¿El colapso de la función de onda (o decoherencia) es un proceso irreversible? Si es así, ¿es el mecanismo detrás de la entropía creciente en nuestro universo?

No hay consenso sobre si el colapso de la función de onda es un proceso físico o no. Todos están de acuerdo en que ciertamente parece que se derrumba, pero es discutible si realmente lo hace. Actualmente, si el colapso realmente ocurre o no depende de la interpretación que uno elija. En la interpretación tradicional de Copenhague, la función de onda colapsa al medir el sistema, pero en otras interpretaciones (p. Ej., Estado relativo, muchos mundos) nunca hay colapso.

Quizás una mejor pregunta sería preguntar si la decoherencia es un proceso irreversible. Si conduce a un aumento de la entropía en nuestro universo requeriría una aclaración sobre lo que exactamente significa nuestro universo, es decir, si se está hablando de una sola rama en la imagen de muchos mundos, o del universo entero de todos los mundos en todos los mundos. ramas

La respuesta a la primera pregunta es NO. Todo en mecánica cuántica es reversible, al menos en principio. La reversibilidad de la dinámica cuántica está vinculada a una propiedad matemática de la ecuación de Schrodinger llamada evolución de tiempo unitario . Si conoce el estado en cualquier momento, puede calcular el estado en cualquier momento en el futuro, o puede revertir el tiempo y deducir el estado del sistema en cualquier momento en el pasado. La reversibilidad es una consecuencia de la evolución unitaria.

El proceso de medición es un proceso cuántico al igual que cualquier otro proceso en el universo: se rige por la ecuación de Schrodinger aplicada al sistema COMPLETO e interactivo de COMPLETO que consiste en el dispositivo de medición + el objeto que se está midiendo. Esta interacción, como todas las demás, progresa de manera unitaria y, por lo tanto, es 100% reversible. La medición es totalmente determinada y fundamentalmente no probabilística.

Este argumento se aplica universalmente, siempre y cuando asumas que las leyes de la mecánica cuántica son universales. Si acepta que los dispositivos de medición como voltímetros, microscopios, cámaras de nubes e incluso cerebros humanos son todos súper complejos, pero aún son fundamentalmente objetos cuánticos , entonces la reversibilidad y la determinación están presentes durante la medición. Si crees que una partícula simple con un comportamiento cuántico muy obvio que interactúa con un detector gigantesco y complicado sigue siendo una interacción entre dos sistemas cuánticos, entonces debes creer que el argumento anterior es válido.

Esta no es la visión ortodoxa. La interpretación de Copenhague considera que la medición es fundamentalmente aleatoria, indeterminada e irreversible. En esta vista, la medición es el puente que lleva la partícula desde el reino cuántico al reino clásico, donde las reglas son diferentes. Es un proceso dinámico completamente diferente a la evolución unitaria por la ecuación de Schrodinger. La medición, es decir, el colapso de la función de onda no sería un proceso unitario en ese caso. Sin embargo, en mi opinión, hay demasiados problemas con esta opinión y la interpretación de Copenhague en general.

El “colapso” de la función de onda es irreversible, en el sentido termodinámico, y, sí, la decoherencia es el mecanismo detrás de la aparición del colapso de la función de onda. Pero no es el colapso de la función de onda lo que impulsa el aumento de la entropía del universo, sino el aumento de la entropía (la segunda ley de la termodinámica) lo que impulsa el colapso de la función de onda.

El colapso de la función de onda no es el mecanismo, es el resultado.

¿Resultado de qué?

El modelo estándar le dirá que esta es una pregunta sin sentido. ¿Que no hay un “de qué?”

En términos generales, se trata del cambio de un estado de probabilidad incognoscible a una forma física discreta.

Si es reversible o no es algo que (si se adhiere a la visión ortodoxa) no podría saberlo, porque no existe un mecanismo para revertirlo.

Señalarán el famoso debate entre Einstein y Bell y lo usarán como prueba de que la probabilidad y no el determinismo es cómo funciona el universo.

Por supuesto, todavía hay algunas personas que todavía creen que el mecanismo no es incognoscible o probabilístico, y están buscando una teoría unificada que combine los resultados de la mecánica cuántica, el poder descriptivo de la relatividad y proporcione un mecanismo para aclarar todas las paradojas entre los dos.

El aumento de la entropía no se debe a la expansión. La entropía es una propiedad de cualquier cosa dentro del espacio-tiempo. Se refiere a cualquier cosa dentro de un sistema cerrado que finalmente se desestabilice en su estado de energía sostenible más bajo con el tiempo. Esto se debe al comportamiento de la energía. La energía se transferirá de un área de mayor energía a un área de menor energía hasta que se alcance la distribución máxima. Todo hecho de energía, como la materia, seguirá este mismo principio.

El universo en sí no está sujeto a la entropía, ya que la entropía requiere la experiencia del tiempo. Dado que el universo es el medio a través del cual se mueve el tiempo, en su conjunto es inmune a la entropía.

Sin embargo, el espacio-tiempo puede experimentar entropía. Entonces, todo el espacio-tiempo, la materia y la energía en el universo experimentan entropía. Sin embargo, la entropía para estas cosas no es isotrópica. Tendrás regiones de entropía más alta y más baja repartidas por todo el lugar.

Tendrás agujeros negros que tienen la entropía más baja posible, y los vastos espacios vacíos entre las galaxias que tienen cerca de la entropía más alta conocida, y todo lo demás.

Tiene entropía en sistemas totalmente clásicos y puede tener un comportamiento clásico sin el colapso de la función de onda, así que no.