Hay tantas interpretaciones de la mecánica cuántica que es difícil resumirlas todas de manera sucinta. Sin embargo, es posible dar una visión general de las interpretaciones más populares y al mismo tiempo agruparlas en categorías de características “similares”. Esta respuesta no es de ninguna manera exhaustiva. No estoy de acuerdo con el Usuario anónimo anterior (y supongo, por extensión, David Griffiths) que podemos dividir perfectamente todas las interpretaciones en esas tres categorías.
Como nota, a menudo es difícil determinar qué es una interpretación verdadera, qué es una teoría competitiva y qué es simplemente un cambio en el formalismo. Una interpretación es técnicamente una interpretación de la teoría matemática . En la mecánica clásica, (generalmente) solo hay una interpretación de la teoría matemática. Por ejemplo, en realidad solo hay una forma de interpretar [matemática] F = ma [/ matemática] o [matemática] E = mc ^ 2 [/ matemática] (tenga en cuenta que esta última es una ecuación clásica , ¡y no mecánica cuántica!). Debido a que los fenómenos cuánticos están tan separados de la experiencia cotidiana, no podemos decir lo mismo de la mecánica cuántica: hay muchas formas de interpretar las matemáticas. Por ejemplo, ¿qué significan realmente los términos en una ecuación de onda o vector de estado? Sabemos que en [matemática] F = ma [/ matemática], la [matemática] F [/ matemática] representa una fuerza. Pero no todos están de acuerdo en qué significa exactamente cada término en una ecuación de onda mecánica cuántica o vector de estado. Sin embargo, la mecánica cuántica tiene ciertas ecuaciones de gobierno que son comunes a todas las interpretaciones (por ejemplo, la ecuación de Schrödinger). Esencialmente, lo que hacen todas las interpretaciones es interpretar la naturaleza de estas ecuaciones y la naturaleza de los estados cuánticos.
Las teorías competidoras, por otro lado, tienen diferentes ecuaciones de gobierno. La única teoría que se ha acercado remotamente a la mecánica cuántica desafiante es la mecánica de Bohmian (o la teoría de Broglie-Bohm ), y todavía está muy por detrás de la mecánica cuántica en términos de qué resultados experimentales puede predecir con precisión. Para ser claros: a pesar de lo que dicen algunas fuentes (por ejemplo, la Enciclopedia de Filosofía de Stanford y Wikipedia), la mecánica de Bohmian no es una interpretación de la mecánica cuántica porque incluye una ecuación de gobierno que no aparece en la mecánica cuántica.
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Los cambios en el formalismo son formas en que algunos físicos y otros han tratado de encontrar una nueva visión de la teoría cambiando el tipo de matemática que utilizamos. Entonces, por ejemplo, la mecánica cuántica categórica es una representación de la mecánica cuántica en términos de teoría de categorías. El propósito de esto no es desarrollar una nueva interpretación: todas (o la mayoría) de las interpretaciones aún se pueden aplicar porque la teoría subyacente es la misma. El propósito es determinar si este cambio en el formalismo puede darnos nuevas ideas sobre las interpretaciones o, potencialmente, predecir nuevos fenómenos o teoremas.
Con todo eso en mente, aquí están las principales interpretaciones (una colección de enlaces adicionales se encuentra al final de esta respuesta):
Interpretación de Copenhague : esta fue la interpretación principal durante al menos ochenta años. Está tan arraigado en la mente de algunas personas que no pueden ver qué constituye parte de la interpretación y cuál es la teoría subyacente. Como tal, esta es a menudo la única interpretación a la que están expuestas las personas ya que es la presentación estándar de la mayoría de los libros de texto. (Vale la pena señalar, brevemente, que Mara Beller, en su libro Quantum Dialogue , ha argumentado que Copenhague no es una interpretación real y nunca fue otra cosa que una ingeniosa campaña publicitaria de Niels Bohr). Las características clave de la interpretación de Copenhague son colapso de la función de onda y complementariedad. En el colapso de la función de onda, el acto de realizar una medición “colapsa” la función de onda (aleatoriamente, pero probabilísticamente) a una función propia, produciendo un valor propio. Los puristas de Copenhague a menudo toman esto como que ciertas propiedades literalmente no existen hasta que se miden. (Si un árbol cae en el bosque y no hay nadie allí para verlo, ¿emite un sonido? No, según los puristas de Copenhague). La complementariedad es un tema turbio. Esencialmente es la idea de que los sistemas cuánticos a menudo pueden poseer propiedades aparentemente contradictorias (por ejemplo, dualidad onda-partícula). Sin embargo, hay una serie de problemas con la complementariedad, y aquí no hay suficiente espacio para cubrirlos a todos. Los disparos de Copenhague incluyen las diversas teorías participativas promovidas por von Neumann, Wigner y Wheeler en las que se requiere de alguna manera la conciencia para colapsar una función de onda (de ahí que Wheeler llamara a esto un universo participativo). Las teorías relacionadas incluyen teorías objetivas de colapso en las que se supone que el colapso de la función de onda ocurre de manera aleatoria y objetiva, en lugar de hacerlo de manera participativa o activa.
Interpretación de muchos mundos (MWI) : MWI remonta sus orígenes a la tesis doctoral de Hugh Everett (quien, por cierto, nunca escribió otra palabra sobre la mecánica cuántica). Bryce DeWitt revivió el interés en la tesis de Everett varios años después y nació un movimiento. En estos días, la mayoría de los teóricos de la información cuántica que conozco, así como un buen número de investigadores fundacionales, son adherentes al MWI. La característica principal de MWI requiere comprender un poco mejor el postulado del colapso de Copenhague. En Copenhague, el estado, antes de la medición, se compone de una superposición de todos los resultados posibles de la medición. Cuando se realiza una medición, el estado “colapsa” a uno de los posibles resultados (de alguna manera probabilística). Por el contrario, en MWI, cuando se realiza una medición, nada colapsa. Más bien se forma un nuevo “universo” (mundo), es decir, el universo se divide. En otras palabras, suponga que hay cinco resultados posibles de una medición. Cuando se realiza la medición, el universo se divide en cinco universos donde se produce uno de los resultados en cada uno. Es discutible si MWI es comprobable o no y existen numerosas variaciones sobre este tema. Pero la idea clave era que Everett tomó la ecuación de Schrödinger literalmente . Como nota, el libro de Neal Stephenson, Anathem, jugó con una variación de este tema. El análogo participativo para MWI es la interpretación Many Minds promovida originalmente por Dieter Zeh en 1970. Un conjunto relacionado de interpretaciones es el conjunto de teorías de ramificación del espacio-tiempo (BST) que tienen diferencias sutiles con respecto al MWI. En MWI, técnicamente es la función de onda la que se ramifica, mientras que es la topología real del espacio-tiempo lo que lo hace en BST.
Enfoque de historias consistentes : este enfoque se debe principalmente a personas como Bob Griffiths, Jim Hartle, Murray Gell-Mann y Roland Omnès. Las historias consistentes son una interpretación basada en una condición de consistencia que permite asignar probabilidades a historias alternativas de un sistema cuántico de manera que estas probabilidades sean consistentes con las reglas de probabilidad clásicas así como con la ecuación de Schrödinger. El colapso de la función de onda no es una característica de esta interpretación. La popularidad de este enfoque no es tan grande como MWI y Copenhague, pero sin embargo tiene muchos seguidores.
Interpretaciones epistémicas: las interpretaciones epistémicas se basan en la idea de que los estados cuánticos no son necesariamente estados de realidad física (es decir, estados ónticos), sino estados de nuestro conocimiento de la realidad física. Entonces, los estados cuánticos epistémicos son estados de conocimiento. Rob Spekkens es un gran defensor de las interpretaciones epistémicas y existe cierta superposición con otras interpretaciones. Por ejemplo, es posible tener el debate epistémico v. Óptico dentro del marco de la mayoría de las otras teorías. Por otro lado, las teorías epistémicas podrían sostenerse por sí mismas.
Interpretaciones estadísticas: las interpretaciones estadísticas generalmente suponen que la función de onda, como concepto, no se puede aplicar a partículas cuánticas individuales, sino que solo se puede aplicar a conjuntos. En otras palabras, en el experimento de dos rendijas, cuando ralentizamos el haz de manera que los fotones individuales atraviesan uno a la vez, el patrón de interferencia solo se vuelve obvio después de una gran cantidad de corridas. Uno de los problemas con esto es que los experimentos han demostrado que las partículas individuales pueden interferir consigo mismas, lo que implica que se puede usar una función de onda para modelar una sola partícula. Sin embargo, se sabe que ciertos aspectos de las teorías estadísticas son verdaderas y esta es una forma popular de explicar la aparición de fenómenos macroscópicos (particularmente fenómenos termodinámicos) a partir de fenómenos microscópicos.
Interpretaciones modales : presentadas por primera vez por Bas van Fraassen en 1972, esta clase de interpretaciones elimina el postulado de la proyección (al igual que MWI) y postula que en realidad hay dos estados cuánticos: el actual (el estado de “valor”) y el futuro (el estado ‘dinámico’).
Interpretación transaccional: la interpretación transaccional de John Cramer habita esa área gris entre “interpretación” y “teoría competitiva”, ya que postula fenómenos físicos que no están presentes en la mecánica cuántica regular. Se basa en la teoría del absorbedor de Wheeler-Feynman e incluye tanto ondas avanzadas como retardadas permitidas tanto por las ecuaciones de Maxwell como por las versiones relativistas de la ecuación de Schrödinger.
Interpretación relacional : esta interpretación habita en otra área gris: muchas de sus ideas son algo independientes de la interpretación. Pero la esencia básica es que, al igual que en la relatividad especial, diferentes observadores pueden dar diferentes explicaciones de los fenómenos cuánticos. Es discutible si esta es realmente una interpretación independiente o no. Ciertamente, la idea básica, que los marcos de referencia importan en la mecánica cuántica, no es nada nuevo y sirve como base para la investigación de información cuántica relativista que es agnóstica en lo que respecta a la interpretación. Sin embargo, Carlo Rovelli, quien propuso la mecánica cuántica relacional en 1994, va un paso más allá al declarar que el estado cuántico en realidad es la relación entre el observador y lo observado, más que una propiedad de lo observado en sí. En este sentido, dado que reinterpreta el estado, es una verdadera interpretación.
Hay muchas otras interpretaciones por ahí y muchas veces las personas mezclarán y combinarán varios aspectos para sus propios fines. Por lo general, si pones 100 físicos en una habitación, encontrarás 100 interpretaciones ligeramente diferentes de la mecánica cuántica. Tenga en cuenta que no incluí nada sobre decoherencia. Esto se debe a que la decoherencia no es realmente una interpretación de la mecánica cuántica. En primer lugar, es un hecho común a todas las interpretaciones (ya que es algo en las matemáticas en sí). En segundo lugar, en cierto sentido, la decoherencia es una interpretación de la transición de la mecánica cuántica a la clásica.
Lectura adicional:
http://en.wikipedia.org/wiki/Int… Este es un buen lugar para comenzar. Lleva a varias descripciones en profundidad e incluye una buena tabla resumen que compara los puntos principales de cada uno.
http://plato.stanford.edu/conten… Esto tiene buena información y es un poco más profundo.
http://www.phys.tue.nl/ktn/Wim/m… Una discusión muy agradable y detallada de varias interpretaciones de la mecánica cuántica. No para los débiles de corazón (es decir, ayuda saber un poco sobre la mecánica cuántica y la física en general al leer esto).
