Como físico cuántico, ¿alguna vez consideró los límites de la comprensión humana en su exploración científica del universo?

Por supuesto.

No soy un “físico cuántico”, como en un teórico de fundamentos cuánticos. Tal vez un “ingeniero de dispositivos cuánticos” ya que estuve muy cerca de completar un dispositivo cuántico fabricado antes de decidir no seguir el doctorado y dirigirme a la industria dejando atrás la academia. Además, les mostré a mis asesores, a través de un cómputo muy modesto, que uno de los procesos de fabricación para ese dispositivo utiliza el túnel cuántico, reafirmando así un teórico que consultó mi asesor, quien supuso que podría estar haciendo un túnel. Además, he estudiado muchos libros y bastantes revistas (casi todos sobre dispositivos). Además de las aplicaciones (dispositivos), he pasado muchos días, incluso semanas, reflexionando sobre lo que dice la mecánica cuántica sobre la naturaleza de la realidad.

Y ahora, estando fuera de la academia y sin una carrera de profesorado en juego, puedo hacerle saber todo lo que me enseñó y dar mis propias opiniones.

La mecánica cuántica ya supera nuestro límite de comprensión de la naturaleza. Todo, incluidos los túneles, los enredos, el confinamiento, la división del nivel de energía, etc., se remonta a esta ecuación:

[matemáticas] [q, p] = ih [/ matemáticas]

Esta es una afirmación matemática que dice que uno no puede medir la posición y el momento simultáneamente con una precisión inferior a 6.636 x 10 ^ -31 Js.

Esto se conoce como el principio de incertidumbre de Heisenberg. Y la única declaración hecha por la mecánica cuántica. Como mencioné anteriormente, todo lo demás sigue.

Lo que hace que esto sea extraño es que la naturaleza hará cualquier cosa, para proteger esa incertidumbre. Las partículas se rompen a través de las paredes, violan las leyes de conservación, aparecen en dos lugares a la vez y básicamente destruyen nuestra noción de sentido común e intuición.

Lo que dice la mecánica cuántica sobre la naturaleza de la realidad:

Pero eso es solo el comienzo de la rareza. Esta incertidumbre también introduce un límite fundamental en nuestra comprensión de la naturaleza de la realidad. Una consecuencia del principio de incertidumbre es que cuando estás midiendo algo, la medición misma perturbaría el sistema, lo que hace que la medición sea imprecisa.

La mejor demostración de esto es el experimento Stern-Gerlach.

http://physics.mq.edu.au/~jcress…

(el enlace de arriba parece que es de Sakurai, pero en cualquier caso, lea Sakurai, tiene la mejor introducción de la mecánica cuántica, en mi opinión)

Esta consecuencia nos lleva a una pregunta fundamental:

¿Medir algo lo define?

En otras palabras, si nadie escuchó una hoja caer en el bosque, ¿realmente se cayó? El principio de incertidumbre dice un rotundo no. Esa respuesta solo se suma a la confusión. ¿Cómo puede una medición de algo definir ese algo?

Las grandes mentes de la primera mitad del siglo XX discutieron sus muertes sobre lo que dice la mecánica cuántica sobre la naturaleza de la realidad. Debates de Bohr-Einstein – Wikipedia.

A la gente incluso se le ocurrieron experimentos mentales para demostrar esta locura: el gato de Schrödinger – Wikipedia.

Pero aquí está el punto principal: nadie llegó a una conclusión agradable. Lo que dice la mecánica cuántica sobre la naturaleza de la realidad sigue siendo un misterio hoy. La gente simplemente dejó de investigar y siguió adelante.

Interpretaciones de la teoría:

Como resultado, apareció una larga lista de interpretaciones de la mecánica cuántica. Estas son solo formas en que las personas lidian con algo que no pueden entender. (Interpretaciones de la mecánica cuántica – Wikipedia). Aunque todos usan las mismas matemáticas, la misma ecuación de Schrödinger y la misma función de onda, las personas tienen su propia forma de interpretar estas cosas, precisamente porque nadie las entiende realmente.

Aquí están mis pensamientos sobre algunas de las interpretaciones:

  1. Copenhague: pan y mantequilla estándar, computación amigable, menos intuitiva.
  2. Estadística / Probabilística: Computación amigable, más fácil de digerir, experimentalmente errónea.
  3. Variable oculta: moderadamente intuitiva, experimentalmente totalmente equivocada.
  4. Feynman Path Integral: la pesadilla computacional más intuitiva (mi favorito personal)
  5. Muchos mundos: el trabajo más intrigante y escandaloso jamás publicado en la academia convencional.
  6. Conciencia: en el límite de la chifladura, pero no del todo.
  7. Ola piloto: Sin comentarios.
  8. Incertidumbre / Información: Esto es básicamente lo que imagino en mi cabeza.

Existen más interpretaciones.

Estado actual de la teoría:

Aunque las personas simplemente dejaron de tratar de comprender la naturaleza de la realidad, aceptan la mecánica cuántica como algo dado y continúan usando la ecuación de Schrödinger como guía para predecir experimentos.

Las personas en la mayoría de los campos, como la materia condensada, los superconductores, los semiconductores, la electrónica cuántica, la química, la astrofísica, etc., solo usan la ecuación de Schrödinger para calcular espectros moleculares, espacios de banda, corrientes de túnel y momentos magnéticos. La gente simplemente deja de preguntar “por qué” y “cállate y calcula”.

Una interpretación particular:

Por supuesto, como todos los demás, tengo mi propia interpretación que se centra en el principio de incertidumbre. Dice lo mismo que los demás, pero usa un lenguaje ligeramente diferente y ataca el corazón de la mecánica cuántica: el principio de incertidumbre.

Escribí una cuenta detallada aquí: Un manual sobre el límite fundamental de información de la naturaleza, por Marceline Hosenback sobre física cuántica e ingeniería cuántica, facilitado para los no expertos.

Lo que básicamente dice es que el principio de incertidumbre introduce un límite fundamental en la información que se puede conocer sobre el universo. Las mediciones simultáneas de posición y momento no pueden ser más precisas que la constante de Planck, lo que pone un límite a la cantidad de información que se puede conocer sobre el universo.

Esto se demuestra mediante experimentos, particularmente el experimento de Stern-Gerlach mencionado anteriormente.

Entonces, ¿por qué esto excede la comprensión humana? Hemos declarado que hay un límite fundamental en la información que se puede conocer sobre el universo: Ok, está bien.

Ahora la siguiente pregunta es ¿qué es la información? No sé sobre ti, pero en el momento en que empiezo a pensar en la definición de información, no puedo evitar pensar en la mente humana. Entonces, ¿eso está relacionado con la conciencia y la mecánica cuántica? No lo sé. Si piensas en esto lo suficiente, te encontrarás en un atolladero, un agujero de conejo del que no puedes salir, porque no hay una definición de nada que sea evidente.

De cualquier manera que mires, cualquier interpretación que tomes, nunca descifrarás el código. Nunca entenderás lo que dice la mecánica cuántica sobre la naturaleza de la realidad.

Observaciones finales:

A lo largo de la historia, se han hecho muchos descubrimientos que capturaron nuestra imaginación e inspiraron asombro: evolución, espacio exterior, el universo en expansión, entre muchos otros. Pero ninguno de ellos superó nuestra comprensión de la naturaleza de la realidad más que la mecánica cuántica. Es la única teoría que tiene tantas interpretaciones e implicaciones que incluso las mentes más grandes han admitido que no pueden entender.

Los límites de la comprensión humana, no.

La ciencia es un proceso acumulativo, ya sea que desees imaginarlo como un humano parado sobre los hombros de gigantes o como una hormiga parada en una torre de otras hormigas. Cada avance en la ciencia, grande o pequeño, siempre parece más simple en retrospectiva. Muchas ideas en física que alguna vez fueron avances conceptuales que solo los pensadores más magistrales podían descubrir, ahora son cursos de rutina cubiertos en un programa de licenciatura. El hecho de que la mecánica cuántica no se formuló a principios del siglo XIX, no significa que estuviera más allá de un límite humano fundamental de comprensión; la humanidad simplemente no había formulado los requisitos previos relevantes todavía.

Los límites de lo que es físicamente posible, sí.

La física tiene algunos límites duros, quizás el más conocido es la velocidad de la luz que establece un “límite de velocidad cósmica”. Estas limitaciones físicas circunscriben qué información es ‘conocible’ o ‘medible’. Si bien uno puede pontificar lo que sucede fuera del ámbito de estas restricciones, esto deja de ser física (una ciencia empírica) y comienza a ser otra cosa (matemática o filosofía en el mejor de los casos, charlatanería en el peor).

Si bien no soy un físico cuántico, he estudiado física cuántica. Como tal, mi respuesta podría ser pertinente a su pregunta. (Francamente, sin embargo, creo que te estás limitando al pedir puntos de vista de un solo campo de la ciencia. Todos los campos son, para mí, igualmente importantes. Más importante, considero que los puntos de vista de todas las personas son de igual importancia, como un gran negocio de pecaminosidad puede provenir de aquellos que no son necesariamente directamente ‘expertos’ en un campo).

No solo acepto completamente que hay fenómenos que tal vez nunca comprendamos por completo. Creo que hay una gran cantidad de fenómenos que creemos que entendemos pero que realmente solo entendemos hasta cierto punto. Ninguno de nosotros es omnisciente. Ninguno de nosotros tiene la capacidad mental para evaluar cientos de miles a millones de minucias en tiempo real y no cabe duda de que la mayoría de los fenómenos son extremadamente complejos. Como tal, nuestra comprensión es necesariamente una simplificación de lo que realmente se adapta a nuestras percepciones limitadas.

Sí, con el tiempo nuestra comprensión aumentará, aprovechando los trabajos que otros han hecho antes que nosotros. A medida que crece nuestra comprensión, nos acercaremos cada vez más a explicar el universo tal como es en realidad. Sin embargo, es igualmente cierto que no importa cuánto comprendamos, sin duda habrá un cierto nivel de falta de comprensión que todavía existe.

La pregunta, entonces, no se convierte en si alguna vez comprenderemos completamente las cosas, sino si las comprenderemos lo suficiente como para que nuestra comprensión sea útil. A esa pregunta, debo responder inequívocamente que sí, alcanzaremos el nivel de comprensión. De hecho, diría que incluso la comprensión más rudimentaria de cómo funciona algo puede ser útil y cuanto mejor comprendamos esos fenómenos, más útil será nuestra comprensión de ellos.

En el artículo al que se vinculó, se discuten dos puntos de vista científicos que aparentemente son diametralmente opuestos. Un punto de vista afirma que hay cosas que no comprendemos y que nunca comprenderemos. La implicación es que, en lugar de perder nuestro tiempo tratando de comprenderlos, deberíamos aceptar esa verdad, identificar cuáles son esos fenómenos y centrar nuestros esfuerzos solo en descubrir los misterios de esas cosas que se espera que podamos comprender. El segundo punto de vista toma la posición de que el hecho de que hoy no comprendamos algo no necesariamente nos impide entenderlo en el futuro. La implicación aquí es que nunca debemos entregarnos a la ignorancia y debemos esforzarnos continuamente por mejorar nuestra comprensión de todo.

Si bien ciertamente puedo entender cómo algunos verían estos puntos de vista como drásticamente conflictivos, en cambio los veo como complementarios.

Hay una gran complejidad en este universo. Comprendemos parcialmente algo de esto, pero hay mucho, mucho más que realmente no sabemos. En la mayoría de las cosas, debemos reconocer que nuestra comprensión nunca será completa y en algunas cosas, nuestra comprensión puede nunca desarrollarse incluso a una aproximación cercana de lo que realmente es. Al mismo tiempo, nunca debemos negarnos a investigar un tema por temor a que esté más allá de nuestra capacidad de comprensión. El hecho mismo de que no comprendamos un tema lo suficiente significa que es imposible para nosotros saber qué podríamos ganar al tratar de entenderlo. Todo lo que sabemos, hoy, se basa en el conocimiento que descubrieron los que vinieron antes que nosotros y lo que aprendemos seguramente contribuirá a la comprensión de los que vienen después de nosotros.

Para aquellos que buscan aplicaciones prácticas de nuestro conocimiento, ciertamente nos corresponde centrarnos en aquellas cosas en las que tenemos una base decente para creer que podemos descifrar una comprensión útil en lugar de buscar conocimiento ciegamente donde no tenemos una idea de cómo podemos Obtenlo. Sin embargo, nuestro avance como especie también requiere el estudio de los elementos esotéricos y místicos que aún no comenzamos a entender. Lo que descubramos aquí, no importa cuán intrascendente sea, puede servir como un trampolín para quienes construirán sobre nuestro trabajo.

La investigación científica no debe ser una vista versus otra, sino una combinación de ambas vistas trabajando en armonía: contribuyendo y realzándose mutuamente.

No soy un ‘físico’ pero estudio Física (QM). Supongo que puedo decir algo.

En esta investigación, creo que en realidad hay dos preguntas. Primero, ¿son los métodos actuales de investigación científica suficientes para los objetivos [1] de la ciencia? Esta pregunta es muy importante porque parece que la filosofía de estos métodos (empirismo) se está convirtiendo en una especie de obstáculo. Por ejemplo, la teoría de cuerdas, que algunos físicos consideran prometedora, ¡no puede considerarse ni siquiera científica bajo la metodología actual de la Ciencia! Es un problema dificil. Debates sobre esto [2].

En segundo lugar, la limitación de la mente humana. Soy crédulo en esta idea. Creo que podría haber un límite, después de todo, nosotros también somos animales. ¿Cuánto puede saber una tenia en mi estómago? Tal vez pueda saber sobre los alimentos dulces que come, tal vez también sobre mi anatomía. Pero no puedo estar convencido de que también pueda saber sobre un planeta en la galaxia de Andrómeda o cómo se forman los arcoíris.

No sé qué hace que algunas personas piensen que nuestro cerebro y sus facultades son perfectamente capaces de comprender todo el universo y su funcionamiento. ¿Cuál es la justificación de esta creencia? ¿No es una pregunta lógica?

Notas al pie

[1] La ciencia tiene como objetivo explicar y comprender

[2] ¿Es la teoría de cuerdas ciencia?

Si. Comprender lo que no se sabe es el mayor obstáculo en la física, probablemente debido a suposiciones falsas que yacen en lo que hemos aceptado como un hecho. En mi opinión, Gauss hizo uno de los comentarios más importantes sobre este tema.

Gauss: “Estoy cada vez más convencido de que el
la necesidad de nuestra geometría no puede ser probada, al menos no por humanos
razón ni por razón humana. Quizás en otra vida seremos
capaz de obtener una idea de la naturaleza del espacio que ahora es
inalcanzable.
Hasta entonces debemos colocar la geometría no en la misma clase.
con aritmética que es puramente a priori, pero con mecánica.
“no depende de la experiencia externa”

Esto es particularmente relevante en relación con el espacio, porque el espacio vacío no tiene medios para medir dentro de su definición. En mi opinión, la primera suposición de los elementos de Euclides sigue siendo problemática, con la definición de un punto que requiere que no tenga medida. Los matemáticos no parecen tener un problema relacionado con el tema. Sin embargo, me parece inaceptable como científico.

Considero que esta es la ciencia confrontada desconocida más importante, ya que evita que cualquier geometría sea utilizada como herramienta válida por un científico.

¿Por qué solo físicos cuánticos? Yo diría que cualquier científico que realiza investigación en las fronteras de sus respectivos campos. Diablos, cualquiera que esté empujando los límites de la capacidad humana, mental o física. Todos los que, profesionalmente o en la periferia, no estamos de acuerdo con la ignorancia, la mediocridad o la satisfacción, de vez en cuando consideraremos nuestros límites. Y luego nos levantaremos de nuevo a la mañana siguiente y nos esforzaremos más.

JBS Haldane se ocupó de esto

Una cita de mundos posibles

Pero eso no significa que debamos dejar de imaginar, y después de eso, probar.

Claro, mira esta publicación de blog:

Lo conocido y lo incognoscible

aunque no soy un físico “cuántico” …