¿Cuál es la evidencia de que la física cuántica es inherentemente aleatoria y no solo encubriendo variables ocultas o probabilidades bayesianas debido a los límites de observación?

Esta es una pregunta que se debatió acaloradamente cuando se desarrolló por primera vez la mecánica cuántica. Las dos posibilidades consideradas fueron:
1) El universo realmente se rige por la probabilidad estocástica, por ejemplo, una partícula en una superposición de giro hacia arriba y hacia abajo no tiene un giro definido hasta que se ve forzado a uno de esos estados por una interacción (es decir, una medición).
2) El universo es completamente determinista, pero nuestra información es incompleta (ya sea por razones tecnológicas o fundamentales), por lo que parece aleatoria. La partícula siempre tiene un giro definido hacia arriba o hacia abajo, simplemente no sabemos qué es todavía.

Aquí está lo sorprendente: ¡ estas declaraciones tienen diferentes implicaciones experimentales! Le remito al Teorema de Bell (Wikipedia tiene un artículo bastante bueno sobre él) que describe cómo las mediciones de un par de partículas enredadas tendrán resultados diferentes si hay variables ocultas locales . Lo local es una preocupación clave: el teorema permite que ocurra el mismo resultado si las variables ocultas de alguna manera pueden comunicarse más rápido que la luz (lo que violaría la relatividad). De todos modos, a Bell se le ocurrió una forma de determinar experimentalmente si QM representa la realidad física o si era solo una declaración sobre nuestro conocimiento de un universo determinista subyacente.

Este experimento se ha realizado, varias veces, de diferentes maneras. En todos los casos, el resultado fue el mismo: no hay variables locales ocultas . Tarde o temprano, debe invocar un proceso estocástico para reproducir los resultados que vemos.

Esto se ha discutido durante unos 80 años. Hay muchas pruebas matemáticas de que las variables ocultas no pueden funcionar. Luego están los libros gruesos y en su mayoría impenetrables de Bohm donde argumenta lo contrario. Casi todas las pruebas y teorías apuntan a que no hay variables ocultas.

Estoy en el último año de secundaria y he estado leyendo durante los últimos meses sobre la teoría cuántica. Por lo que entiendo, realmente es una posibilidad absoluta. ¿El experimento de John Bell no demostró sin lugar a dudas que no hay variables ocultas? Traté de explicarle esto a mi papá el otro día y él se niega a aceptarlo. Necesito saber cómo explicarle exactamente cómo se han desacreditado las variables ocultas. ¿Hay alguna otra variable que pueda existir?

No hay ninguno.

No puede existir, porque existe un modelo de variable oculta determinista para la teoría cuántica, la teoría de Broglie-Bohm, que está haciendo “solo” esto.

Creo que es casualidad dentro de ciertos límites, dentro de un cierto rango