Interpretaciones de la Mecánica Cuántica

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Interpretaciones de la Mecánica Cuántica

La Mecánica Cuántica, aunque es aceptada como correcta por la totalidad de la comunidad física, es muy polémica. Aún así, la polémica no reside tanto en la teoría en sí misma, sino en cómo interpretar sus predicciones. Hay varias interpretaciones diferentes, la mayoría de las cuales tienen como punto de conflicto el postulado de la medida, su necesidad e implicaciones. Otra fuente de controversia es la aparente no-localidad de la Mecánica Cuántica, un fenómeno relacionado estrechamente con el entrelazamiento cuántico.

En la Mecánica Cuántica, el comportamiento de una partícula es descrito por su estado. Éste es una abstracción matemática que contiene toda la información sobre la partícula. Un estado puede verse como una combinación de otros estados “básicos” (llamados estados propios), cada uno de los cuales da una respuesta posible a la cantidad que se está midiendo. Digamos, por ejemplo, que estamos interesados en la energía de una partícula. En la Mecánica Cuántica, la partícula no necesita tener una energía bien definida, sino que puede de hecho tener varias energías posibles al mismo tiempo. Decimos entonces que el la partícula está en un estado que es una “combinación lineal” de estados. Por ejemplo, un electrón podría estar en un estado con tres energías posibles a las que podríamos dar los números 1, 2 y 3.

El hecho de que el electrón esté en un estado que combina esas tres energías no quiere decir que no sepamos la energía del electrón: de hecho, quiere decir que el electrón evolucionaría según el estado en el que está, que es una combinación de las energías 1, 2 y 3. El electrón está en los tres estados al mismo tiempo. La cosa cambia cuando medimos la energía del electrón. Al hacerlo, el estado del electrón dejará de ser una combinación de las tres energías diferentes y pasará a tener solo una de las tres. Es imposible saber en cuál caerá, aunque las amplitudes -números que multiplican a cada uno de los estados- nos dan la probabilidad de que el electrón pase a tener ese estado energético en concreto.


La interpretación de Copenhague

La interpretación de Copenhague fue desarrollada cuando la Mecánica Cuántica era aún una teoría en desarrollo. Fue formulada por Bohr, Heisenberg y otros en los años 20 del siglo pasado. Intenta explicar la razón detrás del colapso de la función de onda. Fue considerada hasta hace muy poco la interpretación estándar de la Mecánica Cuántica.

En la interpretación de Copenhague, hay una dualidad entre el reino cuántico y el clásico. Los aparatos de medida son dispositivos clásicos y miden propiedades clásicas: por lo tanto, las propiedades cuánticas del sistema se pierden al hacer una medición en él. La función de onda (el estado de la partícula) contiene el conocimiento que tiene el observador de la partícula, el cuál es modificado después de la medición. Antes del experimento, el observador sólo puede saber la probabilidad de cada uno de los posibles resultados.

Esto fue considerado ad-hoc por muchos físicos de aquel tiempo, especialmente por la noción de “medida”, algo vaga, y su falta de aplicabilidad al universo como un todo. Además, el postulado parecía crear una dualidad entre el mundo cuántico y el mundo “real”, lo que es inaceptable si uno cree que la Mecánica Cuántica es la teoría que describe la realidad. De todas formas, la interpretación de Copenhague sigue siendo considerada correcta por una parte substancial de la comunidad física.


La interpretación de múltiples universos

La interpretación de múltiples universos fue desarrollada por Hugh Everett in los años 50 del siglo pasado. Sin embargo, fue totalmente ignorada durante una década, hasta que Bryce DeWitt la popularizó y le dio el nombre de “múltiples universos”. En la interpretación de múltiples universos, no hay postulado de la medida ni referencias a observadores o medidas. Solo hay una entidad real, la función de onda universal, donde se da cada posible universo.

La idea de la interpretación de múltiples universos es tomarse seriamente las ecuaciones de la Mecánica Cuántica y usarlas para describir el universo como un todo, no solo el mundo microscópico o la relación entre observadores y medidas. En esta visión, el observador es también un sistema cuántico, el cual queda entrelazado con el sistema medido, de forma que parece obtenerse un resultado clásico a través de un proceso llamado decoherencia.

Lo que este proceso parece crear es una serie de realidades alternativas: en una de ellas, el experimentador encontrará el valor número 1; en otra, el valor número 2, etcétera. Sin embargo, solo hay una realidad, especificada por la función de onda universal y que contiene todas las historias alternativas. Lo que pasa es que esas historias quedan aisladas unas de otras debido a la decoherencia, de forma que parece que la función de onda ha saltado a uno de los valores.

La interpretación de múltiples universos está ganando popularidad a marchas forzadas, especialmente después de que algunas ideas parecidas surgieran independientemente en teoría de cuerdas.

Otras fuentes: la página de Max Tegmark’s, el artículo de la Wikipedia sobre múltiples universos.
Vídeo sobre la interpretación de múltiples universos.

La visión instrumentalista

A la visión instrumentalista no se la puede llamar interpretación, ya que su característica principal es la falta de interpretación. En esta visión, las teorías son herramientas que predicen resultados experimentales, nada más y nada menos. Algunos han resumido este punto de vista con la cita “calla y calcula”.

Hay muchas más interpretaciones de la Mecánica Cuántica. Para más información, viste el artículo de la Wikipedia.

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