Interpretação de Von Neumann-Wigner - Von Neumann–Wigner interpretation

A interpretação de von Neumann-Wigner , também descrita como "a consciência causa o colapso ", é uma interpretação da mecânica quântica em que a consciência é postulada como necessária para a conclusão do processo de medição quântica .

Antecedentes: observação em mecânica quântica

Na interpretação ortodoxa de Copenhagen , a mecânica quântica prevê apenas as probabilidades para diferentes resultados experimentais observados. O que constitui um observador ou uma observação não é especificado diretamente pela teoria, e o comportamento de um sistema sob medição e observação é completamente diferente de seu comportamento usual: a função de onda que descreve um sistema se espalha em uma superposição cada vez maior de diferentes possíveis situações. No entanto, durante a observação, a função de onda que descreve o sistema cai para uma das várias opções. Se não houver observação, esse colapso não ocorre e nenhuma das opções se torna menos provável.

Pode-se predizer usando a mecânica quântica, na ausência de um postulado de colapso, que um observador observando uma superposição quântica se tornará uma superposição de diferentes observadores vendo coisas diferentes. O observador terá uma função de onda que descreve todos os resultados possíveis. Ainda assim, na experiência real, um observador nunca sente uma superposição, mas sempre sente que um dos resultados ocorreu com certeza. Este conflito aparente entre a descrição de uma função de onda e a experiência clássica é chamado de problema de observação (veja o problema de medição ).

A interpretação

Em seu livro de 1932, The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics , John von Neumann argumentou que a matemática da mecânica quântica permite que o colapso da função de onda seja colocado em qualquer posição na cadeia causal do dispositivo de medição à "percepção subjetiva" do observador humano. Em 1939, Fritz London e Edmond Bauer defenderam a última fronteira (consciência). Na década de 1960, Eugene Wigner reformulou o experimento mental do " gato de Schrödinger " como " amigo de Wigner " e propôs que a consciência de um observador é a linha de demarcação que precipita o colapso da função de onda, independente de qualquer interpretação realista. Veja Consciência e medição . A mente é postulada como não física e o único verdadeiro aparelho de medição.

Esta interpretação foi resumida assim:

As regras da mecânica quântica estão corretas, mas há apenas um sistema que pode ser tratado com a mecânica quântica, ou seja, todo o mundo material. Existem observadores externos que não podem ser tratados pela mecânica quântica, ou seja , mentes humanas (e talvez animais) , que realizam medições no cérebro causando o colapso da função de onda.

Henry Stapp defendeu o conceito da seguinte maneira:

Do ponto de vista da matemática da teoria quântica, não faz sentido tratar um dispositivo de medição como intrinsecamente diferente da coleção de constituintes atômicos que o constituem. Um dispositivo é apenas outra parte do universo físico ... Além disso, os pensamentos conscientes de um observador humano devem estar causalmente conectados mais direta e imediatamente ao que está acontecendo em seu cérebro, não ao que está acontecendo em algum dispositivo de medição. .. Nossos corpos e cérebros tornam-se assim ... partes do universo físico descrito mecanicamente. Tratar todo o universo físico desta forma unificada fornece uma base teórica conceitualmente simples e logicamente coerente ...

Objeções à interpretação

Existem outras soluções possíveis para o experimento mental do "amigo de Wigner", que não exigem que a consciência seja diferente de outros processos físicos. Além disso, Wigner realmente mudou para essas interpretações (e se afastou de "a consciência causa colapso") em seus últimos anos. Isso se deu em parte porque ele estava envergonhado de que "a consciência causa o colapso" pode levar a uma espécie de solipsismo , mas também porque ele decidiu que estava errado ao tentar aplicar a física quântica na escala da vida cotidiana (especificamente, ele rejeitou seu ideia de tratar objetos macroscópicos como sistemas isolados). Veja Consciência e Superposição .

Essa interpretação se baseia em uma forma interacionista de dualismo que é inconsistente com o materialismo comumente usado para compreender o cérebro e aceito pela maioria dos cientistas. (O materialismo presume que a consciência não tem nenhum papel especial em relação à mecânica quântica.) Apesar do problema da medição , eles apontam para um fechamento causal da física , sugerindo um problema de como a consciência e a matéria podem interagir, reminiscente das objeções ao dualismo de substância de Descartes .

A única forma de dualismo interacionista que parece mesmo remotamente sustentável no quadro contemporâneo é aquela que explora certas propriedades da mecânica quântica. Isso pode acontecer de duas maneiras. Em primeiro lugar, alguns [por exemplo, Eccles 1986] apelaram para a existência de indeterminação quântica e sugeriram que uma consciência não física pode ser responsável por preencher as lacunas causais resultantes, determinando quais valores algumas magnitudes físicas podem assumir dentro de uma distribuição aparentemente " probabilística " ... Esta é uma sugestão audaciosa e interessante, mas tem uma série de problemas ... Uma segunda maneira pela qual a mecânica quântica se relaciona com a questão do fechamento causal reside no fato de que em algumas interpretações do formalismo quântico , a própria consciência desempenha um papel causal vital papel, sendo necessário para provocar o chamado " colapso da função de onda ". Supõe-se que esse colapso ocorra em qualquer ato de medição ; e em uma interpretação, a única maneira de distinguir uma medição de uma não medição é por meio da presença de consciência. Esta teoria certamente não é universalmente aceita (para começar, ela pressupõe que a consciência não é ela mesma física , certamente ao contrário das opiniões da maioria dos físicos), e eu não a aceito, mas em qualquer caso, parece que o tipo de o trabalho que a consciência desempenha aqui é bem diferente do tipo exigido para que a consciência desempenhe um papel na direção do comportamento ... Em qualquer caso, todas as versões do dualismo interacionista têm um problema conceitual que sugere que têm menos sucesso em evitar o epifenomenalismo do que podem parecer; ou pelo menos eles não estão em melhor situação do que [ dualismo naturalista ]. Mesmo nessas visões, há um sentido em que o fenomenal é irrelevante. Sempre podemos subtrair o componente fenomenal de qualquer explicação explicativa, produzindo um componente puramente causal .

-  David Chalmers , "The Irreducibility of Consciousness" in The Conscious Mind: In Search of a Fundamental Theory

A interpretação também foi criticada por não explicar quais coisas têm consciência suficiente para colapsar a função de onda. Além disso, postula um papel importante para a mente consciente, e foi questionado como isso poderia ser o caso para o universo anterior, antes que a consciência tivesse evoluído ou emergido. Tem sido argumentado que "[a consciência causa o colapso] não permite uma discussão sensata da cosmologia do Big Bang ou da evolução biológica ". Por exemplo, Roger Penrose observou: "[A] evolução da vida consciente neste planeta é devido a mutações apropriadas que ocorreram em vários momentos. Estes, presumivelmente, são eventos quânticos, então eles existiriam apenas em uma forma linearmente sobreposta até que finalmente levou à evolução de um ser consciente - cuja própria existência depende de todas as mutações corretas terem 'realmente' ocorrido! " Outros ainda supõem uma mente universal (ver também panpsiquismo e panexperientialismo ). Outros pesquisadores expressaram objeções semelhantes à introdução de qualquer elemento subjetivo no colapso da função de onda.

Testabilidade

Todas as interpretações da mecânica quântica são empiricamente indistinguíveis, pois todas elas predizem os mesmos resultados para experimentos de mecânica quântica. Tem-se argumentado que os resultados de experimentos com borracha quântica de escolha retardada falsificam empiricamente essa interpretação. No entanto, o argumento se mostrou inválido porque um padrão de interferência só seria visível depois que as detecções pós-medição fossem correlacionadas por meio do uso de um contador de coincidência; se isso não fosse verdade, o experimento permitiria sinalizar para o passado. O experimento com borracha quântica de escolha retardada também foi usado para argumentar a favor dessa interpretação, mas, como com outros argumentos, nenhuma das referências citadas prova ou falsifica essa interpretação.

Recepção

Uma pesquisa foi realizada em uma conferência de mecânica quântica em 2011, usando 33 participantes (incluindo físicos, matemáticos e filósofos). Os pesquisadores descobriram que 6% dos participantes (2 de 33) indicaram que acreditavam que o observador "desempenha um papel físico distinto (por exemplo, colapso da função de onda pela consciência)". Esta pesquisa também afirma que 55% (18 dos 33) indicaram que acreditam que o observador "desempenha um papel fundamental na aplicação do formalismo, mas não desempenha nenhum papel físico distinto". Eles também mencionam que "relatos populares algumas vezes sugeriram que a interpretação de Copenhague atribui tal papel à consciência. Em nossa opinião, isso é interpretar mal a interpretação de Copenhague."

Visões dos pioneiros da mecânica quântica

Muitos dos criadores da teoria da mecânica quântica sustentavam que os humanos podem interrogar a natureza de forma eficaz por meio da interação com ela, e que, nesse aspecto, a mecânica quântica não é diferente da mecânica clássica . Além disso, Werner Heisenberg sustentou que o colapso da função de onda , "A mudança descontínua na função de probabilidade", ocorre quando o resultado de uma medição é registrado na mente de um observador. No entanto, isso ocorre porque ele entendeu a função de probabilidade como um artefato do conhecimento humano: ele também argumentou que a realidade da transição material de "possível" para "real" era independente da mente. Albert Einstein , que acreditava no realismo e não aceitava a completude teórica da mecânica quântica, apelou da mesma forma para a concepção meramente epistêmica da função de onda:

[Eu defendo] que se concebe a função psi [isto é, função de onda] apenas como uma descrição incompleta de um estado real de coisas, onde a incompletude da descrição é forçada pelo fato de que a observação do estado só é capaz de compreender parte da situação factual real. Então, pode-se pelo menos escapar da concepção singular de que a observação (concebida como um ato de consciência) influencia o estado físico real das coisas; a mudança na função psi por meio da observação, então, não corresponde essencialmente à mudança em uma questão de fato real, mas antes à alteração em nosso conhecimento dessa questão de fato.

Heisenberg e Bohr descreveram a mecânica quântica em termos lógicos positivistas . Bohr também se interessou ativamente pelas implicações filosóficas das teorias quânticas, como sua complementaridade , por exemplo. Ele acreditava que a teoria quântica oferece uma descrição completa da natureza, embora seja simplesmente inadequada para as experiências cotidianas - que são melhor descritas pela mecânica clássica e pela probabilidade. Bohr nunca especificou uma linha de demarcação acima da qual os objetos deixam de ser quânticos e se tornam clássicos. Ele acreditava que não era uma questão de física, mas de filosofia ou conveniência.

Veja também

Referências

links externos