Mecánica Cuántica y Variables Ocultas
Una mirada a variables ocultas, estados cuánticos y su impacto en la realidad.
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Tabla de contenidos
La mecánica cuántica es una rama de la física que busca explicar cómo se comportan las partículas muy pequeñas, como los átomos y las partículas subatómicas. En su esencia, a menudo desafía nuestra comprensión de la realidad y lo que significa medir algo.
Variables ocultas?
¿Qué SonEl término "variables ocultas" se refiere a factores desconocidos que pueden ayudar a explicar el comportamiento de un sistema cuántico. Imagina un tarro lleno de canicas de diferentes colores. Si no puedes ver dentro del tarro, podrías adivinar los colores según los sonidos que hacen las canicas al agitarlo. Los colores de las canicas son las variables ocultas que determinan el resultado que observas pero que no puedes ver directamente.
En la física cuántica, las variables ocultas pueden ayudar a proporcionar una imagen completa del estado de un sistema. Sin embargo, hay un debate en curso sobre si estos factores ocultos pueden existir sin entrar en conflicto con lo que actualmente sabemos sobre la mecánica cuántica.
Estados Cuánticos y Medición
En la mecánica cuántica, un sistema se describe por algo llamado "estado cuántico". Esto es como una receta completa que nos informa cómo se comportará el sistema bajo varias condiciones. Sin embargo, el acto de medir un estado cuántico puede alterarlo, llevando a lo que se conoce como "Colapso de la Función de Onda".
Esto significa que cuando intentamos observar una partícula, podríamos influir en su estado. Por ejemplo, si medimos la posición de un electrón, podríamos cambiar dónde está y cómo se comporta. Este fenómeno lleva a discusiones sobre la completitud de la mecánica cuántica.
El Gato de Schrödinger
Un famoso experimento mental llamado "el gato de Schrödinger" ayuda a ilustrar estas ideas. En este escenario, un gato se coloca en una caja sellada con un átomo radiactivo. Si el átomo se desintegra, libera veneno y mata al gato. Hasta que alguien abra la caja para comprobar, decimos que el gato está vivo y muerto a la vez, representando dos posibles resultados para el estado cuántico. Esta situación plantea preguntas sobre lo que significa medir algo y cómo los resultados pueden existir en múltiples estados hasta ser observados.
Teorema de Bell
Para explorar estas ideas más a fondo, el físico John Bell propuso un teorema. Este teorema investiga si las variables ocultas podrían explicar los resultados de los experimentos cuánticos. El trabajo de Bell es esencial porque muestra que si las variables ocultas existen, deben actuar de maneras que no entren en conflicto con las predicciones de la mecánica cuántica.
El teorema condujo a experimentos que pusieron a prueba las predicciones de la mecánica cuántica contra las teorías de variables ocultas. Los resultados apoyaron consistentemente la mecánica cuántica y plantearon más preguntas sobre la naturaleza de la realidad.
Teorema de No Variables Ocultas
Este teorema establece que, si se cumplen ciertas condiciones, las variables ocultas no pueden explicar todos los fenómenos observados en la mecánica cuántica. Específicamente, si la medición de una partícula afecta instantáneamente el comportamiento de otra partícula, a pesar de estar separadas por una gran distancia, sugiere una conexión que va más allá de las variables ocultas.
Esta idea de "No localidad" desafía nuestra comprensión cotidiana del espacio y el tiempo. En la física clásica, si empujas un extremo de una cuerda, el otro extremo se mueve poco después. La no localidad sugiere que algo así puede suceder instantáneamente a través de distancias en el mundo cuántico, desafiando las relaciones típicas de causa y efecto.
Teoría de De Broglie-Bohm
LaEn medio del debate sobre las variables ocultas y la mecánica cuántica, la teoría de de Broglie-Bohm ofrece una perspectiva alternativa. Esta teoría sugiere que las partículas tienen posiciones y velocidades definidas, contrariamente a la visión probabilística de la mecánica cuántica. En este marco, las partículas están influenciadas por una "onda piloto", que las guía mientras se mueven a través del espacio.
La idea es que, mientras la mecánica cuántica describe el comportamiento general de las partículas a través de probabilidades, la teoría de de Broglie-Bohm presenta una imagen más determinista a un nivel fundamental. Sugiere que las partículas siempre saben a dónde ir, influenciadas por la onda asociada a ellas.
Explicando Mediciones
La teoría de de Broglie-Bohm proporciona una explicación interesante para las mediciones en la mecánica cuántica. En este marco, cuando medimos la posición de una partícula, interactuamos con ella de una manera que afecta su comportamiento. Sin embargo, esta interacción no simplemente crea el estado de la partícula; revela algo que existía anteriormente.
Por ejemplo, cuando mides dónde está una partícula, no estás creando su posición, sino descubriéndola. Así, en esta teoría, las mediciones moldean activamente cómo entendemos los sistemas cuánticos mientras aún se alinean con las predicciones cuánticas más amplias.
No Localidad en la Teoría de de Broglie-Bohm
Uno de los desafíos de la teoría de de Broglie-Bohm es su no localidad. Dado que la onda piloto puede influir en las partículas instantáneamente a través de vastas distancias, plantea preguntas sobre la visión convencional del espacio. Sin embargo, muchos físicos argumentan que esta no localidad no es un defecto, sino un reflejo de cómo funciona el universo a un nivel fundamental.
La noción de que las partículas pueden conectarse instantáneamente desafía nuestra experiencia cotidiana, pero también nos invita a repensar cómo entendemos las interacciones en el mundo cuántico. Si el universo es de hecho no local, sugiere que nuestra comprensión de causa y efecto puede necesitar ser ampliada.
Implicaciones para la Realidad
Estas discusiones tienen implicaciones significativas para nuestra comprensión de la realidad. Si las variables ocultas existen, pueden remodelar cómo percibimos el mundo cuántico y su relación con el universo observable. Por otro lado, si la teoría de de Broglie-Bohm es válida, puede proporcionar una imagen más coherente de los fenómenos cuánticos, reconociendo las complejidades que surgen de las mediciones.
Conclusión
La mecánica cuántica presenta una compleja red de ideas que desafían nuestras visiones de la realidad. La idea de variables ocultas y teorías como la de de Broglie-Bohm nos invitan a reevaluar cómo entendemos la medición, la causalidad y la naturaleza de la existencia misma. A medida que los físicos continúan poniendo a prueba estos conceptos, desbloquean potencialmente nuevas dimensiones de nuestra comprensión del universo y las reglas fundamentales que lo rigen.
A través de la investigación y la experimentación en curso, nos acercamos a captar el extraño y fascinante mundo de la mecánica cuántica, proporcionando un marco más rico para entender no solo las pequeñas partículas que forman nuestra realidad, sino también la misma naturaleza de la existencia.
Título: The De Broglie-Bohm theory {\it is} and {\it is not} a hidden variable theory
Resumen: We will first define what is meant by ``hidden variables". Then, we will review various theorems proving the impossibility of theories introducing such variables and then show that the de Broglie-Bohm theory is not refuted by those theorems. We will also explain the relation between those theorems and nonlocality, with or without introducing Bell's inequalities.
Autores: Jean Bricmont
Última actualización: 2023-07-11 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2307.05148
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2307.05148
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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