John Cramer desenvolveu uma nova interpretação do formalismo da mecânica quântica chamada "interpretação transacional".

A interpretação transacional não faz previsões experimentais diferentes da mecânica quântica padrão. Mas ela remove algumas das suposições intrigantes e talvez desnecessárias que fazem parte de outras interpretações da mecânica quântica . Em particular, ela nega que observadores conscientes sejam necessários para causar o " colapso da função de onda " (sem o qual não há "resultado" real no processo de medição ).

A interpretação transacional não adiciona nada ad hoc à teoria padrão, como "variáveis ocultas" ou termos adicionais à equação de Schrödinger para forçar um colapso. Ela é explicitamente indeterminística e não local . Cramer está explorando a possibilidade radical de enviar informações entre partículas emaranhadas mais rápido que a velocidade da luz, bem como relações causais que retrocedem no tempo (retrocausalidade). E, assim como Schrödinger e os defensores da decoerência , Cramer nega a existência de partículas!

A física central na interpretação transacional é uma forma de observar as emissões e absorções de fótons como uma troca de ondas avançadas e retardadas, baseada na Teoria do Absorvedor de Radiação de Wheeler-Feynman de 1945, que foi abandonada por Feynman, que posteriormente desenvolveu a formulação do Integral de Caminho da mecânica quântica e, mais tarde, com Julian Schwinger e Sin-Itiro Tomonaga, a teoria da Eletrodinâmica Quântica (QED).

Embora a QED seja uma teoria poderosa que permite cálculos precisos de observáveis físicos, como os movimentos de fótons e elétrons e a emissão e absorção de um fóton por um elétron, a interpretação transacional é simplesmente uma maneira de observar a emissão e absorção de fótons com base na tentativa de Wheeler-Feynman de descrever a troca de energia no campo eletromagnético clássico como um processo simétrico no tempo.

Wheeler-Feynman propuseram adicionar potenciais de campo avançados (que se assemelham a ondas esféricas incidentes, nunca vistas na natureza, convergindo para fontes de luz) às ondas esféricas emergentes normais (com potenciais retardados) da eletrodinâmica clássica. O objetivo de Wheeler e Feynman era simetrizar a eletrodinâmica em relação ao tempo. Uma visão das ondas incidentes com potencial avançado é que elas se propagam para trás no tempo. Não há nada inerente à teoria eletromagnética que explique a assimetria temporal que observamos na propagação da radiação (apenas ondas emergentes que se propagam para frente no tempo).

A interpretação transacional de Cramer descreve um elétron emitindo "ondas de oferta" (OW) probabilísticas para potenciais absorvedores. Ele acrescenta o que chama de "ondas de confirmação" (CW), que chegam a um emissor vindas dos muitos absorvedores possíveis de um fóton emitido. Uma onda de oferta não é uma emissão real de fóton, e uma onda de confirmação não é uma absorção ou "detecção" real de um fóton. Mas Cramer considerava as duas ondas como eventos que conectam o espaço-tempo quadridimensional. Eventualmente, uma onda de confirmação de potencial avançado "aperta as mãos" indeterministicamente com a onda de oferta de potencial retardado e produz uma absorção real.

Esse "aperto de mãos" completa a transação, mas talvez não em um único ponto no espaço-tempo. Cramer vê a transação como "atemporal", pois ocorre ao longo de todo o vetor espaço-temporal quadridimensional entre os eventos de emissão e absorção. Como acontece no espaço estendido da linha de mundo de um fóton entre a emissão e a absorção, Cramer afirma que ela é "explicitamente não local", mas esse espaço linear é minúsculo em comparação com o enorme espaço de comportamento não local de duas partículas emaranhadas no experimento EPR , por exemplo.

Na interpretação transacional, o colapso do vetor de estado é interpretado como a conclusão da transação iniciada pela troca entre a onda original (OW) e a onda contínua (CW) entre o emissor e o absorvedor. A emergência da transação a partir do vetor de estado (SV) não ocorre em um local específico no espaço ou em um instante específico no tempo, mas sim se forma ao longo de todo o quadrivetor que conecta o lócus de emissão com o lócus de absorção (ou lócus, no caso de múltiplas partículas correlacionadas). A transação emprega ondas retardadas e avançadas, que se propagam, respectivamente, ao longo de quadrivetores luminosos (ou temporais) positivos e negativos. Como a soma desses quadrivetores pode abranger intervalos espaciais e temporais e luminosos negativos, a "influência" da transação em impor as correlações do evento quântico é explicitamente não local e atemporal.

( A interpretação transacional da mecânica quântica , Rev. Mod. Phys., Vol. 58, No. 3, julho de 1986, p. 667)

Embora Cramer não discuta especificamente o caso de duas partículas emaranhadas no experimento EPR , suas observações sobre atemporalidade transacional se aplicam ao caso de Alice e Bob medindo partículas nos pontos a e b. Não importa se Alice ou Bob mede "primeiro".

Como a transação é atemporal, formando-se ao longo de todo o intervalo que separa o lócus de emissão do lócus de absorção "de uma só vez", não faz diferença para o resultado ou para a descrição transacional se os experimentos separados ocorrerem "simultaneamente" ou em qualquer sequência temporal. Da mesma forma, não há questão de qual das medições separadas ocorre primeiro e precipita o colapso do SV, já que, na interpretação transacional, ambas as medições participam de forma igual e simétrica na formação da transação. Além disso, os caminhos pelos quais a troca que impõe a correlação ocorre são quadrivetores do tipo luz e permanecem assim sob qualquer transformação de Lorentz. Portanto, o resultado e a descrição transacional de qualquer experimento de correlação são os mesmos, independentemente do referencial inercial a partir do qual são observados, como deve ser para que a mecânica quântica e a relatividade sejam teorias compatíveis.

( A interpretação transacional da mecânica quântica , Rev. Mod. Phys., Vol. 58, No. 3, julho de 1986, pp. 668-9)

Cramer sabe muito bem que existem referenciais móveis em relação ao referencial do laboratório dos dois observadores, nos quais a ordem temporal dos eventos pode ser invertida. Em alguns referenciais móveis, Alice mede primeiro, mas em outros, Bob mede primeiro.

Se existe um referencial especial (não um referencial preferencial no sentido relativístico), certamente é aquele em que a origem das duas partículas emaranhadas está em repouso. Supondo que Alice e Bob também estejam em repouso nesse referencial especial e equidistantes da origem, chegamos à imagem simples em que qualquer medição que cause o colapso da função de onda das duas partículas faz com que ambas as partículas apareçam "simultaneamente" em locais determinados com propriedades totalmente correlacionadas (apenas aquelas necessárias para conservar energia, momento linear, momento angular e spin).

No caso de duas partículas (em vez de apenas uma partícula aparecer), quando qualquer uma das partículas é medida, sabemos instantaneamente quais propriedades da outra partícula satisfazem as leis de conservação, incluindo sua localização equidistante da fonte, mas no lado oposto, e suas outras propriedades, como o spin.

Não podemos medir apenas uma partícula em uma função de onda de duas partículas. Como Schrödinger disse a Einstein em 1935, o emaranhamento significa que as partículas não podem ser representadas como o produto de funções de onda de partícula única.

Cramer afirma que a interpretação transacional esclarece o colapso do vetor de estado , identificando-o como um "aperto de mãos" do absorvedor com o emissor que completa a transação. Isso entra em conflito com sua visão de transações como simétricas no tempo e totalmente reversíveis A mecânica quântica padrão insiste que algo termodinamicamente irreversível deve ocorrer em uma medição. Cramer parece cético quanto à irreversibilidade .

A interpretação de Copenhague associa implicitamente aos eventos quânticos uma direcionalidade temporal que, embora apropriada para observadores macroscópicos, é bastante estranha e inconsistente com a imparcialidade com que a microfísica lida com o fluxo do tempo. De alguma forma, a irreversibilidade termodinâmica do observador macroscópico está se intrometendo na descrição de um processo microscópico totalmente reversível. (p. 651)

Wigner e outros sugeriram que o processo de colapso deveria envolver um papel especial para a consciência (Wigner, 1962), para o registro permanente de resultados experimentais (Schrödinger, 1935) ou para a entrada do sistema no domínio da irreversibilidade termodinâmica (Heisenberg, 1960). (p. 654)

Onde se situa precisamente a fronteira entre a macrofísica e a microfísica e a fronteira onde começa a irreversibilidade (p. 683)

Na interpretação da informação , o colapso ocorre quando a informação sobre um evento (que pode não ser uma medição) é irreversivelmente registrada no universo. Não precisa ser uma medição feita por um observador. De fato, a informação precisa ser registrada (por exemplo, por um instrumento de medição) antes de poder ser vista por um observador.

Apesar de descrever o "aperto de mãos" transacional como atemporal, Cramer afirma que o colapso ocorre quando o emissor aceita a onda de confirmação de um absorvedor. É o absorvedor que precipita o colapso, diz ele.

Na interpretação transacional, o colapso, ou seja, o desenvolvimento da transação, é atemporal e, portanto, evita as contradições e inconsistências implícitas em qualquer colapso de valor único localizado no tempo.

Além disso, a descrição transacional não precisa invocar gatilhos de colapso arbitrários, como a consciência, etc., porque é o absorvedor, e não o observador, que precipita o colapso do SV, e isso pode ocorrer atemporalmente e não localmente em qualquer tipo de intervalo entre os elementos do aparato de medição.

( A interpretação transacional da mecânica quântica , Rev. Mod. Phys., Vol. 58, No. 3, julho de 1986, p. 668)

Cramer critica bastante a necessidade de um "observador consciente".

Essa interpretação de "consciência", embora seja uma hipótese de trabalho razoável para um observador que não deseja se ver dissolvido no vetor de estado do sistema que está medindo, levanta uma série de questões. O vetor de estado do universo permaneceu sem colapso até a evolução da primeira consciência Onde está a fronteira entre consciência e inconsciência Os instrumentos de medição "inteligentes" eventualmente alcançarão a capacidade de colapsar vetores de estado, e como saberemos quando isso acontecer E assim por diante.

Schrödinger (1935) sugeriu uma alternativa à interpretação da consciência, que denominou princípio da distinção de estados e que afirma: "estados de um sistema microscópico que poderiam ser distinguidos por observação macroscópica são distintos uns dos outros, sejam observados ou não". Em outras palavras, o SV colapsa assim que algum registro macroscópico do resultado de uma medição é feito, independentemente de um observador consciente examinar esse registro ou não. Heisenberg (1960) e outros sugeriram uma variante dessa posição que afirma que, assim que a medição quântica passa do domínio dos processos reversíveis para o domínio da irreversibilidade termodinâmica, o SV colapsa.

Os dois últimos "gatilhos de colapso" são mais atraentes para a maioria dos físicos do que o primeiro, porque evitam atribuir qualquer significado especial à consciência e porque, como apontado por Weisskopf (1959, 1980), correspondem mais de perto às premissas operacionais que os físicos praticantes usam ao pensar sobre como as medições quânticas são feitas. No entanto, esses modelos também levantam a questão das fronteiras: onde exatamente está a fronteira entre a macrofísica e a microfísica e a fronteira em que a irreversibilidade começa?

( A interpretação transacional da mecânica quântica , Rev. Mod. Phys., Vol. 58, No. 3, julho de 1986, p. 683)

A resposta à pergunta de Cramer sobre a fronteira entre microfísica e macrofísica encontra-se numa análise da " transição quântica-clássica " e nas especulações de Heisenberg e von Neumann sobre o "corte" entre eventos quânticos e a informação, o conhecimento ou a consciência de um observador. Abaixo do corte, tudo é governado pela função de onda. Acima do corte, Heisenberg e Bohr insistiram que uma descrição clássica deveria ser usada.

Os teóricos da decoerência afirmam que a transição do quântico para o clássico é causada por interações ambientais, mas a interpretação da informação afirma que ela ocorre quando um objeto macroscópico contém um número tão grande de átomos que os eventos quânticos independentes podem ser calculados em média, suas fases aleatórias se cancelam e há determinismo estatístico .

Heisenberg, von Neumann, Wigner e muitos outros se intrigaram com a localização do "corte", talvez nenhum mais do que John Bell , que desenhou um diagrama de possíveis locais para o que ele chamou de "cisão instável". Agora podemos editar o diagrama de Bell para apontar a localização do "corte" como o momento em que a informação irreversível entra no universo.

Em seu livro de 2012, The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics (A Interpretação Transacional da Mecânica Quântica) , Ruth Kastner propõe considerar a onda de oferta emitida e as várias ondas de confirmação recebidas como transações "possíveis", das quais apenas uma se torna "real" de forma indeterminada.

Kastner é uma possibilista que argumenta que as Ondas de Oferta e as Ondas de Confirmação são possibilidades "reais". Ela afirma que são menos reais do que eventos empiricamente mensuráveis, mas mais reais do que uma ideia ou conceito na mente de uma pessoa. Ela sugere o termo alternativo "potentia", um termo aristotélico que, segundo ela, Heisenberg havia citado. Para Kastner, as possibilidades são fisicamente reais em comparação com ideias meramente conceitualmente possíveis que sejam consistentes com as leis da física (por exemplo, os "mundos possíveis" de David Lewis ). Mas ela diz que as "possibilidades" descritas pelas Ondas de Oferta e Confirmação são "subempíricas" e pré-espaciotemporais (ou seja, não se manifestaram como reais no espaço-tempo). Ela as chama de "transações incipientes".

O subtítulo do livro de Kastner é "A Realidade da Possibilidade". Ela afirma que sua principal tese é que "é perfeitamente razoável ser realista sobre o objeto da teoria quântica" (p. 28). E ela defende uma nova categoria metafísica para descrever "possibilidades não exatamente reais...".

Normal | Professor | Pesquisador