¿Por qué los físicos creen que la mecánica cuántica permite una verdadera aleatoriedad?

Answer 1

Hay grandes problemas con las teorías variables ocultas. Se llama desigualdad de Bell.

El gran problema es este. Puedes crear un conjunto de electrones que vayan así.

50% arriba – abajo
50% abajo – arriba

Donde arriba está la dirección en la que el electrón está girando.

Ahora supongamos que usted pone esto a través de una máquina que voltea el 50% de la primera partícula. Puedes probarlo colocándolo a través del 100% y verificando que voltee la mitad de las partículas. Usted esperaría que las estadísticas se vean como

25% abajo – abajo
25% arriba-abajo
25% abajo – arriba
25% más arriba

Lo que realmente sucede es que debido a que empezaste con un conjunto de partículas vinculadas, las probabilidades que realmente ves se parecen más a

15% abajo – abajo
35% updown down
35% abajo – arriba
15% abajo – abajo

Esto sucede incluso si la segunda partícula está en todo el universo. Es realmente extraño porque si pones la partícula uno a través de un aleatorizador, y luego mide la partícula dos de manera inmediata para que no haya forma de que la partícula uno le haya dicho a la partícula dos que se ha volteado sin comunicaciones más rápidas que la luz, todavía tiene estas correlaciones. .

Puede intentar ver qué sucede colocando un detector delante del aleatorizador. Sin embargo, cuando coloca el detector delante del aleatorizador, ve que hay un electrón ascendente o descendente, crea un nuevo electrón con el mismo estado que arroja al aleatorizador y obtiene el primer conjunto de probabilidades. Obtiene resultados diferentes si coloca el detector delante o detrás del aleatorizador. En el momento en que colocas un detector, parece que “rompes el vínculo” entre las dos partículas.

No tiene ningún problema si dice que las partículas no son objetos individuales, son parte de un campo y realmente no suben ni suben hasta que usted las mide. O puede decir que están en un estado “arriba” o “abajo” y simplemente están intercambiando información más rápido que la luz.

De cualquier manera, algo raro está sucediendo.

Lo realmente extraño de esta rareza es que tiene un uso práctico. Si usted es el gobierno chino y desea enviar mensajes por un cable de fibra óptica que no quiere que la NSA aproveche, use este mecanismo para saber si alguien coloca un detector frente a su aleatorizador, y puede usar esto para comprobar si hay escuchas telefónicas.

Answer 2

Los físicos creen que la mecánica cuántica permite la “aleatoriedad verdadera”, porque fue comprobada en la década de 1960 por John Bell (ver el teorema de Bell) que el enredo de partículas en la mecánica cuántica puede llevar a ciertas situaciones en las que se violan ciertas desigualdades probables en la probabilidad clásica si asumimos que el comportamiento de estas partículas está determinado por las variables locales ocultas (es decir, los parámetros con una distribución de probabilidad dada).

La conclusión natural de esta información es que la mecánica cuántica se comporta de una manera que es “más aleatoria” que un sistema aleatorio clásico y, por lo tanto, es incompatible con una teoría que asume variables locales ocultas.

Además, tenga en cuenta que este teorema no solo se verifica en teoría (es decir, matemáticamente), sino también a través de numerosos experimentos que utilizan pares de fotones entrelazados y polarización.

Answer 3

Una consecuencia del teorema de Bell es que las variables ocultas deterministas locales no son consistentes con la mecánica cuántica, y los experimentos han demostrado que tampoco son consistentes con la naturaleza. Sin embargo, esto solo no implica indeterminismo porque las variables ocultas deterministas no locales son consistentes con la mecánica cuántica y el teorema de Bell. La teoría de De Broglie-Bohm es el mejor ejemplo, y en realidad es lo que motivó a Bell a probar su teorema. La mayoría de los físicos consideran que esta teoría es artificial y poco elegante, en parte porque postula la existencia de un potencial cuántico no local no observable, por lo que optan por una de las otras interpretaciones, la mayoría de las cuales involucra el indeterminismo.

Una explicación del origen de la indeterminación cuántica depende de cuál de las diversas Interpretaciones de la mecánica cuántica se elige adoptar y, en particular, cómo la interpretación aborda el problema de la Medición.

En algunas interpretaciones, la función de onda evoluciona determinísticamente solo para sistemas no observados; y cuando se observa un sistema, la función de onda se proyecta (o “colapsa”), introduciendo indeterminación. En otras interpretaciones, la evolución es siempre determinista; la función de onda universal se divide en universos separados observados por separado, y cada uno solo puede observar parte del todo, dando la apariencia de una proyección o colapso.