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Articulo de referencia

Interpretación de los muchos mundos

La paradoja del gato de Schrödinger en mecánica cuántica, según la interpretación de los muchos mundos. En esta interpretación, cada evento cuántico es un punto de ramificación;...

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La paradoja del gato de Schrödinger en mecánica cuántica, según la interpretación de los muchos mundos. En esta interpretación, cada evento cuántico es un punto de ramificación; el gato está vivo y muerto a la vez, incluso después de que se abre la caja, pero los gatos "vivos" y "muertos" se encuentran en ramas diferentes del multiverso, ambas igualmente reales, pero que no interactúan entre sí.

La interpretación de los muchos mundos ( IMW ) es una interpretación de la mecánica cuántica que afirma que la función de onda universal es objetivamente real y que no existe colapso de la función de onda . [ 1 ] Esto implica que todos los resultados posibles de las mediciones cuánticas se realizan físicamente en diferentes "mundos". [ 2 ] La evolución de la realidad en su conjunto en la IMW es rígidamente determinista [ 1 ] : 9 y dinámicamente local . [ 3 ] La interpretación de los muchos mundos también se denomina formulación del estado relativo o interpretación de Everett , en honor al físico Hugh Everett , quien la propuso por primera vez en 1957. [ 4 ] [ 5 ] Bryce DeWitt popularizó la formulación y la denominó muchos mundos en la década de 1970. [ 6 ] [ 1 ] [ 7 ] [ 8 ]

En las versiones modernas de los muchos mundos, la apariencia subjetiva del colapso de la función de onda se explica por el mecanismo de la decoherencia cuántica . [ 2 ] Los enfoques de decoherencia para interpretar la teoría cuántica se han explorado y desarrollado ampliamente desde la década de 1970. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] La interpretación de los muchos mundos (MWI) se considera una interpretación principal de la mecánica cuántica , junto con las otras interpretaciones de decoherencia, la interpretación de Copenhague y las teorías de variables ocultas como la mecánica bohmiana . [ 12 ] [ 2 ]

En la interpretación de los muchos mundos, la función de onda universal evoluciona unitariamente sin colapso. Las interacciones conducen a la decoherencia, produciendo componentes dinámicamente independientes de la función de onda que corresponden a diferentes resultados macroscópicos. Estos componentes a veces se denominan "mundos", aunque son emergentes, aproximados y no entidades fundamentales. Esto pretende resolver el problema de la medición y, por lo tanto, algunas paradojas de la teoría cuántica , como el amigo de Wigner , [ 4 ] : ​​4–6 la paradoja de Einstein–Podolsky–Rosen (EPR) [ 5 ] : 462 [ 1 ] : 118 y el gato de Schrödinger , [ 6 ] ya que la función de onda universal contiene componentes que corresponden a cada posible resultado de un evento cuántico.

Resumen de la interpretación

La idea clave de la interpretación de los muchos mundos es que la dinámica lineal y unitaria de la mecánica cuántica se aplica en todas partes y en todo momento, y por lo tanto describe todo el universo. En particular, modela una medición como una transformación unitaria, una interacción que induce correlación, entre observador y objeto, sin utilizar un postulado de colapso , y modela a los observadores como sistemas mecánicos cuánticos ordinarios. [ 13 ] : 35–38 Esto contrasta con la interpretación de Copenhague , en la que una medición es un concepto "primitivo", no descriptible por la mecánica cuántica unitaria; utilizando la interpretación de Copenhague el universo se divide en un dominio cuántico y uno clásico, y el postulado de colapso es central. [ 13 ] : 29–30 En MWI, no hay división entre clásico y cuántico: todo es cuántico y no hay colapso. La principal conclusión de MWI es que el universo (o multiverso en este contexto) está compuesto por una superposición cuántica de una cantidad o número incontable [ 14 ] o indefinible [ 15 ] : 14–17 de universos paralelos o mundos cuánticos cada vez más divergentes y no comunicantes. [ 1 ] A veces denominados mundos de Everett , [ 1 ] : 234 cada uno es una historia o línea de tiempo alternativa internamente consistente y actualizada .

La interpretación de los muchos mundos utiliza la decoherencia para explicar el proceso de medición y la emergencia de un mundo cuasiclásico. [ 15 ] [ 16 ] Wojciech H. Zurek , uno de los pioneros de la teoría de la decoherencia, dijo: "Bajo el escrutinio del entorno, solo los estados de puntero permanecen inalterados. Otros estados se decoheredan en mezclas de estados de puntero estables que pueden persistir y, en este sentido, existen: son einselectados". [ 17 ] Zurek enfatiza que su trabajo no depende de una interpretación particular. [ a ]

La interpretación de los muchos mundos comparte muchas similitudes con la interpretación de las historias decoherentes , que también utiliza la decoherencia para explicar el proceso de medición o colapso de la función de onda. [ 16 ] : 9–11 La interpretación de los muchos mundos trata las otras historias o mundos como reales, ya que considera la función de onda universal como la "entidad física básica" [ 5 ] : 455 o "la entidad fundamental, que obedece en todo momento a una ecuación de onda determinista". [ 4 ] : 115 La interpretación de las historias decoherentes, por otro lado, solo necesita que una de las historias (o mundos) sea real. [ 16 ] : 10

Varios autores, entre ellos Everett, John Archibald Wheeler y David Deutsch , denominan a la teoría de los muchos mundos una teoría o metateoría , en lugar de una simple interpretación. [ 14 ] [ 18 ] : 328 Everett argumentó que era el «único enfoque completamente coherente para explicar tanto el contenido de la mecánica cuántica como la apariencia del mundo». [ 19 ] Deutsch rechazó la idea de que la teoría de los muchos mundos sea una «interpretación», afirmando que llamarla interpretación «es como hablar de dinosaurios como una "interpretación" de los registros fósiles». [ 20 ] : 382

Formulación

En su tesis doctoral de 1957, Everett propuso que, en lugar de depender de la observación externa para el análisis de sistemas cuánticos aislados, se podría modelar matemáticamente un objeto, así como a sus observadores, como sistemas puramente físicos dentro del marco matemático desarrollado por Paul Dirac , John von Neumann y otros, descartando por completo el mecanismo ad hoc del colapso de la función de onda . [ 4 ] [ 1 ]

Estado relativo

El trabajo original de Everett introdujo el concepto de estado relativo . Dos (o más) subsistemas, tras una interacción general, se correlacionan o, como se dice ahora, se entrelazan . Everett observó que estos sistemas entrelazados pueden expresarse como la suma de productos de estados, donde cada uno de los dos o más subsistemas se encuentra en un estado relativo al otro. Tras una medición u observación, uno de los elementos del par (o triple, etc.) es el sistema medido, objeto u observado, y el otro es el aparato de medición (que puede incluir un observador) que ha registrado el estado del sistema medido. Cada producto de estados de subsistemas en la superposición global evoluciona con el tiempo independientemente de los demás productos. Una vez que los subsistemas interactúan, sus estados se han correlacionado o entrelazado y ya no pueden considerarse independientes. En la terminología de Everett, cada estado de subsistema estaba ahora correlacionado con su estado relativo , puesto que cada subsistema debía considerarse ahora en relación con los demás subsistemas con los que había interactuado.

En el ejemplo del gato de Schrödinger , después de abrir la caja, el sistema entrelazado está formado por el gato, el frasco de veneno y el observador. Una terna relativa de estados sería el gato vivo, el frasco intacto y el observador viendo un gato vivo. Otra terna relativa de estados sería el gato muerto, el frasco roto y el observador viendo un gato muerto.

En el ejemplo de una medición de una variable continua (por ejemplo, la posición q ), el sistema objeto-observador se descompone en un continuo de pares de estados relativos: el estado relativo del sistema objeto se convierte en una función delta de Dirac centrada en un valor particular de q y el estado relativo del observador correspondiente representa a un observador que ha registrado el valor de q . [ 4 ] : 57–64 Los estados de los pares de estados relativos están, después de la medición, correlacionados entre sí.

En el esquema de Everett, no hay colapso; en cambio, la ecuación de Schrödinger , o su análogo relativista en la teoría cuántica de campos , se cumple siempre y en todas partes. Una observación o medición se modela aplicando la ecuación de onda a todo el sistema, que comprende el objeto observado y el observador. Una consecuencia es que cada observación provoca que la función de onda combinada del observador y el objeto se transforme en una superposición cuántica de dos o más ramas que no interactúan entre sí.

De este modo, el proceso de medición u observación, o cualquier interacción que induzca correlación, divide el sistema en conjuntos de estados relativos, donde cada conjunto de estados relativos, que forma una rama de la función de onda universal, es consistente en sí mismo, y todas las mediciones futuras (incluidas las realizadas por múltiples observadores) confirmarán esta consistencia.

Mundos renombrados

Everett se había referido al sistema combinado observador-objeto como dividido por una observación, correspondiendo cada división a los diferentes o múltiples resultados posibles de una observación. Estas divisiones generan un árbol ramificado, donde cada rama es un conjunto de todos los estados relativos entre sí. Bryce DeWitt popularizó el trabajo de Everett con una serie de publicaciones que lo denominaron la Interpretación de los Muchos Mundos. Centrándose en el proceso de división, DeWitt introdujo el término "mundo" para describir una sola rama de ese árbol, que es una historia consistente. Todas las observaciones o mediciones dentro de cualquier rama son consistentes entre sí. [ 4 ] [ 1 ]

Dado que muchos eventos similares a observaciones han ocurrido y siguen ocurriendo constantemente, el modelo de Everett implica que existe un número enorme y creciente de estados o "mundos" que existen simultáneamente. [ b ]

Propiedades

MWI elimina el papel dependiente del observador en el proceso de medición cuántica al reemplazar el colapso de la función de onda con el mecanismo establecido de decoherencia cuántica . [ 22 ] Dado que el papel del observador se encuentra en el centro de todas las "paradojas cuánticas", como la paradoja EPR y el "problema de frontera" de von Neumann, esto proporciona un enfoque más claro y sencillo para su resolución. [ 5 ]

Dado que la interpretación de Copenhague requiere la existencia de un dominio clásico más allá del descrito por la mecánica cuántica, ha sido criticada por ser inadecuada para el estudio de la cosmología. [ 23 ] Si bien no hay evidencia de que Everett se inspirara en cuestiones de cosmología, [ 14 ] : 7 desarrolló su teoría con el objetivo explícito de permitir que la mecánica cuántica se aplicara al universo en su conjunto, con la esperanza de estimular el descubrimiento de nuevos fenómenos. [ 5 ] Esta esperanza se ha materializado en el desarrollo posterior de la cosmología cuántica . [ 24 ]

MWI es una teoría realista , determinista y dinámicamente local . Lo logra eliminando el colapso de la función de onda, que es indeterminista y no local, de las ecuaciones deterministas y locales de la teoría cuántica. [ 3 ]

La MWI (al igual que otras teorías más amplias del multiverso) proporciona un contexto para el principio antrópico , que puede ofrecer una explicación para el universo finamente ajustado . [ 25 ] [ 26 ]

La IMM depende crucialmente de la linealidad de la mecánica cuántica, que sustenta el principio de superposición . Si la teoría final de todo es no lineal con respecto a las funciones de onda, entonces la teoría de muchos mundos es inválida. [ 6 ] [ 1 ] [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ] Todas las teorías cuánticas de campos son lineales y compatibles con la IMM, un punto que Everett enfatizó como motivación para la IMM. [ 5 ] Si bien la gravedad cuántica o la teoría de cuerdas pueden ser no lineales en este aspecto, [ 27 ] aún no hay evidencia de ello. [ 28 ] [ 29 ]

Weingarten [ 30 ] y Taylor & McCulloch [ 31 ] han hecho propuestas separadas sobre cómo definir las ramas de la función de onda en términos de complejidad del circuito cuántico .

Alternativa al colapso de la función de onda

Al igual que otras interpretaciones de la mecánica cuántica, la interpretación de los muchos mundos se basa en un comportamiento que puede ilustrarse con el experimento de la doble rendija . Cuando partículas de luz (o cualquier otra cosa) atraviesan la doble rendija, se puede utilizar un cálculo que asume un comportamiento ondulatorio de la luz para identificar dónde es probable que se observen las partículas. Sin embargo, cuando se observan en este experimento, las partículas aparecen como tales (es decir, en lugares definidos) y no como ondas no localizadas.

Algunas versiones de la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica proponían un proceso de "colapso" en el que un sistema cuántico indeterminado colapsaría probabilísticamente sobre, o seleccionaría, un único resultado determinado para "explicar" este fenómeno de observación. El colapso de la función de onda se consideraba ampliamente artificial y ad hoc , [ 32 ] por lo que se consideraba deseable una interpretación alternativa en la que el comportamiento de la medición pudiera entenderse a partir de principios físicos más fundamentales.

El trabajo de doctorado de Everett proporcionó dicha interpretación. Argumentó que para un sistema compuesto —como un sujeto (el "observador" o aparato de medición) que observa un objeto (el sistema "observado", como una partícula)— la afirmación de que el observador o lo observado tienen un estado bien definido carece de sentido; en la terminología moderna, el observador y lo observado se han entrelazado: solo podemos especificar el estado de uno en relación con el otro, es decir, el estado del observador y el observado están correlacionados después de realizada la observación. Esto llevó a Everett a derivar, a partir únicamente de la dinámica unitaria y determinista (es decir, sin asumir el colapso de la función de onda), la noción de una relatividad de estados .

Everett notó que la dinámica unitaria y determinista implicaba que, tras una observación, cada elemento de la superposición cuántica de la función de onda combinada sujeto-objeto contiene dos "estados relativos": un estado de objeto "colapsado" y un observador asociado que ha observado el mismo resultado colapsado; lo que el observador ve y el estado del objeto se han correlacionado mediante el acto de medición u observación. La evolución subsiguiente de cada par de estados relativos sujeto-objeto procede con total indiferencia respecto a la presencia o ausencia de los demás elementos, como si se hubiera producido un colapso de la función de onda, [ 1 ] : 67, 78 lo que tiene como consecuencia que las observaciones posteriores sean siempre consistentes con las anteriores. Así, la aparición del colapso de la función de onda del objeto ha surgido de la propia teoría unitaria y determinista. (Esto respondía a la crítica inicial de Einstein a la teoría cuántica: que la teoría debía definir lo observado, no que los observables definieran la teoría). [ c ] Dado que la función de onda parecía haber colapsado, Everett razonó que no había necesidad de asumir realmente que había colapsado. Y así, invocando la navaja de Occam , eliminó el postulado del colapso de la función de onda de la teoría. [ 1 ] : 8

Capacidad de prueba

En 1985, David Deutsch propuso una variante del experimento mental del amigo de Wigner como prueba de la teoría de los muchos mundos frente a la interpretación de Copenhague. [ 34 ] Consiste en un experimentador (el amigo de Wigner) que realiza una medición en un sistema cuántico en un laboratorio aislado, y otro experimentador (Wigner) que realiza una medición en el primero. Según la teoría de los muchos mundos, el primer experimentador terminaría en una superposición macroscópica, viendo un resultado de la medición en una rama y otro resultado en otra rama. El segundo experimentador podría entonces interferir estas dos ramas para comprobar si se encuentra realmente en una superposición macroscópica o si ha colapsado en una sola rama, como predice la interpretación de Copenhague. Desde entonces, Lockwood, Vaidman y otros han hecho propuestas similares, [ 35 ] que requieren colocar objetos macroscópicos en una superposición coherente e interferir entre ellos, una tarea actualmente fuera de la capacidad experimental.

Probabilidad y la regla de Born

Desde el inicio de la interpretación de los muchos mundos, los físicos se han preguntado sobre el papel de la probabilidad en ella. Como lo expresó Wallace, hay dos facetas en la cuestión: [ 36 ] el problema de la incoherencia , que pregunta por qué deberíamos asignar probabilidades a resultados que con certeza ocurrirán en algunos mundos, y el problema cuantitativo , que pregunta por qué las probabilidades deberían estar dadas por la regla de Born .

Everett intentó responder a estas preguntas en el artículo que introdujo la teoría de los muchos mundos. Para abordar el problema de la incoherencia, argumentó que un observador que realiza una secuencia de mediciones en un sistema cuántico tendrá, en general, una secuencia de resultados aparentemente aleatoria en su memoria, lo que justifica el uso de probabilidades para describir el proceso de medición. [ 4 ] : 69–70 Para abordar el problema cuantitativo, Everett propuso una derivación de la regla de Born basada en las propiedades que debería tener una medida en las ramas de la función de onda. [ 4 ] : 70–72 Su derivación ha sido criticada por basarse en supuestos injustificados. [ 37 ] Desde entonces, se han propuesto varias otras derivaciones de la regla de Born en el marco de los muchos mundos. No hay consenso sobre si esto ha sido exitoso. [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]

frecuentismo

DeWitt y Graham [ 1 ] y Farhi et al. [ 41 ] , entre otros, han propuesto derivaciones de la regla de Born basadas en una interpretación frecuentista de la probabilidad. Intentan demostrar que, en el límite de un número incontable de mediciones, ningún mundo tendría frecuencias relativas que no coincidieran con las probabilidades dadas por la regla de Born, pero se ha demostrado que estas derivaciones son matemáticamente incorrectas. [ 42 ] [ 43 ]

Teoría de la decisión

David Deutsch (1999) [ 44 ] elaboró ​​una derivación de la regla de Born basada en la teoría de la decisión , que fue refinada por Wallace [ 36 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] y Saunders [ 48 ] [ 49 ] . Consideran un agente que participa en una apuesta cuántica: el agente realiza una medición en un sistema cuántico, se ramifica como consecuencia y cada uno de sus yoes futuros recibe una recompensa que depende del resultado de la medición. El agente utiliza la teoría de la decisión para evaluar el precio que pagaría por participar en dicha apuesta y concluye que el precio viene dado por la utilidad de las recompensas ponderadas según la regla de Born. Algunas reseñas han sido positivas, aunque estos argumentos siguen siendo muy controvertidos; algunos físicos teóricos los han interpretado como un apoyo a la existencia de universos paralelos. [ 50 ] Por ejemplo, un artículo de New Scientist sobre una conferencia de 2007 sobre las interpretaciones everettianas [ 51 ] citó al físico Andy Albrecht diciendo: «Este trabajo pasará a la historia como uno de los desarrollos más importantes en la historia de la ciencia». [ 50 ] En contraste, el filósofo Huw Price , quien también asistió a la conferencia, consideró que el enfoque de Deutsch-Wallace-Saunders era fundamentalmente erróneo. [ 52 ]

Simetrías e invariancia

En 2005, Zurek [ 53 ] produjo una derivación de la regla de Born basada en las simetrías de los estados entrelazados; Schlosshauer y Fine argumentan que la derivación de Zurek no es rigurosa, ya que no define qué es la probabilidad y tiene varias suposiciones no declaradas sobre cómo debería comportarse. [ 54 ]

En 2016, Charles Sebens y Sean M. Carroll , basándose en el trabajo de Lev Vaidman , [ 55 ] propusieron un enfoque similar basado en la incertidumbre de autolocalización. [ 56 ] En este enfoque, la decoherencia crea múltiples copias idénticas de observadores, quienes pueden asignar credibilidad a estar en diferentes ramas utilizando la regla de Born. El enfoque de Sebens-Carroll ha sido criticado por Adrian Kent , [ 57 ] y Vaidman no lo considera satisfactorio. [ 58 ]

Conteo de ramas

En 2021, Simon Saunders desarrolló una derivación de la regla de Born basada en el conteo de ramas. La característica crucial de este enfoque es definir las ramas de manera que todas tengan la misma magnitud o norma 2. Las razones entre el número de ramas así definidas proporcionan las probabilidades de los distintos resultados de una medición, de acuerdo con la regla de Born. [ 59 ]

Problema de base preferida

Tal como la formularon originalmente Everett y DeWitt, la interpretación de los muchos mundos otorgaba un papel privilegiado a las mediciones: determinaban qué base de un sistema cuántico daría origen a los mundos epónimos. Sin esto, la teoría era ambigua, ya que un estado cuántico puede describirse igualmente bien (por ejemplo) como teniendo una posición bien definida o como siendo una superposición de dos estados deslocalizados. Se asume que la base preferida a utilizar es la que asigna un resultado de medición único a cada mundo. Este papel especial de las mediciones es problemático para la teoría, ya que contradice el objetivo de Everett y DeWitt de tener una teoría reduccionista y socava su crítica al postulado de medición mal definido de la interpretación de Copenhague. [ 18 ] [ 37 ] Esto se conoce hoy como el problema de la base preferida .

El problema de la base preferida se ha resuelto, según Saunders y Wallace, entre otros, [ 16 ] incorporando la decoherencia a la teoría de los muchos mundos. [ 23 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] En este enfoque, la base preferida no tiene que postularse, sino que se identifica como la base estable bajo la decoherencia ambiental. De esta manera, las mediciones ya no juegan un papel especial; más bien, cualquier interacción que cause decoherencia causa la división del mundo. Dado que la decoherencia nunca es completa, siempre quedará una superposición infinitesimal entre dos mundos, lo que hace arbitrario si un par de mundos se ha dividido o no. [ 63 ] Wallace argumenta que esto no es problemático: solo muestra que los mundos no son parte de la ontología fundamental, sino más bien de la ontología emergente , donde estas descripciones aproximadas y efectivas son rutinarias en las ciencias físicas. [ 64 ] [ 15 ] Dado que en este enfoque los mundos se derivan, se deduce que deben estar presentes en cualquier otra interpretación de la mecánica cuántica que no tenga un mecanismo de colapso, como la mecánica bohmiana. [ 65 ]

Este enfoque para derivar la base preferida ha sido criticado por crear circularidad con las derivaciones de probabilidad en la interpretación de los muchos mundos, ya que la teoría de la decoherencia depende de la probabilidad y la probabilidad depende de la ontología derivada de la decoherencia. [ 39 ] [ 53 ] [ 66 ] Wallace sostiene que la teoría de la decoherencia no depende de la probabilidad, sino solo de la noción de que se permiten aproximaciones en física. [ 13 ] : 253–254

Historia

La MWI se originó en la tesis doctoral de Everett en la Universidad de Princeton, "La teoría de la función de onda universal ", [ 1 ] desarrollada bajo la dirección de su asesor de tesis, John Archibald Wheeler , cuyo resumen más breve se publicó en 1957 con el título "Formulación de estado relativo de la mecánica cuántica" (Wheeler aportó el título "estado relativo"; [ 67 ] Everett originalmente denominó a su enfoque "Interpretación de correlación", donde "correlación" se refiere al entrelazamiento cuántico). La frase "muchos mundos" se debe a Bryce DeWitt, [ 1 ] quien fue responsable de la mayor popularización de la teoría de Everett, que había sido ignorada en gran medida durante una década después de su publicación en 1957. [ 14 ]

La propuesta de Everett no carecía de precedentes. En 1952, Erwin Schrödinger dio una conferencia en Dublín en la que, en un momento dado, advirtió jocosamente a su audiencia que lo que estaba a punto de decir podría "parecer una locura". Continuó afirmando que, si bien la ecuación de Schrödinger parecía describir varias historias diferentes, estas "no eran alternativas, sino que todas ocurren simultáneamente". Según David Deutsch, esta es la referencia más antigua conocida a los muchos mundos; Jeffrey A. Barrett la describe como un indicio de la similitud de "visiones generales" entre Everett y Schrödinger. [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] Los escritos de Schrödinger de ese período también contienen elementos que se asemejan a la interpretación modal originada por Bas van Fraassen . Debido a que Schrödinger se adhirió a una especie de monismo neutral posmachiano , en el que "materia" y "mente" son solo diferentes aspectos o arreglos de los mismos elementos comunes, tratar la función de onda como física y tratarla como información se volvió intercambiable. [ 71 ]

Leon Cooper y Deborah Van Vechten desarrollaron un enfoque muy similar antes de leer la obra de Everett. [ 72 ] Zeh también llegó a las mismas conclusiones que Everett antes de leer su obra, y luego construyó una nueva teoría de la decoherencia cuántica basada en estas ideas. [ 73 ]

Según quienes lo conocieron, Everett creía en la realidad literal de los otros mundos cuánticos. [ 20 ] Su hijo y su esposa informaron que «nunca vaciló en su creencia sobre su teoría de los muchos mundos». [ 74 ] En su revisión detallada del trabajo de Everett, Osnaghi, Freitas y Freire Jr. señalan que Everett usaba constantemente comillas alrededor de «real» para indicar un significado dentro de la práctica científica. [ 14 ] : 107

Recepción

La recepción inicial de la MWI fue abrumadoramente negativa, en el sentido de que fue ignorada, con la notable excepción de DeWitt. Wheeler hizo considerables esfuerzos para formular la teoría de una manera que resultara aceptable para Bohr, visitó Copenhague en 1956 para discutirla con él y convenció a Everett para que también la visitara, lo que ocurrió en 1959. Sin embargo, Bohr y sus colaboradores rechazaron por completo la teoría. [ d ] Everett ya había abandonado la academia en 1957, para no regresar jamás, y en 1980, Wheeler repudió la teoría. [ 75 ]

Apoyo

Uno de los defensores más acérrimos de la Interferencia de Múltiples Mundos (IMM) es David Deutsch . [ 76 ] Según él, el patrón de interferencia de un solo fotón observado en el experimento de la doble rendija puede explicarse mediante la interferencia de fotones en múltiples universos. Visto así, el experimento de interferencia de un solo fotón es indistinguible del experimento de interferencia de múltiples fotones. En un plano más práctico, en uno de los primeros artículos sobre computación cuántica, [ 77 ] Deutsch sugirió que el paralelismo resultante de la IMM podría conducir a "un método mediante el cual ciertas tareas probabilísticas pueden ser realizadas más rápidamente por una computadora cuántica universal que por cualquier restricción clásica de la misma". También propuso que la IMM será comprobable (al menos frente al Copenhagenismo "ingenuo") cuando las computadoras reversibles adquieran conciencia mediante la observación reversible del espín. [ 78 ]

Equívoco

Los filósofos de la ciencia James Ladyman y Don Ross afirman que la interpretación de los múltiples mundos (IMM) podría ser cierta, pero no la aceptan. Señalan que ninguna teoría cuántica es aún empíricamente adecuada para describir toda la realidad, dada su falta de unificación con la relatividad general , y por lo tanto no ven razón alguna para considerar ninguna interpretación de la mecánica cuántica como la última palabra en metafísica . También sugieren que las múltiples ramas podrían ser un artefacto de descripciones incompletas y del uso de la mecánica cuántica para representar los estados de los objetos macroscópicos. Argumentan que los objetos macroscópicos son significativamente diferentes de los microscópicos al no estar aislados del entorno, y que el uso del formalismo cuántico para describirlos carece de poder explicativo y descriptivo, así como de precisión. [ 79 ]

Rechazo

Algunos científicos consideran que ciertos aspectos de la IMM son infalsificables y, por lo tanto, no científicos, porque los universos paralelos múltiples no se comunican entre sí, en el sentido de que no se puede transmitir información entre ellos. [ 80 ] [ 81 ]

Victor J. Stenger comentó que el trabajo publicado de Murray Gell-Mann rechaza explícitamente la existencia de universos paralelos simultáneos. [ 82 ] En colaboración con James Hartle , Gell-Mann trabajó en el desarrollo de una mecánica cuántica post-Everett más "aceptable" . Stenger consideró justo decir que la mayoría de los físicos encuentran la IMM demasiado extrema, aunque "tiene mérito al encontrar un lugar para el observador dentro del sistema que se analiza y al eliminar la problemática noción de colapso de la función de onda". [ e ]

Roger Penrose argumenta que la idea es errónea porque se basa en una versión simplificada de la mecánica cuántica que no tiene en cuenta la gravedad. En su opinión, aplicar la mecánica cuántica convencional al universo implica la IMM, pero la falta de una teoría exitosa de la gravedad cuántica niega la supuesta universalidad de la mecánica cuántica convencional. [ 27 ] Según Penrose, "las reglas deben cambiar cuando interviene la gravedad". Afirma además que la gravedad ayuda a anclar la realidad y que los eventos "borrosos" solo tienen un resultado posible: "los electrones, átomos, moléculas, etc., son tan minúsculos que requieren casi ninguna cantidad de energía para mantener su gravedad y, por lo tanto, sus estados superpuestos. Pueden permanecer en ese estado para siempre, como se describe en la teoría cuántica estándar". Por otro lado, "en el caso de objetos grandes, los estados duplicados desaparecen en un instante debido a que estos objetos crean un gran campo gravitatorio". [ 83 ] [ 84 ]

El filósofo de la ciencia Robert P. Crease afirma que la IMM es "una de las ideas más inverosímiles e irreales en la historia de la ciencia" porque implica que todo lo imaginable sucede. [ 83 ] El divulgador científico Philip Ball califica las implicaciones de la IMM como fantasías, ya que "bajo su apariencia de ecuaciones científicas o lógica simbólica, son actos de imaginación, de 'simplemente suponer ' " . [ 83 ]

El físico teórico Gerard 't Hooft también descarta la idea: «No creo que tengamos que aceptar la interpretación de los muchos mundos. De hecho, sería una cantidad descomunal de mundos paralelos, que existen únicamente porque los físicos no pudieron decidir cuál de ellos es real». [ 85 ]

Asher Peres fue un crítico declarado de la interpretación de los muchos mundos (IMM). Una sección de su libro de texto de 1993 llevaba por título « La interpretación de Everett y otras teorías extrañas» . Peres argumentaba que las diversas interpretaciones de los muchos mundos simplemente trasladan la arbitrariedad o la vaguedad del postulado del colapso a la cuestión de cuándo los «mundos» pueden considerarse separados, y que en realidad no se puede formular ningún criterio objetivo para esa separación. [ 86 ]

Centro

Una encuesta realizada antes de 1991 por L. David Raub a 72 " cosmólogos cuánticos destacados y otros teóricos cuánticos de campos" mostró un 58% de acuerdo con "Sí, creo que la IMM es verdadera". [ 87 ]

Max Tegmark informa sobre el resultado de una encuesta "altamente poco científica" realizada en un taller de mecánica cuántica en 1997. Según Tegmark, "la interpretación de los muchos mundos (IMM) obtuvo el segundo lugar, muy por delante de las interpretaciones de las historias consistentes y de Bohm ". [ 88 ]

En respuesta a la declaración de Sean M. Carroll : «Por muy descabellado que parezca, la mayoría de los físicos en activo aceptan la teoría de los muchos mundos», [ 89 ] Michael Nielsen replica: «En una conferencia sobre computación cuántica celebrada en Cambridge en 1998, un defensor de la teoría de los muchos mundos encuestó a una audiencia de aproximadamente 200 personas  ... La teoría de los muchos mundos tuvo un buen desempeño, obteniendo un apoyo comparable, aunque algo inferior, al de Copenhague y la decoherencia». Pero Nielsen señala que la mayoría de los asistentes parecía considerarlo una pérdida de tiempo: Peres «recibió una ovación enorme y prolongada... cuando se levantó al final de la encuesta y preguntó: "¿Y quién de aquí cree que las leyes de la física se deciden mediante votación democrática? " » . [ 90 ]

Una encuesta realizada en 2005 a menos de 40 estudiantes e investigadores después de un curso sobre la interpretación de la mecánica cuántica en el Instituto de Computación Cuántica de la Universidad de Waterloo reveló que "Muchos mundos (y decoherencia)" era la opción menos favorecida. [ 91 ]

Una encuesta realizada en 2011 a 33 participantes en una conferencia austriaca sobre fundamentos cuánticos reveló que 6 apoyaban la MWI, 8 la "basada en la información/teórica de la información" y 14 la de Copenhague; [ 92 ] los autores señalan que la MWI recibió un porcentaje de votos similar al de la encuesta de Tegmark de 1997. [ 92 ]

Implicaciones especulativas

DeWitt ha dicho que Everett, Wheeler y Graham "no excluyen al final ningún elemento de la superposición. Todos los mundos están ahí, incluso aquellos en los que todo sale mal y todas las leyes estadísticas se rompen". [ 6 ] Tegmark afirmó que los eventos absurdos o altamente improbables son raros pero inevitables bajo MWI: "Las cosas inconsistentes con las leyes de la física nunca sucederán; todo lo demás sí  ... es importante llevar un registro de las estadísticas, ya que incluso si todo lo concebible sucede en algún lugar, los eventos realmente extraños ocurren solo exponencialmente raros". [ 93 ] David Deutsch especula en su libro El comienzo del infinito que alguna ficción, como la historia alternativa , podría ocurrir en algún lugar del multiverso , siempre que sea consistente con las leyes de la física. [ 94 ] [ 95 ]

Según Ladyman y Ross, muchas posibilidades aparentemente plausibles desde el punto de vista físico, pero no realizadas, como las que se discuten en otros campos científicos, generalmente no tienen contrapartes en otras ramas, porque de hecho son incompatibles con la función de onda universal. [ 79 ] Según Carroll, la toma de decisiones humanas, contrariamente a las ideas erróneas comunes, se entiende mejor como un proceso clásico, no cuántico, porque opera a nivel de neuroquímica en lugar de partículas fundamentales. Las decisiones humanas no hacen que el mundo se ramifique en resultados igualmente realizados; incluso para decisiones subjetivamente difíciles, el "peso" de los resultados realizados se concentra casi por completo en una sola rama. [ 96 ] : 214–216

El suicidio cuántico es un experimento mental en mecánica cuántica y filosofía de la física que supuestamente puede distinguir entre la interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica y la interpretación de los muchos mundos mediante una variación del experimento mental del gato de Schrödinger , desde el punto de vista del gato. La inmortalidad cuántica se refiere a la experiencia subjetiva de sobrevivir al suicidio cuántico. [ 97 ] La mayoría de los expertos creen que el experimento no funcionaría en el mundo real, porque el mundo con el experimentador superviviente tiene una "medida" menor que el mundo anterior al experimento, lo que hace menos probable que el experimentador experimente su supervivencia. [ 13 ] : 371 [ 35 ] [ 96 ] [ 98 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ "Vienen a la mente los estados relativos de Everett. Se podría especular sobre la realidad de las ramas con otros resultados. Nos abstenemos de ello; nuestra discusión está libre de interpretaciones, y esto es una virtud." [ 17 ]
  2. ↑ «Cada transición cuántica que tiene lugar en cada estrella, en cada galaxia, en cada rincón remoto del universo está dividiendo nuestro mundo local en la Tierra en miríadas de copias de sí mismo». [ 6 ] Posteriormente, DeWitt suavizó esta visión extrema, considerando la división como impulsada por la decoherencia y local, en consonancia con otros comentaristas modernos. [ 21 ]
  3. ↑ «Que puedas observar algo o no depende de la teoría que uses. Es la teoría la que decide qué se puede observar». — Albert Einstein a Werner Heisenberg , oponiéndose a colocar las observables en el centro de la nueva mecánica cuántica, durante la conferencia de Heisenberg en Berlín en 1926; relatado por Heisenberg en 1968. [ 33 ]
  4. ↑ Everett relató su encuentro con Bohr como «un infierno ... condenado desde el principio». Léon Rosenfeld , colaborador cercano de Bohr, dijo: «Con respecto a Everett, ni yo ni siquiera Niels Bohr pudimos tener paciencia con él cuando nos visitó en Copenhague hace más de 12 años para vendernos las ideas irremediablemente erróneas que Wheeler le había animado a desarrollar, de la manera más imprudente. Era indescriptiblemente estúpido y no podía comprender las cosas más simples de la mecánica cuántica». [ 14 ] : 113
  5. ↑ «Gell-Mann y Hartle, junto con otros tantos, han estado trabajando para desarrollar una interpretación más aceptable de la mecánica cuántica, libre de los problemas que aquejan a todas las interpretaciones que hemos considerado hasta ahora. Esta nueva interpretación se denomina, en sus diversas variantes, mecánica cuántica post-Everett , historias alternativas, historias consistentes o historias decoherentes. No me detendré demasiado en las diferencias detalladas entre estas caracterizaciones y usaré los términos de forma más o menos intercambiable.» [ 82 ] : 176

Referencias

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Lecturas adicionales

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  • Jeffrey A. Barrett y Peter Byrne (eds.), "La interpretación de Everett de la mecánica cuántica: Obras completas 1955-1980 con comentarios", Princeton University Press, 2012.
  • Julian Brown, Mentes, máquinas y el multiverso , Simon & Schuster, 2000, ISBN 0-684-81481-1
  • Sean M. Carroll , Algo profundamente oculto , Penguin Random House , (2019)
  • Paul CW Davies , Otros mundos , (1980) ISBN 0-460-04400-1
  • Osnaghi, Stefano; Freitas, Fabio; Olival Freire, Jr (2009). "El origen de la herejía everettiana" (PDF) . Estudios en historia y filosofía de la física moderna . 40 (2): 97– 123. Bibcode : 2009SHPMP..40...97O . CiteSeerX 10.1.1.397.3933 . doi : 10.1016/j.shpsb.2008.10.002 . Archivado del original (PDF) el 28 de mayo de 2016. Recuperado el 7 de agosto de 2009 . Un estudio de la dolorosa relación a tres bandas entre Hugh Everett , John A. Wheeler y Niels Bohr , y cómo esto afectó al desarrollo inicial de la teoría de los muchos mundos.
  • Vaidman, Lev , ed. (2024). La interpretación de los muchos mundos de la mecánica cuántica . MDPI . ISBN 978-3-7258-1070-3.
  • David Wallace, Mundos en la interpretación de Everett, Estudios en historia y filosofía de la física moderna , 33, (2002), pp.  637–661, arXiv : quant-ph/0103092
  • John A. Wheeler y Wojciech Hubert Zurek (eds.), Teoría cuántica y medición , Princeton University Press , (1983), ISBN 0-691-08316-9
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