Estamos tan acostumbrados a ver y sentir la realidad tal como la percibimos que nos cuesta creer ... more Estamos tan acostumbrados a ver y sentir la realidad tal como la percibimos que nos cuesta creer que la realidad sea de otra manera. En el presente artículo voy a proporcionar una ecuación de la Realidad Objetiva Clásica (ROC), y con esta ecuación demostrar que la realidad subyacente, es decir, la verdadera realidad externa al observador en la que todas las cosas y personas existimos; es una realidad oscura, se designa como ``oscura'' porque no evolucionamos para percibirla. Es un sorpresivo escenario que nos obliga a re-definir y re-ubicar la Realidad Objetiva así como el significado mismo de lo que es percibir. Por consiguiente, también sostengo que la Realidad Objetiva es (en sí misma) una capa de abstracción de alto nivel creada sobre un sustrato neuronal fijado en nuestro cerebro, y que todas nuestras experiencias perceptivas (como observar la Realidad Objetiva misma), son una vivencia exclusivamente neuronal, en consecuencia solamente somos observadores conscientes percibiendo una realidad que nos encierra dentro de nuestro cerebro, y por lo tanto nunca hemos percibido la realidad externa, interactuamos con ella pero no la percibimos. Cualquier creencia respecto a que observamos o tocamos el mundo exterior es solo un engaño evolutivo que el cerebro le hace al observador consciente.
El descubrimiento de la aberración de la luz fue rápidamente seguida por una explicación conforme... more El descubrimiento de la aberración de la luz fue rápidamente seguida por una explicación conforme a la teoría de la emisión. El efecto fue atribuido a una simple composición de la velocidad de la luz con la velocidad de la Tierra dentro de su órbita. Las dificultades en esta explicación, aparentemente suficiente, fueron pasadas por alto hasta que después fue propuesto una explicación basada en la teoría ondulatoria de la luz.... En la teoría ondulatoria, de acuerdo a Fresnel, primero se asume que el éter está en reposo excepto en el interior de los medios transparentes, dentro de los cuales, en segundo lugar, se asume que se mueve con una velocidad menor que la velocidad del medio....
Antes de empezar a tratar el Problema de los Eigenvalores de la Teoría Cuántica para sistemas esp... more Antes de empezar a tratar el Problema de los Eigenvalores de la Teoría Cuántica para sistemas especiales adicionales, queremos examinar más detalladamente la conexión general que existe entre la Ecuación Diferencial Parcial de Hamilton (EDPH) de un problema mecánico y la Ecuación de Onda ``asociada'', es decir, la ecuación (5) de la primera Comunicación en el caso del problema de Kepler. Por el momento solo habíamos descrito brevemente esta conexión por medio de su estructura analítica externa a través de la, en si misma incomprensible, transformación (2); y la transición igualmente incomprensible de poner a cero una expresión debido a la exigencia de que la Integral espacial de la misma expresión debe ser estacionaria. La conexión interna de la Teoría de Hamilton con aquel proceso de Propagación de Ondas es nada menos que novedosa. No solamente era bien conocido por el propio Hamilton, sino que para él, constituyó el punto de partida de su teoría de la Mecánica, que surgió a partir de su óptica de los medios no homogéneos. "Quantisierung als Eigenwertproblem (Zweite Mitteilung)"
This article provides an equation that describes the Classic Objective Reality (COR), and with th... more This article provides an equation that describes the Classic Objective Reality (COR), and with this equation it is shown that the underlying reality, that is, the true reality external to the observer in which all things and people exist; It is a dark reality. The Classic Objective Reality (COR) has a double nature: on the one hand it is a collective certainty that arises from the identical perceptual experiences experienced by all conscious observers (Self') within their own neurospace, and on the other, is a concurrence of all the neuroprojections of the Neural Objective Realities (NOR); that has been fixed and synchronized evolutionarily at the level of the Érenfro (in each brain) that all individuals of our species inherit, in such a way that, without being the true reality, it allows us to interact between all conscious observers as if it were a great reality, as if we were all together in the same place, in the same space.
En la Teoría de la Relatividad General, para caracterizar los eventos del mundo, el Tensor Fundam... more En la Teoría de la Relatividad General, para caracterizar los eventos del mundo, el Tensor Fundamental métrico de la variedad del mundo cuatridimensional se debe de interpretar como el Potencial Tensorial Gravitacional, además se tiene que añadir el Cuatripotencial Electromagnético a su lado. Así, el Dualismo que aun permanece aquí entre gravitación y electricidad ciertamente no le quita nada de su cautivadora belleza a esta teoría pero requiere de nuevos descubrimientos para superarlos a través de una Imagen del Mundo completamente Unitaria.
Enlace: [ https://www.linkedin.com/posts/omar-ancka-quispe_fundamentos-de-la-teor%C3%ADa-de-la-re... more Enlace: [ https://www.linkedin.com/posts/omar-ancka-quispe_fundamentos-de-la-teor%C3%ADa-de-la-relatividad-activity-7202486342818119680-hbrj/ ] La teoría que se presenta a continuación constituye la generalización más amplia concebible de la actual teoría denominada generalmente como "Teoría de la Relatividad". La generalización de la Teoría de la Relatividad se ha facilitado mucho como consecuencia de la forma dada por Minkowski a la Teoría de la Relatividad Especial, el matemático que primero reconoció claramente la equivalencia formal de las coordenadas espaciales y las coordenadas temporales, y las hizo utilizables para la construcción de la teoría. Las herramientas matemáticas necesarias para la Teoría de la Relatividad General estaban listas y disponibles en el "Cálculo diferencial absoluto", las cuales descansan en las investigaciones de Gauss, Riemann y Christoffel sobre las Variedades No-Euclidianas, y llevadas a un sistema por Ricci y Levi-Civita que ya se han aplicado a problemas de física teórica.
Estamos tan acostumbrados a ver y sentir la realidad tal como la percibimos que nos cuesta creer ... more Estamos tan acostumbrados a ver y sentir la realidad tal como la percibimos que nos cuesta creer que la realidad sea de otra manera. En el presente artículo se proporciona una ecuación que describe la Realidad Objetiva Clásica (ROC), y con dicha ecuación se muestra que la realidad subyacente, es decir, la verdadera realidad externa al observador en la que todas las cosas y personas existimos; es una realidad oscura, se designa como ``oscura'' porque no evolucionamos para percibirla. Es un sorpresivo escenario que nos obliga a re-definir y re-ubicar la Realidad Objetiva así como el significado mismo de lo que es percibir. Por consiguiente, también sostengo que la Realidad Objetiva es (en sí misma) una capa de abstracción de alto nivel creada sobre un sustrato neuronal fijado en nuestro cerebro, y que todas nuestras experiencias perceptivas (como observar la Realidad Objetiva misma), son una vivencia exclusivamente neuronal, en consecuencia solamente somos observadores conscientes percibiendo una realidad que nos encierra dentro de nuestro cerebro, y por lo tanto nunca hemos percibido la realidad externa, interactuamos con ella pero no la percibimos. Cualquier creencia respecto a que observamos o tocamos el mundo exterior es solo un engaño evolutivo que el cerebro le hace al Observador Consciente.
Es bien sabido que la electrodinámica de Maxwell (tal como actualmente suele ser entendida) en su... more Es bien sabido que la electrodinámica de Maxwell (tal como actualmente suele ser entendida) en su aplicación a los cuerpos en movimiento, conduce a asimetrías que no parecen inherentes a los fenómenos. Pensemos, por ejemplo, en la acción electrodinámica recíproca entre un imán y un conductor. El fenómeno observable, depende aquí, únicamente de ese movimiento relativo del conductor y del imán, mientras que según la opinión habitual, estos dos casos (que sea el uno o el otro de estos cuerpos el que se mueva) deben de separarse estrictamente entre sí. A saber, si el imán se mueve y el conductor está en reposo, entonces surge un campo eléctrico de cierto valor energético, en los alrededores del Imán que genera una corriente eléctrica en los lugares donde se encuentran partes del conductor. Pero, si el Imán está en reposo y se mueve el conductor, entonces no aparece el campo eléctrico en los alrededores del Imán, en cambio hay una fuerza electromotriz en el conductor, la cual en sí no corresponde a ninguna energía, que sin embargo (asumiendo igualdad del movimiento relativo en los dos casos bajo consideración) proporciona la causa para flujos eléctricos de la misma magnitud y del mismo curso, como las fuerzas eléctricas en el primer caso.
En esta comunicación, me gustaría en primer lugar mostrar, en el caso más simple del átomo de hid... more En esta comunicación, me gustaría en primer lugar mostrar, en el caso más simple del átomo de hidrógeno (no-relativistas y no-perturbado), que la regla de cuantización habitual se puede reemplazar por otro requisito, en el cual ya no aparece ninguna expresión sobre "números enteros". Más bien, la cualidad de ser un número entero, se deriva de la misma forma natural como, por ejemplo, la cualidad de ser un número entero del número de nodos de una cuerda vibrante. La nueva concepción es generalizable y toca, como yo creo, muy profundamente la verdadera naturaleza de las reglas cuánticas.
La mecánica cuántica desarrollada a partir de los planteamientos de Heisenberg, en la Parte I de ... more La mecánica cuántica desarrollada a partir de los planteamientos de Heisenberg, en la Parte I de este trabajo, se extiende a sistemas de arbitrariamente muchos grados de libertad. Se lleva a cabo la teoría de perturbaciones para sistemas no-degenerados y una amplia clase de sistemas degenerados y se demuestra su conexión con la teoría de los eigenvalores de las formas hermitianas. Los resultados obtenidos se utilizan para derivar los teoremas sobre el momentum y el momentum angular y para derivar reglas de selección y fórmulas de intensidad. Por último, los planteamientos de la teoría se aplican a las estadísticas de las oscilaciones naturales de una cavidad.
La paradoja de Einstein, Podolsky y Rosen se planteó como un argumento de que la mecánica cuántic... more La paradoja de Einstein, Podolsky y Rosen se planteó como un argumento de que la mecánica cuántica no podía ser una teoría completa sino que debería complementarse con variables adicionales. Estas variables adicionales debían restaurar la teoría de la causalidad y la localidad. En esta nota se formulará matemáticamente esa idea y se demostrará que es incompatible con las predicciones estadísticas de la mecánica cuántica. Es el requisito de localidad lo que crea esta dificultad esencial, o más precisamente que el resultado de una medición en un sistema no se vea afectado por operaciones realizadas en un sistema distante con el que se haya interactuado en el pasado. Ha habido intentos de demostrar que, incluso sin tal requisito de separabilidad o localidad, no es posible una interpretación de "variables ocultas" de la mecánica cuántica. Estos intentos se han examinado en otro lugar y se han encontrado deficientes. Además, se ha construido explícitamente una interpretación de variables ocultas de la teoría cuántica elemental. Esa interpretación particular tiene, de hecho, una estructura groseramente no local. Esto es característico, según el resultado que se probará aquí, de cualquier teoría que reproduzca exactamente las predicciones de la mecánica cuántica.
Se muestra que un cierto "criterio de realidad física" formulado en un reciente artículo con el t... more Se muestra que un cierto "criterio de realidad física" formulado en un reciente artículo con el título de arriba por A. Einstein, B. Podolsky y N. Rosen contiene una ambigüedad esencial cuando se aplica a los fenómenos cuánticos. Con respecto a esto, se ha explicado un punto de vista denominado ``complementariedad'' desde el cual la descripción mecánico-cuántica de los fenómenos físicos parecería satisfacer, dentro de su ámbito, todas las exigencias racionales de completitud. La tendencia de su argumentación, sin embargo, no me parece que responda adecuadamente a la situación real a la que nos enfrentamos en física atómica. Me complacerá, por tanto, aprovechar esta oportunidad para explicar con algo más de detalle un punto de vista general, convenientemente denominado "complementariedad", como ya he indicado en varias ocasiones anteriores y desde el cual la mecánica cuántica, dentro de su ámbito, aparecería como una descripción completamente racional de los fenómenos físicos tales como los que encontramos en los procesos atómicos.
En una teoría completa hay un elemento correspondiente a cada elemento de la realidad. Una condic... more En una teoría completa hay un elemento correspondiente a cada elemento de la realidad. Una condición suficiente para la realidad de una cantidad física es la posibilidad de predecirla con certeza sin perturbar el sistema. En mecánica cuántica, en el caso de dos cantidades físicas descritas por operadores que no conmutan, el conocimiento de una excluye el conocimiento de la otra. Entonces (1) la descripción de la realidad dada por la función de onda en la mecánica cuántica no es completa o (2) estas dos cantidades no pueden tener una realidad simultánea. La consideración del problema de hacer predicciones concernientes a un sistema sobre la base de mediciones realizadas sobre otro sistema que ha interactuado previamente con él nos conduce a la conclusión de que si (1) es falso, entonces (2) también lo es. Se llega así a la conclusión de que la descripción de la realidad dada por una función de onda no es completa.
Los enfoques dados recientemente por Heisenberg se están desarrollando (inicialmente para sistema... more Los enfoques dados recientemente por Heisenberg se están desarrollando (inicialmente para sistemas con un grado de libertad) en una teoría sistemática de la mecánica cuántica. La herramienta matemática es el cálculo matricial. Después de presentar esto brevemente, se derivan las ecuaciones mecánicas del movimiento a partir de un principio variacional y se demuestra que las ecuaciones mecánicas se deducen como consecuencia de la condición cuántica de Heisenberg, la ley de la energía y la condición de frecuencia de Bohr. Utilizando el ejemplo del oscilador anarmónico, se discute la cuestión de la unicidad de la solución y la importancia de las fases en las oscilaciones parciales. La conclusión constituye un intento de incorporar las leyes del campo electromagnético a la nueva teoría.
Heisenberg 1927 (Uber den Anschaulichen Inhalt der Quantentheoretischen Kinematik und Mechanik).... more Heisenberg 1927 (Uber den Anschaulichen Inhalt der Quantentheoretischen Kinematik und Mechanik). En el presente trabajo se establecen, en primer lugar, las definiciones exactas de las palabras: Posición, Velocidad, Energía, etc. (p. ej., del electrón), de modo que también siguen siendo válidas en la Mecánica Cuántica, y se muestra que las cantidades canónicamente conjugadas solo se pueden determinar simultáneamente con una imprecisión característica (§ 1). Esta indeterminación es la verdadera razón de la aparición de correlaciones estadísticas en la Mecánica Cuántica. Su formulación matemática tiene éxito mediante la teoría de Dirac-Jordan (§ 2). Sobre la base de los principios así obtenidos, se muestra cómo se pueden entender los procesos macroscópicos desde la Mecánica Cuántica (§ 3). Para explicar la teoría, se discuten algunos experimentos mentales particulares (§ 4).
Heisenberg 1925 (Uber Quantentheoretische Umdeutung Kinematischer Und Mechanischer Beziehungen). ... more Heisenberg 1925 (Uber Quantentheoretische Umdeutung Kinematischer Und Mechanischer Beziehungen). En el presente trabajo se intenta encontrar los fundamentos de una Mecánica teórico-cuántica, basado exclusivamente en relaciones entre cantidades, principalmente observables.
Como es bien sabido, se pueden plantear serias objeciones contra las reglas formales que se utilizan generalmente en la teoría cuántica para el cálculo de cantidades observables (por ejemplo, la Energía en el átomo de hidrógeno), estas reglas de cálculo contienen relaciones entre cantidades como el componente esencial, los cuales aparentemente, en principio no se pueden observar (por ejemplo, ubicación, tiempo orbital del electrón), por tanto estas reglas carecen obviamente de una base física tangible, a menos que uno no quiera aferrarse a la esperanza de que estas cantidades, hasta ahora inobservable, más adelante puedan ser accesibles experimentalmente.
(Understanding Heisenberg's Paper 1925, A New Look At the Calculational Details). En julio de 192... more (Understanding Heisenberg's Paper 1925, A New Look At the Calculational Details). En julio de 1925, Heisenberg publicó un artículo que marcó el comienzo de la nueva era de la mecánica cuántica. En general, se considera que este artículo que hace época es difícil de seguir, en parte porque Heisenberg proporcionó pocas pistas sobre cómo llegó a sus resultados. Damos detalles de los cálculos del tipo que podría haber realizado Heisenberg. Como ejemplo, consideramos uno de los problemas de oscilador anarmónico considerados por Heisenberg, y usamos nuestra reconstrucción de su enfoque para resolverlo hasta el segundo orden en la teoría de perturbaciones. Los resultados son precisamente los obtenidos en la mecánica cuántica estándar, y sugerimos que una discusión del enfoque, que se basa en el cálculo directo de las frecuencias y amplitudes de transición, podría incluirse de manera útil en los cursos de pregrado en mecánica cuántica. (Heisenberg 1925 Uber Quantentheoretische Umdeutung Kinematischer Und Mechanischer Beziehungen).
Exploramos los diferentes significados de "incertidumbre cuántica" contenidos en el artículo semi... more Exploramos los diferentes significados de "incertidumbre cuántica" contenidos en el artículo seminal de Heisenberg de 1927, y también algunas de las definiciones precisas que se exploraron más adelante. Relatamos la controversia sobre "Anschaulichkeit", la visualizabilidad de la teoría, que Heisenberg pretende resolver. Además, consideramos el programa de análisis operativo de conceptos de Heisenberg, en el que se ve a sí mismo siguiendo a Einstein. El trabajo de Heisenberg está marcado por las tensiones entre los argumentos semiclásicos y la emergente teoría cuántica moderna, entre la intuición y el rigor, y entre los argumentos inestables y las afirmaciones generales. No obstante, el mensaje principal puede incorporarse a la nueva teoría cuántica y puede adoptar la forma de teoremas generales. Vienen en dos tipos o clases, no distinguidos por Heisenberg. Se trata, por un lado, de restricciones sobre las preparaciones, como la relación de incertidumbre habitual de los libros de texto, y, por otro, de restricciones sobre la mensurabilidad conjunta, que incluyen compensaciones entre la precisión y la perturbación.
(A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of Hidden Variables I). La interpretac... more (A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of Hidden Variables I). La interpretación habitual de la teoría cuántica es autoconsistente, pero implica una suposición que no puede probarse experimentalmente, a saber, que la especificación más completa posible de un sistema individual es en términos de una función de onda que determina sólo los resultados probables de los procesos de medición reales.
La única forma de investigar la verdad de esta suposición es tratando de encontrar alguna otra interpretación de la teoría cuántica en términos de variables actualmente ocultas, que en principio determinen el comportamiento preciso de un sistema individual, pero que en la práctica se promedian en mediciones de los tipos que ahora se pueden realizar. En este artículo y en un artículo posterior, se sugiere una interpretación de la teoría cuántica en términos de tales variables ocultas. Se muestra que mientras la teoría matemática conserve su forma general actual, esta interpretación sugerida conduce precisamente a los mismos resultados para todos los procesos físicos que la interpretación habitual. (David Bohm, 1952)
En este artículo, mostraremos cómo debe entenderse la teoría de la medición desde el punto de vis... more En este artículo, mostraremos cómo debe entenderse la teoría de la medición desde el punto de vista de una interpretación física de la teoría cuántica en términos de variables ocultas, desarrollada en un artículo anterior. Encontramos que, en principio, estas variables ocultas determinan los resultados precisos de cada proceso de medición individual. Sin embargo en la práctica, en las mediciones que ahora sabemos realizar, el aparato de observación perturba el sistema observado de manera impredecible e incontrolable, de modo que el principio de incertidumbre se obtiene como una limitación práctica a la posible precisión de las medidas. Sin embargo, esta limitación no es inherente a la estructura conceptual de nuestra interpretación. Veremos, por ejemplo, que las mediciones simultáneas de posición y momentum con una precisión ilimitada en principio serían posibles si, como se sugirió en el artículo anterior, la formulación matemática de la teoría cuántica necesita modificarse a distancias muy cortas de ciertas maneras que son consistentes con nuestra interpretación pero no con la interpretación usual. Damos una explicación simple del origen de las correlaciones mecánico-cuánticas de objetos distantes en el experimento hipotético de Einstein, Podolsky y Rosen, que fue sugerido por estos autores como una crítica a la interpretación habitual.
Estamos tan acostumbrados a ver y sentir la realidad tal como la percibimos que nos cuesta creer ... more Estamos tan acostumbrados a ver y sentir la realidad tal como la percibimos que nos cuesta creer que la realidad sea de otra manera. En el presente artículo voy a proporcionar una ecuación de la Realidad Objetiva Clásica (ROC), y con esta ecuación demostrar que la realidad subyacente, es decir, la verdadera realidad externa al observador en la que todas las cosas y personas existimos; es una realidad oscura, se designa como ``oscura'' porque no evolucionamos para percibirla. Es un sorpresivo escenario que nos obliga a re-definir y re-ubicar la Realidad Objetiva así como el significado mismo de lo que es percibir. Por consiguiente, también sostengo que la Realidad Objetiva es (en sí misma) una capa de abstracción de alto nivel creada sobre un sustrato neuronal fijado en nuestro cerebro, y que todas nuestras experiencias perceptivas (como observar la Realidad Objetiva misma), son una vivencia exclusivamente neuronal, en consecuencia solamente somos observadores conscientes percibiendo una realidad que nos encierra dentro de nuestro cerebro, y por lo tanto nunca hemos percibido la realidad externa, interactuamos con ella pero no la percibimos. Cualquier creencia respecto a que observamos o tocamos el mundo exterior es solo un engaño evolutivo que el cerebro le hace al observador consciente.
El descubrimiento de la aberración de la luz fue rápidamente seguida por una explicación conforme... more El descubrimiento de la aberración de la luz fue rápidamente seguida por una explicación conforme a la teoría de la emisión. El efecto fue atribuido a una simple composición de la velocidad de la luz con la velocidad de la Tierra dentro de su órbita. Las dificultades en esta explicación, aparentemente suficiente, fueron pasadas por alto hasta que después fue propuesto una explicación basada en la teoría ondulatoria de la luz.... En la teoría ondulatoria, de acuerdo a Fresnel, primero se asume que el éter está en reposo excepto en el interior de los medios transparentes, dentro de los cuales, en segundo lugar, se asume que se mueve con una velocidad menor que la velocidad del medio....
Antes de empezar a tratar el Problema de los Eigenvalores de la Teoría Cuántica para sistemas esp... more Antes de empezar a tratar el Problema de los Eigenvalores de la Teoría Cuántica para sistemas especiales adicionales, queremos examinar más detalladamente la conexión general que existe entre la Ecuación Diferencial Parcial de Hamilton (EDPH) de un problema mecánico y la Ecuación de Onda ``asociada'', es decir, la ecuación (5) de la primera Comunicación en el caso del problema de Kepler. Por el momento solo habíamos descrito brevemente esta conexión por medio de su estructura analítica externa a través de la, en si misma incomprensible, transformación (2); y la transición igualmente incomprensible de poner a cero una expresión debido a la exigencia de que la Integral espacial de la misma expresión debe ser estacionaria. La conexión interna de la Teoría de Hamilton con aquel proceso de Propagación de Ondas es nada menos que novedosa. No solamente era bien conocido por el propio Hamilton, sino que para él, constituyó el punto de partida de su teoría de la Mecánica, que surgió a partir de su óptica de los medios no homogéneos. "Quantisierung als Eigenwertproblem (Zweite Mitteilung)"
This article provides an equation that describes the Classic Objective Reality (COR), and with th... more This article provides an equation that describes the Classic Objective Reality (COR), and with this equation it is shown that the underlying reality, that is, the true reality external to the observer in which all things and people exist; It is a dark reality. The Classic Objective Reality (COR) has a double nature: on the one hand it is a collective certainty that arises from the identical perceptual experiences experienced by all conscious observers (Self') within their own neurospace, and on the other, is a concurrence of all the neuroprojections of the Neural Objective Realities (NOR); that has been fixed and synchronized evolutionarily at the level of the Érenfro (in each brain) that all individuals of our species inherit, in such a way that, without being the true reality, it allows us to interact between all conscious observers as if it were a great reality, as if we were all together in the same place, in the same space.
En la Teoría de la Relatividad General, para caracterizar los eventos del mundo, el Tensor Fundam... more En la Teoría de la Relatividad General, para caracterizar los eventos del mundo, el Tensor Fundamental métrico de la variedad del mundo cuatridimensional se debe de interpretar como el Potencial Tensorial Gravitacional, además se tiene que añadir el Cuatripotencial Electromagnético a su lado. Así, el Dualismo que aun permanece aquí entre gravitación y electricidad ciertamente no le quita nada de su cautivadora belleza a esta teoría pero requiere de nuevos descubrimientos para superarlos a través de una Imagen del Mundo completamente Unitaria.
Enlace: [ https://www.linkedin.com/posts/omar-ancka-quispe_fundamentos-de-la-teor%C3%ADa-de-la-re... more Enlace: [ https://www.linkedin.com/posts/omar-ancka-quispe_fundamentos-de-la-teor%C3%ADa-de-la-relatividad-activity-7202486342818119680-hbrj/ ] La teoría que se presenta a continuación constituye la generalización más amplia concebible de la actual teoría denominada generalmente como "Teoría de la Relatividad". La generalización de la Teoría de la Relatividad se ha facilitado mucho como consecuencia de la forma dada por Minkowski a la Teoría de la Relatividad Especial, el matemático que primero reconoció claramente la equivalencia formal de las coordenadas espaciales y las coordenadas temporales, y las hizo utilizables para la construcción de la teoría. Las herramientas matemáticas necesarias para la Teoría de la Relatividad General estaban listas y disponibles en el "Cálculo diferencial absoluto", las cuales descansan en las investigaciones de Gauss, Riemann y Christoffel sobre las Variedades No-Euclidianas, y llevadas a un sistema por Ricci y Levi-Civita que ya se han aplicado a problemas de física teórica.
Estamos tan acostumbrados a ver y sentir la realidad tal como la percibimos que nos cuesta creer ... more Estamos tan acostumbrados a ver y sentir la realidad tal como la percibimos que nos cuesta creer que la realidad sea de otra manera. En el presente artículo se proporciona una ecuación que describe la Realidad Objetiva Clásica (ROC), y con dicha ecuación se muestra que la realidad subyacente, es decir, la verdadera realidad externa al observador en la que todas las cosas y personas existimos; es una realidad oscura, se designa como ``oscura'' porque no evolucionamos para percibirla. Es un sorpresivo escenario que nos obliga a re-definir y re-ubicar la Realidad Objetiva así como el significado mismo de lo que es percibir. Por consiguiente, también sostengo que la Realidad Objetiva es (en sí misma) una capa de abstracción de alto nivel creada sobre un sustrato neuronal fijado en nuestro cerebro, y que todas nuestras experiencias perceptivas (como observar la Realidad Objetiva misma), son una vivencia exclusivamente neuronal, en consecuencia solamente somos observadores conscientes percibiendo una realidad que nos encierra dentro de nuestro cerebro, y por lo tanto nunca hemos percibido la realidad externa, interactuamos con ella pero no la percibimos. Cualquier creencia respecto a que observamos o tocamos el mundo exterior es solo un engaño evolutivo que el cerebro le hace al Observador Consciente.
Es bien sabido que la electrodinámica de Maxwell (tal como actualmente suele ser entendida) en su... more Es bien sabido que la electrodinámica de Maxwell (tal como actualmente suele ser entendida) en su aplicación a los cuerpos en movimiento, conduce a asimetrías que no parecen inherentes a los fenómenos. Pensemos, por ejemplo, en la acción electrodinámica recíproca entre un imán y un conductor. El fenómeno observable, depende aquí, únicamente de ese movimiento relativo del conductor y del imán, mientras que según la opinión habitual, estos dos casos (que sea el uno o el otro de estos cuerpos el que se mueva) deben de separarse estrictamente entre sí. A saber, si el imán se mueve y el conductor está en reposo, entonces surge un campo eléctrico de cierto valor energético, en los alrededores del Imán que genera una corriente eléctrica en los lugares donde se encuentran partes del conductor. Pero, si el Imán está en reposo y se mueve el conductor, entonces no aparece el campo eléctrico en los alrededores del Imán, en cambio hay una fuerza electromotriz en el conductor, la cual en sí no corresponde a ninguna energía, que sin embargo (asumiendo igualdad del movimiento relativo en los dos casos bajo consideración) proporciona la causa para flujos eléctricos de la misma magnitud y del mismo curso, como las fuerzas eléctricas en el primer caso.
En esta comunicación, me gustaría en primer lugar mostrar, en el caso más simple del átomo de hid... more En esta comunicación, me gustaría en primer lugar mostrar, en el caso más simple del átomo de hidrógeno (no-relativistas y no-perturbado), que la regla de cuantización habitual se puede reemplazar por otro requisito, en el cual ya no aparece ninguna expresión sobre "números enteros". Más bien, la cualidad de ser un número entero, se deriva de la misma forma natural como, por ejemplo, la cualidad de ser un número entero del número de nodos de una cuerda vibrante. La nueva concepción es generalizable y toca, como yo creo, muy profundamente la verdadera naturaleza de las reglas cuánticas.
La mecánica cuántica desarrollada a partir de los planteamientos de Heisenberg, en la Parte I de ... more La mecánica cuántica desarrollada a partir de los planteamientos de Heisenberg, en la Parte I de este trabajo, se extiende a sistemas de arbitrariamente muchos grados de libertad. Se lleva a cabo la teoría de perturbaciones para sistemas no-degenerados y una amplia clase de sistemas degenerados y se demuestra su conexión con la teoría de los eigenvalores de las formas hermitianas. Los resultados obtenidos se utilizan para derivar los teoremas sobre el momentum y el momentum angular y para derivar reglas de selección y fórmulas de intensidad. Por último, los planteamientos de la teoría se aplican a las estadísticas de las oscilaciones naturales de una cavidad.
La paradoja de Einstein, Podolsky y Rosen se planteó como un argumento de que la mecánica cuántic... more La paradoja de Einstein, Podolsky y Rosen se planteó como un argumento de que la mecánica cuántica no podía ser una teoría completa sino que debería complementarse con variables adicionales. Estas variables adicionales debían restaurar la teoría de la causalidad y la localidad. En esta nota se formulará matemáticamente esa idea y se demostrará que es incompatible con las predicciones estadísticas de la mecánica cuántica. Es el requisito de localidad lo que crea esta dificultad esencial, o más precisamente que el resultado de una medición en un sistema no se vea afectado por operaciones realizadas en un sistema distante con el que se haya interactuado en el pasado. Ha habido intentos de demostrar que, incluso sin tal requisito de separabilidad o localidad, no es posible una interpretación de "variables ocultas" de la mecánica cuántica. Estos intentos se han examinado en otro lugar y se han encontrado deficientes. Además, se ha construido explícitamente una interpretación de variables ocultas de la teoría cuántica elemental. Esa interpretación particular tiene, de hecho, una estructura groseramente no local. Esto es característico, según el resultado que se probará aquí, de cualquier teoría que reproduzca exactamente las predicciones de la mecánica cuántica.
Se muestra que un cierto "criterio de realidad física" formulado en un reciente artículo con el t... more Se muestra que un cierto "criterio de realidad física" formulado en un reciente artículo con el título de arriba por A. Einstein, B. Podolsky y N. Rosen contiene una ambigüedad esencial cuando se aplica a los fenómenos cuánticos. Con respecto a esto, se ha explicado un punto de vista denominado ``complementariedad'' desde el cual la descripción mecánico-cuántica de los fenómenos físicos parecería satisfacer, dentro de su ámbito, todas las exigencias racionales de completitud. La tendencia de su argumentación, sin embargo, no me parece que responda adecuadamente a la situación real a la que nos enfrentamos en física atómica. Me complacerá, por tanto, aprovechar esta oportunidad para explicar con algo más de detalle un punto de vista general, convenientemente denominado "complementariedad", como ya he indicado en varias ocasiones anteriores y desde el cual la mecánica cuántica, dentro de su ámbito, aparecería como una descripción completamente racional de los fenómenos físicos tales como los que encontramos en los procesos atómicos.
En una teoría completa hay un elemento correspondiente a cada elemento de la realidad. Una condic... more En una teoría completa hay un elemento correspondiente a cada elemento de la realidad. Una condición suficiente para la realidad de una cantidad física es la posibilidad de predecirla con certeza sin perturbar el sistema. En mecánica cuántica, en el caso de dos cantidades físicas descritas por operadores que no conmutan, el conocimiento de una excluye el conocimiento de la otra. Entonces (1) la descripción de la realidad dada por la función de onda en la mecánica cuántica no es completa o (2) estas dos cantidades no pueden tener una realidad simultánea. La consideración del problema de hacer predicciones concernientes a un sistema sobre la base de mediciones realizadas sobre otro sistema que ha interactuado previamente con él nos conduce a la conclusión de que si (1) es falso, entonces (2) también lo es. Se llega así a la conclusión de que la descripción de la realidad dada por una función de onda no es completa.
Los enfoques dados recientemente por Heisenberg se están desarrollando (inicialmente para sistema... more Los enfoques dados recientemente por Heisenberg se están desarrollando (inicialmente para sistemas con un grado de libertad) en una teoría sistemática de la mecánica cuántica. La herramienta matemática es el cálculo matricial. Después de presentar esto brevemente, se derivan las ecuaciones mecánicas del movimiento a partir de un principio variacional y se demuestra que las ecuaciones mecánicas se deducen como consecuencia de la condición cuántica de Heisenberg, la ley de la energía y la condición de frecuencia de Bohr. Utilizando el ejemplo del oscilador anarmónico, se discute la cuestión de la unicidad de la solución y la importancia de las fases en las oscilaciones parciales. La conclusión constituye un intento de incorporar las leyes del campo electromagnético a la nueva teoría.
Heisenberg 1927 (Uber den Anschaulichen Inhalt der Quantentheoretischen Kinematik und Mechanik).... more Heisenberg 1927 (Uber den Anschaulichen Inhalt der Quantentheoretischen Kinematik und Mechanik). En el presente trabajo se establecen, en primer lugar, las definiciones exactas de las palabras: Posición, Velocidad, Energía, etc. (p. ej., del electrón), de modo que también siguen siendo válidas en la Mecánica Cuántica, y se muestra que las cantidades canónicamente conjugadas solo se pueden determinar simultáneamente con una imprecisión característica (§ 1). Esta indeterminación es la verdadera razón de la aparición de correlaciones estadísticas en la Mecánica Cuántica. Su formulación matemática tiene éxito mediante la teoría de Dirac-Jordan (§ 2). Sobre la base de los principios así obtenidos, se muestra cómo se pueden entender los procesos macroscópicos desde la Mecánica Cuántica (§ 3). Para explicar la teoría, se discuten algunos experimentos mentales particulares (§ 4).
Heisenberg 1925 (Uber Quantentheoretische Umdeutung Kinematischer Und Mechanischer Beziehungen). ... more Heisenberg 1925 (Uber Quantentheoretische Umdeutung Kinematischer Und Mechanischer Beziehungen). En el presente trabajo se intenta encontrar los fundamentos de una Mecánica teórico-cuántica, basado exclusivamente en relaciones entre cantidades, principalmente observables.
Como es bien sabido, se pueden plantear serias objeciones contra las reglas formales que se utilizan generalmente en la teoría cuántica para el cálculo de cantidades observables (por ejemplo, la Energía en el átomo de hidrógeno), estas reglas de cálculo contienen relaciones entre cantidades como el componente esencial, los cuales aparentemente, en principio no se pueden observar (por ejemplo, ubicación, tiempo orbital del electrón), por tanto estas reglas carecen obviamente de una base física tangible, a menos que uno no quiera aferrarse a la esperanza de que estas cantidades, hasta ahora inobservable, más adelante puedan ser accesibles experimentalmente.
(Understanding Heisenberg's Paper 1925, A New Look At the Calculational Details). En julio de 192... more (Understanding Heisenberg's Paper 1925, A New Look At the Calculational Details). En julio de 1925, Heisenberg publicó un artículo que marcó el comienzo de la nueva era de la mecánica cuántica. En general, se considera que este artículo que hace época es difícil de seguir, en parte porque Heisenberg proporcionó pocas pistas sobre cómo llegó a sus resultados. Damos detalles de los cálculos del tipo que podría haber realizado Heisenberg. Como ejemplo, consideramos uno de los problemas de oscilador anarmónico considerados por Heisenberg, y usamos nuestra reconstrucción de su enfoque para resolverlo hasta el segundo orden en la teoría de perturbaciones. Los resultados son precisamente los obtenidos en la mecánica cuántica estándar, y sugerimos que una discusión del enfoque, que se basa en el cálculo directo de las frecuencias y amplitudes de transición, podría incluirse de manera útil en los cursos de pregrado en mecánica cuántica. (Heisenberg 1925 Uber Quantentheoretische Umdeutung Kinematischer Und Mechanischer Beziehungen).
Exploramos los diferentes significados de "incertidumbre cuántica" contenidos en el artículo semi... more Exploramos los diferentes significados de "incertidumbre cuántica" contenidos en el artículo seminal de Heisenberg de 1927, y también algunas de las definiciones precisas que se exploraron más adelante. Relatamos la controversia sobre "Anschaulichkeit", la visualizabilidad de la teoría, que Heisenberg pretende resolver. Además, consideramos el programa de análisis operativo de conceptos de Heisenberg, en el que se ve a sí mismo siguiendo a Einstein. El trabajo de Heisenberg está marcado por las tensiones entre los argumentos semiclásicos y la emergente teoría cuántica moderna, entre la intuición y el rigor, y entre los argumentos inestables y las afirmaciones generales. No obstante, el mensaje principal puede incorporarse a la nueva teoría cuántica y puede adoptar la forma de teoremas generales. Vienen en dos tipos o clases, no distinguidos por Heisenberg. Se trata, por un lado, de restricciones sobre las preparaciones, como la relación de incertidumbre habitual de los libros de texto, y, por otro, de restricciones sobre la mensurabilidad conjunta, que incluyen compensaciones entre la precisión y la perturbación.
(A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of Hidden Variables I). La interpretac... more (A Suggested Interpretation of the Quantum Theory in Terms of Hidden Variables I). La interpretación habitual de la teoría cuántica es autoconsistente, pero implica una suposición que no puede probarse experimentalmente, a saber, que la especificación más completa posible de un sistema individual es en términos de una función de onda que determina sólo los resultados probables de los procesos de medición reales.
La única forma de investigar la verdad de esta suposición es tratando de encontrar alguna otra interpretación de la teoría cuántica en términos de variables actualmente ocultas, que en principio determinen el comportamiento preciso de un sistema individual, pero que en la práctica se promedian en mediciones de los tipos que ahora se pueden realizar. En este artículo y en un artículo posterior, se sugiere una interpretación de la teoría cuántica en términos de tales variables ocultas. Se muestra que mientras la teoría matemática conserve su forma general actual, esta interpretación sugerida conduce precisamente a los mismos resultados para todos los procesos físicos que la interpretación habitual. (David Bohm, 1952)
En este artículo, mostraremos cómo debe entenderse la teoría de la medición desde el punto de vis... more En este artículo, mostraremos cómo debe entenderse la teoría de la medición desde el punto de vista de una interpretación física de la teoría cuántica en términos de variables ocultas, desarrollada en un artículo anterior. Encontramos que, en principio, estas variables ocultas determinan los resultados precisos de cada proceso de medición individual. Sin embargo en la práctica, en las mediciones que ahora sabemos realizar, el aparato de observación perturba el sistema observado de manera impredecible e incontrolable, de modo que el principio de incertidumbre se obtiene como una limitación práctica a la posible precisión de las medidas. Sin embargo, esta limitación no es inherente a la estructura conceptual de nuestra interpretación. Veremos, por ejemplo, que las mediciones simultáneas de posición y momentum con una precisión ilimitada en principio serían posibles si, como se sugirió en el artículo anterior, la formulación matemática de la teoría cuántica necesita modificarse a distancias muy cortas de ciertas maneras que son consistentes con nuestra interpretación pero no con la interpretación usual. Damos una explicación simple del origen de las correlaciones mecánico-cuánticas de objetos distantes en el experimento hipotético de Einstein, Podolsky y Rosen, que fue sugerido por estos autores como una crítica a la interpretación habitual.
Estas cuatro conferencias, dirigidas a una audiencia de estudiantes graduados en física experimen... more Estas cuatro conferencias, dirigidas a una audiencia de estudiantes graduados en física experimental de altas energías, examinan algunos de los conceptos básicos de la teoría de cuerdas. El propósito es transmitir una idea general de qué es la teoría de cuerdas y qué ha logrado. Dado que se espera que la escala característica de la teoría de cuerdas sea cercana a la escala de Planck, la estructura de las cuerdas probablemente no pueda sondearse directamente en experimentos con aceleradores.
Ampliamos ideas anteriores sobre la aparición de la geometría no conmutativa en la teoría de cuer... more Ampliamos ideas anteriores sobre la aparición de la geometría no conmutativa en la teoría de cuerdas con un campo B distinto de cero. Identificamos un límite en el que toda la dinámica de cuerdas se describe mediante una teoría de calibre (gauge) mínimamente acoplada (supersimétrica) en un espacio no conmutativo, y discutimos las correcciones fuera de este límite. Nuestro análisis nos lleva a una equivalencia entre campos de calibre (gauge) ordinarios y campos de calibre (gauge) no conmutativos, que se logra mediante un cambio de variables que se puede describir explícitamente. Este cambio de variables se comprueba comparando la teoría ordinaria de Dirac-Born-Infeld con su contraparte no conmutativa. Obtenemos una nueva perspectiva sobre la teoría de calibre (gauge) no conmutativa en un toro, su dualidad T y su equivalencia de Morita. También analizamos el sistema D0/D4, la relación con la teoría M en DLCQ y una posible versión no conmutativa de la teoría hexadimensional (2,0).
Una de las confusiones generalizadas concernientes a la historia del experimento de Michelson-Mor... more Una de las confusiones generalizadas concernientes a la historia del experimento de Michelson-Morley de 1887 tiene que ver con la explicación inicial de este célebre resultado nulo, debido de manera independiente a FitzGerald y a Lorentz. En ninguno de los dos casos se invocó una hipótesis estricta de contracción longitudinal de la longitud, como comúnmente se supone. Lorentz postuló, particularmente en 1895, cualquiera de una cierta familia de posibles efectos de deformación para los cuerpos rígidos en movimiento, incluyendo alteraciones puramente transversales, así como la expansión y la contracción; FitzGerald bien pudo tener en mente la misma familia. Un análisis cuidadoso del experimento Michelson-Morley (que revela una serie de graves deficiencias en muchos tratamientos de los libros de texto) muestra de hecho que no se requiere una contracción estricta.
Para la explicación de la aberración de la luz, fue asumido por Fresnel, que el éter no participa... more Para la explicación de la aberración de la luz, fue asumido por Fresnel, que el éter no participa en el movimiento anual de la Tierra, lo que naturalmente encierra en sí, que nuestro planeta es completamente permeable a esa substancia intermedia. Más tarde, Stokes ha intentado dar una explicación bajo la suposición de que el éter es arrastrado por la tierra y que, por lo tanto, en cada punto de la superficie terrestre, la velocidad del éter es la misma que la velocidad de la tierra.
Durante octubre de 1971, cuatro relojes atómicos de haz de cesio fueron transportados en vuelos c... more Durante octubre de 1971, cuatro relojes atómicos de haz de cesio fueron transportados en vuelos comerciales programados regularmente alrededor del mundo dos veces, uno hacia el Este y otro hacia el Oeste, para probar la teoría de la relatividad de Einstein con relojes macroscópicos. A partir de las rutas de vuelo reales de cada viaje, la teoría predice que los relojes que vuelan, comparados con los relojes de referencia del Observatorio Naval de EE.UU., deberían haber perdido 40 ± 23 nanosegundos durante el viaje hacia el Este, y deberían haber ganado 275 ± 21 nanosegundos durante el viaje hacia el Oeste.
Con respecto a un reloj en reposo sobre la superficie de la Tierra, el tiempo registrado por un r... more Con respecto a un reloj en reposo sobre la superficie de la Tierra, el tiempo registrado por un reloj ideal después de una circunnavegación de la Tierra depende no sólo de la velocidad y la altitud, sino también de la dirección de la circunnavegación y de la velocidad de rotación de la Tierra. Un reloj de este tipo puede correr más rápido o más lento, dependiendo de la dirección y la velocidad respecto al suelo de la circunnavegación. Esta dependencia direccional debería ser perceptible con las velocidades de los aviones comerciales y los relojes de haz de cesio.
Durante las dos primeras semanas de Octubre de 1971, R. E. Keating, del Observatorio Naval de EE.... more Durante las dos primeras semanas de Octubre de 1971, R. E. Keating, del Observatorio Naval de EE.UU., y yo volamos dos veces alrededor del mundo en vuelos comerciales programados regularmente, una hacia el Este y otra hacia el Oeste, con cuatro relojes de haz de cesio Hewlett-Packard 5061A. El experimento se realizó por dos razones: (1) comparar el rendimiento conocido de relojes similares en condiciones de laboratorio bastante bien controladas, y (2) intentar detectar efectos relativistas en el tiempo registrado por los relojes durante las circunnavegaciones terrestres.
Informamos sobre una nueva prueba del corrimiento al rojo gravitacional y, por tanto, de la invar... more Informamos sobre una nueva prueba del corrimiento al rojo gravitacional y, por tanto, de la invariancia de la posición local, una parte integral del principio de equivalencia de Einstein, que es la base de la relatividad general y de todas las teorías métricas de la gravitación. Utilizamos datos que abarcan 1008 días de dos satélites de Galileo, el sistema global de navegación por satélite (GNSS) de Europa, que se lanzaron en 2014, pero que accidentalmente fueron entregados en órbitas elípticas en lugar de órbitas circulares. La modulación resultante del corrimiento al rojo gravitacional de los relojes atómicos a bordo permite la determinación del corrimiento al rojo con gran precisión.
En dos Comunicaciones publicadas hace unos meses he mostrado cómo se puede llegar a Ecuaciones de... more En dos Comunicaciones publicadas hace unos meses he mostrado cómo se puede llegar a Ecuaciones de Campo de la Gravitación que cumplen con el Postulado de la Relatividad General, es decir, que en su versión general son covariantes frente a cualquier sustitución de las variables de Espacio-Tiempo. Para ello, el proceso de desarrollo fue el siguiente. Primero encontré ecuaciones que contenían la teoría de Newton como una aproximación y que fueran covariantes frente a sustituciones arbitrarias para el determinante 1. Al respecto, he encontrado que estas ecuaciones corresponden a covariantes generales, si el escalar del Tensor de Energía de la "materia" desaparece.
Este artículo examina las contribuciones claves de Schwarzschild a la Relatividad General a travé... more Este artículo examina las contribuciones claves de Schwarzschild a la Relatividad General a través de sus dos artículos. Se centra en su método para desarrollar soluciones exteriores e interiores. El estudio enfatiza los ingeniosos métodos de Schwarzschild y las implicaciones de sus soluciones. El artículo profundiza en el intercambio de cartas entre Schwarzschild y Einstein, destacando la naturaleza colaborativa de su interacción científica. Curiosamente, a pesar de presentar las soluciones exactas de Schwarzschild a la Academia Prusiana, Einstein mostró preferencia por sus métodos aproximados en su artículo de revisión de 1916 ``Los Fundamentos de la Teoría de la Relatividad General''. Contrariamente a la creencia común, el documento revela que, en 1916, la preferencia de Einstein por las soluciones aproximadas frente a la solución exterior exacta de Schwarzschild no se debía a una preocupación por la singularidad. Este hallazgo disocia la metodología de Einstein de 1916 de su posterior preocupación por las singularidades, que se hizo prominente sólo durante su posterior enfoque en la teoría del campo unificado. Por lo tanto, la investigación postula que otros factores además de las singularidades influyeron en la decisión de Einstein de seguir con métodos aproximados en 1916.
A. Einstein (1905). La energía cinética de un cuerpo ... disminuye como consecuencia de la emisió... more A. Einstein (1905). La energía cinética de un cuerpo ... disminuye como consecuencia de la emisión de luz, y si bien en una cantidad independiente de las cualidades del cuerpo, la diferencia ... también depende de la velocidad así como de la energía cinética del electrón. Despreciando las cantidades de cuarto orden y superiores, podemos ... deducir directamente: "Si un cuerpo emite la energía L en forma de radiación, entonces su masa se reduce en L/V^2". En este caso, obviamente, es irrelevante que la energía extraída del cuerpo se convierta precisamente en energía de radiación; por lo que llegamos a la conclusión más general: "La masa de un cuerpo es una medida de su contenido energético; si la energía cambia en Z, entonces en el mismo sentido cambia la masa en L/9x10^20, si la energía se mide en ergios y la masa en gramos". No está descartado, que en el caso de cuerpos cuyo contenido de energía sea en gran medida variable (p. ej., en las sales de radio), se pueda conseguir una prueba de la teoría. Si la teoría corresponde a los hechos, entonces la radiación transfiere inercia entre los cuerpos emisores y absorbentes.
"Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie" (1916) - Von K. Sc... more "Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie" (1916) - Von K. Schwarzschild. ... El Sr. Einstein ha planteado, en su trabajo sobre el movimiento del perihelio de Mercurio (véase las Actas de la Reunión del 18 de Noviembre de 1915), el siguiente problema: ... Un punto se mueve según el requisito ... así guv representan funciones de las variables x y durante la variación las variables x en el punto de inicio y final del camino de integración se mantienen fijas. Entonces, en palabras breves, el punto se mueve sobre una línea geodésica en la variedad caracterizada por ese elemento de línea ds. La ejecución de la variación da como resultado las ecuaciones de movimiento del punto ...
PHYC 2310: Física basada en cálculo III. Instructor: Prof. Douglas Fields.
Descripción de la clas... more PHYC 2310: Física basada en cálculo III. Instructor: Prof. Douglas Fields. Descripción de la clase. Esta clase es la tercera parte de la secuencia de tres semestres de física basada en cálculo para científicos e ingenieros. En él, cubrimos ondas mecánicas, ondas electromagnéticas, relatividad especial e introducción a la mecánica cuántica. Este es un curso de una hora de tres créditos. La clase se reúne en tres sesiones de instrucción directa de 50 minutos durante quince semanas durante el semestre de otoño... Planifique un mínimo de seis horas de trabajo fuera de clase (o tareas, estudio, finalización de tareas y preparación de clases) cada semana.
Estas notas representan aproximadamente un semestre de conferencias sobre introducción a la Relat... more Estas notas representan aproximadamente un semestre de conferencias sobre introducción a la Relatividad General para estudiantes principiantes de posgrado en física. Los temas incluyen variedades, geometría de Riemann, ecuaciones de Einstein y tres aplicaciones: radiación gravitacional, agujeros negros y cosmología.
La primera descripción completa de la versión final de la Teoría General de la Relatividad fue p... more La primera descripción completa de la versión final de la Teoría General de la Relatividad fue publicada por Einstein en 1916, después de varias exposiciones de versiones preliminares y las últimas revisiones de la teoría en noviembre de 1915. Se ofrece un relato histórico de este artículo de revisión, de su prehistoria, incluida una discusión de la colaboración de Einstein con Marcel Grossmann y de su recepción inmediata.
Esta revisión describe resultados innovadores recientes en Si, Si/SiGe y puntos cuánticos basados... more Esta revisión describe resultados innovadores recientes en Si, Si/SiGe y puntos cuánticos basados en dopantes, y destaca los notables avances en la física cuántica basada en Si que se han producido en los últimos años. Este progreso ha sido posible gracias al desarrollo de materiales de los dispositivos cuánticos de Si y a la comprensión física de los efectos cuánticos en el silicio. Los pasos críticos recientes incluyen el aislamiento de electrones individuales, la observación del bloqueo de espín y la lectura de un solo disparo de espines de electrones individuales tanto en dopantes como en puntos cuánticos activados en Si. Cada uno de estos resultados ha llegado con una física que no se había previsto en trabajos anteriores en otros sistemas materiales. Estos avances subrayan el importante avance hacia la realización de bits cuánticos de espín en un material con un tiempo de coherencia de espín largo, crucial para la computación cuántica y la espintrónica.
Un sistema cuántico puede estar en una superposición de muchos estados diferentes al mismo tiempo... more Un sistema cuántico puede estar en una superposición de muchos estados diferentes al mismo tiempo, y puede exhibir efectos de interferencia durante el curso de su evolución. Además, los sistemas cuánticos espacialmente separados pueden enredarse entre sí y las operaciones pueden tener efectos ``no locales'' debido a esto. La Computación Cuántica es el campo que investiga el poder computacional y otras propiedades de las computadoras basadas en principios de la mecánica cuántica. Combina dos de las ramas más importantes de la ciencia del siglo XX: la mecánica cuántica (desarrollada por Planck, Einstein, Bohr, Heisenberg, Schrödinger y otros en el período 1900-1925) y la informática (cuyo nacimiento puede fecharse al artículo de Turing en 1936)). Un objetivo importante es encontrar algoritmos cuánticos que sean significativamente más rápidos que cualquier algoritmo clásico que resuelva el mismo problema. La computación cuántica comenzó a principios de la década de 1980 con sugerencias para computadoras cuánticas analógicas de Yuri Manin, Richard Feynman y Paul Benioff, y alcanzó un terreno más digital cuando en 1985 David Deutsch definió la máquina de Turing cuántica universal.
A medida que las computadoras cuánticas están disponibles para el público en general, ha surgido ... more A medida que las computadoras cuánticas están disponibles para el público en general, ha surgido la necesidad de capacitar a una cohorte de programadores cuánticos, muchos de los cuales han estado desarrollando programas informáticos clásicos durante la mayor parte de sus carreras. Si bien las computadoras cuánticas actualmente disponibles tienen menos de 100 qubits, se espera que el hardware de computación cuántica crezca en términos de recuento de qubits, calidad y conectividad. Esta revisión tiene como objetivo explicar los principios de la programación cuántica, que son bastante diferentes de la programación clásica, con un álgebra sencilla que hace que la comprensión de los fascinantes principios mecánicos cuánticos subyacentes sea opcional. Damos una introducción a los algoritmos de computación cuántica y su implementación en hardware cuántico real. Examinamos 20 algoritmos cuánticos diferentes, intentando describir cada uno de manera sucinta y autónoma. Mostramos cómo se pueden implementar estos algoritmos en la computadora cuántica de IBM y, en cada caso, discutimos los resultados de la implementación con respecto a las diferencias entre el simulador y las ejecuciones reales del hardware. Este artículo presenta a los informáticos, físicos e ingenieros a los algoritmos cuánticos y proporciona un modelo para sus implementaciones.
La computación cuántica es un campo en crecimiento en la intersección de la física y la informáti... more La computación cuántica es un campo en crecimiento en la intersección de la física y la informática. Este módulo presenta tres de los principios clave que rigen el funcionamiento de las computadoras cuánticas: superposición, medición cuántica y entrelazamiento. El objetivo de este módulo es cerrar la brecha entre los artículos de divulgación científica y los textos de grado avanzado al hacer que algunos de los aspectos más técnicos sean accesibles para estudiantes de secundaria motivados. Se incluyen conjuntos de problemas y laboratorios basados en simulación de varios niveles para reforzar las ideas conceptuales descritas en el texto. Este está pensado como un curso de una semana para estudiantes de secundaria entre las edades de 15 a 18 años. El curso comienza con la introducción de conceptos básicos en mecánica cuántica que son necesarios para comprender la computación cuántica.
Los dos estados de un qubit se realizan en el espín de un electrón, espín arriba y espín abajo. U... more Los dos estados de un qubit se realizan en el espín de un electrón, espín arriba y espín abajo. Un solo electrón puede quedar atrapado en una caja semiconductora, denominada punto cuántico. En el silicio ... la brecha de banda indirecta significa que el electrón tiene niveles de energía extra cercanos, combinaciones de los mínimos o valles de la banda de conducción donde existe el electrón. La temperatura, el ruido y las operaciones de la puerta pueden provocar excitaciones no deseadas en estos estados. Este problema, denominado "división de valles", especialmente en los puntos cuánticos de silicio-germanio, afecta al rendimiento, la inicialización/lectura y las operaciones cuánticas... Aunque oscuro, este problema de la ciencia de los materiales es un obstáculo para los procesadores de información cuántica en silicio, y la división del valles es sólo representativa de un desafío mayor.
Discutimos algunos desarrollos actuales en el uso de sistemas cuánticos mecánicamente coherentes ... more Discutimos algunos desarrollos actuales en el uso de sistemas cuánticos mecánicamente coherentes para el procesamiento de información. En cada uno de estos acontecimientos, Rolf Landauer ha desempeñado un papel crucial al impulsarnos a nosotros y a otros trabajadores en el campo a hacer las preguntas correctas, algunas de las cuales hemos tenido la suerte de responder. Se ofrece una descripción general de las ideas clave de la corrección de errores cuánticos. Discutimos cómo el entrelazamiento cuántico es la clave para proteger los estados cuánticos de la decoherencia de una manera que, en un sentido teórico, es tan efectiva como la protección de los datos digitales del ruido de bits. También analizamos cinco criterios generales que deben cumplirse para implementar una computadora cuántica en el laboratorio, e ilustramos la aplicación de estos criterios discutiendo nuestras ideas para crear una computadora cuántica a partir de los estados de espín de puntos cuánticos acoplados.
Una visión profundamente arraigada en la información clásica y cuántica es que ``la información e... more Una visión profundamente arraigada en la información clásica y cuántica es que ``la información es física'', es decir, para almacenar y procesar información, necesitamos un cuerpo físico. Aquí nos preguntamos si la información cuántica puede permanecer sin un cuerpo físico. Respondemos a esta pregunta afirmativamente, es decir, argumentamos que la información cuántica puede existir sin un cuerpo físico en forma volátil. Introducimos la noción de volatilidad de la información cuántica y mostramos que, de hecho, las condiciones para ello se satisfacen naturalmente en el protocolo de teletransportación cuántica. Argumentamos que incluso si no se asumen los principios de la relatividad especial, es posible hacer que la información cuántica sea volátil. También discutimos el límite clásico del fenómeno, así como el escenario multipartidista.
La complejidad de los estados cuánticos se ha convertido en una cantidad clave de interés en vari... more La complejidad de los estados cuánticos se ha convertido en una cantidad clave de interés en varios subcampos de la física, desde la computación cuántica hasta la teoría de los agujeros negros. La evolución de los sistemas cuánticos genéricos se puede modelar considerando una colección de qubits sujetos a secuencias de puertas unitarias aleatorias. Aquí investigamos cómo aumenta la complejidad de estos circuitos cuánticos aleatorios al considerar cómo construir una operación unitaria a partir de puertas cuánticas aleatorias de dos qubits de Haar. La implementación exacta de la operación unitaria requiere un número mínimo de compuertas: esta es la complejidad exacta del circuito de la operación. Probamos una conjetura de que esta complejidad crece linealmente, antes de saturarse cuando el número de puertas aplicadas alcanza un umbral que crece exponencialmente con el número de qubits.
Aquí informamos sobre la producción y tomografía de estados Greenberger-Horne-Zeilinger genuiname... more Aquí informamos sobre la producción y tomografía de estados Greenberger-Horne-Zeilinger genuinamente entrelazados con hasta 10 qubits conectados a un resonador de bus en un circuito superconductor, donde las interacciones qubit-qubit mediadas por resonador se utilizan para entrelazar de manera controlable múltiples qubits y para operan en diferentes pares de qubits en paralelo. La matriz de densidad de 10 qubit resultante se prueba sin ambigüedades, con una fidelidad de 0,668 ± 0,025. Nuestros resultados demuestran el mayor entrelazamiento creado hasta ahora en arquitecturas de estado sólido y allanan el camino hacia la computación cuántica a gran escala.
Los paseos cuánticos son el análogo mecánico cuántico de los paseos aleatorios clásicos y una her... more Los paseos cuánticos son el análogo mecánico cuántico de los paseos aleatorios clásicos y una herramienta extremadamente poderosa en simulaciones cuánticas, algoritmos de búsqueda cuántica e incluso para la computación cuántica universal. En nuestro trabajo, hemos diseñado y fabricado una matriz de qubits superconductores cuadrados bidimensionales de 8x8 compuesta por 62 qubits funcionales.
Usamos este dispositivo para demostrar caminatas cuánticas de alta fidelidad de una y dos partículas. Además, con la alta programabilidad del procesador cuántico, implementamos un interferómetro Mach-Zehnder donde el caminante cuántico atraviesa coherentemente dos caminos antes de interferir y salir por un solo puerto del mismo. Al ajustar los trastornos de los sitios en las rutas de evolución, observamos franjas de interferencia con caminantes simples y dobles.
Presentamos una implementación de un procedimiento propuesto recientemente para definir tiempo, b... more Presentamos una implementación de un procedimiento propuesto recientemente para definir tiempo, basado en la descripción del sistema en evolución y su reloj como sistemas entrelazados y no interactuantes, según el enfoque de Page y Wootters. Estudiamos cómo la dinámica cuántica se transforma en un comportamiento de tipo clásico cuando se cumplen condiciones relacionadas con la macroscopicidad solo por el reloj, o tanto por el reloj como por el sistema evolutivo. En la descripción de este comportamiento emergente tiene su lugar la noción clásica de tiempo, así como la de espacio de fase y las trayectorias en él. Esto nos permite analizar y discutir las relaciones que deben existir entre las cantidades que caracterizan al sistema y al reloj por separado, para que el cuadro general resultante sea el de una dinámica física tal como la entendemos.
La idea de Kaluza-Klein de dimensiones espacio-temporales extras, continúa impregnando los intent... more La idea de Kaluza-Klein de dimensiones espacio-temporales extras, continúa impregnando los intentos actuales de unificar las fuerzas fundamentales, pero de maneras algo diferentes de las inicialmente previstas. Presentamos una perspectiva moderna sobre el papel de las dimensiones internas en la física, centrándonos en particular en la teoría de supercuerdas. Un resultado novedoso es la interpretación de los estados de las cuerdas de Kaluza-Klein como agujeros negros extremos.
Revisamos las teorías unificadas de dimensiones superiores desde el punto de vista de la Relativi... more Revisamos las teorías unificadas de dimensiones superiores desde el punto de vista de la Relatividad General, en lugar del lado de la física de partículas. Se identifican y contrastan tres enfoques distintos del tema: compactado, proyectivo y no compactado. Discutimos las implicaciones cosmológicas y astrofísicas de las dimensiones adicionales y concluimos que ninguno de los tres enfoques puede descartarse por motivos de observación en el momento actual.
¡Muy Honorables! Las ideas sobre el Espacio y el Tiempo, que me gustaría desarrollar para ustedes... more ¡Muy Honorables! Las ideas sobre el Espacio y el Tiempo, que me gustaría desarrollar para ustedes, han crecido en terrenos de la física experimental. En ella reside su fuerza. Su tendencia es radical. A partir de ahora, el Espacio por si mismo y el Tiempo por si mismo, deberán de hundirse completamente en las sombras, y solamente una especie de unión de ambos podrá preservar su independencia.
El Álgebra del Espacio-Tiempo' (STA, Space-Time Algebra) es el nombre que se le da al álgebra geo... more El Álgebra del Espacio-Tiempo' (STA, Space-Time Algebra) es el nombre que se le da al álgebra geométrica (Clifford) generada por el espacio-tiempo de Minkowski. Los temas cubiertos incluyen espinores no relativistas y relativistas, la ecuación de Dirac, operadores y monogénicos, el átomo de hidrógeno, propagadores y teoría de la dispersión, precesión de espín, tiempos de tunelización, medición de espín, mecánica cuántica de múltiples partículas, ecuaciones de onda relativistas de múltiples partículas y mecánica semiclásica.
Este artículo trata de resaltar la importancia de la conferencia ``Raum und Zeit'' de Minkowski e... more Este artículo trata de resaltar la importancia de la conferencia ``Raum und Zeit'' de Minkowski en un sentido "negativo", donde negativo se toma en el sentido fotográfico de luces y sombras invertidas. De hecho, nos centramos en los "matices" del texto de Minkowski, es decir, lo que falta o se malinterpreta. En particular, nos centramos en dos cuestiones: (i) ¿por qué Minkowski no cita las contribuciones pioneras de Poincaré a la geometría de cuatro dimensiones (mientras que las citó abundantemente unos meses antes de la conferencia de Colonia)?, y (ii) ¿Minkowski comprendió completamente el significado físico (y existencial) de "tiempo" dentro del Espacio-Tiempo? Creemos que este enfoque "negativo" permite captar mejor la audacia del paso revolucionario dado por Minkowski en su conferencia de Colonia.
¡Muy Honorables! Las ideas sobre el Espacio y el Tiempo, que me gustaría desarrollar para ustedes... more ¡Muy Honorables! Las ideas sobre el Espacio y el Tiempo, que me gustaría desarrollar para ustedes, han crecido en terrenos de la física experimental. En ella reside su fuerza. Su tendencia es radical. A partir de ahora, el Espacio por si mismo y el Tiempo por si mismo, deberán de hundirse completamente en las sombras, y solamente una especie de unión de ambos podrá preservar su independencia.
Se suele decir que en la relatividad general el tiempo no existe. Esto se debe a que las ecuacion... more Se suele decir que en la relatividad general el tiempo no existe. Esto se debe a que las ecuaciones de Einstein generan un movimiento en el tiempo que es una simetría de la teoría, no una verdadera evolución del tiempo. En la gravedad cuántica, la atemporalidad de la relatividad general choca con el tiempo de la teoría cuántica y conduce al ``problema del tiempo'' que, en sus diversas formas, es el principal obstáculo para el éxito de una teoría cuántica de la gravedad. Sostengo que el problema del tiempo es una paradoja que surge de una premisa errónea no expresada. Nuestra suposición errónea es que el espacio es real. Propongo que lo que fundamentalmente no existe no es el tiempo sino el espacio, la geometría y la gravedad. La teoría cuántica de la gravedad no tendrá espacio, no tiempo. Si estamos dispuestos a desperdiciar espacio, podemos conservar el tiempo y el intercambio vale la pena.
A pesar de la evidente utilidad del concepto, a menudo se ha argumentado que el tiempo no existe.... more A pesar de la evidente utilidad del concepto, a menudo se ha argumentado que el tiempo no existe. Yo adopto la perspectiva opuesta: imaginemos que el tiempo existe y que el universo se describe mediante un estado cuántico que obedece a la mecánica cuántica ordinaria dependiente del tiempo. Conciliar esta sencilla imagen con los hechos conocidos sobre nuestro universo resulta ser una tarea no trivial, pero tomándola en serio podemos inferir hechos profundos sobre la naturaleza fundamental de la realidad. La flecha del tiempo encuentra una explicación plausible en un ``universo heracliteano'', descrito por un estado cuántico que evoluciona eternamente en un espacio de Hilbert de dimensión infinita.
De las teorías de calibre de la gravedad que se sabe que son equivalentes a la relatividad genera... more De las teorías de calibre de la gravedad que se sabe que son equivalentes a la relatividad general, sólo el calibre biconforme introduce nuevas estructuras: el cociente del grupo conforme de cualquier espacio pseudoeuclidiano por su subgrupo Weyl siempre tiene estructuras simplécticas y métricas naturales. Utilizando esta forma métrica y simpléctica, demostramos que existen subvariedades métricas ortogonales, canónicamente conjugadas, si y sólo si el espacio calibrado original es euclidiano o tiene signatura 0. En los casos euclidianos, el espacio de configuración resultante debe ser lorentziano. Por tanto, en este contexto, el tiempo puede verse como una propiedad derivada de la relatividad general.
Junto con el progreso de la ciencia del espín y la investigación en Espintrónica, el flujo de esp... more Junto con el progreso de la ciencia del espín y la investigación en Espintrónica, el flujo de espines de electrones, es decir, la corriente de espín, ha despertado interés.
Se fueron explicando sucesivamente nuevos fenómenos y estados electrónicos utilizando el concepto de corriente de espín. Además, a medida que muchos de los fenómenos espintrónicos conocidos convencionalmente se organizaron bien en función de la corriente de espín, rápidamente se reconoció como un concepto esencial en una amplia gama de física de la materia condensada. En este artículo, nos centramos en los desarrollos recientes en la física del espín, la corriente de espín y sus fenómenos relacionados, donde la conversión entre el momento angular de espín y diferentes formas de momento angular juega un papel esencial. Comenzando con una introducción a la corriente de espín, primero analizamos el progreso reciente en los fenómenos espintrónicos impulsados por el acoplamiento de intercambio de espín: bombeo de espín, par Hall topológico e inductor emergente.
En el presente trabajo estoy presentando alguna notas que fui desarrollando al realizar paso a pa... more En el presente trabajo estoy presentando alguna notas que fui desarrollando al realizar paso a paso los cálculos de la sección § 15 "La Función Hamiltoniana para el Campo Gravitatorio. Leyes del Momentum y de la Energía", relacionados con el artículo "Los Fundamentos de la Teoría de la Relatividad General" (Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie) de Albert Einstein de 1916.
Se analiza la versión original de la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) para mostrar la in... more Se analiza la versión original de la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) para mostrar la integridad de la Mecánica Cuántica (QM). La solución única conduce a la función de onda de la antipartícula de manera inequívoca, lo que implica la conformidad esencial entre Mecánica Cuántica y la Relatividad Especial (SR).
En estas conferencias presentamos en detalle algunos temas de la Teoría Cuántica de Campos. Algun... more En estas conferencias presentamos en detalle algunos temas de la Teoría Cuántica de Campos. Algunos de ellos son conceptuales y otros más prácticos. Se han seleccionado porque aparecen con frecuencia en aplicaciones actuales de Física de Partículas y Teoría de Cuerdas.
Se revisa la historia del descubrimiento del espín del electrón y el principio de Pauli, así como... more Se revisa la historia del descubrimiento del espín del electrón y el principio de Pauli, así como las matemáticas del espín y las estadísticas cuánticas. Se analizan con más detalle la teoría de Pauli sobre el electrón giratorio y algunas de sus numerosas aplicaciones en matemáticas y física. Se destaca el papel del hecho de que el factor giromagnético a nivel de árbol del electrón tiene el valor ge=2 en un análisis de la estabilidad (e inestabilidad) de la materia en campos magnéticos externos arbitrarios. Se revisan las correcciones radiativas y las mediciones de precisión de ge. Se describe la conexión general entre el espín y la estadística, el teorema CPT y la teoría de la estadística de trenzado, relevantes en la teoría del efecto Hall cuántico.
Comúnmente se supone que no se puede obtener información experimental precisa sobre la ruta segui... more Comúnmente se supone que no se puede obtener información experimental precisa sobre la ruta seguida por una partícula cuando se observan interferencias cuánticas entre los caminos. Sin embargo, los recientes avances en la medición y el control de los sistemas cuánticos pueden proporcionar la información que falta al eludir los límites de incertidumbre convencionales. Aquí, investigamos experimentalmente la posibilidad de que un neutrón individual que se mueve a través de un interferómetro de dos rutas en realidad pueda estar físicamente distribuida entre los dos caminos. Para ello, es importante distinguir entre la probabilidad de encontrar la partícula completa en uno de los caminos y la distribución de una partícula individual en ambos caminos.
Introducimos espinores, a un nivel apropiado para un curso de pregrado o posgrado de primer año s... more Introducimos espinores, a un nivel apropiado para un curso de pregrado o posgrado de primer año sobre relatividad, astrofísica o física de partículas. El tratamiento supone muy poco conocimiento matemático (principalmente sólo análisis vectorial y alguna idea de qué es un grupo). El homomorfismo SU(2)-SO(3) se presenta en detalle. Se introducen la transformación de Lorentz, la quiralidad y la métrica de espinor de Minkowski. Se presentan aplicaciones al electromagnetismo, la violación de la paridad y los espinores de Dirac. Se obtiene una forma clásica de la ecuación de Dirac y se presenta la predicción (cuántica) de que $g=2$ para las partículas de Dirac.
Se revisa la revolucionaria hipótesis cuántica de la luz de Einstein de 1905 y sus contribuciones... more Se revisa la revolucionaria hipótesis cuántica de la luz de Einstein de 1905 y sus contribuciones posteriores a la teoría cuántica.
El objetivo del famoso artículo de Born y Jordan de 1925 era posicionar a la mecánica matricial d... more El objetivo del famoso artículo de Born y Jordan de 1925 era posicionar a la mecánica matricial de Heisenberg sobre una base matemática firme. Born y Jordan demostraron que si se quiere garantizar la conservación de la energía en la teoría de Heisenberg, es necesario y suficiente cuantizar los observables siguiendo una determinada regla de ordenación. Una consecuencia aparentemente inadvertida de este hecho es que la mecánica ondulatoria de Schrödinger no puede ser equivalente a la mecánica matricial de Heisenberg, más motivada físicamente, a menos que sus observables se cuantifiquen utilizando esta regla, y no la prescripción más simétrica propuesta por Weyl en 1926, que se ha convertido en el procedimiento estándar en mecánica cuántica. Esta observación confirma la superioridad de la cuantización de Born-Jordan, como ya sugirió Kauffmann. También mostramos cómo determinar explícitamente la cuantización de Born-Jordan de variables clásicas arbitrarias y discutimos las ventajas conceptuales al utilizar este esquema de cuantización. Finalmente, sugerimos que podría ser posible determinar el esquema de cuantización correcto utilizando los resultados de experimentos de medición débil. I. INTRODUCCIÓN
La comprensión común de la Mecánica Cuántica (MC) entre estudiantes y usuarios prácticos suele es... more La comprensión común de la Mecánica Cuántica (MC) entre estudiantes y usuarios prácticos suele estar plagada de una serie de ``mitos'', es decir, afirmaciones ampliamente aceptadas sobre las que no existe realmente un consenso general entre los expertos en fundamentos de la Mecánica Cuántica. Estos mitos incluyen la dualidad onda-partícula, la relación de incertidumbre tiempo-energía, la aleatoriedad fundamental, la ausencia de una realidad independiente de la medida, la localidad de la MC, la no localidad de la MC, la existencia de una MC relativista bien definida, las afirmaciones de que la Teoría Cuántica de Campos (QFT, Quantum Field Theory) resuelve los problemas de la MC relativista o que la QFT es una teoría de partículas, así como los mitos sobre la entropía de los agujeros negros. El hecho es que la existencia de diversas ambigüedades teóricas e interpretativas que subyacen a estos mitos no nos permite aún aceptarlos como hechos probados. Repaso los principales argumentos y contraargumentos que se esconden detrás de estos mitos y concluyo que la MC sigue siendo una teoría aún no completamente comprendida y abierta a nuevas investigaciones fundamentales.
En conexión con la discusión de la interpretación física de los métodos teóricos cuánticos desarr... more En conexión con la discusión de la interpretación física de los métodos teóricos cuánticos desarrollados durante los últimos años, me gustaría hacer las siguientes observaciones generales sobre los principios que subyacen a la descripción de los fenómenos atómicos, que espero puedan ayudar a armonizar los diferentes puntos de vista, aparentemente tan divergentes, en cuanto a este tema.[...] La teoría cuántica se caracteriza por el reconocimiento de una limitación fundamental en las ideas físicas clásicas cuando se aplican a los fenómenos atómicos. La situación así creada es de naturaleza peculiar, ya que nuestra interpretación del material experimental descansa esencialmente en los conceptos clásicos. A pesar de las dificultades que, por tanto, están implicadas en la formulación de la teoría cuántica, parece, como veremos, que su esencia se puede expresar en el llamado postulado cuántico, que atribuye a cualquier proceso atómico una discontinuidad esencial, o más bien una individualidad, completamente ajena a las teorías clásicas y simbolizada por el quantum de acción de Planck.
Este manual explica la teoría básica y la terminología común de la física cuántica sin asumir nin... more Este manual explica la teoría básica y la terminología común de la física cuántica sin asumir ningún conocimiento de física. Fue escrito por un grupo de matemáticos aplicados mientras leían sobre el tema. El público objetivo está formado por matemáticos aplicados, informáticos o cualquier otra persona que quiera mejorar su comprensión de la física cuántica. Suponemos que el lector está familiarizado con los conceptos fundamentales de álgebra lineal, ecuaciones diferenciales y, hasta cierto punto, la teoría de los espacios de Hilbert.
La introducción del cuanto de acción de Planck en 1900 fue seguida por 25 años de prueba y error ... more La introducción del cuanto de acción de Planck en 1900 fue seguida por 25 años de prueba y error en la búsqueda de comprensión del mundo cuántico; hubo que seguir diferentes ideas y direcciones hasta que se descubrió el camino que conducía a la teoría cuántica elemental. Eran necesarios cambios radicales que se alejaran de las percepciones tradicionales sobre los fenómenos naturales, todo el sistema de conceptos básicos de la física clásica tuvo que ser abandonado y reemplazado por un nuevo modo de pensamiento. La continuidad y el determinismo de las leyes clásicas ya no eran aplicables en la escala cuántica, donde el comportamiento dinámico procede de transiciones cuánticas discontinuas estadísticas. Albert Einstein sentó las bases esenciales del nuevo concepto; Max Born dio el paso decisivo que condujo al gran avance en 1925. Se describirá el desarrollo de las ideas, que eventualmente dieron como resultado la teoría cuántica elemental en 1925/26, basándose en publicaciones originales y cartas escritas durante ese período de tiempo por los principales contribuyentes. Las leyes fundamentales de la Teoría Cuántica derivadas por Max Born y Pascual Jordan pueden representar matemáticamente de muchas maneras diferentes, y se hace especial hincapié en la distinción entre contenido físico y representación matemática.
En esta sección, desarrollamos las herramientas necesarias para describir un sistema que contiene... more En esta sección, desarrollamos las herramientas necesarias para describir un sistema que contiene más de una partícula. La mayoría de las ideas requeridas aparecen cuando consideramos sistemas con dos partículas. Supondremos que las partículas son distinguibles; para partículas indistinguibles, la mecánica cuántica impone algunas restricciones adicionales sobre el conjunto permitido de estados. Estudiaremos esas restricciones más adelante en el curso (o en 8.06). Las herramientas que estamos a punto de desarrollar serán necesarias para comprender la suma de momentos angulares. En ese problema uno está sumando los momentos angulares de las dos, o más, partículas en el sistema.
Se identifican y resuelven algunas sutilezas y aparentes dificultades asociadas con la noción de ... more Se identifican y resuelven algunas sutilezas y aparentes dificultades asociadas con la noción de ruptura espontánea de la simetría de traducción del tiempo en la mecánica cuántica. Se muestra un modelo que exhibe ese fenómeno. Se discute la posibilidad y el significado de la ruptura de la simetría de traducción del tiempo imaginario.
En la teoría de la decoherencia, los eventos aparentes en el detector se describen dinámicamente ... more En la teoría de la decoherencia, los eventos aparentes en el detector se describen dinámicamente mediante una ecuación universal de Schrödinger, utilizando ciertas condiciones iniciales. Precisamente estos eventos aparentes se observan. ¡Esto difícilmente puede ser una casualidad! Los acontecimientos observados y aparentemente discontinuos se describen así con éxito mediante procesos de interacción rápidos pero fluidos que conducen al entrelazamiento. De manera similar, las ``partículas'' aparentes (objetos microscópicos locales) se describieron en términos de funciones de onda mediante la decoherencia que se produce en el detector. Esta identificación de los acontecimientos observados con un proceso de decoherencia se mantiene independientemente de cualquier posible colapso posterior real. La decoherencia es, por lo tanto, no sólo responsable de los aspectos clásicos de la teoría cuántica, sino también de sus aspectos ``cuánticos''. Todos los conceptos físicos fundamentales son ondulatorios y se basan en la dinámica ``suave'' de Schrödinger.
La naturaleza ondulatoria de la luz es revelada por la difracción de estructuras físicas. Present... more La naturaleza ondulatoria de la luz es revelada por la difracción de estructuras físicas. Presentamos una versión en el dominio del tiempo del experimento clásico de doble rendija de Young: un haz de luz dos veces desfasado en el tiempo produce una interferencia en el espectro de frecuencia. Las "rendijas de tiempo", lo suficientemente estrechas como para producir difracción a frecuencias ópticas, se generan a partir de una película delgada de óxido de indio y estaño iluminada con pulsos infrarrojos de alta potencia, lo que induce un aumento rápido de la reflectividad, seguido de un decaimiento más lento. La separación entre las "rendijas de tiempo" determina el período de oscilaciones en el espectro de frecuencia, mientras que el decaimiento de la visibilidad de las franjas en frecuencia revela la forma de las "rendijas de tiempo". Aquí nos encontramos con una sorpresa: son visibles muchas más oscilaciones de las esperadas según la teoría existente, lo que implica un tiempo de subida para el borde de ataque de alrededor de 1-10 fs, acercándose a un ciclo óptico de 4.4 fs. Esto es más de un orden de magnitud más rápido que el ancho de la bomba y se puede deducir del decaimiento de las oscilaciones de frecuencia.
Los estados de un sistema mecánico cuántico se representan mediante rayos en el espacio de Hilber... more Los estados de un sistema mecánico cuántico se representan mediante rayos en el espacio de Hilbert, pero los fenómenos de interferencia, fase de Berry, etc. hacen referencia a vectores. Mostramos cómo resolver esta aparente paradoja mediante el uso apropiado de la estructura de haces vectoriales de la teoría cuántica.
El espacio de estados de un sistema mecánico cuántico forma un espacio proyectivo métrico complej... more El espacio de estados de un sistema mecánico cuántico forma un espacio proyectivo métrico complejo. Mostramos cómo las fases entran en la mecánica cuántica como entidades observables, a pesar de que en realidad los estados físicos están representados por rayos; en particular, la fase Berry para bucles cerrados y la diferencia de fase entre las dos trayectorias en el experimento de las dos rendijas, que provienen de un origen común.
Los sistemas cuánticos y biológicos rara vez se discuten juntos, ya que aparentemente exigen cond... more Los sistemas cuánticos y biológicos rara vez se discuten juntos, ya que aparentemente exigen condiciones opuestas. La vida es compleja, "caliente y húmeda" mientras que los objetos cuánticos son pequeños, fríos y bien controlados. Aquí, superamos esta barrera con un tardígrado, un organismo multicelular microscópico conocido por tolerar condiciones fisicoquímicas extremas a través de un estado de vida latente conocido como criptobiosis. Observamos el acoplamiento entre el animal en criptobiosis y un bit cuántico superconductor y preparamos un estado altamente entrelazado entre este sistema combinado y otro qubit.
Presentamos una prueba "independiente del estado" del teorema de Bell-Kochen-Specker utilizando s... more Presentamos una prueba "independiente del estado" del teorema de Bell-Kochen-Specker utilizando sólo 18 vectores de cuatro dimensiones, lo cual es un récord para este tipo de prueba. Este conjunto de vectores contiene subconjuntos que nos permiten desarrollar una prueba "específica de estado" con 10 vectores (también un registro) y una prueba "probabilística" con 7 vectores que refleja la estructura algebraica del teorema de no-localidad de Hardy.
Un resultado central en los fundamentos de la mecánica cuántica es el teorema de Kochen-Specker. ... more Un resultado central en los fundamentos de la mecánica cuántica es el teorema de Kochen-Specker. En definitiva, afirma que la mecánica cuántica está en conflicto con los modelos clásicos en los que el resultado de una medición no depende de qué otras mediciones compatibles se realicen conjuntamente. En este caso, las mediciones compatibles son aquellas que se pueden realizar simultáneamente o en cualquier orden sin perturbaciones. Este conflicto se denomina genéricamente contextualidad cuántica. En este artículo presentamos una introducción a este tema y su estado actual. Revisamos varias demostraciones del teorema de Kochen-Specker y diferentes nociones de contextualidad. Explicamos cómo probar experimentalmente algunas de estas nociones y discutimos las conexiones entre contextualidad y no localidad o teoría de grafos. Finalmente, revisamos algunas aplicaciones de la contextualidad en el procesamiento de información cuántica.
En esta charla presento una simple derivación de un viejo resultado de Kochen y Specker, que apar... more En esta charla presento una simple derivación de un viejo resultado de Kochen y Specker, que aparentemente no está relacionado con el famoso trabajo de Bell sobre variables ocultas, pero que presumiblemente es igualmente importante. Kochen y Specker demostraron en 1967 que la mecánica cuántica no puede integrarse en una teoría estocástica clásica, siempre que se reproduzcan las distribuciones de probabilidad teóricas cuánticas y se satisfaga una propiedad adicional altamente deseable. Esto mostró de manera sorprendente cuáles eran las dificultades para implementar el programa de Einstein de una versión 'completa' de la mecánica cuántica.
El objetivo de este trabajo es tener un mapa que capture todas las conexiones entre la no localid... more El objetivo de este trabajo es tener un mapa que capture todas las conexiones entre la no localidad de Bell y la contextualidad de KS en la teoría cuántica. Después de definir las nociones independientes de la teoría de la no localidad de Bell y la contextualidad de KS para mediciones ideales, mostramos que, en la teoría cuántica, debido al teorema de dilatación de Neumark, cada matriz de correlaciones no locales cuánticas de Bell se puede mapear a una matriz idéntica de correlaciones contextuales de KS producidas en un escenario con relaciones de compatibilidad idénticas pero donde las mediciones son ideales y no se requiere una separación similar al espacio. Un problema más difícil es identificar conexiones en la dirección opuesta.
El teorema de Kochen-Specker es un resultado de inexistencia básico y fundamental de hace 50 años... more El teorema de Kochen-Specker es un resultado de inexistencia básico y fundamental de hace 50 años que afecta los fundamentos de la mecánica cuántica y demuestra la imposi- bilidad de asignar consistentemente valores de verdad a ciertas proposiciones cuánticas, lo que implica fuertemente la falta de una noción significativa de "realismo cuántico". De hecho, el teorema de Kochen-Specker generalmente se interpreta en términos de requerir "contextualidad" (hablando en términos generales, "realidad" dependiente del contexto) en la física cuántica. Las pruebas originales del teorema de Kochen-Specker procedieron a través de la búsqueda de contraejemplos de fuerza bruta; contraejemplos a menudo bastante complicados y sutiles (aunque matemáticamente "elementales"). Sólo más re- cientemente se han desarrollado demostraciones algo más "geométricas". Presentamos aquí otra demostración geométrica simplificada del teorema de Kochen-Specker, que es válida para cualquier número de dimensiones, que minimiza la maquinaria técnica involucrada y pone de manifiesto la gravedad de los problemas planteados.
La pregunta de Wheeler "por qué el cuanto" tiene dos aspectos: ¿por qué el mundo es cuántico y no... more La pregunta de Wheeler "por qué el cuanto" tiene dos aspectos: ¿por qué el mundo es cuántico y no clásico, y por qué es cuántico en lugar de supercuántico, es decir, por qué el límite de Tsirelson para las correlaciones cuánticas? Analizo una respuesta notable a esta pregunta propuesta por Paw\l owski et al (Pawlowski 2009), quienes brindan una derivación teórica de la información del límite de Tsirelson a partir de un principio que llaman "causalidad de la información".
La determinación del estado cuántico de un único sistema mediante observación protectora se utili... more La determinación del estado cuántico de un único sistema mediante observación protectora se utiliza para justificar operativamente una formulación de la teoría cuántica en el "Espacio de Estado Cuántico" (Espacio Proyectivo de Hilbert) P. La observación protectora se extiende a una teoría cuántica más general en la que se generaliza la evolución de Schrödinger de modo que se preserva la estructura simpléctica pero no necesariamente la métrica en P. Se sugiere la relevancia de esta evolución más general para el aparente colapso del vector de estado durante la medición habitual, y su posible conexión con la gravedad.Se responde a algunas críticas a la observación protectora. Se realiza una comparación entre la determinación de estados cuánticos utilizando la geometría de P mediante mediciones protectoras, a través de un teorema de reconstrucción, y la determinación de puntos espacio-temporales mediante la geometría espacio-temporal, a través del argumento del agujero de Einstein. Se argumenta que una "Medición Protectora" puede no-determinar un promedio de tiempo.
La situación de dos observadores independientes que realizan mediciones en un sistema cuántico co... more La situación de dos observadores independientes que realizan mediciones en un sistema cuántico conjunto se modela utilizando un espacio de Hilbert producto tensorial... los operadores que describen los observables actüan de manera no trivial solo en un factor tensorial... la misma situación se puede modelar utilizando un solo espacio de Hilbert conjunto, y requiriendo que los dos operadores asociados a diferentes observadores se desplacen, es decir, sean medibles conjuntamente sin causar perturbaciones. El problema de Tsirelson ahora es decidir la cuestión de si todas las funciones de correlación cuántica entre dos observadores independientes derivadas mediante la conmutación de observables también pueden expresarse utilizando observables definidos en un espacio de Hilbert de forma de producto tensorial. Tsirelson ya demostró que la distinción es irrelevante en el caso de que el espacio de Hilbert ambiental sea de dimensión finita.
Los aspectos paradójicos del proceso de medición de la mecánica cuántica continúan provocando num... more Los aspectos paradójicos del proceso de medición de la mecánica cuántica continúan provocando numerosas discusiones, lo que indica un interés creciente en los problemas básicos de la mecánica cuántica. El objetivo de la presente nota es aclarar nuestros puntos de vista sobre este importante problema y contrastarlos con los expresados en algunas publicaciones recientes sobre el mismo tema. Comenzaremos la discusión sobre la base de la suposición de que la mecánica cuántica tiene una validez ilimitada. No queremos decir con esto que cualquier conjunto particular de ecuaciones sea absoluta y exactamente válido; en el estado actual de la teoría, ni siquiera sabríamos a qué ecuación atribuir tal validez.
En este artículo, intento una explicación personal de mi comprensión del problema de la medición ... more En este artículo, intento una explicación personal de mi comprensión del problema de la medición en la mecánica cuántica, que ha estado en gran parte en la tradición de la interpretación de Copenhague.
Supongo que (i) el estado cuántico es una representación del conocimiento de un observador (real o hipotético) en relación con sus capacidades experimentales; (ii) las mediciones tienen resultados definidos en el sentido de que sólo ocurre un resultado; (iii) la teoría cuántica es universal y la irreversibilidad del proceso de medición es sólo "para todos los propósitos prácticos".
Estos supuestos se analizan dentro de la teoría cuántica y su consistencia se prueba en la versión de Deutsch del experimento gedanken del amigo de Wigner, donde el amigo le revela a Wigner si observa un resultado definido sin revelar qué resultado observa. La visión que sostiene la coexistencia de los "hechos del mundo" comunes tanto a Wigner como a su amigo se topa con el problema del programa de variables ocultas. La solución está en entender que los "hechos" solo pueden existir en relación con el observador.
La existencia de medidas cuánticas ideales es una de las predicciones fundamentales de la mecánic... more La existencia de medidas cuánticas ideales es una de las predicciones fundamentales de la mecánica cuántica. En teoría, la medición se proyecta sobre la base propia de la medición observable al tiempo que conserva todas las coherencias de los estados propios degenerados. Surge la pregunta de si existen procesos dinámicos en la naturaleza que correspondan a tales mediciones cuánticas ideales. Aquí abordamos esta pregunta y presentamos resultados experimentales que monitorean la dinámica de un proceso de medición que ocurre naturalmente: el acoplamiento de un qutrit de iones atrapado al ambiente de fotones. Al tomar instantáneas tomográficas durante el proceso de detección, mostramos con una fidelidad promedio de 94% que el proceso se desarrolla de acuerdo con el modelo de una medida cuántica ideal.
En este trabajo analizamos el vínculo profundo entre la refundación positivista de la física en e... more En este trabajo analizamos el vínculo profundo entre la refundación positivista de la física en el siglo XX y el famoso problema de medición de la mecánica cuántica. Intentamos mostrar por qué este no es un problema "obvio" ni "evidente por sí mismo" para la teoría de los cuantos, sino más bien una consecuencia directa de la comprensión empírico-positivista de las teorías físicas cuando se aplica al formalismo cuántico ortodoxo. En contraposición, discutimos una explicación realista representacional tanto de las teorías físicas como de la medición que se remonta a los trabajos de Einstein, Heisenberg y Pauli. Después de presentar un análisis crítico de las definiciones de medición de Bohr, continuamos discutiendo la forma en que varios enfoques contemporáneos de MC-como la decoherencia, las interpretaciones modales y el QBism-siguen comprometidos con la metodología general de Bohr. Finalmente, con el fin de exponer las muchas inconsistencias presentes dentro de los presupuestos (empírico-positivistas) responsables de crear el problema de la medición cuántica, mostramos cómo a través de este mismo conjunto de presupuestos es fácil derivar una paradoja completamente análoga para el caso de la mecánica clásica.
Sugiero que el malestar común de tomar la mecánica cuántica como una descripción fundamental de l... more Sugiero que el malestar común de tomar la mecánica cuántica como una descripción fundamental de la naturaleza (el problema de la medición) podría derivar del uso de una noción incorrecta, como el malestar con las transformaciones de Lorentz antes de Einstein derivó de la noción de tiempo independiente del observador. Sugiero que esta noción incorrecta que genera el malestar con la mecánica cuántica es la noción de estado de un sistema independiente del observador, o valores de cantidades físicas independientes del observador. Reformulo el problema de la interpretación de la mecánica cuántica como el problema de derivar el formalismo a partir de un conjunto de postulados físicos simples. Considero una reformulación de la mecánica cuántica en términos de teoría de la información. Se supone que todos los sistemas son equivalentes, no hay distinción entre observadores y observadores y la teoría describe solo la información que los sistemas tienen entre sí; sin embargo, la teoría es completa.
Reconsideramos algunos problemas fundamentales importantes de la mecánica cuántica. Después de re... more Reconsideramos algunos problemas fundamentales importantes de la mecánica cuántica. Después de revisar el problema de la medición y discutir su inevitabilidad, analizamos algunas propuestas para superarlo. Este análisis nos lleva a reconsiderar el debate actual sobre nuestra mejor teoría, es decir, la propia mecánica cuántica. Destacamos que, después del notable interés y de los numerosos esfuerzos que han conducido, en los últimos años del siglo pasado, a un resurgimiento del tema y, lo que es más importante, a nuevos resultados interesantes, ahora somos testigos de un resurgimiento de las posiciones vagas y poco profesionales que han caracterizado el debate en el segundo cuarto del siglo XX. En particular Consideramos extremadamente grave el hecho de que muchos científicos en este campo parecen haber adoptado una posición completamente equivocada sobre el significado real del teorema de Bell.
En este trabajo proponemos la idea de que existe una relación correspondiente entre estados cuánt... more En este trabajo proponemos la idea de que existe una relación correspondiente entre estados cuánticos y puntos del espacio proyectivo complejo, dado que el número de dimensiones del espacio de Hilbert es finito. Comprobamos esta idea analizando algunos de los principios y conceptos básicos de la mecánica cuántica, incluido el principio de superposición, las representaciones y el producto interno de los estados cuánticos, y damos algunos ejemplos interesantes. Basándonos en nuestro punto de vista, podemos generar la ecuación de evolución de los estados cuánticos, la ecuación de Heisenberg. También discutimos el acto de los operadores dinámicos en los estados cuánticos.
Sugerimos que la función de onda es una descripción del movimiento cuántico de las partículas, qu... more Sugerimos que la función de onda es una descripción del movimiento cuántico de las partículas, que es de naturaleza aleatoria y discontinua. Según esta interpretación, el cuadrado del valor absoluto de la función de onda no solo da la densidad de probabilidad de que la partícula se encuentre en ciertos lugares, sino que también da la densidad de probabilidad objetiva de que la partícula esté allí. Mostramos que esta nueva interpretación de la función de onda proporciona una alternativa realista natural a la interpretación ortodoxa, y también se analizan brevemente sus implicaciones para otras interpretaciones realistas de la mecánica cuántica.
Para empezar, la teoría de De Broglie-Bohm seria problemática. La teoría toma la función de onda como un campo físico (es decir, un campo Ψ) y además agrega el movimiento no ergódico de las partículas de Bohm para interpretar la mecánica cuántica. Esto es obviamente inconsistente con la nueva interpretación sugerida de la función de onda. Hablando concretamente, tomar la función de onda como un campo Ψ conducirá a la existencia de una autointeracción electrostática que contradice tanto la mecánica cuántica como las observaciones experimentales.
Estudiamos la dualidad onda-partícula explorando por primera vez los efectos de la fuente de un o... more Estudiamos la dualidad onda-partícula explorando por primera vez los efectos de la fuente de un objeto cuántico. Se analiza específicamente un único fotón emitido por un par de átomos de dos niveles entrelazados no localmente. Sorprendentemente, se descubre que la dualidad es un fenómeno condicional que depende de la fuente atómica del fotón. Puede ser sintonizado máximo, medio e incluso mínimo (completamente ausente) por la pureza del estado atómico a través de una relación cuadrática exacta que puede denominarse Teorema de Pitágoras de la Dualidad. El análisis muestra una nueva forma de investigar la dualidad al explicar cómo se crea el único objeto cuántico. El resultado arroja nueva luz sobre la comprensión fundamental de la integridad de la dualidad onda-partícula y puede probarse en varios sistemas físicos prácticos.
Consideramos límites fundamentales en el tamaño detectable de las superposiciones cuánticas macro... more Consideramos límites fundamentales en el tamaño detectable de las superposiciones cuánticas macroscópicas. Argumentamos que se requiere un tratamiento mecánico cuántico completo del sistema más el dispositivo de medición, y que se debe establecer un marco de referencia (clásico) para la fase o la dirección para certificar el estado cuántico. Al tener en cuenta el tamaño de un marco de referencia clásico de este tipo, mostramos que para distinguir de manera confiable un estado de superposición cuántica de una mezcla incoherente se requiere un dispositivo de medición que sea cuadráticamente más grande que el estado de superposición. Mientras que para tamaños de sistema moderados, como los generados en experimentos anteriores, esta no es una restricción estricta, para superposiciones macroscópicas del tamaño de un gato, el esfuerzo requerido rápidamente se vuelve intratable, lo que requiere dispositivos de medición del tamaño de la Tierra. Ilustramos nuestros resultados utilizando estados de superposición macroscópica de fotones, espines y posición. Finalmente, también mostramos cómo se puede eludir esta limitación tratando con superposiciones en grados de libertad relativos.
El problema de la medición en la mecánica cuántica es que la partícula cuántica en el curso de la... more El problema de la medición en la mecánica cuántica es que la partícula cuántica en el curso de la evolución, como la describe la ecuación lineal de Schrodinger, existe en todos sus estados posibles, pero en la medición, la partícula siempre se detecta en solo uno de sus estados. Esta propiedad se denomina "colapso de la función de onda" y fue formulada por Von Neumann como uno de los postulados de la mecánica cuántica.
Sin embargo, no está claro en qué momento y bajo qué leyes ocurre esta transición. Este artículo demuestra que el colapso de la función de onda puede deberse a la creación o aniquilación de partículas (cuasi-partículas). Los procesos de creación o aniquilación de partículas juegan un papel clave en las mediciones y se describen sobre la base de la teoría cuántica de campos. El sistema de ecuaciones de la teoría cuántica de campos de partículas y campos no es lineal; como resultado, el principio de superposición no es válido para la teoría.
El colapso de la función de onda es consecuencia de esta no linealidad y ocurre en el momento de la creación (aniquilación) de una partícula. Este resultado demuestra que el colapso de la función de onda puede ocurrir tanto en sistemas microscópicos como macroscópicos. Comprender los mecanismos del colapso de la función de onda puede conducir a la creación de dispositivos microscópicos involucrados en los cálculos basados en la computación cuántica.
La teoría cuántica moderna se basa en el supuesto de que los estados cuánticos están representado... more La teoría cuántica moderna se basa en el supuesto de que los estados cuánticos están representados por elementos de un espacio de Hilbert complejo. Se espera que en la futura teoría cuántica el campo numérico no se postule sino que se derive de principios más generales. Consideramos la elección del campo numérico en la Teoría Cuántica basada en un Campo de Galois (GFQT) discutido en nuestras publicaciones anteriores.
Dado que cualquier campo de Galois no está algebraicamente cerrado, en el caso general no hay garantía de que incluso un operador hermitiano tenga necesariamente eigenvalores.
Suponemos que el Álgebra de Simetría es el análogo de Campo de Galois del álgebra de De Sitter so(1,4) y consideramos representaciones irreductibles sin espín de este álgebra. Se muestra que el análogo de campo de Galois de números complejos es la extensión mínima del módulo de campo de residuo 'p' para lo cual las representaciones son completamente descomponibles.
Defiendo la posición extremista de que la ontología fundamental del mundo consiste en un vector e... more Defiendo la posición extremista de que la ontología fundamental del mundo consiste en un vector en el espacio de Hilbert que evoluciona según la ecuación de Schrödinger. Las leyes de la física están determinadas únicamente por el eigenespectro de energía del hamiltoniano. La estructura de nuestro mundo observado, incluidos el espacio y los campos que viven en él, debería surgir como una descripción emergente de nivel superior. Esbozo cómo podría suceder esto, aunque queda mucho trabajo por hacer.
El formalismo espacial de Hilbert describe la causalidad como una relación estadística entre las ... more El formalismo espacial de Hilbert describe la causalidad como una relación estadística entre las condiciones experimentales iniciales y los resultados finales de la medición, expresada por los productos internos de los vectores de estado que representan estas condiciones. Esta representación de la causalidad entra en conflicto fundamental con la noción clásica de que la causalidad debe expresarse en términos de la continuidad de las realidades intermedias. La mecánica cuántica esencialmente reemplaza esta continuidad de la realidad con superposiciones sensibles a la fase, todas las cuales deben interferir para producir las probabilidades condicionales correctas para las relaciones de entrada-salida observables.
En este artículo, investigo la relación entre la noción clásica de realidad y las superposiciones cuánticas identificando las condiciones bajo las cuales los estados intermedios pueden tener efectos externos reales. como lo expresan los operadores de medición insertados en el producto interno. Se muestra que la realidad clásica emerge a nivel macroscópico, donde el límite relevante de la resolución de la medición viene dado por la varianza de la acción alrededor de la solución clásica. Por tanto, es posible demostrar que la noción clásica de realidad objetiva surge sólo en el nivel macroscópico, donde las observaciones se limitan a bajas resoluciones por la falta de interacciones intermedias suficientemente fuertes.
Este resultado indica que la causalidad es más fundamental para la física que la noción de una realidad objetiva, lo que significa que las aparentes contradicciones entre la física cuántica y la física clásica pueden resolverse distinguiendo cuidadosamente entre la causalidad observable y las secuencias no observables de realidades hipotéticas "ahí fuera".
La teoría cuántica proporciona una descripción extremadamente precisa de los procesos fundamental... more La teoría cuántica proporciona una descripción extremadamente precisa de los procesos fundamentales de la física. Por lo tanto, parece probable que la teoría sea aplicable más allá del dominio, principalmente microscópico, en el que se ha probado experimentalmente. Aquí proponemos un experimento de Gedanke para investigar la cuestión de si la teoría cuántica puede, en principio, tener validez universal. La idea es que, si la respuesta fue afirmativa, debe ser posible emplear la teoría cuántica para modelar sistemas complejos que incluyan agentes que estén utilizando la teoría cuántica.
Al analizar el experimento bajo esta presunción, encontramos que un agente, al observar un resultado de medición particular, debe concluir que otro agente ha predicho el resultado opuesto con certeza. Las conclusiones de los agentes, aunque todas derivadas dentro de la teoría cuántica, son por lo tanto inconsistentes.
El método científico se basa en hechos, establecidos a través de mediciones repetidas y acordadas... more El método científico se basa en hechos, establecidos a través de mediciones repetidas y acordadas universalmente, independientemente de quién los observó. En mecánica cuántica, la objetividad de las observaciones no es tan clara, y se expone de manera más dramática en el experimento mental del mismo nombre de Eugene Wigner, donde dos observadores pueden experimentar realidades aparentemente diferentes.
La cuestión de si estas realidades se pueden reconciliar de una manera independiente del observador ha permanecido inaccesible durante mucho tiempo a la investigación empírica, hasta que los recientes teoremas de no ir construyeron un escenario amigo de Wigner extendido con cuatro observadores que nos permite ponerlo a prueba.
En un experimento de 6 fotones de última generación, nos damos cuenta de este escenario amigo de Wigner extendido, violando experimentalmente la desigualdad de tipo Bell asociada en 5 desviaciones estándar.
¿Se aplica la teoría cuántica a todas las escalas, incluida la de los observadores? Un resurgimie... more ¿Se aplica la teoría cuántica a todas las escalas, incluida la de los observadores? Un resurgimiento del interés en la paradoja del amigo de Wigner desde hace mucho tiempo ha arrojado nueva luz sobre esta cuestión fundamental. Aquí --- basándonos en un escenario con dos "amigos" separados pero entrelazados presentados por Brukner --- probamos rigurosamente que si la evolución cuántica es controlable en la escala de un observador, entonces una de las siguientes tres suposiciones debe ser falsa: " No-Superdeterminismo "," Localidad "o" Absoluto de Eventos Observados "(es decir, que cada evento observado existe absolutamente, no relativamente).
Mostramos que aunque la violación de las desigualdades tipo Bell en tales escenarios no es en general suficiente para demostrar la contradicción entre esos supuestos, se pueden derivar nuevas desigualdades, de manera independiente de la teoría, que son violadas por correlaciones cuánticas.
Demostramos esto en un experimento de prueba de principio en el que la trayectoria de un fotón se considera un observador. Discutimos cómo este nuevo teorema impone restricciones estrictamente más fuertes a la realidad cuántica que el teorema de Bell.
En su famoso experimento mental, Wigner asigna un estado entrelazado al sistema cuántico compuest... more En su famoso experimento mental, Wigner asigna un estado entrelazado al sistema cuántico compuesto formado por el amigo de Wigner y su sistema observado. Si bien los dos tienen diferentes relatos del proceso, cada Wigner y su amigo pueden, en principio, verificar sus respectivas asignaciones de estado realizando una medición adecuada. Como se manifiesta a través de un clic en un detector o una posición específica del puntero, se puede considerar que los resultados de estas mediciones reflejan "hechos" directamente observables.
Derivaré un teorema de No-Go para hechos independientes del observador, que sería común tanto para Wigner como para el amigo. Luego analizaré este resultado en el contexto de un teorema recién derivado en donde Frauchiger y Renner demuestran que "las interpretaciones de un solo mundo de la teoría cuántica no pueden ser autoconsistentes". Se argumenta que la "autoconsistencia" tiene las mismas implicaciones que la suposición de que los enunciados observacionales de diferentes observadores pueden compararse en un marco teórico único (y por lo tanto independiente del observador). Sin embargo, esto último puede no ser posible, si los enunciados deben entenderse como relacionales en el sentido de que su determinación es relativa a un observador.
La paradoja de Frauchiger-Renner es una extensión de paradojas basadas en el "problema de la medi... more La paradoja de Frauchiger-Renner es una extensión de paradojas basadas en el "problema de la medición", como el gato de Schrodinger y el amigo de Wigner. Todas estas paradojas se derivan de suponer que la teoría cuántica tiene solo una dinámica física unitaria (lineal), y la ambigüedad concomitante sobre lo que cuenta como una 'medida', es decir, la incapacidad de dar cuenta de la observación de determinados resultados de medida desde dentro de la teoría sí mismo. Este artículo discute una inconsistencia básica que surge en el escenario FR en un punto mucho antes que la contradicción derivada: a saber, la inconsistencia inherente en el tratamiento de una mezcla inadecuada (operador de densidad reducida) como una mezcla epistémica adecuada. Se trata de un procedimiento ilegítimo que, no obstante, es endémico si se supone que la teoría cuántica es siempre unitaria.
A diferencia de, bajo una explicación no unitaria de la reducción del estado cuántico que produce resultados determinados, el uso de una mezcla adecuada para los resultados de la medición se vuelve legítimo, y toda esta clase de paradojas no puede montarse. La conclusión es que la verdadera lección de la paradoja FR es que es la suposición unitaria la que necesita ser reevaluada críticamente.
...Ha habido bastantes paradojas en la mecánica cuántica, la más famosa de las cuales es el gato ... more ...Ha habido bastantes paradojas en la mecánica cuántica, la más famosa de las cuales es el gato de Schrödingers, pero la paradoja de Frauchiger-Renner es diferente. En [Frauchiger y Renner, 2018], Daniela Frauchiger y Renato Renner afirman haber encontrado una situación tan extraña, que cuando se le aplica la teoría cuántica, se contradice. Esta tesis ciertamente no es la primera en abordar esta paradoja. Sin embargo, parece que la discusión sobre este tema ha estado plagada de largas explicaciones y análisis sutiles. El objetivo de esta tesis es tratar de adoptar una perspectiva matemática de esta paradoja, con el fin de descubrir qué la hace ’funcionar’ y, si es posible, desacreditarla. ... En conclusión, parece que la paradoja de Frauchiger-Renner no ofrece una restricción a las interpretaciones de la mecánica cuántica que podemos usar, sino que ofrece otro ejemplo de por qué a menudo se necesita un análisis cuidadoso en la mecánica cuántica. Un análisis cuidadoso del razonamiento utilizado en [Frauchiger y Renner, 2018] sugiere que se utilizaron suposiciones que no reflejan la mecánica cuántica y, en cambio, implican una contradicción a través del teorema de Bell, y una inspección más cercana del experimento mental sugiere que el experimento mental es casi idéntico al utilizado en la paradoja de Hardy.
El progreso teórico reciente indica que el espacio-tiempo y la gravedad emergen juntos de la estr... more El progreso teórico reciente indica que el espacio-tiempo y la gravedad emergen juntos de la estructura de entrelazamiento de una teoría microscópica subyacente. Estas ideas se entienden mejor en el espacio Anti-de Sitter, donde se basan en la ley del área para la entropía de entrelazamiento. La extensión al espacio de De Sitter requiere tener en cuenta la entropía y la temperatura asociadas con el horizonte cosmológico. Utilizando conocimientos de la teoría de cuerdas, la física de los agujeros negros y la teoría de la información cuántica, argumentamos que la energía oscura positiva conduce a una contribución de la ley del volumen térmico a la entropía que supera la ley del área precisamente en el horizonte cosmológico. Debido a la competencia entre el enredo de la ley de área y volumen, los estados microscópicos de De Sitter no se termalizan a escalas sub-Hubble: exhiben efectos de memoria en forma de desplazamiento de entropía causado por la materia. Las leyes emergentes de la gravedad contienen una fuerza gravitacional "oscura" adicional que describe la respuesta "elástica" debida al desplazamiento de la entropía.
La materia oscura borrosa (FDM, Fuzzy Dark Matter) es una modificación propuesta para el modelo e... more La materia oscura borrosa (FDM, Fuzzy Dark Matter) es una modificación propuesta para el modelo estándar de materia oscura fría (CDM, Cold Dark Matter) motivada por las discrepancias a pequeña escala en las galaxias de baja masa. Compuesto por axiones ultraligeros (masa ∼10E(−22) eV) con longitudes de onda de Broglie a escala kpc, es uno de los candidatos que predice que los primeros objetos colapsados se forman en halos de materia oscura relativamente masivos. Esto implica que la historia de formación de las primeras estrellas y galaxias sería muy diferente, lo que podría imponer fuertes restricciones a dichos modelos. Aquí simulamos numéricamente la formación de las primeras estrellas en una cosmología FDM, siguiendo el colapso en un volumen representativo hasta la formación de protoestrellas primordiales, incluida una red química primordial en desequilibrio y enfriamiento por primera vez. Encontramos dos resultados novedosos: en primer lugar, el colapso a gran escala da lugar a un "panqueque" de gas muy delgado y plano; en segundo lugar, a pesar de que la cosmología es muy diferente, este panqueque se fragmenta hasta formar objetos protoestelares indistinguibles de los del CDM. Combinados, estos resultados indican que la primera generación de estrellas en este modelo, también es probable, que sea masiva, y debido a la morfología de la lámina, no se autorregula, lo que resulta en una explosión estelar masiva de la población III. Estimamos que el número total de primeras estrellas que se forman en esta estructura extendida es de 10E4 a lo largo de 20 millones de años utilizando un modelo simple para tener en cuenta la retroalimentación ionizante de las estrellas, y debería ser observable con JWST (James Webb Space Telescope). Estas predicciones proporcionan una firma potencial de pistola humeante de FDM y candidatos similares de materia oscura.
Reviso la "Conjetura de Censura Trans-planckiana" (TCC) y sus implicaciones para la cosmología, e... more Reviso la "Conjetura de Censura Trans-planckiana" (TCC) y sus implicaciones para la cosmología, en particular para el escenario del universo inflacionario. Mientras que el escenario inflacionario está fuertemente restringido por el TCC, los escenarios alternativos del universo temprano no están restringidos.
La materia oscura puede auto-interactuar a través de un continuo de estados de baja masa. Esto su... more La materia oscura puede auto-interactuar a través de un continuo de estados de baja masa. Esto sucede si la materia oscura se acopla a un sector oculto casi conforme fuertemente acoplado. Este tipo de teoría se describe holográficamente mediante la interacción de la materia oscura localizada en brana con los campos a granel en una porción de espacio 5D anti-de Sitter. El potencial de largo alcance en este escenario depende de un poder no entero de la separación espacial, en contraste con el potencial de Yukawa generado por el intercambio de un solo mediador 4D.
Existe una clara posibilidad de que un sector de Hidden Valley tenga un espectro de partículas de... more Existe una clara posibilidad de que un sector de Hidden Valley tenga un espectro de partículas de luz que consta de mesones oscuros estables e inestables. La presencia simultánea de estos dos tipos de partículas puede conducir a nuevos mecanismos para generar la abundancia correcta de reliquias de materia oscura, que a su vez pueden reflejarse en nuevas firmas exóticas en los colisionadores. Estudiamos la viabilidad de dichos sectores para varios modelos de Hidden Valley y mapeamos el espacio de parámetros válido para posibles firmas de colisionadores.
Los mediadores estudiados incluyen varios bifundamentales escalares y un pesadoZ′. Se muestra que, en general, los límites de la detección directa e indirecta pueden evitarse fácilmente. En la mayor parte del espacio de parámetros permitido, la densidad de la reliquia está determinada por mesones estables que se aniquilan a los inestables que, a su vez, se desintegran rápidamente en partículas del Modelo Estándar.
Los mesones oscuros que decaen principalmente a fermiones del Modelo Estándar más pesados permiten un espacio de parámetros más válido, aunque todavía se permite que los mesones oscuros decaigan exclusivamente a algunos de los fermiones más ligeros. Las posibles firmas de colisionadores exóticos incluyen vértices desplazados, jets emergentes y jets semivisibles.
Existe una clara posibilidad de que un sector de Hidden Valley tenga un espectro de partículas de... more Existe una clara posibilidad de que un sector de Hidden Valley tenga un espectro de partículas de luz que consta de mesones oscuros estables e inestables. La presencia simultánea de estos dos tipos de partículas puede conducir a nuevos mecanismos para generar la abundancia correcta de reliquias de materia oscura, que a su vez pueden reflejarse en nuevas firmas exóticas en los colisionadores. Estudiamos la viabilidad de dichos sectores para varios modelos de Hidden Valley y mapeamos el espacio de parámetros válido para posibles firmas de colisionadores.
Los mediadores estudiados incluyen varios bifundamentales escalares y un pesadoZ′. Se muestra que, en general, los límites de la detección directa e indirecta pueden evitarse fácilmente. En la mayor parte del espacio de parámetros permitido, la densidad de la reliquia está determinada por mesones estables que se aniquilan a los inestables que, a su vez, se desintegran rápidamente en partículas del Modelo Estándar.
Los mesones oscuros que decaen principalmente a fermiones del Modelo Estándar más pesados permiten un espacio de parámetros más válido, aunque todavía se permite que los mesones oscuros decaigan exclusivamente a algunos de los fermiones más ligeros. Las posibles firmas de colisionadores exóticos incluyen vértices desplazados, jets emergentes y jets semivisibles.
En modelos estándar de bariogénesis y de materia oscura, los mecanismos que generan las densidade... more En modelos estándar de bariogénesis y de materia oscura, los mecanismos que generan las densidades en ambos sectores no están relacionados entre sí. En este artículo exploramos modelos que generan la asimetría bariónica a través del sector de materia oscura, relacionando simultáneamente la asimetría bariónica con la densidad de materia oscura.
En la clase de modelos que exploramos, se genera una asimetría de materia oscura en el sector oculto a través de una transición de fase de primer orden. Dentro del sector oculto, es fácil lograr una transición de fase de primer orden suficientemente fuerte y suficientemente grande violación CP para generar la asimetría observada. Esto puede suceder por encima o por debajo de la transición de fase electrodébil, pero en ambos casos significativamente antes de que la materia oscura se vuelva no relativista.
Estudiamos ejemplos en los que la densidad asimétrica de materia oscura se transfiere a los bariones tanto a través de mecanismos de comunicación perturbativos como no perturbadores, y mostramos que en ambos casos se satisfacen las restricciones cosmológicas mientras se puede generar una asimetría bariónica suficiente.
Consideramos las limitaciones observacionales actuales sobre la carga electromagnética de la mate... more Consideramos las limitaciones observacionales actuales sobre la carga electromagnética de la materia oscura. La dependencia de la velocidad de la sección transversal de dispersión a través del fotón da lugar a restricciones cualitativamente diferentes a las de la dispersión estándar de materia oscura a través de portadores de fuerza masivos.
En particular, las observaciones de la época de recombinación de las perturbaciones de la densidad de la materia oscura requieren que ϵ, la relación de la materia oscura a la carga electrónica, es menor que 10^-6 por mX = 1 GeV, subiendo a ϵ < 10^-4 por mX = 10 TeV.
Aunque ingenuamente uno esperaría que la materia oscura que lleva una carga muy por debajo de esta restricción aún podría dar lugar a una gran dispersión en los experimentos de detección directa actuales, mostramos que se espera que las partículas de materia oscura cargadas que podrían detectarse con los próximos experimentos sean evacuadas de la Galaxia. disco por los campos magnéticos galácticos y las ondas de choque de supernova, y por lo tanto no dará lugar a una señal. Por lo tanto, es probable que la materia oscura con una carga pequeña no sea una fuente de señal en los experimentos de detección directa de materia oscura actuales o futuros.
En 1939, Albert Einstein escribió un artículo técnico que argumentaba contra la posibilidad de qu... more En 1939, Albert Einstein escribió un artículo técnico que argumentaba contra la posibilidad de que una estrella pudiera contraerse en un solo punto: las partículas que formaban la estrella terminarían girando a velocidades demasiado altas. Ese mismo año, Robert Oppenheimer y su alumno Hartland Snyder llegaron a una conclusión aparentemente exactamente opuesta: cuando una estrella suficientemente pesada se queda sin combustible nuclear, colapsará en un punto infinitamente denso, aislado del resto del universo. Tanto Oppenheimer como Einstein pronto se verían preocupados por decisiones de naturaleza completamente diferente y, una vez más, emprenderían un rumbo diferente.
Se revisa el punto de vista de los haces de fibras de las teorías de campos de calibre, centrándo... more Se revisa el punto de vista de los haces de fibras de las teorías de campos de calibre, centrándose en una posible interpretación cuántica. Las propiedades cuánticas fundamentales de la no separabilidad de los espacios de estados se consideran en el contexto de la definición de la conexión en el haz de fibras, lo que lleva a una aplicación de los principios cuánticos a la definición geométrica y topológica de las teorías de calibre. Como resultado, uno podría preguntarse con razón si todas las interacciones del modelo estándar, y quizás incluso la gravedad clásica, tienen algún componente cuántico después de todo. Empleo un enfoque estándar de haces de fibras para introducir teorías de calibre, aunque se sabe que existe un haz cuántico, simplemente porque el objetivo principal es mostrar que en la forma habitual en que formulamos las teorías de calibre clásicas se pueden encontrar aspectos cuánticos que han sido desconocido hasta ahora.
Las ideas válidas de que la realidad física es mucho más grande que la percepción humana de ella,... more Las ideas válidas de que la realidad física es mucho más grande que la percepción humana de ella, y que la parte percibida puede no ser representativa del todo, existen en muchos niveles y tienen una larga historia. Después de un breve inventario general de esas ideas y sus implicaciones, considero el multiverso cosmológico muy discutido en la literatura científica reciente. Reviso sus motivaciones teóricas y (en general) empíricas, y sus implicaciones disruptivas para el programa tradicional de la física fundamental. Analizo la cosmología del axión inflacionario, que proporciona un ejemplo en el que ideas plausibles y firmemente arraigadas de la microfísica conducen a un escenario de mini-multiverso bien caracterizado, con consecuencias fenomenológicas comprobables.
Discutimos la posibilidad de que todo el universo en su nivel más fundamental sea una red neurona... more Discutimos la posibilidad de que todo el universo en su nivel más fundamental sea una red neuronal. Identificamos dos tipos diferentes de grados dinámicos de libertad: variables "entrenables" (por ejemplo, vector de sesgo o matriz de ponderaciones) y variables "ocultas" (por ejemplo, vector de estado de las neuronas). Primero consideramos la evolución estocástica de las variables entrenables para argumentar que cerca del equilibrio su dinámica está bien aproximada por las ecuaciones de Madelung (con la energía libre representando la fase) y más lejos del equilibrio por las ecuaciones de Hamilton-Jacobi (con la energía libre representando la función principal de Hamilton ). Esto muestra que las variables entrenables pueden exhibir comportamientos clásicos y cuánticos con el vector de estado de las neuronas que representan las variables ocultas.
Definimos una red neuronal como un séptuplo que consta de (1) un vector de estado, (2) una proyec... more Definimos una red neuronal como un séptuplo que consta de (1) un vector de estado, (2) una proyección de entrada, (3) una proyección de salida, (4) una matriz de peso, (5) un vector de sesgo, (6 ) un mapa de activación y (7) una función de pérdida. Argumentamos que la función de pérdida se puede imponer en el límite (es decir, neuronas de entrada y/o salida) o en la masa (es decir, neuronas ocultas) tanto para sistemas supervisados como no supervisados. Aplicamos el principio de máxima entropía para derivar un conjunto canónico de los vectores de estado sujeto a una restricción impuesta a la función de pérdida de volumen por un multiplicador de Lagrange (o un parámetro de temperatura inverso). Demostramos que en un equilibrio la función de partición canónica debe ser un producto de dos factores: una función de la temperatura y una función del vector de sesgo y la matriz de pesos. En consecuencia, la entropía total de Shannon consta de dos términos que representan respectivamente una entropía termodinámica y una complejidad de la red neuronal. Derivamos la primera y la segunda leyes del aprendizaje: durante el aprendizaje, la entropía total debe disminuir hasta que el sistema alcance un equilibrio (es decir, la segunda ley), y el incremento en la función de pérdida debe ser proporcional al incremento en la entropía termodinámica más el incremento en la complejidad (es decir, la primera ley).
Consideramos un proceso estocástico que es (a) descrito por una cadena de Markov de tiempo contin... more Consideramos un proceso estocástico que es (a) descrito por una cadena de Markov de tiempo continuo en escalas de tiempo cortas solamente y (b) limitado a conservar un número de cantidades ocultas en escalas de tiempo largas. Suponemos que se da la matriz de transición de la cadena de Markov y se sabe que existen las cantidades conservadas, pero no se dan explícitamente. Para estudiar la dinámica estocástica proponemos utilizar el principio de producción de entropía estacionaria. Entonces, el problema se puede transformar en un problema variacional para una "acción" adecuadamente definida y con multiplicadores de Lagrange dependientes del tiempo. Mostramos que la dinámica estocástica se puede describir mediante una ecuación de Schrödinger, con los multiplicadores de Lagrange desempeñando el papel de fases, siempre que (a) la matriz de transición sea simétrica o se satisfaga la condición de equilibrio detallada, (b) el sistema no sea demasiado lejos del equilibrio y (c) el número de cantidades conservadas es grande.
Consideramos la función de partición cuántica para un sistema de espinores cuánticos y luego deri... more Consideramos la función de partición cuántica para un sistema de espinores cuánticos y luego derivamos una función de partición clásica equivalente (o dual) para algunos grados escalares de libertad. El acoplamiento entre escalares no es trivial (por ejemplo, un modelo en el espacio de configuración de la esfera $2$), pero la estructura de localidad del sistema dual se conserva, en contraste con el formalismo de tiempo imaginario. También mostramos que la medida de integración en la función de partición clásica puede expresarse formalmente a través de las funciones relativistas de Green, lo que sugiere un posible mecanismo para el surgimiento de un espacio-tiempo clásico a partir de la anti-conmutatividad de los operadores cuánticos.
Hay una amplia variedad de diferentes formalismos vectoriales actualmente utilizados en ingenierí... more Hay una amplia variedad de diferentes formalismos vectoriales actualmente utilizados en ingeniería y física. Por ejemplo, los tres vectores de Gibbs, los cuatro vectores de Minkowski, los espinores complejos de la mecánica cuántica, los cuaterniones utilizados para describir las rotaciones de los cuerpos rígidos y los vectores definidos en el álgebra geométrica de Clifford. Con tal variedad de formalismos vectoriales en uso, parece que todavía no existe un acuerdo general sobre un formalismo vectorial adecuado para la ciencia en su conjunto. Esto es sorprendente, ya que uno de los principales objetivos de la ciencia del siglo XIX era describir adecuadamente los vectores en el espacio tridimensional. Esta situación también ha tenido la desafortunada consecuencia de fragmentar el conocimiento en muchas disciplinas y requerir una cantidad significativa de tiempo y esfuerzo para aprender los diversos formalismos. Así pues, repasamos históricamente el desarrollo de nuestros diversos sistemas vectoriales y concluimos que los multivectores de Clifford son los que mejor cumplen el objetivo de describir magnitudes vectoriales en tres dimensiones y proporcionar un sistema vectorial unificado para la ciencia.
El Algoritmo de Optimización Aproximada Cuántica (QAOA, Quantum Approximate Optimization Algorith... more El Algoritmo de Optimización Aproximada Cuántica (QAOA, Quantum Approximate Optimization Algorithm) es un método estándar para la optimización combinatoria con una computadora cuántica basada en puertas. El QAOA consiste en una descripción particular de la arquitectura del circuito cuántico, junto con una prescripción para elegir los parámetros variacionales del circuito. Proponemos modificaciones a ambos. Primero, definimos la función objetivo de Gibbs y demostramos que es superior al valor esperado de energía para su uso como función objetivo al ajustar los parámetros variacionales. En segundo lugar, describimos un algoritmo de Búsqueda de Arquitectura Ansatz (AAS, Ansatz Architecture Search), para buscar en el espacio discreto de arquitecturas de circuitos cuánticos cerca del QAOA para encontrar un mejor ansatz.
Este artículo sostiene que la autoconciencia es un comportamiento aprendido que surge en organism... more Este artículo sostiene que la autoconciencia es un comportamiento aprendido que surge en organismos cuyos cerebros tienen una capacidad suficientemente integrada y compleja para el aprendizaje asociativo y la memoria. La entrada sensorial continua de información relacionada con el organismo hace que el cerebro del organismo aprenda las características físicas del mismo, en el sentido de que se producen vías neuronales que se refuerzan y, por lo tanto, reconocen diversas características asociadas con el organismo. Más precisamente, la entrada sensorial continua conduce a la formación de un conjunto de asociaciones que pueden denominarse una «autoimagen» del organismo. La formación de una autoimagen, combinada con una capacidad para una memoria asociativa y un aprendizaje suficientemente complejos, proporciona una base mecanicista para el surgimiento de diversos comportamientos que normalmente se asocian con la autoconciencia.
Recientemente se demostró que las ecuaciones de Madelung, es decir, una forma hidrodinámica de la... more Recientemente se demostró que las ecuaciones de Madelung, es decir, una forma hidrodinámica de la ecuación de Schrödinger, se pueden derivar de un conjunto canónico de redes neuronales donde la fase cuántica se identifica con la energía libre de variables ocultas. un gran conjunto canónico de redes neuronales, al permitir un intercambio de neuronas con un subsistema auxiliar, para mostrar que la energía libre también debe tener varios valores. Al imponer la condición de multivaloridad sobre la energía libre, obtenemos la ecuación de Schrödinger con la "Constante de Planck" determinada por el potencial químico de variables ocultas. Esto muestra que la mecánica cuántica proporciona una descripción estadística correcta de la dinámica del gran conjunto canónico de redes neuronales en el equilibrio de aprendizaje. También discutimos las implicaciones de los resultados para el aprendizaje automático, la física fundamental y, de una manera más especulativa, la biología evolutiva.
El ``problema de la medición'' de la mecánica cuántica y el ``problema difícil'' de la ciencia co... more El ``problema de la medición'' de la mecánica cuántica y el ``problema difícil'' de la ciencia cognitiva son los problemas abiertos más profundos de los dos campos de investigación, y ciertamente se encuentran entre los más profundos de todos los enigmas no resueltos de la ciencia contemporánea en general. Ocasionalmente, científicos de ambos campos han sugerido algún tipo de interconexión de los dos problemas. Aquí revisamos los motivos principales detrás de tales expectativas y tratamos de ponerlas en bases más formales. Argumentamos no solo que tal relación existe, sino que también tiene fuertes implicaciones tanto para las interpretaciones de la mecánica cuántica como para nuestra comprensión de la conciencia. El documento consta de tres partes. En la primera parte, formulamos un ``teorema de no-Go (de imposibilidad)'' que establece que un cerebro, que funciona únicamente según los principios de la física clásica, no puede tener mayor capacidad para inducir una experiencia subjetiva que un proceso de escritura (impresión) de una determinada secuencia de dígitos. El objetivo es mostrar, con un intento de rigor matemático, por qué el punto de vista fisicalista basado en la física clásica no es probable que alguna vez explique el fenómeno de la conciencia -- justificando la tendencia a mirar más allá de la física del siglo XIX.
En este artículo, analizamos la actividad de fibras individuales en el nervio óptico de
una rana... more En este artículo, analizamos la actividad de fibras individuales en el nervio óptico de
una rana. Nuestro método es para encontrar qué tipo de estímulos causan la mayor actividad en una fibra nerviosa y luego cuál es el aspecto exitativo de ese estímulo de tal manera que las variaciones en todo lo demás causen un pequeño cambio en la respuesta.
Se ha sabido durante los últimos 20 años que cada fibra está conectada no a unos pocos conos y bastones en la retina, sino a muchos en un área justa. Nuestros resultados muestran que, en su mayor parte, dentro de esa área, no es la intensidad de la luz en sí, sino el patrón de variación local de intensidad lo que constituye el factor excitante.
Hay cuatro tipos de fibras, cada tipo relacionado con un tipo diferente de patrón. Cada tipo se distribuye uniformemente en toda la retina de la rana. Así, hay cuatro canales distribuidos paralelos distintos en los que el ojo de la rana informa a su cerebro acerca de la imagen visual en términos de un patrón local independiente de la iluminación promedio.
Describimos los patrones y mostramos la separación funcional y anatómica de los canales. Este trabajo se ha hecho con la rana, y nuestra interpretación se aplica solo a la rana.
Si los sistemas de IA actuales o a corto plazo podrían ser conscientes es un tema de interés cien... more Si los sistemas de IA actuales o a corto plazo podrían ser conscientes es un tema de interés científico y de creciente preocupación pública. Este informe aboga y ejemplifica un enfoque riguroso y empíricamente fundamentado para la conciencia de la IA: evaluar en detalle los sistemas de IA existentes, a la luz de nuestras teorías neurocientíficas de la conciencia mejor respaldadas. Analizamos varias teorías científicas prominentes de la conciencia, incluyendo la teoría del procesamiento recurrente, la teoría del espacio de trabajo global, las teorías de orden superior, el procesamiento predictivo y la teoría de los esquemas atencionales... Nuestro análisis sugiere que ningún sistema de IA actual es consciente, pero también sugiere que no existen barreras técnicas obvias para construir sistemas de IA que satisfagan estos indicadores.
Un estudio reciente ha descubierto que la información auditiva y visual puede integrarse incluso ... more Un estudio reciente ha descubierto que la información auditiva y visual puede integrarse incluso cuando se es completamente inconsciente de haber oído o visto los estímulos emparejados, pero sólo si se ha recibido una exposición previa y consciente a los estímulos emparejados.
La creciente evidencia sugiere que el ``reconocimiento de objetos centrales'', la capacidad de re... more La creciente evidencia sugiere que el ``reconocimiento de objetos centrales'', la capacidad de reconocer objetos rápidamente a pesar de la variación sustancial de la apariencia, se resuelve en el cerebro a través de una cascada de cálculos reflexivos, en gran parte retroalimentados, que culminan en una poderosa representación neuronal en la corteza temporal inferior. Sin embargo, el algoritmo que produce esta solución sigue siendo poco conocido. Aquí revisamos evidencia que va desde neuronas individuales y poblaciones neuronales hasta modelos computacionales y de comportamiento. Proponemos que la comprensión de este algoritmo requerirá el uso de datos neuronales y psicofísicos para filtrar muchos modelos computacionales, cada uno basado en bloques de construcción de pequeñas subredes canónicas con un objetivo funcional común.
La integración de la información y la conciencia están estrechamente relacionadas, si no interdep... more La integración de la información y la conciencia están estrechamente relacionadas, si no interdependientes. Pero, ¿cuál es exactamente la naturaleza de su relación? ¿Qué formas de integración requieren conciencia? Aquí, examinamos la literatura experimental reciente con respecto a la integra. En este documento, utilizamos los términos 'awareness' y 'consciousness' indistintamente.
Para usar la información sensorial de manera eficiente para emitir juicios y guiar la acción en e... more Para usar la información sensorial de manera eficiente para emitir juicios y guiar la acción en el mundo, el cerebro debe representar y usar información sobre la incertidumbre en sus cálculos para la percepción y la acción. Los métodos bayesianos han demostrado ser exitosos en la construcción de teorías computacionales para la percepción y el control sensoriomotor, y la psicofísica está proporcionando un creciente cuerpo de evidencia de que los cálculos perceptivos humanos son ``óptimos de Bayes''. Esto lleva a la ``hipótesis de la codificación bayesiana'': que el cerebro representa la información sensorial de manera probabilística, en forma de distribuciones de probabilidad. Recientemente se han propuesto varios esquemas computacionales sobre cómo se podría lograr esto en poblaciones de neuronas. Los datos neurofisiológicos sobre la hipótesis, sin embargo, son casi inexistentes. Un gran desafío para los neurocientíficos es probar estas ideas experimentalmente y así determinar si las neuronas codifican información sobre la incertidumbre sensorial y cómo lo hacen.
En los últimos años, las megaconstelaciones de órbita terrestre baja (LEO) han surgido como una t... more En los últimos años, las megaconstelaciones de órbita terrestre baja (LEO) han surgido como una tecnología de red prometedora y han marcado el comienzo de una nueva era para la democratización del acceso a Internet. La red Starlink de SpaceX se destaca como la única red LEO orientada al consumidor con más de 2 millones de clientes y más de 4000 satélites operativos. En este artículo, llevamos a cabo el primer análisis multifacético extenso de su tipo del rendimiento de la red Starlink aprovechando varias fuentes de medición. En primer lugar, basándonos en 19,2 millones de mediciones de pruebas de velocidad de M-Lab realizadas mediante colaboración colectiva en 34 países desde 2021, analizamos el rendimiento global de Starlink en relación con las redes celulares terrestres. En segundo lugar, examinamos la capacidad de Starlink para admitir latencia basada en web en tiempo real y aplicaciones críticas para el ancho de banda analizando el rendimiento de (i) las videoconferencias Zoom y (ii) los juegos en la nube Luna, comparándolos con 5G y fibra terrestre.
Se prevén enlaces láser entre satélites (LISL) entre satélites en las próximas constelaciones de ... more Se prevén enlaces láser entre satélites (LISL) entre satélites en las próximas constelaciones de satélites, como la Fase I de Starlink de SpaceX. Dentro de una constelación, los satélites pueden establecer LISL con otros satélites en el mismo plano orbital o en planos orbitales diferentes. Presentamos una clasificación de LISL basada en la ubicación de los satélites dentro de una constelación y la duración de los LISL. Luego, utilizando la constelación de satélites para la Fase I de Starlink, estudiamos el efecto de variar el alcance LISL de un satélite en la cantidad de diferentes tipos de LISL que puede establecer con otros satélites. Además de los LISL permanentes, observamos un número significativo de LISL temporales entre satélites en planos orbitales cruzados. Estos LISL pueden desempeñar un papel vital para lograr rutas de baja latencia dentro de las redes satelitales ópticas inalámbricas de próxima generación.
Desarrollamos una técnica para la identificación ciega de la señal de enlace descendente de Starl... more Desarrollamos una técnica para la identificación ciega de la señal de enlace descendente de Starlink en la banda de 10,7 a 12,7 GHz y presentamos una imagen detallada de la estructura de la señal.
Es importante destacar que la caracterización de la señal que se ofrece aquí incluye los valores exactos de las secuencias de sincronización integradas en la señal que pueden explotarse para producir mediciones de pseudodistancia.
Esta comprensión de la señal es esencial para los esfuerzos emergentes que buscan que las señales Starlink tengan un doble propósito para posicionamiento, navegación y sincronización, a pesar de que están diseñadas únicamente para el suministro de Internet de banda ancha.
La óptica cuántica demuestra la existencia de mediciones libres de interacción: la detección de o... more La óptica cuántica demuestra la existencia de mediciones libres de interacción: la detección de objetos sin luz –o cualquier otra cosa– que los golpeen... Tal medición libre de interacción parece ser una contradicción: si no hay interacción, ¿cómo puede haber una medición? Ese es un acertijo razonable en la mecánica clásica, el campo de la física que describe los movimientos de pelotas de fútbol, planetas y otros objetos que no son demasiado pequeños. Pero la mecánica cuántica, la ciencia de los electrones, los fotones y otras partículas en el reino atómico, dice lo contrario. De hecho, las mediciones sin interacción se pueden lograr mediante la mecánica cuántica y diseños experimentales inteligentes... El postulado establece que para cualquier medición realizada en un sistema cuántico solo son posibles ciertas respuestas. Además, después de la medición, el sistema cuántico se encuentra en un estado determinado por los resultados obtenidos. Entonces, un fotón que ha pasado a través de un polarizador horizontal está necesariamente polarizado horizontalmente, incluso si originalmente estuviera polarizado en un ángulo casi vertical
Durante mucho tiempo se ha asumido en física que para que la información viaje entre dos partes e... more Durante mucho tiempo se ha asumido en física que para que la información viaje entre dos partes en el espacio vacío, "Alice" y "Bob", las partículas físicas tienen que viajar entre ellas. Aquí, utilizando el efecto Zeno cuántico "encadenado", mostramos cómo, en el límite asintótico ideal, la información se puede transferir entre Alice y Bob sin que ninguna partícula física viaje entre ellos.
Volvemos a revisar la "comunicación cuántica contrafactual" de H. Salih, quien describen un efect... more Volvemos a revisar la "comunicación cuántica contrafactual" de H. Salih, quien describen un efecto notable, al que denominan comunicación cuántica contrafactual (CQC): transmisión (a través de un canal de transmisión) de información de un remitente a un receptor “sin partı́culas fı́sicas viajando entre ellos.”
Y. Cao y Alonso Calafell han demostrado este efecto experimentalmente. A pesar de nuestra familiaridad con la no localidad cuántica, el efecto es sorprendente. No implica correlaciones cuánticas no locales (que de todos modos no transmiten información) ni la fase relativa del efecto Aharonov-Bohm.
Si algún efecto evoca la famosa frase de Einstein ”acción espeluznante a distancia”, es éste efecto. Sin embargo, mostramos a continuación que la comunicación cuántica contrafactual depende, después de todo, de una corriente local conservada que cruza el canal de transmisión entre Alice y Bob.
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Papers by Omar Ancka Quispe
En mecánica cuántica, en el caso de dos cantidades físicas descritas por operadores que no conmutan, el conocimiento de una excluye el conocimiento de la otra. Entonces (1) la descripción de la realidad dada por la función de onda en la mecánica cuántica no es completa o (2) estas dos cantidades no pueden tener una realidad simultánea. La consideración del problema de hacer predicciones concernientes a un sistema sobre la base de mediciones realizadas sobre otro sistema que ha interactuado previamente con él nos conduce a la conclusión de que si (1) es falso, entonces (2) también lo es. Se llega así a la conclusión de que la descripción de la realidad dada por una función de onda no es completa.
Como es bien sabido, se pueden plantear serias objeciones contra las reglas formales que se utilizan generalmente en la teoría cuántica para el cálculo de cantidades observables (por ejemplo, la Energía en el átomo de hidrógeno), estas reglas de cálculo contienen relaciones entre cantidades como el componente esencial, los cuales aparentemente, en principio no se pueden observar (por ejemplo, ubicación, tiempo orbital del electrón), por tanto estas reglas carecen obviamente de una base física tangible, a menos que uno no quiera aferrarse a la esperanza de que estas cantidades, hasta ahora inobservable, más adelante puedan ser accesibles experimentalmente.
La única forma de investigar la verdad de esta suposición es tratando de encontrar alguna otra interpretación de la teoría cuántica en términos de variables actualmente ocultas, que en principio determinen el comportamiento preciso de un sistema individual, pero que en la práctica se promedian en mediciones de los tipos que ahora se pueden realizar. En este artículo y en un artículo posterior, se sugiere una interpretación de la teoría cuántica en términos de tales variables ocultas. Se muestra que mientras la teoría matemática conserve su forma general actual, esta interpretación sugerida conduce precisamente a los mismos resultados para todos los procesos físicos que la interpretación habitual. (David Bohm, 1952)
En mecánica cuántica, en el caso de dos cantidades físicas descritas por operadores que no conmutan, el conocimiento de una excluye el conocimiento de la otra. Entonces (1) la descripción de la realidad dada por la función de onda en la mecánica cuántica no es completa o (2) estas dos cantidades no pueden tener una realidad simultánea. La consideración del problema de hacer predicciones concernientes a un sistema sobre la base de mediciones realizadas sobre otro sistema que ha interactuado previamente con él nos conduce a la conclusión de que si (1) es falso, entonces (2) también lo es. Se llega así a la conclusión de que la descripción de la realidad dada por una función de onda no es completa.
Como es bien sabido, se pueden plantear serias objeciones contra las reglas formales que se utilizan generalmente en la teoría cuántica para el cálculo de cantidades observables (por ejemplo, la Energía en el átomo de hidrógeno), estas reglas de cálculo contienen relaciones entre cantidades como el componente esencial, los cuales aparentemente, en principio no se pueden observar (por ejemplo, ubicación, tiempo orbital del electrón), por tanto estas reglas carecen obviamente de una base física tangible, a menos que uno no quiera aferrarse a la esperanza de que estas cantidades, hasta ahora inobservable, más adelante puedan ser accesibles experimentalmente.
La única forma de investigar la verdad de esta suposición es tratando de encontrar alguna otra interpretación de la teoría cuántica en términos de variables actualmente ocultas, que en principio determinen el comportamiento preciso de un sistema individual, pero que en la práctica se promedian en mediciones de los tipos que ahora se pueden realizar. En este artículo y en un artículo posterior, se sugiere una interpretación de la teoría cuántica en términos de tales variables ocultas. Se muestra que mientras la teoría matemática conserve su forma general actual, esta interpretación sugerida conduce precisamente a los mismos resultados para todos los procesos físicos que la interpretación habitual. (David Bohm, 1952)
En ninguno de los dos casos se invocó una hipótesis estricta de contracción longitudinal de la longitud, como comúnmente se supone.
Lorentz postuló, particularmente en 1895, cualquiera de una cierta familia de posibles efectos de deformación para los cuerpos rígidos en movimiento, incluyendo alteraciones puramente transversales, así como la expansión y la contracción; FitzGerald bien pudo tener en mente la misma familia.
Un análisis cuidadoso del experimento Michelson-Morley (que revela una serie de graves deficiencias en muchos tratamientos de los libros de texto) muestra de hecho que no se requiere una contracción estricta.
Un reloj de este tipo puede correr más rápido o más lento, dependiendo de la dirección y la velocidad respecto al suelo de la circunnavegación.
Esta dependencia direccional debería ser perceptible con las velocidades de los aviones comerciales y los relojes de haz de cesio.
Utilizamos datos que abarcan 1008 días de dos satélites de Galileo, el sistema global de navegación por satélite (GNSS) de Europa, que se lanzaron en 2014, pero que accidentalmente fueron entregados en órbitas elípticas en lugar de órbitas circulares.
La modulación resultante del corrimiento al rojo gravitacional de los relojes atómicos a bordo permite la determinación del corrimiento al rojo con gran precisión.
Descripción de la clase. Esta clase es la tercera parte de la secuencia de tres semestres de física basada en cálculo para científicos e ingenieros. En él, cubrimos ondas mecánicas, ondas electromagnéticas, relatividad especial e introducción a la mecánica cuántica. Este es un curso de una hora de tres créditos. La clase se reúne en tres sesiones de instrucción directa de 50 minutos durante quince semanas durante el semestre de otoño... Planifique un mínimo de seis horas de trabajo fuera de clase (o tareas, estudio, finalización de tareas y preparación de clases) cada semana.
Usamos este dispositivo para demostrar caminatas cuánticas de alta fidelidad de una y dos partículas. Además, con la alta programabilidad del procesador cuántico, implementamos un interferómetro Mach-Zehnder donde el caminante cuántico atraviesa coherentemente dos caminos antes de interferir y salir por un solo puerto del mismo. Al ajustar los trastornos de los sitios en las rutas de evolución, observamos franjas de interferencia con caminantes simples y dobles.
Yo adopto la perspectiva opuesta: imaginemos que el tiempo existe y que el universo se describe mediante un estado cuántico que obedece a la mecánica cuántica ordinaria dependiente del tiempo.
Conciliar esta sencilla imagen con los hechos conocidos sobre nuestro universo resulta ser una tarea no trivial, pero tomándola en serio podemos inferir hechos profundos sobre la naturaleza fundamental de la realidad.
La flecha del tiempo encuentra una explicación plausible en un ``universo heracliteano'', descrito por un estado cuántico que evoluciona eternamente en un espacio de Hilbert de dimensión infinita.
Utilizando esta forma métrica y simpléctica, demostramos que existen subvariedades métricas ortogonales, canónicamente conjugadas, si y sólo si el espacio calibrado original es euclidiano o tiene signatura 0.
En los casos euclidianos, el espacio de configuración resultante debe ser lorentziano.
Por tanto, en este contexto, el tiempo puede verse como una propiedad derivada de la relatividad general.
Se fueron explicando sucesivamente nuevos fenómenos y estados electrónicos utilizando el concepto de corriente de espín. Además, a medida que muchos de los fenómenos espintrónicos conocidos convencionalmente se organizaron bien en función de la corriente de espín, rápidamente se reconoció como un concepto esencial en una amplia gama de física de la materia condensada. En este artículo, nos centramos en los desarrollos recientes en la física del espín, la corriente de espín y sus fenómenos relacionados, donde la conversión entre el momento angular de espín y diferentes formas de momento angular juega un papel esencial. Comenzando con una introducción a la corriente de espín, primero analizamos el progreso reciente en los fenómenos espintrónicos impulsados por el acoplamiento de intercambio de espín: bombeo de espín, par Hall topológico e inductor emergente.
Sin embargo, los recientes avances en la medición y el control de los sistemas cuánticos pueden proporcionar la información que falta al eludir los límites de incertidumbre convencionales.
Aquí, investigamos experimentalmente la posibilidad de que un neutrón individual que se mueve a través de un interferómetro de dos rutas en realidad pueda estar físicamente distribuida entre los dos caminos.
Para ello, es importante distinguir entre la probabilidad de encontrar la partícula completa en uno de los caminos y la distribución de una partícula individual en ambos caminos.
La situación así creada es de naturaleza peculiar, ya que nuestra interpretación del material experimental descansa esencialmente en los conceptos clásicos. A pesar de las dificultades que, por tanto, están implicadas en la formulación de la teoría cuántica, parece, como veremos, que su esencia se puede expresar en el llamado postulado cuántico, que atribuye a cualquier proceso atómico una discontinuidad esencial, o más bien una individualidad, completamente ajena a las teorías clásicas y simbolizada por el quantum de acción de Planck.
Este conjunto de vectores contiene subconjuntos que nos permiten desarrollar una prueba "específica de estado" con 10 vectores (también un registro) y una prueba "probabilística" con 7 vectores que refleja la estructura algebraica del teorema de no-localidad de Hardy.
Supongo que (i) el estado cuántico es una representación del conocimiento de un observador (real o hipotético) en relación con sus capacidades experimentales; (ii) las mediciones tienen resultados definidos en el sentido de que sólo ocurre un resultado; (iii) la teoría cuántica es universal y la irreversibilidad del proceso de medición es sólo "para todos los propósitos prácticos".
Estos supuestos se analizan dentro de la teoría cuántica y su consistencia se prueba en la versión de Deutsch del experimento gedanken del amigo de Wigner, donde el amigo le revela a Wigner si observa un resultado definido sin revelar qué resultado observa. La visión que sostiene la coexistencia de los "hechos del mundo" comunes tanto a Wigner como a su amigo se topa con el problema del programa de variables ocultas. La solución está en entender que los "hechos" solo pueden existir en relación con el observador.
Para empezar, la teoría de De Broglie-Bohm seria problemática. La teoría toma la función de onda como un campo físico (es decir, un campo Ψ) y además agrega el movimiento no ergódico de las partículas de Bohm para interpretar la mecánica cuántica. Esto es obviamente inconsistente con la nueva interpretación sugerida de la función de onda. Hablando concretamente, tomar la función de onda como un campo Ψ conducirá a la existencia de una autointeracción electrostática que contradice tanto la mecánica cuántica como las observaciones experimentales.
Sin embargo, no está claro en qué momento y bajo qué leyes ocurre esta transición. Este artículo demuestra que el colapso de la función de onda puede deberse a la creación o aniquilación de partículas (cuasi-partículas). Los procesos de creación o aniquilación de partículas juegan un papel clave en las mediciones y se describen sobre la base de la teoría cuántica de campos. El sistema de ecuaciones de la teoría cuántica de campos de partículas y campos no es lineal; como resultado, el principio de superposición no es válido para la teoría.
El colapso de la función de onda es consecuencia de esta no linealidad y ocurre en el momento de la creación (aniquilación) de una partícula. Este resultado demuestra que el colapso de la función de onda puede ocurrir tanto en sistemas microscópicos como macroscópicos. Comprender los mecanismos del colapso de la función de onda puede conducir a la creación de dispositivos microscópicos involucrados en los cálculos basados en la computación cuántica.
Dado que cualquier campo de Galois no está algebraicamente cerrado, en el caso general no hay garantía de que incluso un operador hermitiano tenga necesariamente eigenvalores.
Suponemos que el Álgebra de Simetría es el análogo de Campo de Galois del álgebra de De Sitter so(1,4) y consideramos representaciones irreductibles sin espín de este álgebra. Se muestra que el análogo de campo de Galois de números complejos es la extensión mínima del módulo de campo de residuo 'p' para lo cual las representaciones son completamente descomponibles.
En este artículo, investigo la relación entre la noción clásica de realidad y las superposiciones cuánticas identificando las condiciones bajo las cuales los estados intermedios pueden tener efectos externos reales. como lo expresan los operadores de medición insertados en el producto interno. Se muestra que la realidad clásica emerge a nivel macroscópico, donde el límite relevante de la resolución de la medición viene dado por la varianza de la acción alrededor de la solución clásica. Por tanto, es posible demostrar que la noción clásica de realidad objetiva surge sólo en el nivel macroscópico, donde las observaciones se limitan a bajas resoluciones por la falta de interacciones intermedias suficientemente fuertes.
Este resultado indica que la causalidad es más fundamental para la física que la noción de una realidad objetiva, lo que significa que las aparentes contradicciones entre la física cuántica y la física clásica pueden resolverse distinguiendo cuidadosamente entre la causalidad observable y las secuencias no observables de realidades hipotéticas "ahí fuera".
Al analizar el experimento bajo esta presunción, encontramos que un agente, al observar un resultado de medición particular, debe concluir que otro agente ha predicho el resultado opuesto con certeza. Las conclusiones de los agentes, aunque todas derivadas dentro de la teoría cuántica, son por lo tanto inconsistentes.
La cuestión de si estas realidades se pueden reconciliar de una manera independiente del observador ha permanecido inaccesible durante mucho tiempo a la investigación empírica, hasta que los recientes teoremas de no ir construyeron un escenario amigo de Wigner extendido con cuatro observadores que nos permite ponerlo a prueba.
En un experimento de 6 fotones de última generación, nos damos cuenta de este escenario amigo de Wigner extendido, violando experimentalmente la desigualdad de tipo Bell asociada en 5 desviaciones estándar.
Mostramos que aunque la violación de las desigualdades tipo Bell en tales escenarios no es en general suficiente para demostrar la contradicción entre esos supuestos, se pueden derivar nuevas desigualdades, de manera independiente de la teoría, que son violadas por correlaciones cuánticas.
Demostramos esto en un experimento de prueba de principio en el que la trayectoria de un fotón se considera un observador. Discutimos cómo este nuevo teorema impone restricciones estrictamente más fuertes a la realidad cuántica que el teorema de Bell.
Derivaré un teorema de No-Go para hechos independientes del observador, que sería común tanto para Wigner como para el amigo. Luego analizaré este resultado en el contexto de un teorema recién derivado en donde Frauchiger y Renner demuestran que "las interpretaciones de un solo mundo de la teoría cuántica no pueden ser autoconsistentes". Se argumenta que la "autoconsistencia" tiene las mismas implicaciones que la suposición de que los enunciados observacionales de diferentes observadores pueden compararse en un marco teórico único (y por lo tanto independiente del observador). Sin embargo, esto último puede no ser posible, si los enunciados deben entenderse como relacionales en el sentido de que su determinación es relativa a un observador.
A diferencia de, bajo una explicación no unitaria de la reducción del estado cuántico que produce resultados determinados, el uso de una mezcla adecuada para los resultados de la medición se vuelve legítimo, y toda esta clase de paradojas no puede montarse. La conclusión es que la verdadera lección de la paradoja FR es que es la suposición unitaria la que necesita ser reevaluada críticamente.
...
En conclusión, parece que la paradoja de Frauchiger-Renner no ofrece una restricción a las interpretaciones de la mecánica cuántica que podemos usar, sino que ofrece otro ejemplo de por qué a menudo se necesita un análisis cuidadoso en la mecánica cuántica. Un análisis cuidadoso del razonamiento utilizado en [Frauchiger y Renner, 2018] sugiere que se utilizaron suposiciones que no reflejan la mecánica cuántica y, en cambio, implican una contradicción a través del teorema de Bell, y una inspección más cercana del experimento mental sugiere que el experimento mental es casi idéntico al utilizado en la paradoja de Hardy.
Los mediadores estudiados incluyen varios bifundamentales escalares y un pesadoZ′. Se muestra que, en general, los límites de la detección directa e indirecta pueden evitarse fácilmente. En la mayor parte del espacio de parámetros permitido, la densidad de la reliquia está determinada por mesones estables que se aniquilan a los inestables que, a su vez, se desintegran rápidamente en partículas del Modelo Estándar.
Los mesones oscuros que decaen principalmente a fermiones del Modelo Estándar más pesados permiten un espacio de parámetros más válido, aunque todavía se permite que los mesones oscuros decaigan exclusivamente a algunos de los fermiones más ligeros. Las posibles firmas de colisionadores exóticos incluyen vértices desplazados, jets emergentes y jets semivisibles.
Los mediadores estudiados incluyen varios bifundamentales escalares y un pesadoZ′. Se muestra que, en general, los límites de la detección directa e indirecta pueden evitarse fácilmente. En la mayor parte del espacio de parámetros permitido, la densidad de la reliquia está determinada por mesones estables que se aniquilan a los inestables que, a su vez, se desintegran rápidamente en partículas del Modelo Estándar.
Los mesones oscuros que decaen principalmente a fermiones del Modelo Estándar más pesados permiten un espacio de parámetros más válido, aunque todavía se permite que los mesones oscuros decaigan exclusivamente a algunos de los fermiones más ligeros. Las posibles firmas de colisionadores exóticos incluyen vértices desplazados, jets emergentes y jets semivisibles.
En la clase de modelos que exploramos, se genera una asimetría de materia oscura en el sector oculto a través de una transición de fase de primer orden. Dentro del sector oculto, es fácil lograr una transición de fase de primer orden suficientemente fuerte y suficientemente grande violación CP para generar la asimetría observada. Esto puede suceder por encima o por debajo de la transición de fase electrodébil, pero en ambos casos significativamente antes de que la materia oscura se vuelva no relativista.
Estudiamos ejemplos en los que la densidad asimétrica de materia oscura se transfiere a los bariones tanto a través de mecanismos de comunicación perturbativos como no perturbadores, y mostramos que en ambos casos se satisfacen las restricciones cosmológicas mientras se puede generar una asimetría bariónica suficiente.
En particular, las observaciones de la época de recombinación de las perturbaciones de la densidad de la materia oscura requieren que ϵ, la relación de la materia oscura a la carga electrónica, es menor que 10^-6 por mX = 1 GeV, subiendo a ϵ < 10^-4 por mX = 10 TeV.
Aunque ingenuamente uno esperaría que la materia oscura que lleva una carga muy por debajo de esta restricción aún podría dar lugar a una gran dispersión en los experimentos de detección directa actuales, mostramos que se espera que las partículas de materia oscura cargadas que podrían detectarse con los próximos experimentos sean evacuadas de la Galaxia. disco por los campos magnéticos galácticos y las ondas de choque de supernova, y por lo tanto no dará lugar a una señal. Por lo tanto, es probable que la materia oscura con una carga pequeña no sea una fuente de señal en los experimentos de detección directa de materia oscura actuales o futuros.
Las propiedades cuánticas fundamentales de la no separabilidad de los espacios de estados se consideran en el contexto de la definición de la conexión en el haz de fibras, lo que lleva a una aplicación de los principios cuánticos a la definición geométrica y topológica de las teorías de calibre.
Como resultado, uno podría preguntarse con razón si todas las interacciones del modelo estándar, y quizás incluso la gravedad clásica, tienen algún componente cuántico después de todo.
Empleo un enfoque estándar de haces de fibras para introducir teorías de calibre, aunque se sabe que existe un haz cuántico, simplemente porque el objetivo principal es mostrar que en la forma habitual en que formulamos las teorías de calibre clásicas se pueden encontrar aspectos cuánticos que han sido desconocido hasta ahora.
Ocasionalmente, científicos de ambos campos han sugerido algún tipo de interconexión de los dos problemas.
Aquí revisamos los motivos principales detrás de tales expectativas y tratamos de ponerlas en bases más formales.
Argumentamos no solo que tal relación existe, sino que también tiene fuertes implicaciones tanto para las interpretaciones de la mecánica cuántica como para nuestra comprensión de la conciencia.
El documento consta de tres partes.
En la primera parte, formulamos un ``teorema de no-Go (de imposibilidad)'' que establece que un cerebro, que funciona únicamente según los principios de la física clásica, no puede tener mayor capacidad para inducir una experiencia subjetiva que un proceso de escritura (impresión) de una determinada secuencia de dígitos.
El objetivo es mostrar, con un intento de rigor matemático, por qué el punto de vista fisicalista basado en la física clásica no es probable que alguna vez explique el fenómeno de la conciencia -- justificando la tendencia a mirar más allá de la física del siglo XIX.
una rana. Nuestro método es para encontrar qué tipo de estímulos causan la mayor actividad en una fibra nerviosa y luego cuál es el aspecto exitativo de ese estímulo de tal manera que las variaciones en todo lo demás causen un pequeño cambio en la respuesta.
Se ha sabido durante los últimos 20 años que cada fibra está conectada no a unos pocos conos y bastones en la retina, sino a muchos en un área justa. Nuestros resultados muestran que, en su mayor parte, dentro de esa área, no es la intensidad de la luz en sí, sino el patrón de variación local de intensidad lo que constituye el factor excitante.
Hay cuatro tipos de fibras, cada tipo relacionado con un tipo diferente de patrón. Cada tipo se distribuye uniformemente en toda la retina de la rana. Así, hay cuatro canales distribuidos paralelos distintos en los que el ojo de la rana informa a su cerebro acerca de la imagen visual en términos de un patrón local independiente de la iluminación promedio.
Describimos los patrones y mostramos la separación funcional y anatómica de los canales. Este trabajo se ha hecho con la rana, y nuestra interpretación se aplica solo a la rana.
La red Starlink de SpaceX se destaca como la única red LEO orientada al consumidor con más de 2 millones de clientes y más de 4000 satélites operativos.
En este artículo, llevamos a cabo el primer análisis multifacético extenso de su tipo del rendimiento de la red Starlink aprovechando varias fuentes de medición.
En primer lugar, basándonos en 19,2 millones de mediciones de pruebas de velocidad de M-Lab realizadas mediante colaboración colectiva en 34 países desde 2021, analizamos el rendimiento global de Starlink en relación con las redes celulares terrestres.
En segundo lugar, examinamos la capacidad de Starlink para admitir latencia basada en web en tiempo real y aplicaciones críticas para el ancho de banda analizando el rendimiento de (i) las videoconferencias Zoom y (ii) los juegos en la nube Luna, comparándolos con 5G y fibra terrestre.
Dentro de una constelación, los satélites pueden establecer LISL con otros satélites en el mismo plano orbital o en planos orbitales diferentes.
Presentamos una clasificación de LISL basada en la ubicación de los satélites dentro de una constelación y la duración de los LISL.
Luego, utilizando la constelación de satélites para la Fase I de Starlink, estudiamos el efecto de variar el alcance LISL de un satélite en la cantidad de diferentes tipos de LISL que puede establecer con otros satélites.
Además de los LISL permanentes, observamos un número significativo de LISL temporales entre satélites en planos orbitales cruzados.
Estos LISL pueden desempeñar un papel vital para lograr rutas de baja latencia dentro de las redes satelitales ópticas inalámbricas de próxima generación.
Es importante destacar que la caracterización de la señal que se ofrece aquí incluye los valores exactos de las secuencias de sincronización integradas en la señal que pueden explotarse para producir mediciones de pseudodistancia.
Esta comprensión de la señal es esencial para los esfuerzos emergentes que buscan que las señales Starlink tengan un doble propósito para posicionamiento, navegación y sincronización, a pesar de que están diseñadas únicamente para el suministro de Internet de banda ancha.
Y. Cao y Alonso Calafell han demostrado este efecto experimentalmente. A pesar de nuestra familiaridad con la no localidad cuántica, el efecto es sorprendente. No implica correlaciones cuánticas no locales (que de todos modos no transmiten información) ni la fase relativa del efecto Aharonov-Bohm.
Si algún efecto evoca la famosa frase de Einstein ”acción espeluznante a distancia”, es éste efecto. Sin embargo, mostramos a continuación que la comunicación cuántica contrafactual depende, después de todo, de una corriente local conservada que cruza el canal de transmisión entre Alice y Bob.