¿Qué quiso decir Fritjof Capra al decir que “la física cuántica revela una unidad básica del universo”?

Al preguntar sobre el significado de una cita, primero ayuda identificar con precisión al autor y el trabajo, para poner la cita en el contexto adecuado. En El Tao de la Física , Fritjof Capra escribe:

En el nivel subatómico, los objetos materiales sólidos de la física clásica se disuelven en patrones de probabilidades en forma de onda, y estos patrones, en última instancia, no representan probabilidades de cosas, sino más bien probabilidades de interconexiones. Un análisis cuidadoso del proceso de observación en física atómica ha demostrado que las partículas subatómicas no tienen significado como entidades aisladas, sino que solo pueden entenderse como interconexiones entre la preparación de un experimento y la medición posterior. La teoría cuántica revela así una unidad básica del universo . Muestra que no podemos descomponer el mundo en unidades más pequeñas que existan independientemente. A medida que penetramos en la materia, la naturaleza no nos muestra ningún “bloque de construcción básico” aislado, sino que aparece como una red complicada de relaciones entre las diversas partes del todo.
—Capra. 2000. El Tao de la física , p. 68)

Primero debe enfatizarse que El Tao de la Física es un libro popular subtitulado “Una exploración de los paralelos entre la física moderna y el misticismo oriental”. El objetivo de Capra es describir tales paralelos a una audiencia popular. No es un trabajo académico en filosofía de la física, y su tarea no es examinar críticamente los méritos de tal interpretación. Presume una interpretación y escribe una exposición popular de la misma. Es dentro de ese contexto que escribe “la teoría cuántica revela así una unidad básica del universo”.

Entonces, ¿qué quiere decir Capra con esta afirmación? Él escribe justo antes que “las partículas subatómicas no tienen significado como entidades aisladas, sino que solo pueden entenderse como interconexiones entre la preparación de un experimento y la medición posterior”. Y justo después de eso escribe: “la naturaleza no nos muestra ningún aislamiento ‘bloques de construcción básicos’, sino que aparece como una red complicada de relaciones entre las diversas partes del todo ”. Sin entrar en los detalles de estas afirmaciones (que nos llevarían lejos), la esencia de su punto de vista parece ser que La teoría cuántica socava la visión ingenua de que las partículas subatómicas tienen propiedades definidas independientes de la disposición experimental e independientes entre sí. Capra considera que esta interdependencia revela una unidad subyacente.

La mecánica cuántica reveló la propiedad universal de la no localidad, que era un concepto completamente nuevo en nuestra comprensión del mundo, y que incluso hoy en día es difícil de entender para muchos. Las “cosas” fundamentales (partículas, objetos, radiación …) no tienen propiedades definidas por sí mismas, tienen propiedades definidas solo en la medida en que pertenecen a cualquier sistema más grande, en cuyo caso las propiedades de todos sus elementos deben ser consistentes entre sí. .

Y también se descubrió que tales propiedades podrían determinarse por algo que interactúa a años luz de distancia, mucho más lejos de lo que la velocidad de la luz podría conectar ambos eventos (el famoso enredo o “acción espeluznante a distancia”). Entonces nuestro aquí y ahora fue determinado por (posiblemente) cualquier otro evento en el universo, incluso aquellos fuera de nuestro cono de luz (la región de eventos que posiblemente pueden conectarse mediante señales electromagnéticas).

Entonces, la física cuántica dominante sugiere que el estado preciso de cualquier parte del universo se define solo tanto como se define todo el resto del universo. Llevado a la consecuencia extrema, se llega a la conclusión de que todo el universo se describe mediante una única función de onda universal que describe todos los estados posibles en los que podría estar el universo. El problema en la física cuántica dominante en el siglo XX era que no teníamos ni idea cuál de los estados posiblemente permitidos debería ser el realmente físico (además de la probabilidad probabilística) y por qué. En aquellos tiempos parecía que se requería algún “observador” para “colapsar” la función de onda en un estado definido, pero cuando se enfrenta con la función de onda de todo el universo, ¿quién es el observador?

La mayoría de las interpretaciones modernas intentan evitar ese enigma de diferentes maneras, pero para ser honesto, incluso hoy en día no hay consenso sobre qué debemos hacer al respecto.

La visión clásica es que todo en el universo está formado por cosas más pequeñas, pero la física cuántica contradice esa noción, como dijo Schrödinger, “las partículas subatómicas no tienen significado como entidades aisladas”. La comprensión simple es, como dijo Wheeler, que el universo es participativo. Nada existe independientemente. Lo que existe en cualquier punto es solo un efecto del universo entero en ese punto.

Para una comprensión más completa podemos considerar lo que Schrödinger quiere decir con “física cuántica”. Por lo general, las personas piensan en la aleatoriedad cuando piensan en la física cuántica. Schrödinger declaró que su ecuación de onda era determinista en su propia cara. Él creía que Einstein tenía razón, que Dios no juega a los dados.

Las interpretaciones cuánticas deterministas equivalentes de Bohm y Cramer han demostrado que Einstein y Schrödinger no estaban equivocados a pesar del éxito de la aleatoriedad intrínseca en la interpretación de Bohr en Copenhague fundada en el principio de incertidumbre. Se ha demostrado que la incertidumbre cuántica es consistente con el conocimiento incompleto de un sistema cuántico. Con un conocimiento completo, como en un cálculo cuántico, no hay incertidumbre. Como lo expresó Carver Mead: “No estamos mirando un cuanto quisquilloso a través de lentes transparentes, sino un cuanto claro a través de lentes difusos”.

La mecánica cuántica tiene reglas estrictas sobre lo que puede o no puede suceder. Las únicas cosas que pueden suceder siguen reglas lógicas simples que nunca se pueden romper. Lo que sucede está restringido a la acción lógica igual y opuesta, obedeciendo la menor acción, la primera oportunidad y la elección retrasada en el universo de la acción posible. Esto se exhibe como intercambios cinéticos de momento que evitan que dos electrones ocupen el mismo estado de momento. Normalmente solo vemos estos intercambios relativamente como luz, pasando de una energía más alta o más baja, pero solo se permiten porque la energía es la misma es un marco de referencia. Los electrones están excluidos del estado común por el principio de exclusión de Pauli. La razón por la que los objetos no pueden pasar entre sí es porque sus electrones no pueden ocupar el mismo estado. Debido a que solo hay una acción igual y opuesta, todos los eventos cuánticos que exhiben nuestro mundo solo pueden suceder si hay dos participantes. La existencia de los participantes se manifiesta por su interacción. El ser es colectivo, no singular.

La mayoría de la gente de hoy cree que la física cuántica solo se aplica en una escala muy pequeña. Schrödinger creía que la física cuántica se aplicaba en todas las escalas y era lo único que sucedía en nuestro universo. Se ha demostrado que la física cuántica no podría obtener respuestas correctas si sucediera algo más en este mundo. El tamaño de un sistema cuántico se determina inversamente a su energía. Los sistemas cuánticos en cada frecuencia interactúan solo a esa frecuencia como si hubiera un universo independiente en cada frecuencia distinta incrustada como muñecas chinas con la más pequeña a la más alta energía y la más grande del tamaño del universo mismo. Esa energía es relativa a una localidad determina los efectos locales. Las diferencias relativas en las frecuencias forman puentes entre lo que de otro modo serían frecuencias diferentes que conectan todas las frecuencias en última instancia con la unidad de ritmo más baja del universo de acuerdo con la ecuación de Schrödinger.

Puedo hacer una suposición educada. He leído mucha mecánica cuántica a lo largo de los años, pero no lo entiendo. Nunca espero entenderlo, pero si voy a ser conocido por no entender algo, quiero que sea Mecánica Cuántica que no entiendo.
Uno de los conceptos clave en QM es el de “acción espeluznante a distancia”. Dos fotones enredados se comunican entre sí al instante, sin importar qué tan separados estén cuando se determina el estado cuántico de uno. Como no hay forma de predecir el estado del primero, el segundo no puede proporcionarnos ninguna información. La información no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz en el vacío. El hecho de que un enlace instantáneo pueda ocurrir en todo el ancho del universo es evidencia de su unidad básica.