querido lector,
Bienvenido de nuevo a nuestra serie sobre Mecánica Cuántica. En los artículos anteriores introdujimos el origen y los conceptos básicos de la mecánica cuántica, así como los estados de superposición, la superposición, el entrelazamiento cuántico y la verificación experimental. Hoy profundizaremos en el problema de la interpretación de la mecánica cuántica, centrándonos en la interpretación de Copenhague y la interpretación de muchos mundos.
1. Copenhague
La interpretación de Copenhague es una de las interpretaciones más aceptadas de la mecánica cuántica, propuesta por físicos como Niels Bohr en la conferencia de Copenhague. Proporciona una forma de explicar las mediciones y observaciones en mecánica cuántica.
En la interpretación de Copenhague, el estado de un sistema cuántico se describe mediante una función de onda. La evolución de la función de onda sigue la ecuación de Schrödinger, que puede utilizarse para calcular el valor esperado de diferentes cantidades físicas. Cuando hacemos una observación o una medición, la función de onda colapsa a un estado específico que corresponde a lo que observamos.
La interpretación de Copenhague enfatiza la importancia de las mediciones cuánticas. Las mediciones cuánticas provocan un colapso de la función de onda, lo que coloca al sistema cuántico en el estado específico correspondiente al resultado observado. A partir de la distribución de probabilidad de los resultados de la medición, podemos utilizar el cuadrado de la magnitud de la función de onda para calcular la probabilidad de que ocurran diferentes resultados de la medición.
Matemáticamente, para la medición de un sistema cuántico, podemos utilizar un operador (llamado operador de observación u operador de medición) para describirlo. Los valores propios del operador de observación corresponden a posibles mediciones, mientras que las funciones propias corresponden a los estados particulares en los que se encuentran las mediciones.
Tomando la medición del giro como ejemplo, podemos usar operadores de Pauli para describir la medición del giro en diferentes direcciones, como el operador de medición de giro S_z^+ y el operador de medición de giro S_z^-. Antes de la medición, el estado del giro puede ser un estado de superposición, como por ejemplo:
|Ψ⟩ = α| ↑⟩ + β|↓⟩
donde α y β son coeficientes complejos, y | ↑⟩ y |↓⟩ denotan los estados propios de spin-up y spin-down, respectivamente. Después de tomar una medición de espín, Copenhague explicó que el sistema colapsará a un estado de giro hacia arriba o hacia abajo con una probabilidad dada por el cuadrado de la magnitud de la función de onda.
2. Interpretación de muchos mundos
Además de la interpretación de Copenhague, existe otra interpretación controvertida: la interpretación de los muchos mundos. La interpretación de muchos mundos, propuesta por Hume y Weiner, ofrece una visión más exótica en la que un sistema cuántico no colapsa en un solo estado cuando se mide, sino que se divide en múltiples ramas, cada una de las cuales representa un posible resultado de medición.
Según la interpretación de los muchos mundos, cuando hacemos mediciones, el universo se divide en diferentes ramas, cada una de las cuales representa una observación diferente. Estas ramas forman un multiverso, donde cada rama corresponde a una posible medida. Esto significa que en una rama observamos el giro hacia arriba y en la otra rama observamos el giro hacia abajo.
Matemáticamente, la interpretación de muchos mundos utiliza la ecuación de evolución lineal de la mecánica cuántica, pero no introduce el concepto de colapso de la función de onda. En la interpretación de muchos mundos, la evolución de la función de onda es continua y determinista, mientras que las observaciones surgen a través de la división. Cada rama sigue la ley de evolución de la mecánica cuántica y la interacción entre ellas se considera débil y no dará lugar a efectos de interferencia evidentes.
La Interpretación de Muchos Mundos ofrece una interpretación muy diferente de las mediciones y observaciones cuánticas e intenta resolver el problema de medición de la Interpretación de Copenhague. Sin embargo, el MWI también enfrenta algunas controversias y desafíos filosóficos, uno de los cuales es cómo explicar la conexión entre la experiencia del observador y las observaciones.
Interpretación de Copenhague versus interpretación de muchos mundos
La interpretación de Copenhague y la interpretación de muchos mundos ofrecen diferentes perspectivas de interpretación de la mecánica cuántica. La interpretación de Copenhague se centra en los resultados de observaciones y mediciones, mientras que la interpretación de muchos mundos enfatiza la división de los sistemas cuánticos y la existencia de multiversos.
Estas dos explicaciones difieren al explicar algunos conceptos y fenómenos de la mecánica cuántica. Por ejemplo, la interpretación de Copenhague enfatiza el colapso de la función de onda y la aleatoriedad de las mediciones, mientras que la interpretación de muchos mundos explica el surgimiento de las mediciones a través de los conceptos de división y multiversos.
Los científicos y los filósofos difieren a la hora de elegir explicaciones. Algunos sostienen que la interpretación de Copenhague proporciona un marco explicativo simple pero eficaz capaz de explicar y predecir resultados experimentales. Otros argumentan que la interpretación de muchos mundos es más general y evita parte de la confusión conceptual de la interpretación de Copenhague.
Resumir
A través de la interpretación de Copenhague y la interpretación de muchos mundos, intentamos explicar los resultados de la observación y medición en la mecánica cuántica. La interpretación de Copenhague enfatiza el colapso de la función de onda y el surgimiento de las observaciones, mientras que la interpretación de muchos mundos propone una visión del multiverso, argumentando que las observaciones implican la división del universo.
Cualquiera que sea la interpretación elegida, la mecánica cuántica sigue siendo una teoría notablemente exitosa que describe con precisión el comportamiento del mundo microscópico. Diferentes perspectivas de interpretación proporcionan diferentes interpretaciones de la mecánica cuántica, que inspiran a los científicos a pensar y explorar la naturaleza del mundo cuántico.