ninguna es una suposición posible.
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