Interpretación transaccional
Interpretación de la mecánica cuántica
Parte de una serie de artículos sobre
Mecánica cuántica
i ℏ d d a | O ⟩ = yo ^ | O ⟩ {\displaystyle i\hbar {\frac {d}{dt}}|\Psi \rangle ={\hat {H}}|\Psi \rangle }
Ecuación de Schrödinger
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La interpretación transaccional de la mecánica cuántica ( TIQM ) toma la función de onda del formalismo cuántico estándar , y su conjugado complejo, como ondas retardadas (hacia adelante en el tiempo) y avanzadas (hacia atrás en el tiempo) que forman una interacción cuántica como un apretón de manos o transacción de Wheeler-Feynman . Fue propuesta por primera vez en 1986 por John G. Cramer , quien sostiene que ayuda a desarrollar la intuición para los procesos cuánticos. También sugiere que evita los problemas filosóficos con la interpretación de Copenhague y el papel del observador, y también resuelve varias paradojas cuánticas . [1] [2] [3] La TIQM formó un punto de trama menor en su novela de ciencia ficción El puente de Einstein .

Más recientemente, también ha argumentado que el TIQM es consistente con el experimento de Afshar , mientras que afirma que la interpretación de Copenhague y la interpretación de los muchos mundos no lo son. [4]

La existencia de ondas tanto adelantadas como retardadas como soluciones admisibles a las ecuaciones de Maxwell fue explorada en la teoría de absorción de Wheeler-Feynman. Cramer recuperó su idea de dos ondas para su interpretación transaccional de la teoría cuántica. Mientras que la ecuación ordinaria de Schrödinger no admite soluciones adelantadas, su versión relativista sí, y estas soluciones adelantadas son las que utiliza TIQM.

En la TIQM, la fuente emite una onda usual (retardada) hacia adelante en el tiempo, pero también emite una onda avanzada hacia atrás en el tiempo; además, el receptor, que está más tarde en el tiempo, también emite una onda avanzada hacia atrás en el tiempo y una onda retardada hacia adelante en el tiempo. Un evento cuántico ocurre cuando un intercambio de "apretón de manos" de ondas avanzadas y retardadas desencadena la formación de una transacción en la que se transfieren energía, momento, momento angular, etc. El mecanismo cuántico detrás de la formación de la transacción se ha demostrado explícitamente para el caso de una transferencia de fotones entre átomos en la Sec. 5.4 del libro Collective Electrodynamics de Carver Mead . En esta interpretación, el colapso de la función de onda no sucede en ningún punto específico en el tiempo, sino que es "atemporal" y ocurre a lo largo de toda la transacción, y el proceso de emisión/absorción es simétrico en el tiempo. Las ondas se ven como físicamente reales, en lugar de un mero dispositivo matemático para registrar el conocimiento del observador como en algunas otras interpretaciones de la mecánica cuántica . [ cita requerida ] La filósofa y escritora Ruth Kastner sostiene que las ondas existen como posibilidades fuera del espacio-tiempo físico y que, por lo tanto, es necesario aceptar dichas posibilidades como parte de la realidad. [5]

Cramer ha utilizado TIQM en la enseñanza de mecánica cuántica en la Universidad de Washington en Seattle .

Avances respecto a interpretaciones anteriores

La TIQM es explícitamente no local y, como consecuencia, lógicamente consistente con la definición contrafáctica (CFD), el supuesto realista mínimo. [2] Como tal, incorpora la no localidad demostrada por los experimentos de prueba de Bell y elimina la realidad dependiente del observador que ha sido criticada como parte de la interpretación de Copenhague . Cramer afirma que los avances clave sobre la interpretación de estados relativos de Everett [6] son ​​que la interpretación transaccional tiene un colapso físico y es simétrica en el tiempo. [2] Cramer también afirma que la TI es consistente con la noción de un universo de bloques de Einstein, pero no depende de ella . [7] Kastner afirma que al considerar el producto de las funciones de onda avanzadas y retardadas, la regla de Born puede explicarse ontológicamente. [8]

La interpretación transaccional es superficialmente similar al formalismo vectorial de dos estados (TSVF) [9] que tiene su origen en el trabajo de Yakir Aharonov , Peter Bergmann y Joel Lebowitz de 1964. [10] [11] Sin embargo, tiene diferencias importantes: el TSVF carece de la confirmación y, por lo tanto, no puede proporcionar un referente físico para la Regla de Born (como lo hace TI). Kastner ha criticado algunas otras interpretaciones simétricas en el tiempo, incluida la TSVF, por hacer afirmaciones ontológicamente inconsistentes. [12]

Kastner ha desarrollado una nueva interpretación transaccional relativista (RTI), también llamada interpretación transaccional posibilista (PTI), en la que el espacio-tiempo mismo surge por medio de transacciones. Se ha argumentado que esta interpretación transaccional relativista puede proporcionar la dinámica cuántica para el programa de conjuntos causales . [13]

Debate

En 1996, Tim Maudlin propuso un experimento mental que incluía el experimento de elección retardada de Wheeler , que generalmente se toma como una refutación del TIQM. [14] Sin embargo, Kastner demostró que el argumento de Maudlin no es fatal para el TIQM. [15] [16]

En su libro, The Quantum Handshake , Cramer ha añadido una jerarquía a la descripción del pseudotiempo para abordar la objeción de Maudlin y ha señalado que algunos de los argumentos de Maudlin se basan en la aplicación inapropiada de la interpretación del conocimiento de Heisenberg a la descripción transaccional. [7]

La interpretación transaccional se enfrenta a críticas. A continuación se incluye una lista parcial y algunas respuestas:

  1. "TI no genera nuevas predicciones / no es comprobable / no ha sido comprobado."
    La TI es una interpretación exacta de la mecánica cuántica y, por lo tanto, sus predicciones deben ser las mismas que las de la mecánica cuántica. Al igual que la interpretación de los muchos mundos (IMM), la TI es una interpretación "pura" en el sentido de que no añade nada ad hoc, sino que proporciona un referente físico para una parte del formalismo que carecía de él (los estados avanzados que aparecen implícitamente en la regla de Born ). Por lo tanto, la exigencia que a menudo se hace de la TI de nuevas predicciones o de capacidad de prueba es errónea y malinterpreta el proyecto de interpretación como uno de modificación de la teoría. [17]
  2. “No está claro en qué parte del espacio-tiempo se produce una transacción”.
    Cramer (1986) ofrece una explicación clara al describir una transacción como una onda estacionaria de cuatro vectores cuyos puntos finales son los eventos de emisión y absorción. [18]
  3. "Maudlin (1996, 2002) ha demostrado que la TI es inconsistente".

    La crítica de probabilidad de Maudlin confundió la interpretación transaccional con la interpretación del conocimiento de Heisenberg. Sin embargo, planteó un punto válido sobre los posibles resultados causalmente conectados, lo que llevó a Cramer a añadir jerarquía a la descripción pseudotemporal de la formación de transacciones. [19] [15] [20] [21] [22] Kastner ha extendido la TI al dominio relativista y, a la luz de esta expansión de la interpretación, se puede demostrar que el Desafío Maudlin ni siquiera puede plantearse y, por lo tanto, queda anulado; no hay necesidad de la propuesta de "jerarquía" de Cramer. [23]

    Maudlin también ha afirmado que toda la dinámica de la TI es determinista y, por lo tanto, no puede haber "colapso". Pero esto parece ignorar la respuesta de los absorbedores, que es toda la innovación del modelo. En concreto, la linealidad de la evolución de Schrödinger se rompe por la respuesta de los absorbedores; esto establece directamente la transición de medición no unitaria, sin necesidad de modificaciones ad hoc a la teoría. La no unitaridad se analiza, por ejemplo, en el capítulo 3 del libro de Kastner The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics: The Reality of Possibility (CUP, 2012). [8]
  4. "No está claro cómo la interpretación transaccional maneja la mecánica cuántica de más de una partícula".
    Esta cuestión se aborda en el artículo de Cramer de 1986, en el que ofrece numerosos ejemplos de la aplicación de TIQM a sistemas cuánticos de múltiples partículas. Sin embargo, si la cuestión es sobre la existencia de funciones de onda de múltiples partículas en el espacio tridimensional normal, el libro de Cramer de 2015 entra en algunos detalles para justificar las funciones de onda de múltiples partículas en el espacio tridimensional. [24] Una crítica de la explicación de Cramer de 2015 sobre el tratamiento de los sistemas cuánticos de múltiples partículas se encuentra en Kastner 2016, "An Overview of the Transactional Interpretation and its Evolution into the 21st Century", Philosophy Compass (2016). [25] Observa en particular que la explicación de Cramer de 2015 es necesariamente antirrealista sobre los estados de múltiples partículas: si son solo parte de un "mapa", entonces no son reales, y en esta forma la TI se convierte en una interpretación instrumentalista, contraria a su espíritu original. Por lo tanto, el llamado "retiro" al espacio de Hilbert (criticado también más abajo en la larga discusión de la nota [24] ) puede verse en cambio como una expansión necesaria de la ontología, en lugar de un retroceso al antirrealismo/instrumentalismo sobre los estados de múltiples partículas. La vaga declaración (bajo [24] ) de que "las ondas de oferta son objetos espaciales tridimensionales algo efímeros" indica la falta de una definición clara de la ontología cuando uno intenta mantener todo en el espacio-tiempo 3+1.

Véase también

Referencias

  1. ^ Cramer, John (julio de 2009). "Interpretación transaccional de la mecánica cuántica". En Daniel Greenberger ; Klaus Hentschel ; Friedel Weinert (eds.). Compendio de Física Cuántica . Saltador. págs. 795–798. doi :10.1007/978-3-540-70626-7_223. ISBN 978-3-540-70622-9. Icono de acceso abierto
  2. ^ abc Cramer, John G. (julio de 1986). "La interpretación transaccional de la mecánica cuántica". Reseñas de física moderna . 58 (3): 647–688. Bibcode :1986RvMP...58..647C. doi :10.1103/RevModPhys.58.647. Icono de acceso abierto
  3. ^ Cramer, John G. (febrero de 1988). "Una visión general de la interpretación transaccional" (PDF) . Revista internacional de física teórica . 27 (2): 227–236. Bibcode :1988IJTP...27..227C. doi :10.1007/BF00670751. S2CID  18588747.
  4. ^ Cramer, John G. (diciembre de 2005). "¿Una despedida a Copenhague?". Analog . The Alternate View. Revistas Dell.
  5. ^ George Musser y Ruth Kastner; "¿Podemos resolver las paradojas cuánticas saliendo del espacio y del tiempo?", blog de Scientific American , 21 de junio de 2013.
  6. ^ Everett, Hugh (julio de 1957). "Formulación de estados relativos de la mecánica cuántica" (PDF) . Reseñas de física moderna . 29 (3): 454–462. Bibcode :1957RvMP...29..454E. doi :10.1103/RevModPhys.29.454.
  7. ^ de Cramer, John G. (2016). El apretón de manos cuántico: entrelazamiento, no localidad y transacciones . Springer Science+Business Media. ISBN 978-3319246406.
  8. ^ ab Kastner, RE La interpretación transaccional de la mecánica cuántica: la realidad de la posibilidad (CUP, 2012)
  9. ^ Avshalom C. Elitzur , Eliahu Cohen: La naturaleza retrocausal de la medición cuántica revelada por mediciones parciales y débiles , AIP Conf. Proc. 1408: Retrocausalidad cuántica: teoría y experimento (13-14 de junio de 2011, San Diego, California) , págs. 120-131, doi :10.1063/1.3663720
  10. ^ Aharonov, Yakir; Bergmann, Peter G.; Lebowitz, Joel L. (22 de junio de 1964). "Simetría temporal en el proceso cuántico de medición". Physical Review . 134 (6B). American Physical Society (APS): 1410–1416. Código Bibliográfico :1964PhRv..134.1410A. doi :10.1103/physrev.134.b1410. ISSN  0031-899X.
  11. ^ Yakir Aharonov, Lev Vaidman: Medidas protectoras de vectores de dos estados , en: Robert Sonné Cohen, Michael Horne, John J. Stachel (eds.): Potencialidad, entrelazamiento y pasión a distancia , Estudios mecánicos cuánticos para AM Shimony, Volumen dos, 1997, ISBN 978-0792344537 , págs. 1–8, pág. 2 
  12. ^ Kastner, Ruth E. (2017). "¿Existe realmente "retrocausación" en los enfoques simétricos en el tiempo de la mecánica cuántica?". Quantum Retrocausation III . Actas de la conferencia AIP. 1841 (1): 020002. arXiv : 1607.04196 . Código Bibliográfico :2017AIPC.1841b0002K. doi :10.1063/1.4982766. S2CID  55674241.
  13. ^ Kastner, Ruth E. (agosto de 2012). "La interpretación transaccional posibilista y la relatividad". Fundamentos de la física . 42 (8): 1094–1113. arXiv : 1204.5227 . Código Bibliográfico :2012FoPh...42.1094K. doi :10.1007/s10701-012-9658-4. S2CID  119274926.
  14. ^ Maudlin, Tim (1996). No localidad cuántica y relatividad: insinuaciones metafísicas de la física moderna (1.ª ed.). Wiley-Blackwell. ISBN 978-1444331271.
  15. ^ ab Kastner, Ruth E (mayo de 2006). "Interpretación transaccional de Cramer y problemas de bucles causales". Synthese . 150 (1): 1–14. arXiv : quant-ph/0408109 . doi :10.1007/s11229-004-6264-9. S2CID  5388235.
  16. ^ Kastner, Ruth E (2012). "Sobre la elección retardada y los experimentos de absorción contingente". ISRN Mathematical Physics . 2012 (1): 1–9. arXiv : 1205.3258 . Bibcode :2012arXiv1205.3258K. doi : 10.5402/2012/617291 . S2CID  72712087.
  17. ^ The Quantum Handshake de John G. Cramer, p. 183: "Ninguna interpretación consistente de la mecánica cuántica puede ser probada experimentalmente, porque cada una es una interpretación del mismo formalismo mecánico cuántico, y el formalismo hace las predicciones. La interpretación transaccional es una interpretación exacta del formalismo de la mecánica cuántica. Al igual que las interpretaciones de los muchos mundos y de Copenhague, la TI es una interpretación "pura" que no añade nada ad hoc , pero sí proporciona un referente físico para una parte del formalismo que ha faltado (por ejemplo, las funciones de onda avanzadas que aparecen en la regla de probabilidad de Born y los cálculos de amplitud). Por lo tanto, la demanda de nuevas predicciones o comprobabilidad de una interpretación se basa en un error conceptual del interrogador que malinterpreta una interpretación como una modificación de la teoría cuántica. Según la navaja de Occam, se debe preferir la hipótesis que introduce la menor cantidad de suposiciones independientes. La TI ofrece esta ventaja sobre sus rivales, en el sentido de que la regla de probabilidad de Born es un resultado en lugar de una suposición independiente".
  18. ^ El apretón de manos cuántico de John G. Cramer, p. 183: El TIQM "representa una transacción como si emergiera de un apretón de manos de confirmación de oferta como una onda estacionaria de cuatro vectores normal en el espacio tridimensional con puntos finales en los vértices de emisión y absorción. Kastner ha predicho una explicación alternativa de la formación de transacciones en la que la formación de una transacción no es un proceso espaciotemporal sino uno que tiene lugar en un nivel de posibilidad en un espacio de Hilbert superior en lugar de en un espacio-tiempo de 3+1 dimensiones".
  19. ^ Berkovitz, J. (2002). «Sobre los bucles causales en el ámbito cuántico», en T. Placek y J. Butterfield (Ed.), Actas del Taller de investigación avanzada de la OTAN sobre modalidad, probabilidad y teoremas de Bell, Kluwer, 233–255.
  20. ^ Marchildon, L (2006). "Bucles causales y colapso en la interpretación transaccional de la mecánica cuántica". Physics Essays . 19 (3): 422–9. arXiv : quant-ph/0603018 . Código Bibliográfico :2006PhyEs..19..422M. doi :10.4006/1.3025811. S2CID  14249516.
  21. ^ The Quantum Handshake de John G. Cramer, p. 184: "Maudlin planteó un interesante desafío para la interpretación transaccional al señalar una paradoja que se puede construir cuando la no detección de una partícula lenta que se mueve en una dirección modifica la configuración de detección en otra dirección. La TI se ocupa de este problema... introduciendo una jerarquía en el orden de la formación transaccional... En las referencias se pueden encontrar otras soluciones al problema planteado por Maudlin."
  22. ^ The Quantum Handshake de John G. Cramer, p. 184: Maudlin también afirmó, basándose en su suposición de que la función de onda es una representación del conocimiento del observador, que debe cambiar cuando se dispone de nueva información. "Esa visión inspirada en Heisenberg no es parte de la Interpretación Transaccional, y su introducción conduce a un argumento de probabilidad falso. En la Interpretación Transaccional, la onda de oferta no cambia mágicamente en pleno vuelo en el instante en que se dispone de nueva información, y su aplicación correcta conduce al cálculo correcto de probabilidades que son consistentes con la observación".
  23. ^ Kastner, RE (2016). "La interpretación transaccional relativista: inmune al desafío sensiblero". arXiv : 1610.04609 [quant-ph].
  24. ^ abc El apretón de manos cuántico de John G. Cramer, pág. 184. Las publicaciones anteriores de Cramer "ofrecieron muchos ejemplos de la aplicación de la TI a sistemas que involucran más de una partícula. Estos incluyen el experimento de Freedman-Clauser, que describe una transacción de 2 fotones con tres vértices, y el efecto Hanbury-Brown-Twiss, que describe una transacción de 2 fotones con cuatro vértices. [Otras publicaciones contienen] muchos ejemplos de sistemas multipartícula más complicados, incluidos sistemas con átomos y fotones. Pero quizás la pregunta planteada anteriormente se basa en la creencia de que las funciones de onda mecánicas cuánticas para sistemas de más de una partícula no pueden existir en el espacio tridimensional normal y deben caracterizarse en cambio como existentes solo en un espacio de Hilbert abstracto de muchas dimensiones. De hecho, la "Interpretación transaccional posibilista" de Kastner adopta este punto de vista y describe la formación de transacciones como algo que aparece en última instancia en el espacio 3D pero que se forma a partir de las funciones de onda del espacio de Hilbert. ... La interpretación transaccional "estándar" presentada aquí, con sus ideas sobre el mecanismo detrás del colapso de la función de onda a través de La formación de transacciones proporciona una nueva visión de la situación que hace innecesario el retroceso al espacio de Hilbert. La onda de oferta para cada partícula puede considerarse como la función de onda de una partícula libre (es decir, no correlacionada) y puede verse como existente en el espacio tridimensional normal. La aplicación de las leyes de conservación y la influencia de las variables de las otras partículas del sistema sobre la partícula de interés no se producen en la etapa de onda de oferta del proceso, sino en la formación de las transacciones. Las transacciones "unen" las diversas funciones de onda de partículas que de otro modo serían independientes y que abarcan una amplia gama de posibles valores de parámetros en un conjunto consistente, y solo aquellos subcomponentes de la función de onda que están correlacionados para satisfacer las condiciones de contorno de la ley de conservación en los vértices de la transacción pueden participar en esta formación de transacciones. Las "zonas permitidas" del espacio de Hilbert surgen de la acción de la formación de transacciones, no de las restricciones sobre las ondas de oferta iniciales, es decir, las funciones de onda de partículas. Por lo tanto, la afirmación de que las funciones de onda cuánticas de partículas individuales en un sistema cuántico de múltiples partículas no pueden existir en el espacio tridimensional ordinario es una interpretación errónea del papel del espacio de Hilbert, la aplicación de las leyes de conservación y los orígenes del entrelazamiento. Confunde el "mapa" con el "territorio". Las ondas de oferta son objetos espaciales tridimensionales algo efímeros, pero sólo aquellos componentes de la onda de oferta que satisfacen las leyes de conservación y los criterios de entrelazamiento pueden proyectarse en la transacción final, que también existe en el espacio tridimensional.
  25. ^ Kastner, RE (2016). "La interpretación transaccional y su evolución hacia el siglo XXI: una visión general". arXiv : 1608.00660 [quant-ph].
Lectura adicional
  • John G. Cramer, El apretón de manos cuántico: entrelazamiento, no localidad y transacciones , Springer Verlag 2016, ISBN 978-3-319-24642-0 . 
  • Ruth E. Kastner, La interpretación transaccional de la mecánica cuántica: la realidad de la posibilidad, Cambridge University Press, 2012.
  • Ruth E. Kastner, Entendiendo nuestra realidad invisible: Resolviendo acertijos cuánticos, Imperial College Press, 2015.
  • Tim Maudlin, Quantum Non-Locality and Relativity , Blackwell Publishers 2002, ISBN 0-631-23220-6 (analiza un experimento gedanken diseñado para refutar la TIQM; esto ha sido refutado en Kastner 2012, Capítulo 5) 
  • Carver A. Mead, Electrodinámica colectiva: fundamentos cuánticos del electromagnetismo , 2000, ISBN 9780262133784 . 
  • John Gribbin , en Schrödinger's Kittens and the Search for Reality : solving the quantum mysteries, ofrece una visión general de la interpretación de Cramer y afirma que “con un poco de suerte, reemplazará a la interpretación de Copenhague como la forma estándar de pensar sobre la física cuántica para la próxima generación de científicos”.
  • John G. Cramer, profesor emérito de Física de la Universidad de Washington, presenta "Exploración del apretón de manos cuántico". Vídeo de YouTube del 1 de febrero de 2018.
  • Pavel V. Kurakin, George G. Malinetskii, How bees can possible explain quantum paradoxes, Automates Intelligents (2 de febrero de 2005). (Este artículo habla sobre un trabajo que intenta desarrollar TIQM más a fondo)
  • Kastner también ha aplicado TIQM a otras cuestiones de mecánica cuántica en [1] "La interpretación transaccional, los contrafácticos y los valores débiles en la teoría cuántica" y [2] "El experimento del mentiroso cuántico en la interpretación transaccional".
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