¿La imprevisibilidad del mundo cuántico tiene algún efecto práctico en nuestra macro realidad?

Déjame tirar mis 2 centavos aquí. Me gusta que preguntes sobre las aplicaciones prácticas de la imprevisibilidad cuántica. Como lo señalan otros, no está claro si esta imprevisibilidad es inherente a la naturaleza, o si hay algún superdeterminismo en juego que solo hace que lo cuántico nos parezca aleatorio. Sin embargo, cualquiera que sea, la mecánica cuántica todavía nos permite hacer algunas cosas muy interesantes y prácticas que no podríamos hacer sin ellas. De hecho si crees 2 cosas:

– La información no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz.

– las predicciones de la mecánica cuántica son correctas ( independientemente de si la mecánica cuántica es en realidad una teoría determinista)

Entonces puedes hacer lo siguiente:

1) Generar (más) aleatoriedad. Los números aleatorios son extremadamente útiles para varias aplicaciones (muchas de las cuales tienen que ver con la criptografía), pero en la práctica es difícil hacer números “verdaderamente” aleatorios, por lo que usamos generadores de números pseudoaleatorios. Si está paranoico con respecto a su aleatoriedad, esto no le agrada y le gustaría algo que no sea pseudoaleatorio. Ahora puede decir que usa patrones climáticos o números de lotería para obtener aleatoriedad, pero esos son sistemas deterministas y si alguien tiene pleno conocimiento de ellos, entonces no hay nada al azar. Y como eres súper paranoico, eso no es suficiente.

Bueno, nunca podemos descartar que el mundo sea realmente determinista, pero, ¿y si asumimos que para empezar tuviste un poco de aleatoriedad y querías obtener más? ¿Puedes entonces aplicar algún proceso determinista para obtener más aleatoriedad? Bueno, clásicamente no, pero resulta que la mecánica cuántica te permite obtener tanta aleatoriedad verdadera como quieras. Es decir, si comienzas con unos pocos números, que supones que son verdaderamente aleatorios, entonces puedes generar tanta aleatoriedad como quieras y lo que es realmente impactante es que esto es cierto, incluso si la mecánica cuántica es determinista .

Esto se prueba utilizando algo llamado “teorema del libre albedrío” y la no localidad de la mecánica cuántica. Puede encontrar una buena explicación de todo esto aquí: Quantum Randomness. Y creo que este último artículo es el más relevante para su pregunta.

2) Criptografía cuántica. En la criptografía, lo que normalmente desea es que pueda hablar con otra persona a través de algún canal de comunicación pública, sin que nadie sepa lo que está hablando. Ahora esto ya se está haciendo en Internet con protocolos criptográficos, pero todos se basan en ciertas suposiciones sobre problemas matemáticos (por ejemplo, en el hecho de que se cree que es difícil, es decir, lleva mucho tiempo) para que las computadoras tengan en cuenta un número en su mejor momento. constituyentes). Entonces, una vez más, si eres súper paranoico, esto no es lo suficientemente bueno, ya que probablemente alguien con suficiente poder de computación podría romper estos protocolos (o tal vez alguien encuentre una forma inteligente y eficiente de factorizar los números). La mecánica cuántica vuelve al rescate de nuevo. Le permite crear un protocolo para una comunicación segura en el que, sin importar cuán poderoso sea el intruso, ella no puede aprender nada sobre su comunicación.

Al igual que en el caso de la generación de aleatoriedad, necesita un pequeño secreto compartido con su amigo, antes de iniciar el protocolo. Lo que realmente hace el protocolo es crear más secretos compartidos entre usted y su amigo que puede usar para cifrar la comunicación.

Estas son solo 2 aplicaciones posibles (hay muchas otras) y, como pueden imaginar, tienen muchas aplicaciones prácticas. Por lo tanto, la mecánica cuántica tiene aplicaciones muy prácticas para nuestro mundo macro, ya sea impredecible o no, siempre que haya alguna impredecibilidad finita para empezar. 🙂

La explicación más detallada de por qué los físicos explican el mundo cuántico en términos de probabilidad se debe a la existencia de partículas desconocidas en el núcleo de todas las partículas subatómicas. La teoría que trata de la naturaleza y las características de las partículas subatómicas y espaciales ofrece un modelo del universo formado por dos tipos de energía. Estas son: a) las cadenas de energía que forman los fotones y las nubes en órbita de la energía asociadas con todas las partículas subatómicas y b) los giradores o singularidades que forman el núcleo de todas las partículas espaciales y subatómicas.

El siguiente extracto del manuscrito aclara este aspecto.

3) Los bloques de construcción más elementales que conforman todo el universo.

Los físicos han estado cuestionando durante mucho tiempo las posibilidades de que todas las partículas subatómicas puedan estar hechas de partículas elementales incluso más pequeñas. Tales especulaciones también incluyeron la posible existencia de partículas elementales desconocidas que podrían explicar las observaciones extrañas a nivel cuántico. La naturaleza y estructura de la teoría de partículas subatómicas y espaciales propone que en el corazón de todo el universo hay solo dos tipos de partículas de energía elementales. Las diversas combinaciones y permutaciones de estas dos partículas elementales conducen a la creación de todas las partículas y antipartículas subatómicas conocidas y aún por descubrir. También son responsables de todos los Números Cuánticos teorizados utilizados para explicar el funcionamiento del universo físico.

Las dos partículas fundamentales de energía elemental son:

A) Las cuerdas de la energía.

Se propone que todas las Cadenas de Energía sean cuerdas elementales idénticas de energía vibrante que se mueven a la velocidad de la luz. Cada cadena de energía es equivalente a la constante de Planck teórica (h) y tiene un giro de izquierda a derecha (LR) o de derecha a izquierda (RL). Hay un número igual de cadenas de energía LR y RL en el universo. Su helicidad (el giro LR o RL) se conserva.

Un número variable de estas Cuerdas E se unen para formar los diferentes tipos de fotones con momento angular lineal, de ahí que la ley E = h * f donde E sea la energía, h sea la constante de Planck (o una sola cadena de energía) yf sea frecuencia (es decir, el número de cadenas E que componen el fotón). Los fotones adoptan un momento angular lineal debido a la ausencia de los hilanderos. Con la presencia de los giradores, las cadenas de energía de una determinada helicidad toman un momento angular orbital que forma la nube de energía que rodea los núcleos (hecha de los giradores).

Así que las distintas frecuencias de cualquier fotón están determinadas por el número de cadenas de energía unidas / unidas en una estructura similar a una cadena. Cada fotón que tiene un giro de 1 está hecho de cadenas de energía con igual número de helicity RL y LR. Esto explica por qué el fotón es tanto partícula como antipartícula y también explica por qué todos los fotones de diferentes frecuencias / vibraciones viajan a la velocidad constante de la luz.

El fotón púrpura tiene miles de millones de veces más cuerdas E que el fotón amarillo.

Para resumir que cuanto mayor es el número de cadenas E en un fotón, más comprimidas están dentro de la cadena de energía que forma el fotón, lo que conduce a su mayor vibración / frecuencia más corta. El fotón tiene un giro de 1 y se cree que es su propia antipartícula como se mencionó anteriormente. Esto implicaría que los fotones están hechos de una cadena de cadenas E dobles con helicity RL y LR.

Por otro lado, las Cuerdas E se agruparían en el momento angular orbital solo si interactúan con un grupo de giradores que los obligan a orbitar a su alrededor. Cada grupo de 6 (o múltiplos de 6) giradores manejan las cadenas de energía de un solo tipo de helicity, por lo tanto, todas las partículas subatómicas tienen un ½ giro. La helicidad de las cuerdas E diferencia entre partículas y antipartículas. La única excepción es el SP (los Bosones de Higgs) que tienen un giro de 1, por lo tanto, están hechos de ambos tipos de cuerdas E al igual que los fotones. El número de hilanderos en sus núcleos es de 6 CW y 6 de ACW que les dan su carga neutral.

B) Singularidades energéticas (Spinners).

En el núcleo de todas las partículas subatómicas y espaciales hay Singularidades que giran en sentido horario o antihorario a la velocidad de la luz. Estas singularidades dan a las partículas subatómicas su carga eléctrica y son responsables de sus características intrínsecas de hilado. El cambio continuo de las ubicaciones y combinaciones de los hilanderos dentro de las partículas subatómicas determina la geometría y los movimientos de las diversas nubes de energía formadas por las cadenas de energía. Las diversas disposiciones de nubes de energía del SP son, en efecto, los campos de excitaciones de energía en los cuales se materializan todas las partículas subatómicas observables. Por ejemplo, las interacciones entre los quarks y el SP (campo de Higgs) conducen a la formación de los confinamientos que atrapan a los Gluons responsables de la mayor parte de la masa de protones. Los fermiones vienen en 3 generaciones, según el modelo estándar. Esto está determinado por el número de sus hilanderos que, a su vez, determina el nivel de su nube de energía, por lo tanto, su masa.

La mayor parte de la física puede explicarse en términos de:

A) El número de singularidades en cada partícula subatómica y la dirección de sus espines.

B) El número de las Cadenas de Energía y su helicidad (LR o RL gira).

C) La existencia de las partículas espaciales y sus interacciones continuas con los fermiones para crear los diversos campos de excitación de energía.

D) El papel desempeñado por las partículas de Lepton (electrón, positrones, neutrinos y antineutrinos) y su interacción con las partículas espaciales. Esto es clave para los cambios de sabor asociados con la fuerza fuerte y la fuerza débil.

E) El intercambio de singularidades entre dos partículas subatómicas con una helicidad diferente, como un quark up que interactúa con un quark down como parte de los cambios de sabor en el confinamiento de un protón o neutrón.

La siguiente tabla muestra cómo los dos tipos elementales de energía son responsables de la formación de todas las partículas subatómicas y espaciales.

La siguiente tabla muestra el número de hilanderos para las 3 generaciones de partículas subatómicas.

¿Cuáles son las características clave de las cuerdas vibrantes de energía y los hilanderos?

Características de las cuerdas de la energía:

– Están en un estado continuo de vibración.

– Cada uno tiene una cantidad mínima de nivel de energía idéntico equivalente a la constante de planck informada.

– Cada uno tiene un giro predeterminado a la izquierda (LR) o a la derecha (RL). Cada uno de estos giros se identifica como ½ giro. La dirección del giro es uno de los determinantes de los números cuánticos.

– Solo las partículas subatómicas con cadenas de diferente helicidad intercambian sus singularidades y cambian a diferentes sabores. Todas las partículas subatómicas y sus antipartículas tienen una helicidad opuesta. Más sobre eso más adelante.

– Las cadenas de Energía se agrupan en diferentes cantidades de los fotones en forma de diferentes cadenas de energía con momento angular lineal.

– En presencia de singularidades, las cadenas de energía forman la nube de energía de las partículas subatómicas con momento angular orbital.

– Los grupos de Cadenas de Energía podrían cambiar el momento de momento angular lineal a momento angular orbital. Por ejemplo, un fotón con el número correcto de cadenas es absorbido por un electrón. Las cadenas de energía se convierten de una cadena de energía a una nube de energía. Este cambio de momento se está produciendo continuamente a medida que los electrones absorben o emiten fotones.

– La dualidad de onda / partícula de los fotones se debe a que son cadenas de energía hechas de miles de millones de cuerdas E. Esto es similar al mar que muestra la dualidad de onda / partícula. Muestra las características de las partículas ya que está hecho de un grupo de moléculas de agua y también muestra las características de las ondas cuando se observa como una gran masa de agua.

– Se especula que todas las cadenas de energía llevan códigos de identidad y códigos de ubicación para colocarlos correctamente dentro de la estructura del espacio y entre sí. Dichos códigos son esenciales para registrar todas las actividades del universo y para la manifestación de la dimensión temporal que se realiza a partir de la secuencia de las instantáneas del “momento actual” de las actividades totales del universo. Esto también puede ofrecer una explicación racional al enigma del enredo. (como veremos más adelante). Esta especulación está en línea con los códigos informáticos recientemente descubiertos, enterrados dentro de las matemáticas de la teoría de cuerdas.

– Las Cadenas de Energía nunca se crean ni se destruyen, de ahí la ley de conservación de la energía.

Características del Spinner (Singularidad)

– Los Spinners son partículas de energía similares a puntos. Giran en sentido horario (carga positiva) o en sentido antihorario (carga negativa). Los Spinners de diferente carga no se aniquilan entre sí.

-Están en movimiento continuo dentro de los núcleos de todas las partículas subatómicas y espaciales (SP).

– Cada rueda giratoria tiene un radio de longitud de Planck y gira continuamente a la velocidad de la luz.

– Los Spinners siempre se encuentran en compañía de otros spinners en un grupo de 6 o múltiplos de 6 (como en el caso del SP o las Partículas de fermión de segunda y tercera generación). El número “Seis” es la unidad de medida cuando se trata de los giradores. Es el único número que es tanto la suma como el producto de sus números positivos consecutivos (1,2,3). Así que la carga de electrones de -1 significa que tiene 6 giradores en sentido antihorario. La carga de los quarks up + ⅔ significa que tiene 5 por cloaca y 1 en sentido antihorario ((+ 5-1) / 6 = + ⅔).

– Se especula que cada giro de singularidad es equivalente a un segundo cósmico, lo que le da al concepto de Spacetime un significado visualizado. Cada segundo cósmico es equivalente a un tiempo de Planck.

– Actúan como los motores que mantienen todas las partículas subatómicas interactuando con el SP y entre sí. Son esenciales para generar los campos cuánticos que conducen a la manifestación de las partículas subatómicas.

– Sus diversas combinaciones y permutaciones llevan a los cambios en la geometría de las nubes de energía de las diversas partículas subatómicas, incluido el colapso de la función de onda de los electrones.

– Se conserva el número total de giradores en el universo y las direcciones de sus giros. Los giradores se dividen en partes iguales entre los que giran en el sentido de las agujas del reloj y los que giran en sentido contrario a las agujas del reloj.

– Juegan un papel clave en la determinación de algunos de los números cuánticos de las partículas subatómicas.

– Muchas de las extrañas observaciones del mundo cuántico pueden explicarse una vez que incluimos a los hilanderos en el modelo estándar de partículas subatómicas. Esto hará que nuestra comprensión del mundo cuántico sea probabilística, y que sea determinista.

Contrariamente a la creencia de muchas personas, el mundo cuántico no tiene imprevisibilidad en absoluto. De hecho, si mantiene su discusión dentro del “mundo cuántico”, todo se describe de manera consistente mediante la amplitud de probabilidad, y este último evoluciona a través del tiempo de una manera totalmente predecible.

Solo cuando pasas del mundo cuántico al clásico, surge la imprevisibilidad. Porque el mundo clásico prefiere unos estados cuánticos a otros. Estos estados se denominan estados propios de variables dinámicas, solo en los que las cantidades físicas macroscópicas tienen valores bien definidos. Sin embargo, estos estados siguen siendo muchos. Es difícil decir por qué el mundo clásico recoge arbitrariamente el específico, como si estuviera manipulado por algunas manos ocultas.

Hugh Everett III propone una posible respuesta, es decir, el mundo clásico no elige ningún estado. Todos los estados diferentes siempre existen (como lo implica la formulación matemática de la mecánica cuántica), y en realidad describen diferentes mundos paralelos. Esto se conoce como interpretación de muchos mundos. Y si es cierto, sin duda sería el mayor “efecto práctico” de QM en nuestra realidad macro.

Dejando de lado la mecánica cuántica, siempre hay un elemento de aleatoriedad en los eventos. En la escala macro, ¿tiene que ver eso con nuestra ignorancia de todos los factores que conducen a un evento o existe una ambivalencia intrínseca con respecto a los eventos en nuestro mundo?

En la mecánica cuántica siempre hay algún elemento de probabilidad. Todo el conjunto de fenómenos en QM se rigen por las leyes de probabilidad (en su mayor parte).

Ahora, en teoría, si pudiéramos tener acceso a toda la información del universo, podríamos predecir con el 100% de precisión. La mecánica cuántica nos impide hacerlo, sin embargo, probablemente podríamos obtener una precisión del 100% si recopilamos suficiente información.

Tome un juego de billar, por ejemplo. Si calculamos EXACTAMENTE la temperatura del aire ambiente, la humedad, las propiedades de la superficie de las bolas y la mesa, el ángulo en el que el palo de la piscina golpea la bola de referencia y el ángulo y la posición en la que la bola golpea el estante de bolas , el giro en la bola de señal, el espaciado exacto entre cada bola en el estante, las posiciones iniciales de la bola de señal y la bola de bolas, la fuerza con la que la golpeas, etc., entonces podríamos obtener una muy precisa Predicción de la posición final de todas las bolas. Hay un problema práctico aquí. Cada medida tiene un grado de error. Cuantas más mediciones hagas, mayor será el error. Si en teoría pudiéramos obtener valores exactos para todas las variables, tal vez podríamos obtener una precisión de predicción del 100%. La cosa es que nunca se ha hecho.

Los efectos mecánicos cuánticos tienden a “cancelarse” en grandes escalas en la naturaleza. Existe un fenómeno conocido como decoherencia cuántica por el cual las funciones de onda individuales que describen un sistema cuántico se cancelan y colapsan debido a la interacción con el entorno. Sin embargo, el fenómeno se puede observar cuando un sistema está aislado, o en el caso de los fluidos Fermi, pero no sé mucho sobre ellos. Estos son solo ejemplos de cómo se puede observar QM a gran escala cuando un sistema está aislado o se aplica una aplicación especial de QM. QM también tiene algunas consecuencias por la forma en que las estrellas se apoyan a sí mismas y cómo se forman las estrellas de neutrones, por lo que las leyes que surgen de QM influyen en nuestro mundo a gran escala. Los láseres son otro ejemplo que opera bajo las leyes de probabilidad aplicadas a las transiciones de electrones. Además, los transistores dependen en parte de QM. Puede comenzar a ver lo difícil que es responder a esta pregunta con certeza (no es un juego de palabras). Los fenómenos QM que se basan en leyes probabilísticas influyen en nuestra vida cotidiana y en el mundo macrocósmico. El quid del problema aquí son los números. En la mecánica cuántica, los sistemas que involucran una cantidad menor de entidades tienen una mayor probabilidad de hacer algo como hacer túneles, por ejemplo, donde una partícula puede estar en un lado de un límite y “aparecer” espontáneamente en el otro lado del límite. Para una partícula, la tunelización tiene una mayor probabilidad de ocurrir. Cuando pones un montón de partículas juntas, como con un humano, la probabilidad de hacer un túnel es CASI 0, pero no del todo. La probabilidad de una cierta colección de partículas como un túnel humano a través de una pared es tan baja que uno tendría que vivir mucho más tiempo que la edad actual del universo antes de que sucediera.

Por lo tanto, para responder a su pregunta; Sí, la naturaleza es intrínsecamente aleatoria y la mecánica cuántica influye en los fenómenos a gran escala. Es solo que en grandes escalas, la naturaleza probabilística asociada con la gestión de la calidad es muy pequeña. En grandes escalas (y en menores) también tenemos el problema del error de medición y de la ignorancia. Incluso si asumimos omnisciencia, la naturaleza probabilística de QM todavía se aplica. En teoría, podemos predecir un evento a gran escala con un grado de precisión increíble, suponiendo que el sistema sea omnisciente y no haya errores de medición, pero siempre hay una pequeña posibilidad de que algo lo desaparezca.

Comentarios finales … Y si la raíz cuadrada de 2 es parte de la medida, no tiene ninguna esperanza de estar 100% seguro … Lo mismo ocurre con la medición de las dimensiones de un círculo, ya que están relacionadas por el número irracional pi. Solo algunos ejemplos de lo imposible que es tener incluso un margen de error teórico 0.

También estoy en mi teléfono, así que me disculpo por cualquier error tipográfico ..

Una gran cantidad de “rarezas cuánticas” en el nivel atómico “promedia” en lo que consideramos experiencia normal en el nivel macro. Otras rarezas solo se manifiestan bajo condiciones extraordinarias. Sin embargo, las propiedades cuánticas se explotan cada vez más en la vida cotidiana.

El deterioro radioactivo fue uno de los primeros fenómenos detectados a nivel macro que se considera un proceso cuántico aleatorio. La descomposición atómica y otros efectos cuánticos aleatorios se utilizan, por ejemplo, para producir generadores de números aleatorios de hardware.

El fenómeno de tunelización cuántica se considera un proceso aleatorio y se usa en muchas aplicaciones en estos días.

Creo que es seguro decir que nadie lo sabe con seguridad. Einstein fue un firme defensor de la teoría de variables ocultas, que afirma que la imprevisibilidad aparente de la gestión de la calidad se debe a “variables” que no podemos detectar, pero que si pudiéramos, veríamos que el universo es realmente determinista y (probablemente ) Que el libre albedrío no existe. Personalmente, encuentro esto equivalente a postular que “Dios sabe”. Me gusta mi ilusión de libre albedrío (si es que es una ilusión) y, por lo tanto, estoy bastante contento con QM como lo interpreta actualmente (creo) una mayoría de físicos. (Para una caricatura de la alternativa, vea Will Freed – Home Brewery).

La tunelización cuántica, que es un fenómeno que resulta de la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica, es esencial para que los semiconductores funcionen.

Los semiconductores son vitales para los transistores, que son una de las partes más importantes del hardware de computadoras modernas.

No lo sabemos con seguridad. Esto es parte de la incertidumbre filosófica comúnmente llamada “rareza cuántica”.

Hasta ahora, todos los experimentos muestran que QM también se aplica a ciertos objetos macro (físicamente extendidos o superconductores). Por supuesto, los físicos continúan haciendo experimentos y muchos esperan que la linealidad QM se rompa en algún momento …