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Articulo de referencia

Superdeterminismo

En mecánica cuántica , el superdeterminismo es una laguna en el teorema de Bell . Al postular que todos los sistemas que se miden están correlacionados con las elecciones de qué...

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En mecánica cuántica , el superdeterminismo es una laguna en el teorema de Bell . Al postular que todos los sistemas que se miden están correlacionados con las elecciones de qué mediciones realizar sobre ellos, los supuestos del teorema ya no se cumplen. Una teoría de variables ocultas que sea superdeterminista puede, por lo tanto, cumplir la noción de causalidad local de Bell y aun así violar las desigualdades derivadas del teorema de Bell. [ 1 ] Esto hace posible construir una teoría de variables ocultas locales que reproduce las predicciones de la mecánica cuántica, para la cual se han propuesto algunos modelos de juguete . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Además de ser deterministas , los modelos superdeterministas también postulan correlaciones entre el estado que se mide y el entorno de medición.

Descripción general

El teorema de Bell presupone que las mediciones realizadas en cada detector pueden elegirse independientemente entre sí y de las variables ocultas que determinan el resultado de la medición. Esta relación se conoce como independencia de medición o independencia estadística. En una teoría superdeterminista, esta relación no se cumple; las variables ocultas están necesariamente correlacionadas con la configuración de la medición. Dado que la elección de las mediciones y la variable oculta están predeterminadas, los resultados en un detector pueden depender de la medición realizada en el otro sin necesidad de que la información viaje más rápido que la velocidad de la luz. La suposición de independencia estadística se denomina a veces suposición de libre elección o libre albedrío , ya que su negación implica que los experimentadores humanos no son libres de elegir qué medición realizar.

Es posible probar versiones restringidas del superdeterminismo que postulan que las correlaciones entre las variables ocultas y la elección de la medición se establecieron en el pasado reciente. [ 5 ] Sin embargo, en general, el superdeterminismo es fundamentalmente imposible de comprobar, ya que se puede postular que las correlaciones existen desde el Big Bang , lo que hace imposible eliminar la laguna. [ 6 ]

Una representación hipotética del superdeterminismo en la que se utilizan fotones de las galaxias distantes Sb y Sc para controlar la orientación de los detectores de polarización α y β justo antes de la llegada de los fotones entrelazados Alice y Bob.

En la década de 1980, John Stewart Bell habló sobre el superdeterminismo en una entrevista con la BBC : [ 7 ] [ 8 ]

Existe una forma de eludir la inferencia de velocidades superlumínicas y acciones misteriosas a distancia. Pero implica un determinismo absoluto en el universo, la ausencia total de libre albedrío. Supongamos que el mundo es superdeterminista, donde no solo la naturaleza inanimada funciona con mecanismos internos, sino que nuestro comportamiento, incluyendo nuestra creencia de que somos libres de elegir un experimento en lugar de otro, está absolutamente predeterminado, incluyendo la "decisión" del experimentador de llevar a cabo un conjunto de mediciones en lugar de otro; la dificultad desaparece. No hay necesidad de una señal más rápida que la luz para informar a la partícula A qué medición se ha realizado en la partícula B, porque el universo, incluyendo la partícula A, ya "sabe" cuál será esa medición y su resultado.

Aunque reconoció la laguna, también argumentó que era inverosímil. Incluso si las mediciones realizadas se eligen mediante generadores de números aleatorios deterministas, se puede suponer que las elecciones son "efectivamente libres para el propósito en cuestión", porque la elección de la máquina se ve alterada por una gran cantidad de efectos muy pequeños. Es improbable que la variable oculta sea sensible a todas las mismas pequeñas influencias que el generador de números aleatorios. [ 9 ]

Gerard 't Hooft, ganador del Premio Nobel de Física, habló de esta laguna legal con John Bell a principios de la década de 1980:

Planteé la pregunta: Supongamos que las decisiones de Alice y Bob también deben considerarse no producto del libre albedrío, sino determinadas por todo lo que implica la teoría. John dijo: «Bueno, ya sabes, eso debo excluirlo. Si es posible, entonces lo que dije no se aplica. Dije: Alice y Bob toman una decisión a partir de una causa. Esa causa reside en su pasado y debe incluirse en el panorama». [ 10 ]

Según el físico Anton Zeilinger , si el superdeterminismo es cierto, algunas de sus implicaciones pondrían en tela de juicio el valor de la ciencia misma al destruir la falsabilidad :

Siempre asumimos implícitamente la libertad del experimentalista... Esta suposición fundamental es esencial para hacer ciencia. Si esto no fuera cierto, entonces, sugiero, no tendría ningún sentido plantear preguntas a la naturaleza en un experimento, puesto que la naturaleza podría determinar cuáles son nuestras preguntas, y eso podría guiar nuestras preguntas de tal manera que llegáramos a una imagen falsa de la naturaleza. [ 11 ]

Los físicos Sabine Hossenfelder y Tim Palmer han argumentado que el superdeterminismo "es un enfoque prometedor no solo para resolver el problema de la medición , sino también para comprender la aparente no localidad de la física cuántica". [ 12 ]

Howard M. Wiseman y Eric Cavalcanti sostienen que cualquier teoría superdeterminista hipotética "sería tan plausible y atractiva como creer en el control mental alienígena omnipresente". [ 13 ]

Ejemplos

El primer modelo superdeterminista de variables ocultas fue propuesto por Carl H. Brans en 1988. [ 2 ] Otros modelos fueron propuestos en 2010 por Michael Hall, [ 3 ] y en 2022 por Donadi y Hossenfelder. [ 4 ] Gerard 't Hooft se ha referido a su modelo de autómata celular de mecánica cuántica como superdeterminista [ 14 ] aunque sigue sin estar claro si cumple con la definición.

Algunos autores consideran que la retrocausalidad en mecánica cuántica es un ejemplo de superdeterminismo, mientras que otros autores tratan los dos casos como distintos. [ 15 ] No existe una definición consensuada para distinguirlos.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Larsson, Jan-Åke (2014). "Lagunas en las pruebas de desigualdad de Bell del realismo local". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical . 47 (42): 16. arXiv : 1407.0363 . Bibcode : 2014JPhA...47P4003L . doi : 10.1088/1751-8113/47/42/424003 . S2CID 40332044 . 
  2. 1 2 Brans, Carl H. (1988-02-01). "El teorema de Bell no elimina las variables ocultas totalmente causales". International Journal of Theoretical Physics . 27 (2): 219– 226. Bibcode : 1988IJTP...27..219B . doi : 10.1007/BF00670750 . ISSN 1572-9575 . S2CID 121627152 .  
  3. 1 2 Hall, Michael JW (2010-12-16). "Modelo determinista local de correlaciones de estados singlete basado en la relajación de la independencia de medición" . Physical Review Letters . 105 (25) 250404. arXiv : 1007.5518 . Bibcode : 2010PhRvL.105y0404H . doi : 10.1103/PhysRevLett.105.250404 . hdl : 10072/42810 . PMID 21231566. S2CID 45436471 .  
  4. 1 2 Donadi, Sandro; Hossenfelder, Sabine (2022-08-19). "Modelo de juguete para el colapso local y determinista de la función de onda" . Physical Review A. 106 ( 2) 022212. arXiv : 2010.01327 . Bibcode : 2022PhRvA.106b2212D . doi : 10.1103/PhysRevA.106.022212 . S2CID 237260229 . 
  5. ↑ Thomas Scheidl; Ruperto Ursin; Johannes Kofler; Sven Ramelow; Xiao-Song Ma; Thomas Herbst; Lothar Ratschbacher; Alejandro Fedrizzi; Nathan K. Langford; Thomas Jennewein; Antón Zeilinger; et al. (2010). «Violación del realismo local con libertad de elección» . Proc. Nacional. Acad. Ciencia . 107 (46): 19708–19713 . arXiv : 0811.3129 . Código Bib : 2010PNAS..10719708S . doi : 10.1073/pnas.1002780107 . PMC 2993398 . PMID 21041665 .   
  6. ↑ Wolchover, Natalie. "El universo es tan espeluznante como pensaba Einstein" . The Atlantic . Consultado el 20 de febrero de 2017 .
  7. ↑ Entrevista de la BBC Radio con Paul Davies, 1985
  8. ↑ La cita es una adaptación de la transcripción editada de la entrevista radiofónica con John Bell de 1985. Véase The Ghost in the Atom: A Discussion of the Mysteries of Quantum Physics , de Paul CW Davies y Julian R. Brown, 1986/1993, págs. 45-46.
  9. ↑ JS Bell, Variables libres y causalidad local, Epistemological Letters, febrero de 1977. Reimpreso como capítulo 12 de JS Bell, Lo decible y lo indecible en mecánica cuántica (Cambridge University Press, 1987).
  10. ↑ Musser, George (7 de octubre de 2013). "¿Existe algún nivel más profundo de la física subyacente a la mecánica cuántica? Una entrevista con el premio Nobel Gerard 't Hooft" .
  11. ↑ A. Zeilinger, Dance of the Photons , Farrar, Straus and Giroux, Nueva York, 2010, p. 266. Abner Shimony , Michael Horne y John Clauser hicieron un comentario similar al responder a John Bell en sus discusiones en las Epistemological Letters : «En cualquier experimento científico en el que se supone que dos o más variables se seleccionan aleatoriamente, siempre se puede conjeturar que algún factor en la superposición de los conos de luz retrodispersados ​​ha controlado las elecciones presumiblemente aleatorias. Pero, sostenemos, el escepticismo de este tipo esencialmente descartará todos los resultados de la experimentación científica. A menos que partamos de la premisa de que no existen conspiraciones ocultas de este tipo, habremos abandonado de antemano toda la empresa de descubrir las leyes de la naturaleza mediante la experimentación». (Shimony A, Horne MA y Clauser JF, "Comentario sobre la teoría de las beables locales", Epistemological Letters , 13 1 (1976), citado en Jan-Åke Larsson, "Lagunas en las pruebas de desigualdad de Bell del realismo local", J. Phys. A: Math. Theor. 47 (2014))
  12. ↑ Hossenfelder, Sabine; Palmer, Tim (2020). "Repensando el superdeterminismo" . Frontiers in Physics . 8 139. arXiv : 1912.06462 . Bibcode : 2020FrP.....8..139P . doi : 10.3389/fphy.2020.00139 . ISSN 2296-424X . 
  13. ↑ Wiseman, Howard; Cavalcanti, Eric (2016). «Causarum Investigatio y los dos teoremas de Bell de John Bell». En R. Bertlmann; A. Zeilinger (eds.). Quantum [Un]Speakables II . The Frontiers Collection. Springer. pp. 119–142 . arXiv : 1503.06413 . doi : 10.1007/978-3-319-38987-5_6 . ISBN  978-3-319-38985-1.
  14. ↑ 't Hooft, Gerard (2016). La interpretación del autómata celular de la mecánica cuántica . Teorías fundamentales de la física. Vol. 185. doi : 10.1007/978-3-319-41285-6 . ISBN  978-3-319-41284-9. S2CID 7779840 . 
  15. ↑ Wharton, KB; Argaman, N. (2020-05-18). "Coloquio: el teorema de Bell y las reformulaciones mediadas localmente de la mecánica cuántica" . Reviews of Modern Physics . 92 (2) 021002. arXiv : 1906.04313 . Bibcode : 2020RvMP...92b1002W . doi : 10.1103/RevModPhys.92.021002 . S2CID 184486977 . 
  • Hall, Michael JW (2010). "Modelo determinista local de correlaciones de estados singlete basado en la relajación de la independencia de medición". Physical Review Letters . 105 (25) 250404. arXiv : 1007.5518 . Bibcode : 2010PhRvL.105y0404H . doi : 10.1103/PhysRevLett.105.250404 . PMID 21231566 . S2CID 45436471 . Él [Michael JW Hall] muestra que la localidad y la realidad pueden conservarse con una reducción del 14% del "libre albedrío" de los experimentadores.