¿Cuál es la rama / tema más difícil de la mecánica cuántica?

Realmente no hay ramas de la mecánica cuántica … hay “niveles de profundidad”, cada uno se vuelve más difícil matemáticamente y conceptualmente:

  1. QM simple (básicamente fundamentos de QM, partículas individuales en un potencial)
  2. Muchas partículas QM (lidias con más de una partícula)
  3. QM relativista (básicamente, relatividad especial y mecánica cuántica). Esto permite la creación y aniquilación de partículas, y otras propiedades que no se encuentran en “QM simple”. En realidad, “3” puede hacer que “2” sea mucho más fácil. De hecho, la QM aplicada a la materia condensada donde hay muchas partículas involucradas, utiliza muchos conceptos de la QM relativista, como los operadores de creación y aniquilación.
  4. Teoría cuántica de campos: esta es básicamente una extensión de 3 donde los campos están cuantizados.
  5. “Gravedad cuántica” … bueno, este tema aún se está investigando. Es un intento de combinar QM con Relatividad general.

Como nadie ha mencionado el elefante en la habitación, yo haré lo siguiente: Interpretación.

Las personas más inteligentes del mundo no tienen idea de cómo entender la mecánica cuántica. Muchos de ellos afirman entenderlo, pero de alguna manera sus explicaciones nunca parecen coincidir, de ahí la enorme proliferación de intentos de interpretación: Cállate y Calcula (también conocido como ‘Interpretación’ de Copenhague), la onda piloto de De Broglie, las variables ocultas no locales de Bohm, Muchos Mundos, Interpretación transaccional, Decoherencia, Muchas historias a la Omnes, Realidad velada a la d’Espagnat, varias opciones místicas, varias opciones de viaje en el tiempo, varios intentos de “realidad es opcional”, varios intentos de “lógica es opcional” … la lista continúa y en.

Todos tienen su propia interpretación, incluso aquellos que fingen que no. Las personas que piensan que pueden hacer física sin filosofía se engañan a sí mismas; simplemente se niegan a mirar la filosofía que usan porque no quieren pensar en ello. Así que espere una serie de respuestas que digan: “¡Robert está lleno de eso! La única interpretación verdadera de QM es (inserte una opción aleatoria aquí). ”Simpatizo totalmente con el deseo de evitar la filosofía, lo comparto, pero admito la necesidad.

Después de pensarlo mucho, me di cuenta de que la rareza de la mecánica cuántica radica en al menos dos aspectos, posiblemente más. El primero es el problema de medición. El segundo es no localidad. Algunos dirían que un tercio es aleatoriedad, pero personalmente considero que la aleatoriedad no es más que un letrero que dice: “esta parte es demasiado difícil de entender, tal vez nunca se entienda, pero por favor regrese e intente si tiene una idea . ”

Mi suposición personal es que alguien mucho más inteligente que yo necesita inventar una geometría no local que logre aproximarse a la localidad a gran escala. Sospecho que muchos físicos piensan lo mismo, pero no estoy al tanto de su pensamiento. Ciertamente, hay mucha geometría en marcha, con la teoría de cuerdas y la gravedad cuántica de bucles, etc., lo que me molesta es que no escucho nada sobre la no localidad en ninguna de esas teorías, ¡y la Naturaleza básicamente ha estado gritando “no localidad”! nosotros desde el experimento de la doble rendija. En su raíz, creo que la mecánica cuántica es un problema de geometría. Un problema de geometría muy, muy, muy difícil.

La QM como teoría de la física se entiende muy bien, ya sea que uno lo considere difícil o no depende de los antecedentes y la capacidad de cada persona. En definitiva es matemática aplicada.

Los problemas con la física cuántica son básicamente dos:

  • Su interpretación: esto limita más hacia la metafísica o la filosofía, pero sin embargo es muy importante. Si no entendemos lo que la teoría nos dice sobre el universo físico, se convierte en una herramienta predictiva, pero no en una fuente real de conocimiento profundo.
  • No incluye la gravedad y, en consecuencia, todos los efectos de la relatividad general. Así que sabemos que es una teoría incompleta, cubre solo una parte del espectro del funcionamiento del universo.