¿Se molestan los físicos cuando la gente dice que nadie entiende realmente la mecánica cuántica?

IANA es física, pero mi investigación utiliza la mecánica cuántica (más aún, química cuántica), por lo que creo que también puedo expresar mi opinión. No me molesta cuando la gente dice “nadie realmente entiende la mecánica cuántica”. Mientras no comiencen a desviarse hacia lo metafísico y filosófico … eso se vuelve molesto muy rápido.

La mecánica cuántica es ciertamente extraña, y todavía tenemos una mala comprensión del problema de medición. La decoherencia está comenzando a convertirse en conocimiento común (casi 100 años después del descubrimiento de QM), pero incluso eso no proporciona una solución completa al problema. Agregue eso al extraño trato con la renormalización en QFT, y al hecho de que la teoría de perturbación para integrales de ruta da resultados incorrectos si se va lo suficientemente lejos. Además, desde un punto de vista matemático más pragmático / aplicado, nadie sabe cómo converger numéricamente en una solución exacta a la ecuación de Schrödinger en tiempo polinómico, por lo que los cálculos de alta precisión solo se pueden hacer para sistemas muy pequeños usando algo como Monte Carlo cuántico. La computación cuántica también tiene un largo camino por recorrer. Además, el problema de la verdadera aleatoriedad no se ha resuelto ya que todavía quedan algunas lagunas para cerrar.

Pero ciertamente toda la teoría de QM puede ser bien entendida y utilizada por un físico con conocimientos. No hay duda de eso. Lo que predice QM / QFT nunca estuvo mal, ni siquiera una vez.

Recuerdo que cuando era estudiante universitario y había estado expuesto a QM por primera vez, solía encontrar esta cita de “nadie entiende” a menudo mientras exploraba diferentes libros sobre el tema (junto con libros similares hechos por Bohr, Wheeler, etc.) ) Al principio, me dio la impresión de que QM debe ser muy difícil de comprender, ya que confundió a tan grandes físicos. Naturalmente, sentí curiosidad y comencé a hojear todos los libros de texto sobre QM en los que podía poner mis manos. Pasó un tiempo antes de encontrar el tipo correcto de libros (los que tenían la cantidad justa de texto y matemáticas para que comprendiera; en mi caso, Griffiths al principio y luego Sakurai) y tardé un poco más en darme cuenta de por qué Feynman tenía dijo que nadie realmente puede entender el tema. No es que las matemáticas sean realmente difíciles ni nada. De hecho, es bastante fácil una vez que entiendes el formalismo (si tengo que comparar, ¡las matemáticas en GR fueron una pesadilla!). No hay nada impresionante sobre hacer QM. Cualquiera puede hacer QM si entiende las matemáticas. Lo que realmente no puedes entender es por qué tiene que ser así. ¿Por qué el mundo a escala atómica tiene que ser probabilístico y comportarse de una manera tan extraña ( estados de superposición, túneles, enredos, por nombrar algunos) cuando todo a nuestro alrededor parece estar gobernado por leyes deterministas? Esto es lo que desconcertó a la mayoría de los físicos cuando QM estaba en sus primeras etapas de desarrollo. Esto es lo que hizo que físicos como Bohr, Feynman y Penrose dijeran lo que decían sobre la mecánica cuántica (ver la respuesta de Richard Muller para todas las citas).

Personalmente, no me ofende si algún laico me lanza la cita de Feynman. Probablemente solo sepa tanto por qué Feynman realmente lo dijo. Pero sí quiero explicarle lo que los físicos realmente quieren decir con “comprender” algo.

La mayoría de las personas que siguen repitiendo este punto son, en mi experiencia, en realidad personas que ni siquiera pueden resolver un simple problema de mecánica de rotación de la escuela secundaria. Para el físico que dice esto, en realidad significa algo diferente.

Sabemos cómo resolver varias ecuaciones y obtener resultados físicamente verificables. Toda la industria de semiconductores es una prueba de ello. Entonces todos saben que funciona. Una vez que acepta la imagen de incertidumbre que sugiere QM, no es tan difícil pensar experimentos extraños como el efecto Quantum Zeno o la medición sin demolición. Si alguien aparece y dice que nadie entiende esto, eso sería bastante molesto, simplemente porque tal afirmación es un obstáculo para avanzar y probar algo más exótico.

Pero si alguien dice que comprende cómo funcionan todas las matemáticas para dar los resultados, las suposiciones hechas y las ideas utilizadas, pero no entiende por qué es así, buena suerte. Nadie sabe por qué es así, por qué existe el principio de incertidumbre para empezar. Tal vez hay una teoría más fundamental, o tal vez la naturaleza es demasiado rara. El quid de QM es ” Cállate y calcula” y los físicos saben cómo hacerlo.

De hecho, podría ser cierto que nadie “entiende” los fenómenos cuánticos, a pesar de que estamos limitados por las limitaciones de la percepción cognitiva y sensorial humana. Tome a alguien que nunca haya probado amargo. Podría decirse que es fácil explicarle a esa persona, que es solo otro sabor posible, como dulce, picante, agrio y similares. Es bastante simple para toda la humanidad concebir un gusto que nunca han experimentado. Es simplemente la extrapolación de una experiencia conocida. Pero, ¿qué pasa con algo de lo que no hay paralelo físico o cognitivo?

Toma espacio de cuatro dimensiones. Nadie, ni siquiera los mejores científicos, pueden imaginar un espacio multidimensional (y si lo hacen, seguramente se encuentran completamente incapaces de comunicar su comprensión al resto de nosotros, excepto para persuadirnos de aceptar su clarividencia en la fe, al igual que La idea de Dios). Sin embargo, todos estos hombres y mujeres de ciencia se sienten cómodos con una abstracción de la idea utilizando paralelos insondables: que 3D es para pequeños insectos que se mueven solo a lo largo de dos ejes, como lo es 4D para nosotros. Una vez así cómodas, ideas como esta se arraigan en nuestra “comprensión” mediante el uso repetido y la aparente familiaridad, a pesar de que la falta inherente de experiencia física o cognitiva continúa persistiendo.

Los fenómenos cuánticos son solo una de las muchas ideas o proposiciones en el mundo de la física. Jugar en este mundo requiere de nosotros, consuelo y aceptación de ideas que para la mayoría de nosotros no tienen sentido. Así es como es. Si la mecánica cuántica no tiene sentido, prueba con álgebra abstracta, teoría de grafos y muchas otras matemáticas 🙂

Realmente no.

Debido a las experiencias cotidianas y al plan de estudios actual de la escuela y la universidad, los estudiantes están más expuestos a la mecánica clásica.
Mientras que la mecánica cuántica es la rama de la física relacionada con lo muy pequeño.

Resulta en lo que pueden parecer algunas conclusiones muy extrañas sobre el mundo físico. A escala de átomos y electrones, muchas de las ecuaciones de la mecánica clásica, que describen cómo se mueven las cosas a velocidades y tamaños cotidianos, dejan de ser útiles . En la mecánica clásica, los objetos existen en un lugar específico en un momento específico. Sin embargo, en la mecánica cuántica, los objetos existen en una nube de probabilidad ; tienen una cierta posibilidad de estar en el punto A, otra oportunidad de estar en el punto B y así sucesivamente.

Entonces, está perfectamente bien que la gente diga que nadie entiende realmente la mecánica cuántica. No es una disciplina que viene fácilmente.

Richard Feynman dijo una vez: “Es seguro decir que nadie entiende la mecánica cuántica”.

Yo diría que depende.

La frase “nadie realmente entiende la mecánica cuántica” parece originarse con Richard Feynman. Ver, por ejemplo:

Lo que quiso decir fue esto:

Tenemos un marco matemático sofisticado para describir patrones en la naturaleza a escalas pequeñas que se ha determinado que es correcto hasta el límite de la precisión experimental.

La matemática de la mecánica cuántica se entiende muy bien. Cómo entender la teoría para responder ciertas preguntas de hechos sobre la naturaleza es extremadamente bien entendido. Los límites de su predictividad experimental (gobernada por el principio de incertidumbre y la regla de Born) se entienden extremadamente bien. Se entiende muy bien cómo diseñar experimentos para probarlo, y que hasta ahora ha resistido cualquier esfuerzo de falsificación también se entiende muy bien.

Lo que no se entiende en absoluto, según él, es qué tipo de concepción debe transmitir sobre la naturaleza de la realidad. En efecto, la mecánica cuántica (en realidad, la teoría cuántica en general, incluida la teoría cuántica de campos) es como una “caja negra”, un esquema de ajuste de patrones matemáticamente altamente sofisticado que proporciona los resultados correctos para una entrada dada cuando se compara con el experimento.

Su ejemplo de los antiguos astrónomos mayas ilustra esto muy bien por analogía:

Los mayas tenían un esquema de ajuste de patrones confiable y preciso para predecir eclipses y las posiciones de los planetas, etc., pero no tenían la idea de que lo que “realmente estaba sucediendo” era que sus observaciones reflejaban el hecho de que los planetas, incluida la Tierra, orbitan alrededor del sol. .

Estoy de acuerdo con Feynman en este punto, y creo que muchos otros físicos también lo hacen, aunque puede que no piensen demasiado en este tema porque parece muy “filosófico”. La excepción a esto son los físicos que tienen interpretaciones particulares de mascotas, y que pueden exhibir un patrón en el que su convicción de que su interpretación es la correcta se correlaciona positivamente con el desacuerdo sobre este punto. Actualmente hay docenas de “interpretaciones” de la mecánica cuántica, cada una de las cuales cuenta una historia diferente sobre lo que “realmente está sucediendo”, pero ninguna de ellas es universalmente aceptada, aunque un puñado disfruta de una aceptación relativamente amplia.

Entonces, volviendo a su pregunta: si las personas usan esta frase para referirse a cualquier aspecto de la mecánica cuántica que realmente se entiende bien, entonces sí, es molesto porque en esos contextos es simplemente una afirmación falsa.

Si la frase se refiere específicamente al aspecto de lo que la mecánica cuántica nos dice acerca de la realidad, entonces puede ser molesto o no dependiendo del contexto en el que se menciona, que depende de las respuestas a preguntas como las siguientes:

¿Cuál es el propósito subyacente de hacer este punto? ¿Es para promover la idea de que los científicos no saben lo que están haciendo, o que el conocimiento científico está a la par con las creencias (religiosas)? ¿Es para promover la pseudociencia, el misticismo caprichoso de la nueva era, etc.? ¿El orador que hace esta afirmación tiene alguna idea sobre las matemáticas de la mecánica cuántica (es muy difícil apreciar bien el problema que plantea Feynman sin comprender las matemáticas de la mecánica cuántica)?

Si el contexto en el que se plantea este problema se ajusta a alguno de los escenarios anteriores, entonces, aunque la afirmación es, estrictamente hablando, generalmente acordada ser correcta, sigue siendo molesta porque constituye en realidad un mal uso de una limitación de nuestra ciencia conocimiento para promover una agenda anti-científica.

Un ejemplo extremo de este tipo de mal uso en un contexto diferente (evolución) se puede ver en este debate entre Bill O’Reilly y Richard Dawkins:

Si el propósito de hacer este punto no es promover una agenda anti-científica, digamos, si se hace con el espíritu de una investigación genuina sobre la naturaleza de la realidad, entonces diría que en ese caso no es molesto para la mayoría de los físicos ( a menos que, tal vez, el físico sea alguien que haya sido convencido por su interpretación favorita de que la cuestión de “comprender” la mecánica cuántica ya se haya resuelto, o alguien que piense que esta pregunta no pertenece a la física sino a la filosofía) .

Lamentablemente, la proporción de situaciones en las que se plantea este problema dentro del contexto mencionado anteriormente es probablemente relativamente pequeña, por lo que cuando las personas (especialmente las no científicas) hacen que este punto sea más probable es molesto.

nadie realmente entiende la mecánica cuántica ” es una cita de Richard Feynman de 1965. Creo que lo que quiso decir era algo similar: “vivimos en un mundo en el que no podemos experimentar realmente la física cuántica, por lo que nuestros cerebros tienen dificultades tiempo de entenderlo “.

Ahora es 2014 y hay muchas personas en todo el mundo que trabajan en nano física / ingeniería o campos relacionados que desarrollaron una intuición extremadamente buena para muchos aspectos de la mecánica cuántica al observar o usar los efectos cuánticos a diario, algo que no era caso en 1965.

¿Todavía hay muchos efectos de la mecánica cuántica que nadie entiende? Ciertamente. ¿Hay muchas personas que entiendan bien todos los axiomas de la mecánica cuántica, de modo que, en principio, puedan comprender estos efectos? Si.

No es que nadie entienda la mecánica cuántica. Se ha enseñado en las escuelas durante casi un siglo. La teoría de la electrodinámica cuántica ha hecho las predicciones más precisas en la historia de los experimentos científicos. Eso no sucede a menos que entiendas lo que estás haciendo.

La idea de que la física cuántica es imposible de entender se remonta a la “revolución cuántica” de principios del siglo XX. Imagina que eres un distinguido profesor de física en ese momento. Se ha mantenido en la cima de su campo durante décadas, y tiene todo el derecho de considerarse un experto en física. Has dominado toda la física existente: mecánica clásica, electrodinámica, gravedad y termodinámica. Luego, aparentemente de la nada, estos experimentos comienzan a aparecer y desafían la explicación. ¿La luz también es una partícula? La energía está cuantizada? Pronto, se hace evidente que cada cosa que alguna vez le enseñaron está mal , al menos a nivel atómico. ¿Puedes culpar a estos científicos por pensar que la mecánica cuántica es contraintuitiva? Correcto o incorrecto, así es como se ha enseñado la mecánica cuántica desde entonces, como este subconjunto extraño de física que no tiene sentido.

Además de eso, la teoría que explica estos experimentos también hace predicciones que no parecen aplicarse al “mundo real”, a la escala de la vida cotidiana. Por ejemplo, no puede conocer la posición y el momento simultáneamente, y las partículas pueden existir en una superposición de todos los estados posibles. Eso no encaja en la experiencia cotidiana del mundo de nadie.

La mecánica cuántica debería parecer extraña la primera vez que la conoces. No se alinea con el sentido común de la mayoría de las personas, pero olvidan una cosa. A la naturaleza no le importa tu ‘sentido común’. El universo obedece las leyes de la mecánica cuántica. Una vez que aceptas ese hecho, comprenderlo no es más difícil que cualquier otra teoría física.

Una respuesta puramente laica: las citas divertidas ofrecidas por otros encuestados básicamente dicen que la única forma de entender la mecánica cuántica es entender que no la entiendes. OK, aceptaré eso.

Pero, por desgracia, sucede con casi todas las áreas de estudio científico. De hecho, NO es entender lo que impulsa a los científicos a aprender más. La investigación científica es impulsada por la ignorancia.

De hecho, la física cuántica, la teoría de cuerdas y las áreas relacionadas que se ocupan de lo que es facialmente “imposible” son campos de estudio relativamente nuevos, por lo que trabajar en la frontera significará lidiar con muchos signos de interrogación. Pero así fue cuando los científicos comenzaron a reconstruir una teoría de la evolución y el modelo actual del universo. Si bien muchas teorías están altamente desarrolladas y ampliamente respaldadas por el descubrimiento y el experimento, a todas ellas les faltan piezas y cabos sueltos.

Quienes señalan algo que aún no se ha explicado como un medio para derribar una teoría completa están claramente equivocados o mal informados. Por lo tanto, decir simplemente que nadie “entiende”, si bien es literalmente cierto, no significa que no se entienda nada en absoluto o que los datos que se hayan validado repetidamente sean irrelevantes.

Y aquellos que lo hacen también son culpables de sugerir por inferencia que sí entienden. Después de todo, ¿cómo puede alguien afirmar que alguien no entiende a menos que el reclamante piense que lo HACE?

Mis 2 centavos

Solo es molesto para aquellos que no entienden que hay verdad en la risa. La broma, en este caso, es que: (a) nadie entiende el experimento de la doble rendija, (b) Planck sacó mágicamente un conejo cuántico del sombrero de mecánica estadística de Boltzmann, y (c) algo está mal en los intentos de reconciliaciones cuánticas de fenómenos gravitacionales y electromagnéticos, como Einstein supuso, Dirac estuvo de acuerdo, Feynman corroboró y Weinberg reflexionó sobre ello.

“La mecánica cuántica es ciertamente imponente. Pero una voz interior me dice que todavía no es real. La teoría dice mucho, pero en realidad no nos acerca más al secreto del “viejo”. Yo, en cualquier caso, estoy convencido de que Él no tira dados “.
– Albert Einstein (1926), “Carta a Max Born”, 4 de diciembre

“La renormalización no es más que barrer los infinitos debajo de la alfombra”.
– Paul Dirac (c. 1930).

“La teoría cuántica me recuerda un poco al sistema de delirios de un paranoico extremadamente inteligente, inventado de elementos incoherentes de los pensamientos”.
– Albert Einstein (1952), “Carta a D. Lipkin”, 5 de julio

“El experimento de la doble rendija está en el corazón de la mecánica cuántica y en realidad contiene el único misterio sobre el cual no podemos explicar cómo funciona”.
– Richard Feynman (1961), “Comportamiento cuántico”, Feynman Lectures, cap. 37, vol. 1

“Hubo un tiempo en que los periódicos decían que solo doce hombres entendían la teoría de la relatividad. No creo que haya habido un momento así. Podría haber habido un momento en que solo un hombre lo hizo, porque él era el único tipo que se dio cuenta, antes de escribir su artículo. Pero después de que la gente leyó el periódico, mucha gente entendió la teoría de la relatividad de una forma u otra, ciertamente más de doce. Por otro lado, creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica. No te sigas diciendo a ti mismo, ‘¿Pero cómo puede ser así?’, Porque te meterás ‘por el desagüe’, en un callejón sin salida del que nadie ha escapado todavía ”.
– Richard Feynman (1965), El carácter de la ley física (pág. 129)

“La electrodinámica cuántica es simplemente una forma de barrer las dificultades debajo de la alfombra”.
– Richard Feynman (1965), discurso del Premio Nobel

“Parece claro que la mecánica cuántica actual no está en su forma final. Se necesitarán algunos cambios adicionales, casi tan drásticos como los cambios realizados al pasar de la teoría de la órbita de Bohr a la mecánica cuántica. Algún día se descubrirá una nueva mecánica cuántica, una relativista, en la que no tendremos estos infinitos en absoluto. Bien podría ser que la nueva mecánica cuántica tenga determinismo de la manera que Einstein quería “.
– Paul Dirac (1979)

“La física moderna se rige por esa disciplina magnífica y completamente confusa llamada mecánica cuántica que ha sobrevivido a todas las pruebas, se cree que es perfecta, pero que nadie entiende”.
– Murray Gell-Mann (1990), “Algún método más verdadero: reflexiones sobre el patrimonio de newton (pág. 51)

“Los autores de los libros de texto de física generalmente se ven obligados a rehacer el trabajo de los magos para que parezcan sabios; de lo contrario, ningún lector entendería la física. Planck fue un mago al inventar su teoría de la radiación de calor de 1900, y Einstein estaba haciendo el papel de un mago cuando propuso la idea del fotón en 1905. Por lo general, no es difícil entender los papeles de los sabios físicos, pero los papeles de los magos físicos a menudo son incomprensibles. En este sentido, el artículo de 1925 de Heisenberg era pura magia “.
– Steven Weinberg (1992), Sueños de una teoría final (pág. 68)

“Probablemente la mejor manera de agitar a un grupo de físicos hastiados pero filosóficamente inclinados es comprarles una botella de vino y mencionar las interpretaciones de la mecánica cuántica. Es como abrir una caja de Pandora. Me ha divertido descubrir que la cantidad de puntos de vista a menudo excede la cantidad de participantes “.
– Artur Ekert (1995) “Teorías de mascotas de la mecánica cuántica”

“Está soñando despierto. Lo que cuenta es lo que ves en la pantalla. No pregunte si la partícula siguió algún camino continuo. No sabemos sobre eso. Olvídalo.?”
– Martinus Veltman (2003), Hechos y misterios en la física de partículas elementales (pág. 90)

Por ese motivo, nadie entiende realmente la física newtoniana, ciertamente no los periodistas.

Entonces, una razón por la cual la física cuántica parece difícil, incluso contraintuitiva, es que nuestras intuiciones son engañosas incluso para las aplicaciones más familiares de la física clásica: por ejemplo, puede apoyar fácilmente una rueda de bicicleta en el extremo de un eje horizontal largo mientras la rueda gira a alta velocidad angular porque requeriría un alto par para cambiar su momento angular significativamente, pero si lo prueba cuando la rueda no gira, no puede.
Ninguna cantidad de intuición ingenua puede reconciliarse con esa discrepancia, sin embargo, es una física cotidiana muy básica.

Por lo tanto, las personas suelen tratar de describir los fenómenos cuánticos utilizando una intuición errónea de cómo funciona la física clásica. Lo más sorprendente es que cualquier persona está sorprendida de que sus intenciones equivocadas no estén de acuerdo con (me atrevo a decir, casi todas) las observaciones científicas.

La verdadera pregunta es: ¿de dónde obtenemos nuestras nociones omnipresentes? ¿Nuestros padres? ¿Escuelas? Periodistas? ¿La propensión de un cerebro animal a una generalización general de experiencias muy limitadas?

Cuando la gente dice ‘nadie’, eso implica principalmente a los laicos. Es una declaración utilizada para evitar desmotivar a principiantes y estudiantes universitarios. En la práctica, la mayoría de los profesionales son formalistas: no se sabe mucho de ellos, excepto en publicaciones académicas donde la barrera del conocimiento es muy alta.

Los formalistas evitan la trampa de las interpretaciones ‘intuitivas’ en las que puedes usar mil millones de palabras para describir una ecuación pero aún así crear malentendidos. La mayor parte de la confusión realmente proviene de personas (las que escriben libros destinados al público en general) que se esfuerzan mucho por transmitir una sensación de comprensión sin usar las matemáticas, pero terminan retratando una imagen limitada. La imagen limitada lleva automáticamente a algunas preguntas obvias, algunas no obvias, lo que refuerza la idea de que QM es de alguna manera súper sofisticado, pero puede intuir las respuestas simplemente pensando realmente sin matemática formal.

Depende. Matemáticamente nuestra comprensión es muy rigurosa . Puede escribir una función de onda que le brinde probabilidades de que una partícula se encuentre en esa ubicación para muchos sistemas. Por supuesto, siempre tendremos el problema de muchos cuerpos, donde el acoplamiento entre átomos hace que la solución sea computacionalmente inviable. Pero el marco ha sido configurado para resolver estos problemas por Dirac, Schrodinger, Heisenburg, etc. y se comprenden los conceptos básicos. Su trabajo condujo a una tecnología increíble que usamos todos los días, incluidos semiconductores y tal vez incluso computadoras cuánticas en el futuro.

Pero filosóficamente, nuestra comprensión es similar a la comprensión del sexo de un niño . Él sabe que las partes están allí y tal vez cómo usarlas, pero no por qué están allí. Estoy seguro de que todos saben sobre el gato de Schrodinger. La interpretación de Copenhague es probablemente la más acordada entre los físicos, pero hay varias otras. No voy a entrar en esto, y los libros de texto de física estándar tampoco, porque son interpretaciones . Me encanta pensar en las implicaciones de QM en la realidad y en nuestras vidas, pero a menos que tengamos una respuesta sobre si Dios existe, nunca habrá un consenso.

Entonces, si dices “no podemos modelar cosas tan pequeñas porque nuestras matemáticas están mal”, seguramente seremos beligerantes. Si dices “los modelos funcionan, pero cómo encaja eso en la realidad”, tendrás un debate. Y finalmente, si dices “es simple, Dios hizo el cielo y la tierra en 7 días”, ¡la mayoría de los físicos te morderán los dedos!

Lo que es más problemático es el uso de la palabra cuántica fuera del contexto de la ciencia, para hacer que las cosas suenen físicamente y para vender información y productos. He visto puntos cuánticos, súper cuánticos y cuánticos (que son reales, puedes hacerlos en el laboratorio) pegados a pasta de dientes, gel de baño, limpiaparabrisas, etc. No quisiera puntos Quantum reales en mi pasta de dientes porque generalmente son tóxicos para los humanos , ya que contienen plomo y arsénico.

También a la gente como Deepak Chopra le gusta hablar de cosas como Quantum Leaps en mecánica cuántica, lo que no tiene ningún sentido. Desafortunadamente, no es lo suficientemente inteligente como para entender la superposición cuántica (que de todos modos no es lo que quiere decir) y Lawrence Krauss llama a todos los abusos de la nomenclatura “charlatanería cuántica”.

Estoy de acuerdo con el Dr. Krauss.

Una posible interpretación de la afirmación “nadie entiende la mecánica cuántica” es que “la mecánica cuántica es una teoría contradictoria” o que “los modelos mecánicos cuánticos de los sistemas físicos son contradictorios”.

La contradicción surge porque la ecuación de evolución postulada es conservadora de energía, mientras que los procesos físicos relevantes implican intercambios de energía.

Por ejemplo, el átomo de hidrógeno en el estado fundamental tiene energía -Ry = -Rydberg constante, y está inmóvil. Técnicamente, el estado fundamental, que evoluciona bajo la ecuación dependiente del tiempo de Schrödinger (STDE), permanecerá para siempre inmóvil. Pero luego un fotón con energía apropiada se acerca, desaparece (se destruye o absorbe), la energía del electrón se eleva y termina en un nuevo estado inmóvil (estacionario) con mayor energía. Del mismo modo, los fotones pueden aparecer (se crean o irradian) y la energía del electrón se reduce mientras pasa a un nuevo estado estacionario.

El STDE no proporciona una descripción de los procesos de absorción y radiación. Aún más notable, el fotón no aparece en absoluto en STDE. El cuantismo luego afirma que físicamente hay un “salto cuántico” por el cual el electrón cambia repentinamente su estado de uno estacionario que pertenece a un nivel de energía, a otro, también estacionario y que pertenece a un nivel de energía diferente. El salto cuántico viola el STDE y, por esa razón, los saltos cuánticos son presumiblemente indeterminados (no determinados por STDE) y quizás discontinuos (la trayectoria del electrón en el espacio de estados podría ser una curva no continua).

Además, el salto cuántico se ha descrito como un fenómeno natural intrínsecamente aleatorio que constituye un nuevo paradigma de la naturaleza. Cualquier intento de proporcionar una trayectoria determinista para los procesos de absorción / radiación de fotones se descarta de forma avanzada. Al menos estas parecen ser las creencias de los adeptos a cierta ortodoxia cuántica. La prevalencia de estas ideas se refleja en la interpretación (¿casi?) Universalmente adoptada de las amplitudes de onda como densidades de probabilidad.

Además, los tratamientos de los saltos cuánticos por segunda cuantificación o electrodinámica cuántica siempre requieren algún tipo de saltos probabilísticos ya que las ecuaciones de evolución relevantes son unitarias y no pueden explicar la destrucción / creación de fotones.

El pecado original del cuantismo parece ser el STDE. Si STDE se reemplaza por una ecuación de evolución más natural, desaparecen las dificultades del cuantismo. Este reemplazo implica el abandono de la evolución unitaria. Sin embargo, el operador de Schrödinger autoadjunto H , sus funciones propias (solo las de valor real), sus espacios propios y sus valores propios desempeñan en la nueva teoría natural el mismo papel crucial que ha desempeñado en el cuantismo, es decir, proporciona los estados estacionarios y las energías estacionarias del microscopio sistemas. Ver los papeles
Al cuantismo y de regreso
El colapso de la onda cuántica es insoluble

Con un cordial saludo a todos
Daniel Crespin

No sé sobre físicos, pero me molesta muchísimo porque mucha gente entiende la mecánica cuántica. A riesgo de sonar inmodesta, entiendo la mecánica cuántica y no soy un físico, solo un humilde científico de la computación. El problema con la mecánica cuántica no es que sea difícil de entender, el problema es que generalmente se explica mal. La explicación habitual es en términos de “medición” y colapso de la función de onda, lo cual está mal. No existe el colapso de la función de onda. En cambio, lo que sucede es un proceso llamado decoherencia, que es lo que sucede cuando un número macroscópico de partículas se enredan mutuamente. En ese caso, comienzan a comportarse como si fueran un sistema clásico a pesar de que realmente siguen siendo un sistema cuántico. Cuantas más partículas, mejor es la aproximación, pero no hay una línea nítida entre donde termina el mundo cuántico y comienza el mundo clásico, al igual que no hay una línea nítida entre la mecánica newtoniana y la relatividad.

Escribí un artículo sobre todo esto dirigido a un público lego hace unos 15 años:

Página en flownet.com

También lo presenté como una charla tecnológica de Google en 2011:

Pero todo se puede resumir en un eslogan concisa: la medición y el enredo son el mismo fenómeno físico. Una vez que entiendes eso, entiendes QM. Es análogo a la situación de la relatividad en la que entiendes que la gravedad no es realmente una fuerza. La gravedad no te empuja hacia abajo, la superficie de la tierra te empuja hacia arriba contra tu tendencia natural a moverte en línea recta a través del espacio-tiempo curvo.

Es muy simple, de verdad. Nuestras observaciones en el ámbito de la mecánica cuántica no pueden interpretarse como el comportamiento de ninguno de los objetos que conocemos de nuestra experiencia ordinaria. Esto se debe a que los objetos de nuestra experiencia ordinaria no son reales, en el sentido de algo así por sí mismo, independientemente del observador.

Lo que conocemos como objetos y procesos es solo el resultado de nuestra interacción con cualquier realidad. Supongo que eso es lo que Feynman tenía en mente cuando dijo en sus conferencias que los objetos de la mecánica cuántica no se parecen a nada de lo que sabemos en nuestra experiencia ordinaria. Al no haber entendido realmente la mecánica cuántica, debe haber querido decir que nadie puede interpretar la fenomenología cuántica en términos de entidades que podamos pensar y, por lo tanto, sean “comprensibles”.

Lo que realmente me resulta difícil de entender es por qué el físico debería estar molesto en absoluto. Soy, o era, uno, y no lo soy. Es más, no me importa. ¿Por qué debería? No conozco a otros, pero mi preocupación es hacer que lo que sé sea lo más beneficioso posible, no sentirme lo mejor posible.

Editar :

Después de haber leído una muestra de las otras respuestas, estoy confirmado en mi convicción de que, después de tanto progreso en el conocimiento, si hay algo que necesita ser explicado y entendido, es precisamente lo que hay que explicar y comprender.

Sin duda, al comprender la QM no significan lo mismo que comprender a los afectados, como los físicos pobres que se sienten ofendidos por su cuestionamiento.

Por supuesto, las matemáticas de la mecánica QM no son el problema. Son matemáticas como cualquier otra, es decir, nada que se entienda. Las matemáticas son esencialmente solo definiciones de entidades y atributos de las mismas con las cuales operar de acuerdo con la lógica del matemático. Lo entiendes o no, pero no hay una comprensión real: es solo una cuestión de poder concebir esas entidades y operar con esa lógica.

Nos encontramos con problemas cuando lo lógico raya en lo ontológico, es decir, cuando las operaciones involucradas no se relacionan con procesos en nuestra mente, sino con procesos en la realidad que experimentamos . En este sentido, lo que queremos decir cuando decimos que entendemos algo es que sabemos cómo es. Sabemos lo que es tener un cuerpo en una posición observable y lo vemos cambiar de posición, como lo hacemos nosotros, a medida que experimentamos en el macrocosmos en el que habitamos y nos relacionamos. Pero no tenemos idea de cómo es en el microcosmos de la mecánica cuántica no ser un cuerpo hasta que algo interactúe con usted, y sin saber con certeza dónde estará, de todos modos, ni cuándo será. No ‘entendemos’ cómo puede ser así, y mucho menos por qué debería ser así (ver en otra parte la pregunta sobre las fuerzas que impiden que los cuerpos pasen por otros).

Pero no se equivoque, no es un problema de lógica o racionalidad, sino solo de experiencia. (En realidad, incluso en sociología, no existe un comportamiento incomprensible, sino solo una experiencia desconocida). Si lo piensa, lo que sorprende es por qué la comprensión de los físicos se cuestiona en referencia a QM, cuando es cuestionable para toda la física … incluida la física clásica .

Veamos. ¿Por qué, cómo, se mueven las cosas? ¿Porque se ‘tiran’ o se ’empujan’ unos a otros? ¿Así? ¿A través de qué mecanismos? Ahora que conocemos GR y QFT, podemos apreciar cuán ridícula es esa proposición, pero en ese momento fuimos felices (bueno, no a mí), no porque pudiéramos entenderlo, no creo que el mismo Newton lo haya hecho. o bien, por su propia admisión, pero fue lo suficientemente inteligente como para admitirlo, pero porque estábamos acostumbrados a ello en nuestra propia experiencia, como dije en mi respuesta original. Me opuse antes a otra respuesta, o comentario, que afirmaba que si naciéramos en un mundo de fenómenos cuánticos no tendríamos problemas para entenderlo. En mi opinión, simplemente lo daríamos por sentado y nos acostumbraríamos a él, como lo hacemos con creencias, valores, costumbres, etc., que no cuestionamos. ¡Pero no son cuestionables!

Piense de nuevo, sobre cómo se mueven las cosas, esta vez. ¿Simplemente cambian de posición? ¿Dónde, en un espacio vacío que es dónde? ¿Desapareciendo de un punto y apareciendo en el siguiente? ¿Qué le sucede a una partícula puntual entre puntos? ¿Qué es, dónde está el punto ‘siguiente’? Feynman resolvió la paradoja de Zeno, si mal no recuerdo, señalando que, si bien la partícula se mueve a través de una infinidad de puntos, lo hace a lo largo de una infinidad de instantes. Bien, Sr. Feynman, usted ha resuelto conceptualmente el problema matemático (recuerde que dije que las matemáticas no son una comprensión real ) del cálculo a través de una función biyectiva en números reales. Por cierto, una dificultad adicional en QM es que las funciones que describen los sistemas tienen complejos variables, con partes imaginarias , que se alejan aún más de la realidad, pero el problema es la transición entre una infinidad de pares en el conjunto así definido y volvemos al punto de partida, solo que aún más desconcertados. ¡Para mí, QM fue un alivio!

Demasiado para entender. Ni siquiera entraré en explicaciones. Quiero decir, no es que sienta que se me exige algo, me refiero a la noción de explicación, como la evolución como una “explicación” de la vida (¿qué es eso?). Solo agregaré que espero que aquellos que piensan que entienden QM puedan explicar por qué piensan de la misma manera que yo he explicado por qué no. Creo que quieren decir que entienden las matemáticas, pero la física es un enigma para ellos como para cualquier otra persona. A menos que sean como un colega mío que respondería a nuestras preguntas con un “porque así son las cosas”. Si eso es comprensión, aparte de la política, ¡puedo entender cualquier cosa!

Como ex físico, no estoy molesto porque creo que es correcto. La teoría newtoniana y la relatividad son capaces de ser entendidas como mundos posibles, ya que sus formulaciones fundamentales tienen interpretaciones claras. Sin embargo, la mecánica cuántica tiene un “problema de medición”. La comprensión de la mecánica cuántica requiere pasar de una teoría sobre entidades probabilísticas a predicciones probabilísticas sobre experiencias reales. Esto aún no se ha logrado con éxito 88 años después de que Max Born sugiriera que QM se trata de entidades probabilísticas y no (la probabilidad de) eventos reales. Incluso una probabilidad del 100% de un evento (que es raro en QM) es solo un tipo diferente de entidad que un evento real.
La probabilidad también plantea un problema para la termodinámica a pesar de sus fundamentos teóricos de la información en la mecánica estadística, que requieren condiciones límite no naturales en estados en evolución temporal.
Entonces, cuando escucho a la gente decir que los físicos no entienden QM, entiendo correctamente que todavía no entendemos de qué manera el mundo de la experiencia y la evidencia probabilística se relacionan con la forma en que nuestras mejores teorías incorporan las entidades probabilísticas que hasta ahora exigir.

La mecánica cuántica es para la física lo que es la aritmética para las matemáticas: su rama más elemental. De hecho, es muy molesto cuando alguien, lo que es más físico, afirma que nadie entiende realmente la mecánica cuántica. Sería mejor decir que nadie puede explicar la mecánica cuántica de ramas menos elementales de la física.
La mecánica cuántica en sus principios es muy simple e intuitiva. Algunos físicos dan buenos puntos de partida, como:

  • Feynman: “Todo lo que hacemos es dibujar pequeñas flechas en una hoja de papel, ¡eso es todo!” -> La partícula elemental se representa mejor con una flecha, no con un punto.
  • Sean Carroll: “Todo lo que un estado cuántico hace es moverse en círculos” -> La flecha gira. La ecuación de movimiento de esta flecha se describe mediante la ecuación de Schrödinger, que puede incluir diversas influencias.

A partir de estos principios, las leyes de mecánica cuántica pueden deducirse y aprehenderse de manera bastante intuitiva, al igual que mi experiencia.

Acabo de ver esto ahora y parece que ha sido completamente respondido, comenzando con la excelente respuesta de Inna Vishik .

Alguien ya hizo referencia al libro QED de Richard Feynman, pero no vi (puede que me haya perdido) una mención de este extracto en particular.

El segundo párrafo de la página 9 de la introducción comienza con “Así que ahora sabes de qué voy a hablar. La siguiente pregunta es, ¿ entenderás lo que te voy a decir?”. Luego, en el siguiente párrafo de respuesta, dice: “No. No vas a poder entenderlo … Eso es porque no lo entiendo”.

Luego continúa discutiendo la diferencia entre entender cómo funciona algo y por qué algo funciona de la manera en que funciona.

Cita del gran físico teórico Richard Feynman:

“Puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica”.

Ahora, un gran físico mismo dijo que no entendía la mecánica cuántica, ¿por qué los físicos se molestarían cuando alguien dijera que nadie entiende la mecánica cuántica?

La verdad es esa; nadie realmente entiende la física cuántica. Es completamente raro Aún así, la física cuántica está ejecutando todo nuestro mundo. La televisión, las computadoras portátiles, las bombillas, los teléfonos inteligentes, etc., funcionan en la teoría de la física cuántica. El mundo de la electrónica no podrá sobrevivir sin la teoría cuántica.

“Si la física cuántica se pusiera en huelga, alcanzaríamos edades oscuras. No tiene defectos. Es significativo “.

Si algún físico se molesta o afirma que comprende completamente la física cuántica, entonces se está engañando a sí mismo.

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