¿Dios tira dados, o es la Mecánica Cuántica (QM) la prueba de que vivimos en un mundo virtual donde el principio de incertidumbre de Heisenberg gobierna solo a través de las matemáticas?

Creo que este negocio de “Dios tira los dados” es una interpretación anticuada y muy engañosa.

Cuando tomas las ecuaciones de la física cuántica (ya sea la ecuación no relativista de Schrödinger, la ecuación relativista de Dirac para el electrón o las ecuaciones de campo de la teoría cuántica de campos) son exactas . No hay probabilidades involucradas: predicen exacta y explícitamente la evolución de la función de onda o la evolución e interacción de los campos cuánticos en el tiempo y el espacio.

Las probabilidades entran en escena cuando introduces en el esquema de cosas algo que es decididamente no cuántico: un hipotético instrumento de medición clásico . La introducción de tal objeto fuerza al sistema cuántico a un estado propio, pero solo puede predecir las probabilidades para cada estado propio.

En realidad, sin embargo, no hay instrumentos de medición clásicos. Ellos también son sistemas cuánticos, incluso si consisten en una gran cantidad de partículas (por lo tanto, están casi en un estado propio casi todo el tiempo). Cuando, en cambio, eliges modelar este instrumento como si fuera clásico, tú introduce una cierta cantidad de ignorancia: tu ignorancia del estado cuántico exacto de tu instrumento.

Debido a esta ignorancia, no se puede predecir el resultado de un experimento, excepto en forma de probabilidades. Esta es la ficción del “colapso de la función de onda”, cuando un sistema cuántico interactúa con un hipotético instrumento clásico; algo que no existe en la realidad, ya que los instrumentos, las computadoras, incluso las personas están formadas por una (muy) gran cantidad de partículas cuánticas, por lo que, si bien pueden ser aproximadas como sistemas clásicos, en realidad no lo son.

¿Dios tira dados? En mi opinión, no. ¿Es la mecánica cuántica probabilística? Si. ¿Es la mecánica cuántica la prueba de que vivimos en un mundo virtual? No. La mecánica cuántica hace un muy buen esfuerzo para describir los estados atómicos y subatómicos, pero no hay conexión entre eso y un mundo virtual. No hay razón para que el mundo no pueda ser real.

¿El Principio de incertidumbre gobierna a través de las matemáticas? NO. Las matemáticas no gobiernan nada. Las matemáticas describen o explican lo que ves, pero el mundo físico no depende de varios garabatos conceptuales. La naturaleza hace lo que quiere, y usamos las matemáticas para describir y dar cuenta de lo que vemos, y para producir relaciones que pueden usarse para predecir los resultados dadas las condiciones, o en el nivel cuántico, las probabilidades.

En mi opinión, ambas opciones son correctas, pero esta opinión mía está algo alejada de la comprensión actual de la física.

Es más o menos intuitivo que ambos modelos matemáticos de relatividad general (GR) y QM no son imágenes completas del espacio-tiempo; a pesar de ser muy útiles, ambos están atrapados en las interpretaciones clásicas de las dimensiones espaciales y temporales, que generalmente describen el espacio-tiempo a través de ( t, x, y, z) o coordenadas similares. Sin embargo, estas descripciones de GR y QM están remendando nuestra típica noción tridimensional del espacio-tiempo para interpretar las desalineaciones con él. Pero, ¿qué es una dimensión en primer lugar?

Nuevamente, en mi opinión, una dimensión es solo una linealización matemática abstracta entre “puntos” discretos (ya sean partículas, eventos, ladrillos …) y lo que adoptamos como marco de referencia, es una linealización promedio entre muchos “puntos discretos”. “. Cuando se trata de la descripción de QM, estas dimensiones no están bien definidas (matemáticamente son ejes, promediados e idealizados) para describir lo que está sucediendo allí y una noción común de orientación espacial, tamaño y similar se vuelve algo “indefinida” (principio de incertidumbre). Si pensabas en QM como una especie de transformada de Fourier discreta, podría ser útil.

Cuando un observador observa un evento tanto en términos de GR como de QM, su resultado es siempre el mismo: todos los observadores tienen que estar de acuerdo con el evento (lo que permite interpretaciones algo diferentes). Incluso si contempla el evento desde diferentes “perspectivas” de los efectos relativistas y las coordenadas locales del espacio-tiempo, todos los observadores deben estar de acuerdo. Lo que esto nos dice es que está ocurriendo un evento discreto, pero puede estar ubicado de manera diferente (e interpretado) en el marco de referencia de cada observador.

Lo que me gusta es la idea de que estos eventos discretos están sucediendo en el “nivel inferior” al azar (por lo tanto, “Dios tira los dados”), mientras que nuestra noción del espacio-tiempo se promedia entre ellos, se “construye” a partir de ellos. Por decirlo así, vivimos en una especie de proyección matemática de un tipo discreto de “espacio” (por lo tanto, “mundo virtual”).

Desafortunadamente, no puedo decirte qué es esta “proyección” (simplemente no lo sé), pero se pueden encontrar algunas pistas en mis respuestas anteriores sobre temas similares. Sin embargo, alejarse de la noción arraigada de espacio lineal y tiempo puede ayudar (aunque se postulan / definen de esa manera), por lo que uno puede lidiar con términos engañosos como “deformación” y continuidad virtual del espacio-tiempo, probabilidades y dualidad de QM, etc. Las declaraciones antes mencionadas no están en contra de la física (por el contrario), solo señalan que nuestra noción actual del espacio-tiempo y la física basada en postularlo no están completas.

Tuve que reírme de la respuesta concisa de Derek Potter, lo que hace que el punto sea bueno.

¿Dios tira dados? Suponiendo que “Dios” aquí es una metáfora, la respuesta es “nadie lo sabe y no está muy claro, pero a efectos prácticos la respuesta es sí”.

¿QM prueba que vivimos en un mundo virtual? Definitivamente no. Usamos las matemáticas para tratar de modelar la realidad: nuestros modelos no son en sí mismos realidad. Solo podemos hacer nuestro mejor esfuerzo al tratar de modelar la realidad. ¿Quién sabe lo que realmente pasa? Quizás la aparente aleatoriedad de QM es ilusoria, como algunas interpretaciones sostienen, o tal vez no.