Interpretación de Von Neumann-Wigner - Von Neumann–Wigner interpretation

La interpretación de von Neumann-Wigner , también descrita como "la conciencia causa el colapso ", es una interpretación de la mecánica cuántica en la que se postula que la conciencia es necesaria para completar el proceso de medición cuántica .

Antecedentes: observación en mecánica cuántica

En la interpretación ortodoxa de Copenhague , la mecánica cuántica predice solo las probabilidades de diferentes resultados experimentales observados. Lo que constituye un observador o una observación no está directamente especificado por la teoría, y el comportamiento de un sistema bajo medición y observación es completamente diferente de su comportamiento habitual: la función de onda que describe un sistema se extiende en una superposición cada vez mayor de diferentes posibles situaciones. Sin embargo, durante la observación, la función de onda que describe el sistema colapsa a una de varias opciones. Si no hay observación, este colapso no ocurre y ninguna de las opciones se vuelve menos probable.

Se puede predecir utilizando la mecánica cuántica, sin un postulado de colapso, que un observador que observe una superposición cuántica se convertirá en una superposición de diferentes observadores que ven cosas diferentes. El observador tendrá una función de onda que describe todos los posibles resultados. Aún así, en la experiencia real, un observador nunca siente una superposición, pero siempre siente que uno de los resultados ha ocurrido con certeza. Este aparente conflicto entre la descripción de una función de onda y la experiencia clásica se denomina problema de observación (ver Problema de medición ).

La interpretación

En su libro de 1932 The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics , John von Neumann argumentó que las matemáticas de la mecánica cuántica permiten que el colapso de la función de onda se coloque en cualquier posición de la cadena causal desde el dispositivo de medición hasta la "percepción subjetiva" de la observador humano. En 1939, Fritz London y Edmond Bauer defendieron este último límite (la conciencia). En la década de 1960, Eugene Wigner reformuló el experimento mental del " gato de Schrödinger " como " el amigo de Wigner " y propuso que la conciencia de un observador es la línea de demarcación que precipita el colapso de la función de onda, independientemente de cualquier interpretación realista. Ver conciencia y medición . Se postula que la mente no es física y es el único aparato de medición verdadero.

Esta interpretación ha sido resumir así:

Las reglas de la mecánica cuántica son correctas, pero solo hay un sistema que puede tratarse con la mecánica cuántica, a saber, todo el mundo material. Existen observadores externos que no pueden ser tratados dentro de la mecánica cuántica, a saber , mentes humanas (y quizás animales) , que realizan mediciones en el cerebro que provocan el colapso de la función de onda.

Henry Stapp ha defendido el concepto de la siguiente manera:

Desde el punto de vista de las matemáticas de la teoría cuántica, no tiene sentido tratar un dispositivo de medición como intrínsecamente diferente de la colección de constituyentes atómicos que lo componen. Un dispositivo es simplemente otra parte del universo físico ... Además, los pensamientos conscientes de un observador humano deberían estar conectados causalmente de manera más directa e inmediata con lo que está sucediendo en su cerebro, no con lo que está sucediendo en algún dispositivo de medición. .. Nuestros cuerpos y cerebros se convierten así ... en partes del universo físico descrito mecánicamente cuántica. Tratar todo el universo físico de esta manera unificada proporciona una base teórica conceptualmente simple y lógicamente coherente ...

Objeciones a la interpretación

Hay otras posibles soluciones para el experimento mental del "amigo de Wigner", que no requieren que la conciencia sea diferente de otros procesos físicos. Además, Wigner en realidad cambió a esas interpretaciones (y se alejó de "la conciencia causa colapso") en sus últimos años. Esto se debió en parte a que estaba avergonzado de que "la conciencia causa el colapso" puede conducir a una especie de solipsismo , pero también porque decidió que se había equivocado al intentar aplicar la física cuántica a la escala de la vida cotidiana (específicamente, rechazó su inicial idea de tratar los objetos macroscópicos como sistemas aislados). Ver conciencia y superposición .

Esta interpretación se basa en una forma interaccionista de dualismo que es inconsistente con el materialismo que se usa comúnmente para comprender el cerebro y es aceptado por la mayoría de los científicos. (El materialismo asume que la conciencia no tiene un papel especial en relación con la mecánica cuántica.) A pesar del problema de la medición , apuntan a un cierre causal de la física , sugiriendo un problema con cómo la conciencia y la materia podrían interactuar, que recuerda las objeciones al dualismo de sustancias de Descartes .

La única forma de dualismo interaccionista que ha parecido remotamente sostenible en la imagen contemporánea es la que explota ciertas propiedades de la mecánica cuántica. Hay dos formas de hacerlo. Primero, algunos [por ejemplo, Eccles 1986] han apelado a la existencia de indeterminación cuántica y han sugerido que una conciencia no física podría ser responsable de llenar los vacíos causales resultantes, determinando qué valores podrían tomar algunas magnitudes físicas dentro de una distribución aparentemente " probabilística ". ... Esta es una sugerencia audaz e interesante, pero tiene una serie de problemas ... Una segunda forma en que la mecánica cuántica aborda el tema del cierre causal radica en el hecho de que en algunas interpretaciones del formalismo cuántico , la conciencia misma juega un papel causal vital papel, que se requiere para provocar el llamado " colapso de la función de onda ". Se supone que este colapso ocurre con cualquier acto de medición ; y en una interpretación, la única forma de distinguir una medida de una no medida es a través de la presencia de conciencia. Esta teoría ciertamente no es universalmente aceptada (para empezar, presupone que la conciencia no es en sí misma física , seguramente contraria a los puntos de vista de la mayoría de los físicos), y yo no la acepto, pero en cualquier caso parece que el tipo de causalidad El trabajo que la conciencia realiza aquí es bastante diferente del tipo requerido para que la conciencia juegue un papel en la dirección de la conducta ... En cualquier caso, todas las versiones del dualismo interaccionista tienen un problema conceptual que sugiere que tienen menos éxito en evitar el epifenomenalismo de lo que parecen; o al menos no están en mejor situación que [el dualismo naturalista ]. Incluso en estos puntos de vista, hay un sentido en el que lo fenoménico es irrelevante. Siempre podemos restar el componente fenoménico de cualquier explicación explicativa, produciendo un componente puramente causal .

-  David Chalmers , "La irreductibilidad de la conciencia" en la mente consciente: en busca de una teoría fundamental

La interpretación también ha sido criticada por no explicar qué cosas tienen suficiente conciencia para colapsar la función de onda. Además, plantea un papel importante para la mente consciente, y se ha cuestionado cómo podría ser este el caso del universo anterior, antes de que la conciencia hubiera evolucionado o surgido. Se ha argumentado que "[la conciencia causa el colapso] no permite una discusión sensata de la cosmología del Big Bang o la evolución biológica ". Por ejemplo, Roger Penrose comentó: "[L] a evolución de la vida consciente en este planeta se debe a mutaciones apropiadas que han tenido lugar en varios momentos. Estos, presumiblemente, son eventos cuánticos, por lo que existirían solo en forma linealmente superpuesta hasta que condujo finalmente a la evolución de un ser consciente, ¡cuya existencia misma depende de que hayan tenido lugar 'realmente' todas las mutaciones correctas! " Otros suponen además una mente universal (ver también panpsiquismo y panexperiencialismo ). Otros investigadores han expresado objeciones similares a la introducción de cualquier elemento subjetivo en el colapso de la función de onda.

Testabilidad

Todas las interpretaciones de la mecánica cuántica son empíricamente indistinguibles, ya que todas predicen los mismos resultados para los experimentos de la mecánica cuántica. Se ha argumentado que los resultados de los experimentos de borradores cuánticos de elección retardada falsifican empíricamente esta interpretación. Sin embargo, se demostró que el argumento no era válido porque un patrón de interferencia solo sería visible después de que las detecciones posteriores a la medición se correlacionaran mediante el uso de un contador de coincidencias; si eso no fuera cierto, el experimento permitiría enviar señales al pasado. El experimento del borrador cuántico de elección retardada también se ha utilizado para defender el apoyo de esta interpretación, pero, al igual que con otros argumentos, ninguna de las referencias citadas prueba o falsifica esta interpretación.

Recepción

Se realizó una encuesta en una conferencia de mecánica cuántica en 2011 con 33 participantes (incluidos físicos, matemáticos y filósofos). Los investigadores encontraron que el 6% de los participantes (2 de los 33) indicaron que creían que el observador "desempeña un papel físico distinguido (por ejemplo, colapso de la función de onda por la conciencia)". Esta encuesta también afirma que el 55% (18 de los 33) indicó que cree que el observador "juega un papel fundamental en la aplicación del formalismo pero no juega un papel físico diferenciado". También mencionan que "los relatos populares a veces han sugerido que la interpretación de Copenhague atribuye ese papel a la conciencia. En nuestra opinión, esto es malinterpretar la interpretación de Copenhague".

Puntos de vista de los pioneros de la mecánica cuántica

Muchos de los creadores de la teoría de la mecánica cuántica sostuvieron que los humanos pueden interrogar eficazmente a la naturaleza interactuando con ella y que, en este sentido, la mecánica cuántica no es diferente de la mecánica clásica . Además, Werner Heisenberg sostuvo que el colapso de la función de onda , "El cambio discontinuo en la función de probabilidad", tiene lugar cuando el resultado de una medición se registra en la mente de un observador. Sin embargo, esto se debe a que entendió la función de probabilidad como un artefacto del conocimiento humano: también argumentó que la realidad de la transición material de "posible" a "real" era independiente de la mente. Albert Einstein , que creía en el realismo y no aceptaba la integridad teórica de la mecánica cuántica, también apeló a la concepción meramente epistémica de la función de onda:

[Yo defiendo] que uno conciba la función psi [es decir, la función de onda] sólo como una descripción incompleta de un estado real de cosas, donde lo incompleto de la descripción es forzado por el hecho de que la observación del estado sólo es capaz de captar parte de la situación fáctica real. Entonces se puede al menos escapar de la concepción singular de que la observación (concebida como un acto de conciencia) influye en el estado físico real de las cosas; el cambio en la función psi a través de la observación no corresponde entonces esencialmente al cambio en una cuestión de hecho real, sino más bien a la alteración en nuestro conocimiento de esta cuestión de hecho.

Heisenberg y Bohr describieron la mecánica cuántica en términos lógicos positivistas . Bohr también se interesó activamente por las implicaciones filosóficas de las teorías cuánticas, como su complementariedad , por ejemplo. Él creía que la teoría cuántica ofrece una descripción completa de la naturaleza, aunque simplemente no es adecuada para las experiencias cotidianas, que están mejor descritas por la mecánica clásica y la probabilidad. Bohr nunca especificó una línea de demarcación por encima de la cual los objetos dejan de ser cuánticos y se vuelven clásicos. Creía que no se trataba de una cuestión de física, sino de filosofía o de conveniencia.

Ver también

Referencias

enlaces externos