La interpretación de la mecánica cuántica de muchas mentes amplía la interpretación de muchos mundos al proponer que la distinción entre mundos debe hacerse al nivel de la mente de un observador individual. El concepto fue introducido por primera vez en 1970 por H. Dieter Zeh como una variante de la interpretación de Hugh Everett en relación con la decoherencia cuántica , [1] y más tarde (en 1981) se denominó explícitamente interpretación de muchas o múltiples conciencias. El nombre de interpretación de muchas mentes fue utilizado por primera vez por David Albert y Barry Loewer en 1988. [2]
Las diversas interpretaciones de la mecánica cuántica suelen implicar explicar el formalismo matemático de la mecánica cuántica o crear una imagen física de la teoría. Si bien la estructura matemática tiene una base sólida, todavía hay mucho debate sobre la interpretación física y filosófica de la teoría. Estas interpretaciones pretenden abordar diversos conceptos como:
La solución estándar al problema de la medición es la interpretación "ortodoxa" o "de Copenhague", que afirma que la función de onda colapsa como resultado de una medición realizada por un observador o aparato externo al sistema cuántico. Una interpretación alternativa, la interpretación de muchos mundos, fue descrita por primera vez por Hugh Everett en 1957 [3] [4] (donde se la llamó interpretación de estado relativo, el nombre de muchos mundos fue acuñado por Bryce Seligman DeWitt a partir de la década de 1960 y finalizado en la década de 1970 [5] ). Su formalismo de la mecánica cuántica negó que una medición requiera un colapso de onda, sugiriendo en cambio que todo lo que es realmente necesario para una medición es que se forme una conexión cuántica entre la partícula, el dispositivo de medición y el observador. [4]
En la formulación original del estado relativo, Everett propuso que existe una función de onda universal que describe la realidad objetiva de todo el universo. Afirmó que cuando los subsistemas interactúan, el sistema total se convierte en una superposición de estos subsistemas. Esto incluye observadores y sistemas de medición, que pasan a formar parte de un estado universal (la función de onda) que siempre se describe mediante la ecuación de Schrödinger (o su alternativa relativista). Es decir, los estados de los subsistemas que interactuaron se "entrelazan" de tal manera que cualquier definición de uno debe necesariamente involucrar al otro. Por tanto, el estado de cada subsistema sólo puede describirse en relación con cada subsistema con el que interactúa (de ahí el nombre de estado relativo).
Everett sugirió que el universo en realidad es indeterminado en su conjunto. Por ejemplo, consideremos un observador que mide alguna partícula que comienza en un estado indeterminado, como giro hacia arriba y hacia abajo, es decir, una superposición de ambas posibilidades. Sin embargo, cuando un observador mide el giro de esa partícula, siempre lo registra hacia arriba o hacia abajo. El problema de cómo entender este cambio repentino de "arriba y abajo" a "arriba o abajo" se llama problema de medición . Según la interpretación de los muchos mundos, el acto de medición obligó a una “división” del universo en dos estados, uno de giro ascendente y otro de giro descendente, y las dos ramas que se extienden desde esos dos estados posteriormente independientes. Una rama está a la altura. El otro mide hacia abajo. Mirar el instrumento informa al observador en qué rama se encuentra, pero el sistema en sí es indeterminado en este nivel y, por extensión lógica, presumiblemente en cualquier nivel superior.
Los "mundos" en la teoría de muchos mundos son entonces sólo el historial completo de medición hasta y durante la medición en cuestión, donde ocurre la división. Cada uno de estos "mundos" describe un estado diferente de la función de onda universal y no pueden comunicarse. No hay un colapso de la función de onda en un estado u otro, sino que un observador se encuentra en el mundo que conduce a la medición que ha realizado y no es consciente de las otras posibilidades que son igualmente reales.
La interpretación de la teoría cuántica de muchas mentes es de muchos mundos, con la distinción entre mundos construidos al nivel del observador individual. Más que los mundos que se ramifican, es la mente del observador la que se ramifica. [6]
El objetivo de esta interpretación es superar el concepto fundamentalmente extraño de que los observadores están en superposición consigo mismos. En su artículo de 1988, Albert y Loewer sostienen que simplemente no tiene sentido pensar que la mente de un observador se encuentra en un estado indefinido. Más bien, cuando alguien responde a la pregunta sobre qué estado de un sistema ha observado, debe responder con total certeza. Si están en superposición de estados, entonces esta certeza no es posible y llegamos a una contradicción. [2] Para superar esto, luego sugieren que son simplemente los “cuerpos” de las mentes los que están en superposición, y que las mentes deben tener estados definidos que nunca estén en superposición. [2]
Cuando un observador mide un sistema cuántico y se entrelaza con él, ahora constituye un sistema cuántico más grande. A cada posibilidad dentro de la función de onda le corresponde un estado mental del cerebro. En última instancia, sólo se experimenta una mente, lo que lleva a las demás a bifurcarse y volverse inaccesibles, aunque reales. [7] De esta manera, a cada ser sintiente se le atribuye una infinidad de mentes, cuya prevalencia corresponde a la amplitud de la función de onda. Cuando un observador verifica una medición, la probabilidad de realizar una medición específica se correlaciona directamente con la cantidad de mentes que tiene donde ve esa medición. Es de esta manera que la interpretación de las muchas mentes obtiene la naturaleza probabilística de las mediciones cuánticas.
Considere un experimento que mide la polarización de dos fotones . Cuando se crea el fotón, éste tiene una polarización indeterminada . Si una corriente de estos fotones pasa a través de un filtro de polarización, pasa el 50% de la luz. Esto corresponde a que cada fotón tenga un 50% de posibilidades de alinearse con el filtro y así pasar, o de estar desalineado (90 grados con respecto al filtro de polarización) y ser absorbido. Mecánica cuántica, esto significa que el fotón está en una superposición de estados en los que pasa o se absorbe. Consideremos ahora la inclusión de otro detector de fotones y polarización. Ahora, los fotones se crean de tal forma que quedan entrelazados . Es decir, cuando un fotón adopta un estado de polarización, el otro fotón siempre se comportará como si tuviera la misma polarización. Para simplificar, considere que el segundo filtro esté perfectamente alineado con el primero o perfectamente desalineado (diferencia de ángulo de 90 grados, de modo que se absorba). Si los detectores están alineados, ambos fotones pasan (es decir, se dice que están de acuerdo ). Si están desalineados, sólo pasa el primero y se absorbe el segundo (ahora no están de acuerdo ). Por lo tanto, el entrelazamiento provoca correlaciones perfectas entre las dos mediciones, independientemente de la distancia de separación, lo que hace que la interacción no sea local . Este tipo de experimento se explica con más detalle en Quantum Non-Locality and Relativity de Tim Maudlin , [8] y puede relacionarse con los experimentos de prueba de Bell . Ahora, considere el análisis de este experimento desde el punto de vista de muchas mentes:
Consideremos el caso en el que no hay ningún observador sensible, es decir, no hay una mente presente para observar el experimento. En este caso, el detector estará en estado indefinido. El fotón pasa y se absorbe y permanecerá en este estado. Las correlaciones se mantienen en el sentido de que ninguna de las posibles "mentes" o estados de función de onda corresponden a resultados no correlacionados. [8]
Ahora amplíe la situación para que un ser sensible observe el dispositivo. Ahora ellos también entran en el estado indefinido. Sus ojos, cuerpo y cerebro ven ambos giros al mismo tiempo. La mente, sin embargo, elige estocásticamente una de las direcciones, y eso es lo que ve. Cuando este observador vea el segundo detector, su cuerpo verá ambos resultados. Su mente elegirá el resultado que concuerde con el primer detector y el observador verá los resultados esperados. Sin embargo, la mente del observador que ve un resultado no afecta directamente el estado distante: simplemente no existe una función de onda en la que no existan las correlaciones esperadas. La verdadera correlación sólo ocurre cuando realmente ven el segundo detector. [8]
Cuando dos personas miran dos detectores diferentes que escanean partículas entrelazadas, ambos observadores entrarán en un estado indefinido, como ocurre con un solo observador. Estos resultados no tienen por qué coincidir: la mente del segundo observador no tiene por qué tener resultados que se correlacionen con los del primero. Cuando un observador le cuenta los resultados al segundo observador, sus dos mentes no pueden comunicarse y, por lo tanto, solo interactuarán con el cuerpo del otro, que aún es indefinido. Cuando el segundo observador responde, su cuerpo responderá con cualquier resultado que esté de acuerdo con la mente del primer observador. Esto significa que las mentes de ambos observadores estarán en un estado de función de onda que siempre obtendrá los resultados esperados, pero individualmente sus resultados podrían ser diferentes. [8]
Como hemos visto, cualquier correlación observada en la función de onda de la mente de cada observador sólo es concreta después de la interacción entre los diferentes polarizadores. Las correlaciones a nivel de las mentes individuales corresponden a la aparición de una no localidad cuántica (o, de manera equivalente, a una violación de la desigualdad de Bell ). Entonces, el mundo múltiple no es local o no puede explicar las correlaciones EPR-GHZ.
Actualmente no existe evidencia empírica para la interpretación de muchas mentes. Sin embargo, existen teorías que no desacreditan la interpretación de las muchas mentes. A la luz del análisis de Bell de las consecuencias de la no localidad cuántica, se necesita evidencia empírica para evitar inventar conceptos fundamentales novedosos (variables ocultas). [9] Entonces parecen concebibles dos soluciones diferentes al problema de la medición: el colapso de von Neumann o la interpretación del estado relativo de Everett . [10] En ambos casos se puede restablecer un paralelismo psicofísico (adecuadamente modificado).
Si los procesos neuronales se pueden describir y analizar, entonces se podrían crear algunos experimentos para probar si los procesos neuronales pueden tener un efecto en un sistema cuántico. Se podrían especular sobre los detalles de este acoplamiento entre la conciencia y el sistema físico local sobre una base puramente teórica, sin embargo, lo ideal sería buscarlos experimentalmente a través de estudios neurológicos y psicológicos. [11]
Nada dentro de la propia teoría cuántica requiere que cada posibilidad dentro de una función de onda complemente un estado mental. Como todos los estados físicos (es decir, los estados cerebrales) son estados cuánticos, sus estados mentales asociados también deberían serlo. Sin embargo, no es lo que uno experimenta dentro de la realidad física. [ cita necesaria ] Albert y Loewer sostienen que la mente debe ser intrínsecamente diferente a la realidad física descrita por la teoría cuántica. [6] Por lo tanto, rechazan el fisicalismo de identidad de tipo en favor de una postura no reduccionista. Sin embargo, Lockwood salva el materialismo mediante la noción de superveniencia de lo mental sobre lo físico. [7]
Sin embargo, la interpretación de muchas mentes no resuelve el problema de los cascos sin sentido como un problema de superveniencia. Los estados mentales no sobrevienen a los estados cerebrales, ya que un estado cerebral determinado es compatible con diferentes configuraciones de estados mentales. [12]
Otra objeción seria es que los investigadores de las interpretaciones de No Collapse no han producido más que modelos elementales basados en la existencia definitiva de dispositivos de medición específicos. Han supuesto, por ejemplo, que el espacio de Hilbert del universo se divide naturalmente en una estructura de producto tensorial compatible con la medida considerada. También han asumido, incluso al describir el comportamiento de objetos macroscópicos, que es apropiado emplear modelos en los que sólo se utilizan unas pocas dimensiones del espacio de Hilbert para describir todo el comportamiento relevante.
Además, como la interpretación de muchas mentes es corroborada por nuestra experiencia de la realidad física, la noción de muchos mundos invisibles y su compatibilidad con otras teorías físicas (es decir, el principio de conservación de la masa) es difícil de conciliar. [6] Según la ecuación de Schrödinger, la masa-energía del sistema observado combinado y del aparato de medición es la misma antes y después. Sin embargo, con cada proceso de medición (es decir, división), la masa-energía total aparentemente aumentaría. [13]
Peter J. Lewis sostiene que la interpretación de la mecánica cuántica de muchas mentes tiene implicaciones absurdas para los agentes que enfrentan decisiones de vida o muerte. [14]
En general, la teoría de muchas mentes sostiene que un ser consciente que observa el resultado de un experimento aleatorio de suma cero evolucionará hacia dos sucesores en diferentes estados de observador, cada uno de los cuales observa uno de los posibles resultados. Además, la teoría aconseja favorecer las elecciones en tales situaciones en proporción a la probabilidad de que traigan buenos resultados a los diversos sucesores. Pero en un caso de vida o muerte como el de un observador entrando en la caja con el gato de Schrödinger, el observador sólo tendrá un sucesor, ya que uno de los resultados asegurará la muerte del observador. Así pues, parece que la interpretación de las muchas mentes aconseja meterse en la caja con el gato, ya que es seguro que el único sucesor saldrá ileso. Véase también suicidio cuántico e inmortalidad .
Finalmente, supone que existe alguna distinción física entre un observador consciente y un dispositivo de medición no consciente, por lo que parece requerir eliminar la fuerte hipótesis de Church-Turing o postular un modelo físico para la conciencia.