¿Cuáles son los problemas con la interpretación de las ondas de Schrodinger como reales?

Su pregunta me desconcierta porque, en lo que a mí respecta, la mayoría de las interpretaciones realistas de la teoría cuántica toman en serio la función de onda como parte de la descripción de la realidad y la mayoría de los anti-realistas no toman en serio ni las ondas ni las partículas, ya que se centran más en las cantidades observables, que en algunos casos tienen aspectos ondulantes y en otros tienen partículas, pero en general tampoco lo son.

Sin embargo, antes de entrar en eso, permítanme explicar algunas de las dificultades en un nivel más ingenuo. En primer lugar, incluso en un experimento de interferencia de una sola partícula, los sistemas cuánticos exhiben propiedades tanto de partículas como de ondas, por lo que ambos deben explicarse. Aunque hay interferencia, los sistemas se detectan individualmente en puntos localizados, por lo que claramente una imagen de onda, por sí sola, no tendrá en cuenta eso.

En segundo lugar, no es realmente correcto decir que las matemáticas de QM son las mismas que las de las ondas o los campos. Esto es cierto para una sola partícula sin espín, pero una vez que tiene dos o más partículas, la función de onda se define en el espacio de configuración en lugar de en el espacio-tiempo, por lo que no es directamente análogo a un campo clásico. Este es esencialmente el fenómeno del enredo cuántico.

En tercer lugar, muchos fenómenos cuánticos se explican con mayor facilidad si las funciones de onda no son cosas físicas reales, análogas a los campos clásicos, sino algo más parecido a las distribuciones de probabilidad clásicas. No voy a repetir estos argumentos aquí, ya que Spekkens ha hecho un excelente trabajo en este artículo: [quant-ph / 0401052] En defensa de la visión epistémica de los estados cuánticos: una teoría del juguete, que todos los interesados ​​en los fundamentos de la teoría cuántica tiene que leer.

Ahora, volviendo al punto original, aquí hay una visión general aproximada de la importancia de las funciones de onda y las partículas en diversas interpretaciones de la teoría cuántica. En primer lugar, los realistas:

– Teoría de Broglie-Bohm: la teoría es esencialmente una teoría de partículas, ya que supone que las partículas tienen trayectorias definidas. Sin embargo, la función de onda también es real y juega un papel esencial en la guía de las partículas. Por lo tanto, esta teoría considera la función de onda como parte de la realidad.

– GRW / Teorías de colapso espontáneo: en estas teorías, la función de onda se toma muy en serio como una descripción literal de la realidad. La dinámica de Schroedinger se modifica para que se colapse la función de onda, lo que explica la aparición de objetos clásicos con posiciones definidas. A veces, también se agrega una densidad de masa u ontología “flash” a la teoría, pero es una teoría que trata fundamentalmente sobre la evolución de las funciones de onda.

– Everett / Muchos mundos: la premisa inicial para esta interpretación es que la función de onda, y solo la función de onda, es una descripción literal de la realidad y que siempre evoluciona de acuerdo con la ecuación de Schroedinger. Los “mundos” de la teoría son estructuras emergentes que surgen de la decoherencia y explican nuestra experiencia cotidiana de un mundo aproximadamente clásico. Sin embargo, en su premisa básica, es difícil pensar cómo cualquier teoría podría tomar las matemáticas de “onda / campo” de la teoría cuántica más en serio que esto.

Y a continuación, los antirrealistas, la mayoría de los cuales se pueden clasificar en términos generales como:

– Interpretaciones de Copenhague: no son interpretaciones basadas en partículas ni en ondas, sino que se basan en las cantidades observables de la teoría. A veces, estos pueden verse como ondas, como en un experimento de interferencia, y otras veces como partículas, por ejemplo, si mide repetidamente la posición observable. Sin embargo, en general no son ninguno y, por lo tanto, este tipo de interpretación no se basa en ondas ni en partículas. Ni las ondas ni las partículas se toman en serio como una descripción de la realidad microscópica, ya que se niega que tal descripción exista.

Podría continuar, ya que hay muchas otras interpretaciones, pero el punto básico es que estamos mucho más allá de la ingenua dicotomía entre ondas y partículas en este punto. La dualidad de partículas de onda ha sido descartada como el principio fundamental de la teoría cuántica hace mucho tiempo. Las funciones de onda no son ondas clásicas y las partículas cuánticas no son partículas clásicas. Casi todas las interpretaciones concuerdan en esto y muchas de ellas toman la matemática de la ecuación de Schroedinger muy en serio como una descripción de la realidad.

Supongo que te estás refiriendo a la naturaleza “compleja” (matemática: que involucra la raíz de -1) cuando dices “irreal”.
Mi interpretación de por qué no puede interpretarse como real es que existe una diferencia fundamental al tratar la mecánica cuántica, en comparación con el tratamiento clásico.

En la teoría clásica, cada “partícula” tiene una magnitud de probabilidad definida asociada con su posición y momento, que básicamente son las variables necesarias para describir la partícula por completo.

En la teoría cuántica, la diferencia fundamental es que las “partículas” u “ondas” (que son intercambiables), se describen mediante una “amplitud” de probabilidad (cuyo cuadrado da la magnitud).
Dado el punto de inicio y finalización de, por ejemplo, una partícula, clásicamente la partícula puede atravesar un solo camino de principio a fin. La pah puede determinarse por las condiciones iniciales y se usan las matemáticas “reales” para describirlas. Pero mecánicamente cuánticamente, la partícula puede atravesar los infinitos caminos posibles SIMULTÁNEAMENTE (pausa por un momento … esta palabra hace toda la diferencia … asegúrate de que la entiendes, aunque intentaré explicarla en términos más simples en el siguiente párrafo ) y cada ruta tiene asociada una amplitud de probabilidad. ahora cuadrando la amplitud de probabilidad da su magnitud. Más la magnitud, más de la “partícula” atraviesa ese camino … realmente extraño ¿no?
Esto, naturalmente, NO puede explicarse por las matemáticas “reales”.

Piénselo de esta manera, supongo que está familiarizado con la terminología de Harry Potter: “horcruxes”. Cuando Voldemort muere debido al rebote de la maldición, su alma se divide en siete partes. Solo por el argumento, suponga que solo hay siete objetos posibles para que el alma se aferre, y el objeto con más “vida” en él (como Harry mismo), tiene una mayor amplitud de probabilidad. Entonces, ‘más’ del alma de Voldemort se aferra a Harry y Nagini que el resto (como el relicario y el diario). Cada uno es completamente independiente del otro, pero Voldemort vive SIMULTÁNEAMENTE a través de estos siete objetos.

He tratado de hacerlo lo más simple posible.
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Debido al Principio de incertidumbre de Heisenberg, tanto la velocidad como la posición de un electrón no se pueden determinar simultáneamente, por lo que si hacemos cálculos de velocidad, la incertidumbre en el desplazamiento es demasiado alta y, por lo tanto, entra en juego la teoría probabilística de la mecánica cuántica.

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