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¿El coste termodinámico de la creación de universos alternativos no haría inverosímil la interpretación de los Mundos Múltiples?

Estaba pensando en las muchas interpretaciones de la física cuántica, y una cosa que nunca tuvo sentido para mí fue la interpretación de los muchos mundos. Básicamente, en cualquier momento dado para el que algo existe en una superposición, ¿no es esta interpretación básicamente diciendo que tendría que existir un nuevo universo para cada posible resultado discreto que podría resultar una vez que se hace la medición?

Digamos que la posición de un electrón es una superposición de dos posiciones distintas. ¿No significa eso que en ese momento tendría que haber dos universos distintos para cada ubicación distinta que se superpone? Si es así, está claro que la cantidad de universos que se generan en cada momento debe ser astronómica.

Podría haber trillones y trillones de electrones (por ejemplo) con estados superpuestos, y entonces en cada momento del tiempo (¿supongo que cada tiempo de Planck?), parece que tendría que haber otro conjunto de universos generándose para cada superposición.

¿Cómo es posible? Seguramente debe haber algún tipo de coste termodinámico para replicar un universo entero. ¿Qué alimentaría o suministraría la masa y la energía adicionales para cada universo en cada momento para cada estado superpuesto?

Para mí, que soy profano en la materia, ésta parece ser una debilidad muy grande de esta interpretación, pero necesitaba preguntar a personas con la formación física necesaria para responder a esta pregunta. ¿Podría haber algún tipo de laguna que permitiera la aparición de universos alternativos con tanta rapidez? De lo contrario, ¿no supone esto un pequeño problema para tomarse en serio esta interpretación?

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Kevin Zhou Puntos 1670

La interpretación de muchos mundos tiene muchos problemas, pero éste no es uno de ellos. Estás imaginando la "creación de universos alternativos" como un acontecimiento energético, como un mini Big Bang, pero lo que realmente ocurre es una división suave de la función de onda.

Por ejemplo, supongamos que tenemos un espín en una superposición de estados ascendente y descendente, $$\frac{1}{\sqrt{2}} (| \uparrow \rangle + | \downarrow \rangle).$$ Ahora, supongamos que medimos el espín con un detector macroscópico que muestra $1$ si el giro es hacia arriba y $0$ si el giro es hacia abajo. Entonces, según la interpretación de Copenhague, el estado final es $$|1, \uparrow \rangle \text{ or } |0, \downarrow \rangle$$ cada uno con un 50% de probabilidad. Bajo la interpretación de muchos mundos, el estado final es $$\frac{1}{\sqrt{2}} (|1, \uparrow \rangle + |0, \downarrow \rangle)$$ y estos dos términos son los dos "mundos". La energía sigue conservándose. Aunque ahora hay dos ramas de la función de onda, cada una tiene $1/\sqrt{2}$ veces la amplitud, por lo que la mitad de la energía.


Todas las interpretaciones estándar de QM coinciden en que éste es el estado final correcto para dos objetos microscópicos que interactúan; muchos mundos sólo lo extienden a un objeto macroscópico. La diferencia es que la interacción con un sistema macroscópico es irreversible por la Segunda Ley, así que nunca podrás desenredar el detector y volver a tu estado original.

Como resultado, llamamos "mundos" diferentes a las dos ramas de la función de onda, ya que nunca pueden interferir entre sí. Las interpretaciones más conservadoras, como la de Copenhague, se limitan a decir que el otro mundo no existe en absoluto. Es una cuestión de gustos, ya que la diferencia es inobservable.

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Otra observación importante es que el "número" de mundos no es algo definitivo. Siempre hay una única función de onda. Se puede dividir en varias ramas, dependiendo de lo "irreversible" que se quiera que sea la división. Una escala de tiempo razonable para la división es del orden del tiempo de decoherencia del sistema, no el tiempo de Planck.

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Entonces, el mundo que observamos, en la interpretación del multiverso, ¿tiene la mitad de la energía que tenía antes de la decoherencia, para esa parte de la energía del universo en ese estado originalmente superpuesto? Si es así, puedo detectar el otro mundo porque he perdido la mitad de energía (para ese estado). ¿Y la pierdo cada vez que se produce una decoherencia en algún lugar? ¿Puede explicarlo?

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@BobBee La mecánica cuántica es lineal, por lo que no hay ninguna diferencia observable si tu "mundo" se reduce en $1/\sqrt{2}$ . Una forma de imaginar esto es que todo incluyendo sus aparatos de medición, ha "encogido" igualmente. (En realidad no soy partidario de esa explicación, que puede ser muy engañosa, pero es una bonita frase sonora).

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Samrat Patil Puntos 348

Para responder a su primera y segunda pregunta, sí.

Creo que para algunos puede ser un punto de debate todo el concepto de "universos" que se generan. Es posible que los universos no sean necesariamente "engendrados", sino que ya existan, es decir, que haya un universo para cada resultado discreto de cualquier acontecimiento, pasado, presente o futuro, y que cada uno exista en su propio espacio-tiempo. Supongamos que hay un límite superior a la cantidad de partículas/materia en cada universo, de lo que se deduce que también debería haber un límite superior al número máximo de interacciones (eventos observables, digamos), teniendo en cuenta que la entropía siempre aumenta en cada universo. Eso deberia llevar a la conclusion de que hay un limite superior al numero maximo de universos que existen y no hay nada en nuestro entendimiento actual de la teoria del big bang/inflación que limite la cantidad de materia/energia que podria haber sido creada para un numero de universos, siempre y cuando no sea infinito lo cual no tiene sentido como has dicho antes.

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