Interpretacions de la mecànica quàntica

Una interpretació de la mecànica quàntica és un conjunt d'afirmacions que tracten sobre la completitud, determinisme o modo en que deuen entendre's els resultats de la mecànica quàntica i els experiments relacionats en elles. Encara que les prediccions bàsiques de la mecànica quàntica han segut confirmades extensivamente per experiments molt precisos, alguns científics consideren que alguns aspectes de l'enteniment que esta proporciona són insatisfactoris i requerixen explicacions o interpretacions adicionals que permeten un reconeiximent més propenc a l'intuïció dels resultats dels experiments.

Els problemes sobre cóm deuen entendre's certs aspectes de la mecànica quàntica són tan aguts que existixen una série d'escoles alternatives, que diferixen per eixemple sobre si la teoria és subyacentemente determinista, o si alguns elements tenen o no realitat objectiva, o si la teoria proporciona una descripció completa d'un sistema físic.

Estes interpretacions, igualment han aportat noves perspectiva a atres àrees del saber tals com la Filosofia de la física, en la qual ha aportat una nova perspectiva filosòfica de caràcter metafísic (Metafísica quàntica) elaborada a partir de les interpretacions d'estos conceptes científics. (no confondre en l'anàlisis pseudocientifico dins del misticisme quàntic).

El problema de la mida

El gran problema ho constituïx el procés de medició. En la física clàssica, medir significa revelar o posar de manifest propietats que estaven en el sistema des d'ans que medim.

En mecànica quàntica el procés de medició altera de forma incontrolada l'evolució del sistema. Constituïx un error pensar dins del marc de la física quàntica que medir és revelar propietats que estaven en el sistema en anterioritat. L'informació que nos proporciona la funció d'ona és la distribució de provabilitats, en la qual es podrà medir tal valor de tal cantitat. Quan medim posem en marcha un procés que és indeterminable a priori, lo que alguns denominen encert, ya que hi haurà distintes provabilitats de medir distints resultats. Esta idea va ser i és encara objecte de controvèrsia i disputes entre els físics, filòsofs i epistemólogos. Un dels grans objectors d'esta interpretació va ser Albert Einstein, qui a propòsit d'esta idea va dir la seua famosa frase "Deu no juga als daus".

Independentment dels problemes d'interpretació, la mecànica quàntica ha pogut explicar essencialment tot lo món microscòpic i ha fet prediccions que han segut provades experimentalment de forma exitosa, per lo que és una teoria unànimement acceptada.

Formulació del problema

El problema de la mida es pot descriure informalment del següent modo:

1. D'acort en la mecànica quàntica un sistema físic, ya siga un conjunt d'electrons orbitando en un àtom, queda descrit per una funció d'ona. Dita funció d'ona és un objecte matemàtic que supostament descriu la màxima informació possible que conté un estat pur.
2. Si ningú extern al sistema ni dins d'ell observara o tractara de vore cóm està el sistema, la mecànica quàntica nos diria que l'estat del sistema evoluciona de manera determinista donada per l'equació de Schrödinger. És dir, que podria ser perfectament predible cap a on anirà el sistema.
3. La funció d'ona nos informa de quins són els resultats possibles d'una mida i les seues provabilitatés relatives, pero no nos diu qué resultat concret s'obtindrà si un observador tracta efectivament de medir el sistema o averiguar alguna cosa sobre ell. De fet, la mida sobre un sistema és un valor impredictible d'entre els resultats possibles.

Això planteja un problema sério, si les persones, els científics o observadors són també objectes físics com qualsevol un atre, deuria haver alguna forma determinista de predir cóm, despuix de juntar el sistema en estudi en l'aparat de mida, finalment apleguem a un resultat determinista. Pero el postulat de que "una medició destruïx la coherència d'un estat inobservado i inevitablement despuix de la mida es queda en un estat mescla impredictible", sembla que solament nos deixa 3 eixides:

• A) O be passem a entendre el procés de decoherencia per la qual cosa un sistema passa de tindre un estat pur que evoluciona predeciblemente a tindre un estat mescla o impredictible (vore teoria del caos).
• B) O be admetem que existixen uns objectes no-físics cridats "consciència" que no estan subjectes a les lleis de la mecànica quàntica i que nos resolen el problema.
• C) O tractem d'inventar qualsevol hipòtesis exòtica que nos faça compatibilisar cóm per un costat deuríem estar observant despuix d'una mida un estat no fixat per l'estat inicial i per un atre costat que l'estat de l'univers en el seu conjunt evoluciona de forma determinista.

L'enunciat anterior, "una medició destruïx la coherència d'un estat inobservado i inevitablement despuix de la mida es queda en un estat mescla impredictible, sembla que només nos deixa 3 eixides", és massa arriscat i no provat. Si partim de que les entitats fonamentals que constituïxen la matèria, precisament, i al contrari de lo que deduïx (B) no tenen consciència de sí mateixes, i sense preferència alguna pel determinisme o el caos absolut, solament poden trobar l'equilibri comportant-se segons lleis de provabilitat o lo que és lo mateix per lleis de "caos determinat". En la pràctica qualsevol defensa o negació de la teoria quàntica no respon a raonaments matemàtics deductivos sino a impressions o sugestions en orige en axioma filosòfics totalment arbitraris. cal notar que p.ej, la paraula "equilibri" en este paràgraf pot o no tindre sentit i el valor de realitat que es concedixca al mateix no està subjecte a demostració matemàtica alguna.

Interpretacions

Comunament existixen diverses interpretacions de la mecànica quàntica, cada una de les quals en general afronta el problema de la mida de manera diferent. De fet si el problema de la mida estiguera totalment resolt no existirien algunes de les interpretacions rivals. En cert modo l'existència de diferents interpretacions reflectix que no existix un consens sobre cóm plantejar precisament el problema de la mida. Algunes de les interpretacions més àmpliament conegudes són les següents:

• Interpretació estadística, en la que se supon un estat quàntic descriu una regularitat estadística, sent explicables els diferents resultats de la mida d'un observable atribuibles a factors estocàstics o fluctuacions degudes a l'entorn i no observables. l'electrodinàmica estadística és una teoria dels electrons en que el comportament quàntic, aparentment aleatori, dels electrons d'un sistema és atribuible a les fluctuacions del camp electromagnètic pel restant d'electrons de l'univers.
• Interpretació de Copenhague és l'interpretació tradicional de la mecànica quàntica, universalment acceptada en els seus inicis en respalar-se en principis comprovats, a la que s'han adherit la majoria de manuals de mecànica quàntica tradicionalment. Deguda inicialment a Niels Bohr i el grup de físics que treballava en ell en Copenhague cap a 1927. S'assumix el principi d'incertitut i el principi de complementarietat de les descripcions ondulatoria i corpuscular.
• Interpretació participatoria del principi antrópico.
• Interpretació d'històries consistents.
• Teories de colapse objectiu. D'acort en estes teories, les superposicions d'estats es destruïxen encara que no es produïxca observació, diferint les teories en quina magnitut física és la que provoca la destrucció (temps, gravitació, temperatura, térmens no llineals en l'operador d'evolució...). Eixa destrucció és lo que evita les branques que apareixen en la teoria dels multi-univers o univers paralels. La paraula "objectiu" procedix de que en esta interpretació tant la funció d'ona com el colapse de la mateixa són "reals", en el sentit ontològic. En l'interpretació dels molts-móns, el colapse no és objectiu, i en la de Copenhague és una hipòtesis ad hoc.

• Interpretació dels univers paralels. D'acort a esta hipòtesis, despuix d'una mida tots els resultats possibles es realisen d'alguna manera, encara que un observador concret solament observa un dels resultats (els atres resultats es produirien en rèpliques del nostre univers, que no interactuen en l'univers percebut del primer observador).
• Interpretació de Bohm és una interpretació que prescindix del principi de localitat i postula un model de variables amagades en la que la aleatorietat aparent es deu al valor desconegut de dites variables amagades. D'acort en Bohm si es coneguera el valor de les variables amagades el resultat seria completament determinista.
• Interpretació de Montevideo, esta interpretació es basa en els llímits fonamentals que impon la relativitat general a la medició del temps. Propon que, ya que no existixen rellonges clàssics perfectes en la naturalea, el temps deu medir-se utilisant "rellonges reals" subjectes a les lleis quàntiques i gravitacionals. En introduir esta noció en l'evolució temporal d'un sistema quàntic, es produïx una pèrdua de coherència fonamental (decoherencia) de manera espontànea. Açò provoca el colapse de la funció d'ona de forma natural i objectiva, resolent el problema de la mida sense necessitat de postular un observador extern ni univers paralels.

Interpretació	Autor(és)	¿Determinista?	¿Funció d'ona real?	¿Història única?	¿Variables amagades?	¿Colapse de la funció d'ona?	¿Rol de l'observador?
Mecànica estocàstica	Edward Nelson, 1966	No	No	Sí	No	No	Cap
Interpretació estadística	Max Born, 1926	Sense resposta	No	Sí	Indefinit	No	Cap
Interpretació de Copenhague	Niels Bohr, Werner Heisenberg, 1927	No	No	Sí	No	Sense resposta	Sense resposta
Interpretació dels univers paralels	Hugh Everett, 1957	Sí	Sí	No	No	No	Cap
Interpretació de les moltes ments	H. Dieter Zeh, 1970	Sí	Sí	No	No	No	Interpretativa
Històries consistents	Robert B. Griffiths, 1984	Indefinit	Indefinit	No	No	No	Interpretativa
Llògica quàntica	Garrett Birkhoff, 1936	Indefinit	Indefinit	Si	No	No	Interpretativa
Interpretació de Bohm	Louis de Broglie, 1927 David Bohm, 1952	Sí	Sí	Sí	Sí	No	Cap
Interpretació transaccional	John G. Cramer, 1986	No	Sí	Sí	No	Sí	Cap
Mecànica quàntica relacional	Carlo Rovelli, 1994	Indefinit	No	Indefinit	No	Sí	Intrínsec
Interpretació de von Neumann	von Neumann, 1932, Wheeler, Wigner	No	Sí	Sí	No	Sí	Causal
Teories de colapse objectiu	Ghirardi-Rimini-Weber, 1986	No	Sí	Sí	No	Sí	Cap
Interpretació de Montevideo	Rodolfo Gambini, Jorge Pullin, 2009	No	Sí	Sí	No	Sí	Cap

Vore també

• Interpretació de Everett
• Electrodinàmica quàntica
• Filosofia de la física
• Medició en la mecànica quàntica

Referències

Bibliografia

• arXiv:9506020. (Text en espanyol)
• Hawking, S. W. & Ellis, G. F. R. (1973): The Large Scale Structure of Space-clave, Cambridge, Cambridge University Press, ISBN 0-521-09906-4.
• Roger Penrose (2006): El camí de la realitat, Ed. Debat, Madrit, ISBN 978-84-8306-681-2.

• Scientific American.270

58–67.

• (2004).Physical Review D.69

065014.doi:10.1103/PhysRevD.69.065014.

• (1952).Physical Review.85

166–179.doi:10.1103/PhysRev.85.166.

• (1952).Physical Review.85

180–193.doi:10.1103/PhysRev.85.180.

• Bohm, David (1993). The Undivided Universe: An ontological interpretation of quàntum theory, London: Routledge. ISBN 0-415-12185-X.
• Physical review letters.93(9)

090402.ISSN 0031-9007.

• Holland (1993). The Quàntum Theory of Motion: An Account of the de Broglie–Bohm Causal Interpretation of Quàntum Mechanics, Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-48543-6.
• (2004).
• (2003).44doi:10.1140/epjd/i2007-00191-8.
• (2005).J. Phys. A: Math. Gen..38

319.doi:10.1088/0305-4470/38/26/013. (Descrius a Bohmian resolution to the dilemma posed by senar-differentiable wavefunctions.)

• Silverman (1993). And Yet It Moves: Strange Systems and Subtle Questions in Physics, Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-44631-7.
• «Bohmian mechanics is a "lost cause"». Archivat des d'el original, el 3 d'abril de 2005. Consultat el 25 de juny de 2006.