Usuari:Mcapdevila/Interpretacions de la mecànica quàntica

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure

Una interpretació de la mecànica quàntica és un conjunt d'afirmacions que tracten sobre la completesa, determinisme o manera com s'han d'entendre els resultats de la mecànica quàntica i els experiments relacionats amb elles. Encara que les prediccions bàsiques de la mecànica quàntica han estat confirmades extensivament per experiments molt precisos, alguns científics consideren que alguns aspectes de l'enteniment que aquesta proporciona són insatisfactoris i requereixen explicacions o interpretacions addicionals que permetin un reconeixement més proper a la intuïció dels resultats dels experiments.

Els problemes sobre com s'han d'entendre certs aspectes de la mecànica quàntica són tan aguts que hi ha una sèrie d'escoles alternatives, que difereixen per exemple quant a si la teoria és subjacent determinista, o si alguns elements tenen o no realitat objectiva, o si la teoria proporciona una descripció completa d'un sistema físic.

El problema de la mesura[modifica]

El gran problema el constitueix el procés de mesurament. En la física clàssica, mesurar significa revelar o posar de manifest propietats que eren al sistema des d'abans que mesurem.

En mecànica quàntica el procés de mesurament altera de forma incontrolada l'evolució del sistema. Constitueix un error pensar dins el marc de la física quàntica que mesurar és revelar propietats que eren al sistema amb anterioritat. La informació que ens proporciona la funció d'ona és la distribució de probabilitats, amb la qual es podrà mesurar aquest valor de tal quantitat. Quan mesurem posem en marxa un procés que és indeterminable a priori, el que alguns anomenen atzar, ja que hi haurà diferents probabilitats de mesurar diferents resultats. Aquesta idea va ser i és encara objecte de controvèrsies i disputes entre els físics, filòsofs i epistemòlegs. Un dels grans objectors d'aquesta interpretació va ser Albert Einstein, que a propòsit d'aquesta idea va dir la seva famosa frase " Déu no juga als daus ".

Independentment dels problemes d'interpretació, la mecànica quàntica ha pogut explicar essencialment tothom microscòpic i ha fet prediccions que han estat provades experimentalment amb èxit, pel que és una teoria unànimement acceptada.

Formulació del problema[modifica]

El problema de la mesura es pot descriure informalment de la manera:

  1. D'acord amb la mecànica quàntica un sistema físic , ja sigui un conjunt de electrons orbitant en un àtom, queda descrit per una funció d'ona. Aquesta funció d'ona és un objecte matemàtic que suposadament descriu la màxima informació possible que conté un estat pur .
  2. Si ningú extern al sistema ni dins d'ell observés o tractés de veure com està el sistema, la mecànica quàntica ens diria que l'estat del sistema evoluciona deterministamente . És a dir, que podria ser perfectament previsible cap on anirà el sistema.
  3. La funció d'ona ens informa de quins són els resultats possibles d'una mesura i les seves probabilitats relatives, però no ens diu quin resultat concret s'obtindrà si un observador tracta efectivament de mesurar el sistema o esbrinar alguna cosa sobre ell. De fet, la mesura sobre un sistema és un valor impredictible d'entre els resultats possibles.

Això planteja un problema seriós, si les persones, els científics o observadors són també objectes físics com qualsevol altre, hauria d'haver alguna forma determinista de predir com després ajuntar el sistema en estudi amb l'aparell de mesura, finalment arribem a un resultat determinista. Però el postulat que " un mesurament destrueix la coherència d'un estat inobservado i inevitablement després de la mesura es queda en un estat barreja impredictible ", sembla que només ens deixa 3 sortides:

  • A) O bé passem a entendre el procés de decoherencia per la qual cosa un sistema passa de tenir un estat pur que evoluciona predeciblemente a tenir un estat barreja o impredictible (veure teoria del caos)
  • B) O bé admetem que existeixen uns objectes no-físics anomenats "consciència" que no estan subjectes a les lleis de la mecànica quàntica i que ens resolen el problema.
  • C) O tractem d'inventar qualsevol hipòtesi exòtica que ens faci compatibilitzar com d'una banda hauríem d'estar observant després d'una mesura un estat no fixat per l'estat inicial i d'altra banda que l'estat de l'univers en el seu conjunt evoluciona de manera determinista .

L'enunciat anterior, " un mesurament destrueix la coherència d'un estat inobservado i inevitablement després de la mesura es queda en un estat barreja impredictible, sembla que només ens deixa 3 sortides ", és massa arriscat i no provat. Si partim que les entitats fonamentals que constitueixen la matèria, precisament, i al contrari del que dedueix ( B ) no tenen consciència de si mateixes, i sense cap preferència pel determinisme o el caos absolut, només poden trobar l'equilibri comportant segons lleis de probabilitat o el que és el mateix per lleis de "caos determinat". A la pràctica qualsevol defensa o negació de la teoria quàntica no respon a raonaments matemàtics deductius sinó a impressions o suggestions amb origen en axiomes filosòfics totalment arbitraris. Notar que p.ex, la paraula "equilibri" en aquest paràgraf pot o no tenir sentit i el valor de realitat que es concedeixi al mateix no està subjecte a demostració matemàtica alguna.

Interpretacions[modifica]

Comunament hi ha diverses interpretacions de la mecànica quàntica, cadascuna de les quals en general afronta el problema de la mesura de manera diferent. De fet si el problema de la mesura estigués totalment resolt no existirien algunes de les interpretacions rivals. En certa manera l'existència de diferents interpretacions reflecteix que no hi ha un consens sobre com plantejar precisament el problema de la mesura. Algunes de les interpretacions més àmpliament conegudes són les següents:

  • Interpretació estadística , en la qual se suposa un estat quàntic descriu una regularitat estadística, sent explicables els diferents resultats de la mesura d'un observable atribuïbles a factors estocàstics o fluctuacions degudes a l'entorn i no observables. La electrodinàmica estadística és una teoria dels electrons en què el comportament quàntic, aparentment aleatori, dels electrons d'un sistema és atribuïble a les fluctuacions del camp electromagnètic a causa a la resta d'electrons de l'univers.
  • Interpretació de Copenhaguen, és la interpretació probablement més comú ia la qual s'han adherit la majoria de manuals de mecànica quàntica tradicionalment. Deguda inicialment a Niels Bohr i el grup de físics que treballava amb ell en Copenhaguen cap a 1927. S'assumeix el principi d'incertesa i el principi de complementarietat de les descripcions ondulatòria i corpuscular.
  • Interpretació participatoria del principi antròpic .
  • Interpretació d'històries consistents .
  • Teories de col·lapse objectiu . D'acord amb aquestes teories, la superposició d'estats es destrueixen encara que no es produeixi observació, diferint les teories en quina magnitud física és la que provoca la destrucció (temps, gravitació, temperatura, termes no lineals en l'operador d'evolució ...) . Aquesta destrucció és el que evita les branques que apareixen en la teoria dels multi-universos o universos paral·lels. La paraula "objectiu" procedeix que en aquesta interpretació tant la funció d'ona com el col·lapse de la mateixa són "reals", en el sentit ontológico.En la interpretació dels molts-mons, l'collapso no és objectiu, i en la de Copenhaguen és una hipòtesi ad-hoc.
  • Interpretació multivers.
  • Decoherencia per l'entorn
  • Interpretació de Bohm
  • Interpretació causal fenomenològica
Interpretacions de la Mecànica quàntica
Interpretació Autor (és) Determinista? Funció d'ona real? Història única? Variables ocultes? Col·lapse de la funció d'ona? Rol de l'observador?
Mecànica estocàstica Edward Nelson, 1966 No No Si No No Cap
Interpretació estadística Max Born, 1926 NA No Si Agnòstic No Cap
Interpretació de Copenhague Niels Bohr, Werner Heisenberg, 1927 No No Si No NA NA
Interpretació del Multivers Hugh Everett, 1957 Si Si No No No Cap
Interpretació de les moltes ments H. Dieter Zeh, 1970 Si Si No No No Interpretativa[1]
Histories consistents Robert B. Griffiths, 1984 Agnòstic[2] Agnòstic[2] No No No Interpretativa[3]
Lógica quàntica Garrett Birkhoff, 1936 Agnòstic Agnòstic Si[4] No No Interpretativa[3]
Interpretació de Bohm Louis de Broglie, 1927
David Bohm, 1952 		Si Si[5] Si[6] Si No Cap
Interpretació transaccional John G. Cramer, 1986 No Si Si No Si[7] Cap
Mecànica quàntica relacional Carlo Rovelli, 1994 No Si Agnòstic[8] No Si[9] Intrínsec
Interpretació de von Neumann von Neumann, 1932, Wheeler, Wigner No Si Si No Si Causal
Teorías de colapse objetiu Ghirardi-Rimini-Weber, 1986 No Si Si No Si Cap

Vegeu també[modifica]

Notes i referències[modifica]

  1. ↑ Los observadores separan la funció de onda universal hacia escenarios de experiencia ortogonales.
  2. ↑ 2,0 2,1 En cas que la funció d'ona sigui real això comporta una interpretació de la multiplicitat d'històries i universos. Si aquesta funció ona resultés imprecís saber la seva realitat però és sabut que dóna la informació justa, llavors es podria prendre l'anomenada "interpretació existencialista" esmentada per Zurek.
  3. ↑ 3,0 3,1 La mecànica quàntica es considera com una manera de predir les observacions, o una teoria del mesurament.
  4. ↑ Però la lògica quàntica és més limitada en la seva aplicabilitat que les històries coherents.
  5. ↑ On la funció d'ona pilot i la partícula són reals.
  6. ↑ na única història per cada partícula però múltiples històries de l'ona.
  7. ↑ En la interpretació transaccional el col·lapse de l'estat del vector s'interpreta com la realització de la transacció entre l'emissor i receptor.
  8. ↑ La comparació de les històries entre sistemes en aquesta interpretació no té un significat ben definit.
  9. ↑ Qualsevol interacció física es tracta com un cas de col·lapse en relació als sistemes involucrats, no només en el cas macroscòpic o d'observadors conscients.

Bibliografia[modifica]

  • Hawking, S. W. & Ellis, G. F. R. (1973): The Large Scale Structure of Space-time , Cambridge, Cambridge University Press, ISBN 0-521-09906-4.
  • Roger Penrose (2006): El camí de la realitat , Ed Debat, Madrid, ISBN 978-84-8306-681-2.
  • Albert, David Z. «Bohm s Alternative to Quantum Mechanics». Scientific American, 270, 1994, p. 58-67.
  • Barbosa, G. D.; N. Pinto-Net «A Bohmian Interpretation for Noncommutative Scalar Field Theory and Quantum Mechanics». Physical Review D, 69, 2004, p. 065014. DOI: 10.1103/PhysRevD.69.065014. arΧiv:0304105.
  • Bohm, David «A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables" I». Physical Review, 85, 1952, p. 166-179. DOI: 10.1103/PhysRev.85.166.
  • Bohm, David «A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of "Hidden Variables", II». Physical Review, 85, 1952, p. 180 - 193. DOI: 10.1103/PhysRev.85.180.
  • Bohm, David; BJ Hiley. The Undivided Universe: An ontological Interpretation of quantum theory. London: Routledge, 1993. ISBN 0-415-12185-X. 
  • Durr, Detlef; Sheldon Goldstein, Roderich Tumulka and Nino Zangh «Bohmian Mechanics» (PDF). Physical Review Letters, 93, 9, desembre 2004, pàg. 090.402. ISSN: 0031-9007. PMID: 15447078.
  • Holland, Peter R. The Quantum Theory of Motion: An Account of the de Broglie-Bohm Causal Interpretation of Quantum Mechanics. Cambridge: Cambridge University Press, 1993. ISBN 0-521-48543-6. 
  • Passon, Oliver. Why isn't every physicist a Bohmian?, 2004.  arΧiv:0412119
  • Sanz, A. S.; F. Borondo «A Bohmian view on quantum decoherence». The European Physical Journal D, 44, 2003, pàg. 319. DOI: 10.1140/epjd/e2007-00191-8. arΧiv:0310096. arΧiv:0310096
  • Sanz, A.S. «A Bohmian approach to quantum fractals». J. Phys A: Math. Gen, 38, 2005, pàg. 319. DOI: 10.1088/0305-4470/38/26/013.
  • Silverman, Mark P. And Yet It Moves: Strange Systems and Subtle Creative in Physics. Cambridge: Cambridge University Press, 1993. ISBN 0-521-44631-7. 
  • Streater, Ray F. Bohmian mechanics is a "lost causi", 2003 [Consulta: 25 juny 2006]. 

Enllaços externs[modifica]


Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Usuari:Mcapdevila/Interpretacions_de_la_mecànica_quàntica&oldid=20189898»