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Introducción a las Obras de suicidio Cómo Quantum

La hombre se sienta antes de una pistola, que se apuntó a la cabeza. Esto no es Gun- ordinaria que está aparejado a una máquina que mide el espín de un partícula cuántica. Cada vez que se aprieta el gatillo, el espín de la partícula cuántica - o cuarc -- es medido. En función de la medición, la pistola o bien se incendio, o no lo hará. Si la partícula cuántica se mide como girando en sentido horario, el arma se disparará. Si el quark está girando hacia la izquierda, el arma no se apagará. Sólo habrá un clic.

Nervioso, el hombre toma un respiro y aprieta el gatillo. La pistola haga clic. Él aprieta el gatillo de nuevo. Hacer clic. Y de nuevo: haga clic. El hombre seguirá apretar el gatillo una y otra vez con el mismo resultado: El arma no se dispara. A pesar de que está funcionando correctamente y cargado con balas, no importa cuántas veces se aprieta el gatillo, el arma nunca se incendio. Él va a continuar este proceso para la eternidad, convirtiéndose inmortal.

Ir atrás en el tiempo hasta el comienzo del experimento. El hombre aprieta el gatillo por primera vez, y el quark ahora se mide como hilar las agujas del reloj. Los fuegos del arma. El hombre está muerto.

Pero espera. El hombre ya apretó el gatillo primera vez - y una cantidad infinita de veces siguiente - y ya sabemos el arma no disparó. ¿Cómo puede el hombre estar muerto? El hombre no se da cuenta, pero a la vez vivo y muerto. Cada vez que se aprieta el gatillo, el universo se divide en dos. Continuará dividir, una y otra vez, cada vez que se aprieta el gatillo [fuente: Tegmark].

Este experimento mental se llama suicidio cuántico. En primer lugar, se planteó por el entoncesUniversidad de Princeton teórico Max Tegmark en 1997 (ahora en la facultad en el MIT). LA experimento mental Es un experimento que se lleva a cabo sólo en la mente. El nivel cuántico es el nivel más pequeño de la materia que hemos detectado hasta ahora en el universo. La materia en este nivel es infinitesimal, y es prácticamente imposible para los científicos a la investigación de una manera práctica utilizando los métodos tradicionales de investigación científica.

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Una mujer se encuentra cerca de un imán solenoide superconductor utilizado para medir las partículas cuánticas.

Física cuántica

En lugar de utilizar la método científico -- investigar la evidencia empírica - para estudiar el nivel cuántico, los físicos deben utilizar experimentos mentales. Aunque estos experimentos sólo se llevan a cabo hipotéticamente, que están enraizados en los datos observados en la física cuántica.

Lo que la ciencia ha observado a nivel cuántico ha planteado más preguntas que ha contestado. El comportamiento de las partículas cuánticas es errática, y nuestra comprensión de la probabilidad se vuelve cuestionable. Por ejemplo, fotones -- la medida más pequeña de la luz - Se ha demostrado que existe tanto en la partícula y onda estados. Y la dirección de las partículas se cree que viajar en ambas direcciones al mismo tiempo, en lugar de en una sola dirección en diferentes momentos. Así que cuando examinamos el mundo cuántico, somos extraños al conocimiento que posee. Como resultado, nuestra comprensión del universo como lo conocemos es desafiado.

Esto ha llevado a algunos a creer que nuestra comprensión de la física cuántica es tan básico como la comprensión de los antiguos egipcios los astrónomos Hace siglos, que afirmaba que la sol era un dios. Algunos científicos creen que una mayor investigación sobre los sistemas cuánticos revelará orden y previsibilidad dentro de lo que actualmente vemos como el caos. Pero ¿es posible que los sistemas cuánticos no pueden entenderse dentro de los modelos tradicionales de la ciencia?

En este artículo, vamos a ver lo que el suicidio cuántica revela acerca de nuestro universo, así como otras teorías que apoyan o contradicen.

Pero primero, ¿por qué no un físico simplemente medir las partículas que está tratando de estudiar? En la siguiente sección, vamos a aprender acerca de esta falla fundamental de la observación cuántica, según lo explicado por la incertidumbre de Heisenberg.

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Werner Heisenberg

Principio de Incertidumbre de Heisenberg

Uno de los mayores problemas con los experimentos cuánticos es la tendencia aparentemente inevitable de los seres humanos para influir en la situación y velocidad partículas de pequeños. Esto sucede justo por nuestra observación de las partículas, y tiene cuántica los físicos frustrado. Para combatir esto, los físicos han creado enormes, máquinas elaboradas como aceleradores de partículas que quite cualquier influencia humana física desde el proceso de aceleración de la energía de una partícula de movimiento.

Aún así, los resultados mixtos físicos cuánticos encuentran al examinar la misma partícula indicamos que no podemos dejar de afectar el comportamiento de quanta -- o partículas cuánticas. Incluso el luz los físicos utilizan para ayudarles a ver los objetos que están observando pueden influir en el comportamiento de los cuantos. Los fotones, por ejemplo - la medida más pequeña de la luz, que no tienen masa o carga eléctrica - todavía puede rebotar una partícula alrededor, cambiando su velocidad y la velocidad.

Se llama Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Werner Heisenberg, un físico alemán, determinó que nuestras observaciones tienen un efecto sobre el comportamiento de los cuantos. Incertidumbre de Heisenberg suena difícil de entender - incluso el nombre es un poco intimidante. Pero en realidad es fácil de comprender, y una vez que lo haces, vas a entender el principio fundamental de mecánica cuántica.

Imagine que usted es ciego y con el tiempo usted ha desarrollado una técnica para determinar cuán lejos está un objeto lanzando un balón medicinal en ello. Si usted lanza su bola de medicina en un taburete cerca, el balón volverá rápidamente, y usted sabe que está cerca. Si usted lanza la bola en algo enfrente de usted, que va a tomar más tiempo para regresar, y usted sabe que el objeto está muy lejos.

El problema es que cuando se lanza una pelota - especialmente uno pesado como una pelota de la medicina - en algo así como un taburete, la pelota va a eliminar las heces a través del cuarto e incluso puede tener el impulso suficiente para recuperarse. Se puede decir dónde estaba el taburete, pero no donde está ahora. Lo que es más, se puede calcular la velocidad de las heces después de golpear con la pelota, pero no tienes ni idea de lo que su velocidad era antes de llegar a ella.

Este es el problema revelado por la incertidumbre de Heisenberg. Para saber la velocidad de un quark debemos medirlo, y para medirlo, nos vemos obligados a afectarlo. Lo mismo ocurre con la observación de la posición de un objeto. La incertidumbre acerca de la posición de un objeto y la velocidad hace que sea difícil para un físico para determinar mucho sobre el objeto.

Por supuesto, los físicos no están tirando exactamente balones medicinales en quanta medirlos, pero incluso la más mínima interferencia puede hacer que las partículas muy pequeñas que se comportan de manera diferente.

Es por esto que los físicos cuánticos están obligados a crear experimentos mentales con base en las observaciones de los experimentos reales llevados a cabo a nivel cuántico. Estos experimentos mentales tienen el propósito de probar o refutar interpretaciones -- explicaciones para el conjunto de la teoría cuántica.

En la siguiente sección, vamos a ver la base de suicidio cuántica - la interpretación de los Mundos Múltiples de la mecánica cuántica.

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Los Mundos Múltiples Teoría

El cuántica experimento mental suicidio se basa en y trata de demostrar lo que se ha convertido en una interpretación cada vez más aceptada de la física cuántica, la teoría de los Mundos Múltiples. Esta teoría fue propuesta por primera vez en 1957 por un estudiante de doctorado en Universidad de Princeton llamado Hugh Everett. La teoría fue despreciado durante décadas hasta su compañero Princetonian Max Tegmark creó el experimento suicidio cuántico, que presta apoyo a la interpretación [fuente: El guardián].

De acuerdo con la teoría de los Mundos Múltiples, para cada posible resultado de una acción, el mundo se divide en una copia de sí mismo. Este es un proceso instantáneo llamado Everett descohesión. Es un poco como un libro elegir-su-propia-aventura, pero en lugar de elegir entre cualquiera de explorar la cueva o hacer con el tesoro, el universo se divide en dos para que se toma cada acción.

Un aspecto fundamental de la teoría de los Mundos Múltiples es que cuando el universo se divide, la persona no es consciente de sí mismo en la otra versión del universo. Esto significa que el chico que hizo con el tesoro y termina viviendo felices para siempre es completamente inconsciente de la versión de sí mismo que entró en la cueva y ahora se enfrenta a un gran peligro, y viceversa.

Este es el mismo caso con el suicidio cuántico. Cuando el hombre aprieta el gatillo, hay dos resultados posibles: la pistola ya sea incendios o no lo hace. En este caso, el hombre, ya sea viva o muera. Cada vez que se aprieta el gatillo, el universo se divide para dar cabida a cada resultado posible. Cuando el hombre muere, el universo ya no es capaz de dividir en base a la tracción del gatillo. El resultado posible para la muerte se reduce a uno: la muerte continua. Pero con la vida todavía hay dos posibilidades que permanecen: El hombre sigue viviendo o el hombre muere.

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Una guía para el mundo cuántico?

Cuando el hombre aprieta el gatillo y el universo se divide en dos, sin embargo, la versión del hombre que vivió serán conscientes de que en la otra versión del universo de división, ha muerto. En su lugar, seguirá viviendo y otra vez tendrá la oportunidad de apretar el gatillo. Y cada vez que lo hace apretar el gatillo, el universo volverá a dividir, con la versión del hombre que vive de continuar, y siendo conscientes de todos sus muertes en universos paralelos. En este sentido, él será capaz de existir indefinidamente. Se llama inmortalidad cuántica.

¿Por qué no son todas las personas que alguna vez han intentado quitarse la vida inmortal? Lo que es interesante acerca de la interpretación de los muchos mundos es que de acuerdo a la teoría, en un universo paralelo, lo son. Este no parece ser el caso para nosotros, porque la división del universo no depende de nuestra propia vida o la muerte. Somos testigos u observadores en el caso del suicidio de otra persona, y como observadores estamos sujetos a la probabilidad. Cuando el arma finalmente estalló en el universo - o la versión - que habitamos, nos quedamos colgados con ese resultado. Incluso si tomamos el arma y seguimos disparando el hombre, el universo se mantendrá en un solo estado. Después de todo, una vez que una persona ha muerto, el número de posibles resultados para disparar a una persona muerta se reduce a uno.

Pero la teoría de los Mundos Múltiples está en contradicción con otra teoría cuántica, la interpretación de Copenhague. En la siguiente sección, vamos a ver esta teoría y veamos por qué cambia las reglas del suicidio cuántico.

Quantum Inmortalidad

La interpretación de Copenhague

La teoría de los Mundos Múltiples de mecánica cuántica supone que para cada posible resultado de cualquier acción, el universo se divide para dar cabida a cada uno de ellos. Esta teoría toma el observador fuera de la ecuación. Ya no somos capaces de influir en el resultado de un evento simplemente observando que, como se dice por el Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

Pero la teoría de los Mundos Múltiples convierte una teoría ampliamente aceptada de la mecánica cuántica en su oído. Y en el universo cuántico impredecible, esto realmente está diciendo algo.

Durante la mayor parte del siglo pasado, la explicación más aceptada de por qué la misma partícula cuántica puede comportarse de diferentes maneras fue el Copenhague interpretación. Aunque se está haciendo un plazo para su dinero de la interpretación de los Mundos Múltiples últimamente, muchos cuántica los físicos Todavía asume la interpretación de Copenhague es la correcta. La interpretación de Copenhague primero fue planteada por el físico Niels Bohr en 1920. Se dice que una partícula cuántica no existe en un estado u otro, pero en todas sus posibles estados a la vez. Es sólo cuando se observa su estado de que una partícula cuántica es esencialmente obligado a elegir una probabilidad, y ese es el estado que se observa. Ya que puede ser forzado a un estado observable diferente cada vez, esto explica por qué una partícula cuántica se comporta de forma errática.


Este estado de existir en todos los estados posibles a la vez se llama un objeto de superposición coherente. El total de todos los posibles estados en los que puede existir un objeto - por ejemplo, en una forma de onda o partícula de fotones que los viajes en ambas direcciones a la vez - constituye el objeto de función de onda. Cuando observamos un objeto, la superposición se colapsa y el objeto es forzado en uno de los estados de su función de onda.

Copenhague interpretación de Bohr de la mecánica cuántica fue teóricamente probado por lo que se ha convertido en un famoso experimento mental que implica un gato y una caja. Se llama el gato de Schrödinger, y fue introducido por primera vez por el físico vienés Erwin Schrodinger en 1935.

En su experimento teórico, Schrödinger puso su gato en una caja, junto con un poco de material radiactivo y un contador Geiger -- un dispositivo para detectar radiación. El contador Geiger fue diseñado para que cuando sintió el decaimiento del material radioactivo, se desencadenó un martillo que estaba a punto de romper un frasco que contiene ácido cianhídrico, que, al ser puesto en libertad, podría matar al gato.

Para eliminar cualquier certeza sobre el destino del gato, el experimento iba a tener lugar dentro de una hora, tiempo suficiente para que algunos de los materiales radiactivos fuera posible descomposición, pero lo suficientemente corto como para que también era posible que ninguno lo haría.

En el experimento de Schrödinger, el gato fue sellado en la caja. Durante su estancia allí, el gato llegó a existir en un estado desconocido. Dado que no se pudo observar, no se puede decir si el gato estaba vivo o muerto. Existió lugar en el estado de la vida y la muerte. Es algo así como la respuesta física cuántica 'a la vieja pregunta Zen: Si un árbol cae en el bosque y no hay nadie alrededor para escucharlo, ¿hace ruido?

Desde la interpretación de Copenhague dice que, cuando se observa, un objeto se ve obligado a tomar un estado u otro, el experimento suicidio cuántico no funciona de acuerdo con esta teoría. Desde la dirección del quark medida por el gatillo se puede observar, finalmente, el quark se verá obligado a tomar la dirección hacia la derecha que se dispara la pistola y matar al hombre.

Pero no es todo esto una tontería? ¿Estos experimentos del pensamiento y de la interpretación cuántica realmente nos enseñan algo? En la siguiente sección, vamos a ver algunas de las posibles implicaciones de estas ideas.

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A medida que nuestra comprensión de la física cuántica se profundiza, ¿cómo va a cambiar nuestra percepción del mundo físico?

Las implicaciones de la Física Cuántica

Cuando se compara con la ciencia clásica y la física newtoniana, las teorías propuestas para explicar la física cuántica parecen locos. Erwin Schrodinger mismo llamó su experimento del gato "bastante ridícula" [fuente: Goldstein, Sheldon]. Pero a partir de lo que la ciencia ha podido observar, las leyes que rigen el mundo que vemos todos los días no son válidas en el nivel cuántico.

La física cuántica es una disciplina relativamente nueva, que se remonta sólo para el año 1900. Las teorías que se han planteado sobre el tema son sólo teorías. Lo que es más, hay teorías que compiten que dan diferentes explicaciones para los acontecimientos peculiares que tienen lugar en el nivel cuántico. ¿Cuál show history voluntad es la correcta? Tal vez la teoría de que resulta ser la verdadera explicación de la física cuántica no se ha planteado todavía. La persona que plantea que puede no haber aún nacido todavía. Sin embargo, dada la lógica de que este campo de estudio ha establecido, ¿es posible que todas las teorías que explican la física cuántica son igualmente verdaderas al mismo tiempo - incluso los que se contradicen entre sí?

Niels Bohr's Copenhague interpretación de la física cuántica es quizás la teoría más reconfortante poner adelante. Al explicar la existencia de partículas en todos los estados a la vez - en superposición coherente - nuestra comprensión del universo se pone un poco torcida, pero todavía sigue siendo algo comprensible. La teoría de Bohr es, además, reconfortante porque hace que nosotros los seres humanos la causa para un objeto de tomar una forma determinada. Aunque los científicos encuentran la capacidad de una partícula de existir en más de un estado frustrante, nuestras observaciones afectan a la partícula. Por lo menos no continúa existiendo en todos los estados ya que estamos mirando.

Mucho menos reconfortante es universos paralelos de Everett. Esta teoría toma fuera de nuestras manos ningún poder sobre el universo cuántico. En cambio, no somos más que los pasajeros de las divisiones que se producen con cada resultado posible. En esencia, según la teoría de los Mundos Múltiples, nuestra idea de causa y efecto se va por la ventana.

Esto hace que la interpretación de los muchos mundos un tanto inquietante. Si es cierto, entonces en algún universo paralelo al que actualmente habitamos, Adolf Hitler fue un éxito en su campaña para conquistar el mundo. Pero de la misma manera, en otro universo, los Estados Unidos nunca dejó caer bombas atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki.

La teoría de los Mundos Múltiples también sin duda contradice la idea de La navaja de Occam, que la explicación más simple suele ser la correcta. Aún más extraño es la implicación de la teoría de los Mundos Múltiples que hora no existe en un movimiento lineal coherente. En cambio, se mueve a saltos y arranques, no existiendo como una línea, pero como ramas. Estas ramas son tan numerosos como el número de consecuencias a todas las acciones que nunca se han tomado.

Es difícil no imaginar lo que nuestra comprensión del mundo cuántico demostrará ser. El campo teórico ya ha progresado enormemente desde su creación hace más de un siglo. Aunque él tenía su propia interpretación del mundo cuántico, Bohr pudo haber aceptado la teoría más adelante que Hugh Everett presentó acerca de los muchos mundos. Después de todo, era Bohr quien dijo: "El que no está sorprendido por la teoría cuántica no ha entendido."

Para obtener más información sobre el suicidio cuántico, incluyendo artículos HowStuffWorks relacionados en la pagina siguiente.


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