Ruth Kastner é uma física e filósofa conhecida por sua defesa e extensão possibilista da interpretação "transacional" da mecânica quântica de John G. Cramer .

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 explorou 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. Seu objetivo era simetrizar a eletrodinâmica em relação ao tempo. Não há nada inerente à teoria eletromagnética que explique a assimetria temporal da propagação da radiação (observamos apenas ondas emergentes).

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 de fóton propriamente dita, 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. Eventualmente, uma onda de confirmação potencial avançada "aperta as mãos" com a onda de oferta potencial retardada e produz uma absorção real.

A onda de oferta que se propaga em todas as direções e as inúmeras ondas de confirmação que retornam constituem uma espécie de subconjunto do número infinito de fótons virtuais que percorrem todos os caminhos possíveis entre emissores e absorvedores na formulação de integral de caminho "soma sobre caminhos" de Feynman, na mecânica quântica. Kastner propõe considerar a onda de oferta emitida e as inúmeras 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", de Aristóteles, que ela descobriu ter sido citado por Heisenberg. 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".

Kastner descreve os eventos reais do espaço-tempo como emergentes do processo de transação. Ela corretamente acredita que Niels Bohr e Werner Heisenberg estavam equivocados ao rejeitarem qualquer tentativa de visualizar uma realidade quântica subjacente aos fenômenos quânticos. Ela descreve seu "novo realismo":

Supor, como Bohr, que uma compreensão realista deva se basear na explicação causal "clássica" usual é limitar-se a uma "categoria da experiência" pseudo-kantiana, que se mostra obsoleta pelo avanço científico, assim como as próprias "categorias" prescritas por Kant se tornaram obsoletas quando (por exemplo) descobriu-se que as teorias do espaço-tempo precisavam admitir formas não euclidianas. A nova compreensão realista pode não se basear em processos causais e mecanicistas. Pode, em vez disso, abranger um indeterminismo fundamental no âmago da natureza, mas um indeterminismo bem definido em termos das condições sob as quais ocorre – em contraste com as interpretações "ortodoxas" predominantes, que sofrem de uma distinção micro/macro mal definida. A nova compreensão aqui oferecida é uma explicação racional, no sentido de ser bem definida e autoconsistente, mesmo que lhe faltem certas características, como determinismo e mecanicismo, que tradicionalmente se supõem requisitos para uma explicação científica aceitável dos fenômenos.

( A Interpretação Transacional da Mecânica Quântica , 2012, p. 33)

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" e a ideia de " potentia " de Heisenberg/Aristóteles.

Heisenberg deu um passo além na "escuta" da teoria quântica quando fez a seguinte afirmação: "Átomos e as próprias partículas elementares não são reais; eles formam um mundo de potencialidades ou possibilidades, em vez de coisas concretas".
Essa afirmação baseava-se no fato de que sistemas quânticos, como os átomos, são geralmente descritos por estados quânticos com uma lista de resultados possíveis, e, no entanto, apenas um deles pode ser realizado por meio de medição. Creio que ele tinha razão, exceto que eu ajustaria sua caracterização de sistemas quânticos da seguinte forma: eles são reais, mas não concretos. Em seus termos, são algo não exatamente concreto; são "potencialidades" ou "possibilidades". Assim, minha proposta é que a mecânica quântica nos ensina que precisamos de uma nova categoria metafísica: algo mais real do que o meramente abstrato (ou mental), mas menos concreto do que, nos termos de Heisenberg, "fatos" ou fenômenos observáveis. A lista de resultados possíveis na teoria é apenas isso: uma lista de maneiras possíveis pelas quais as coisas poderiam ser, onde apenas uma se torna um "fato".

( A Interpretação Transacional da Mecânica Quântica , 2012, p. 36)

Kastner afirma que a interpretação transacional remove o "mistério" do Processo 1 de John von Neumann .

A mecânica quântica padrão não oferece nenhuma maneira de "determinar" quando ou onde a função de onda "colapsa".

O problema notório da formulação de von Neumann era que parecia não haver maneira de determinar quando, por que ou como o estado puro deveria sofrer tal transformação. Se levarmos em conta o processo físico de absorção (ou seja, aniquilação de estado), o "Processo 1" torna-se completamente descomplicado. Trata-se simplesmente do processo pelo qual as ondas contínuas são devolvidas ao emissor por todos os absorvedores capazes de responder, e um conjunto de transações incipientes é estabelecido.

( A Interpretação Transacional da Mecânica Quântica , 2012, p. 54)

Ela afirma que sua visão de "possibilidades" fornece resultados "claramente definidos" onde a teoria quântica padrão não consegue.

A mecânica quântica padrão prefere o conjunto de funções próprias que corresponde aos autovalores (por exemplo, leituras do ponteiro, estados do detector) do aparelho de medição e do sistema alvo.

Se adotarmos a abordagem de que a teoria quântica nos revela muitas possibilidades que surgem das interações entre ondas de oferta e ondas de confirmação, obtemos um conjunto claramente definido de resultados possíveis, ausente na explicação padrão, que desconsidera o processo físico real de absorção. Lembre-se de que um componente do problema da medição é a amplificação do estado quântico por meio de interações com o aparato de medição, o primeiro observador, o segundo observador, etc., sem que haja como determinar quando a medição foi concluída. A designação de um estágio em que a medição é "concluída" é conhecida como "corte de Heisenberg", notoriamente arbitrário. Essa arbitrariedade é eliminada quando percebemos que a onda de oferta original inevitavelmente encontra um ou mais absorvedores que geram confirmações em resposta à oferta. É nesse ponto que o conjunto de transações incipientes é estabelecido.

( A Interpretação Transacional da Mecânica Quântica , 2012, pp. 202-203)

A interpretação da mecânica quântica como um todo identifica o "corte" de Heisenberg/von Neumann, sem ambiguidade, como a criação irreversível de informação estável no mundo (por exemplo, um clique de um detector ou um ponto em uma placa fotográfica) que pode ser posteriormente observada e constituir uma "medição". Para a localização do "corte", veja as possíveis localizações da "separação instável" propostas por John Bell.

Em 2017, Kastner publicou um artigo na revista Entropy , no qual argumentou corretamente que as "possibilidades" de sua interpretação transacional resultariam em "colapsos" indeterminísticos da função de onda que evolui deterministicamente .

Muitas interpretações da mecânica quântica, especialmente as populares hoje em dia, afirmam que a evolução determinística da equação de onda de Schrödinger torna a teoria "unitária". A "unitária" conserva muitos valores esperados, incluindo a informação total em todos os instantes. Essas interpretações negam o "colapso" da função de onda e o surgimento de uma partícula em algum lugar. Muitos afirmam que não existem partículas, apenas campos. Ela escreve...

Argumenta-se que, se a transição de medição não unitária de Von Neumann for um componente fisicamente real da teoria quântica, então a representação do(s) sistema(s) em estudo por estados mistos próprios, sujeitos a uma descrição probabilística por equação mestra relativa a uma base distinta, torna-se fisicamente justificada. Isso corrige uma fragilidade da abordagem usual, que se vale da base conveniente e da descrição probabilística concomitante (efetivamente a “suposição de fase aleatória” de Pauli) como uma aproximação “para todos os fins práticos”. Contudo, a utilidade de uma expressão probabilística para fins de cálculo não constitui justificativa teórica para a descrição probabilística, que é necessária para que o “agrupamento” e o consequente aumento de entropia descrevam o que está ocorrendo fisicamente em um sistema. Uma vez que tenhamos essa justificativa, por meio do colapso não unitário real, teremos a irreversibilidade microscópica necessária para fundamentar o teorema H em bases físicas sólidas.

De acordo com a teoria da medição da interação de Boltzmann (TI), um sistema quântico passa por uma transição de estado não unitária real e física, baseada na resposta do absorvedor, que o projeta em um espaço de probabilidade booleano definido em relação à grandeza observável que está sendo medida (tipicamente energia no contexto da termodinâmica). Assim, a descrição probabilística do sistema por variáveis aleatórias é justificada; a transição de medição não unitária pode ser entendida como a origem física da “suposição de probabilidade inicial” referida como enigmática por Sklar. Nesse modelo, ela deixa de ser uma suposição e pode ser vista como a descrição de uma característica física da Natureza. Na verdade, Boltzmann estava completamente correto sobre o Stosszahlansatz, embora não pudesse explicar o porquê em termos clássicos.

Além disso, o nível relativístico da TI (referido como RTI) fornece uma razão física para a direcionalidade da irreversibilidade inerente à transição de medição em nível microscópico, estabelecendo assim uma seta do tempo subjacente à Segunda Lei da Termodinâmica. Nesse sentido, a seta microscópica do tempo torna-se um componente da explicação para o aumento da entropia de sistemas fechados em direção ao que chamamos de "futuro", sem a necessidade de um postulado adicional de um passado cosmológico de baixa entropia.

O presente modelo foi contrastado com o modelo GRW proposto por Albert, da seguinte forma: ele não requer nenhuma alteração na evolução básica de Schrödinger, mas simplesmente fornece uma explicação física da transição de medição não unitária formalizada anteriormente por Von Neumann. Além disso, o presente modelo considera grandezas físicas conservadas (energia, momento, etc.) como a base de autovalores preferencial do colapso, em vez da posição, como na teoria GRW. Isso leva em conta o fato de que a posição não é uma grandeza observável no nível relativístico (e o tempo não é uma grandeza observável em nenhum nível). Também está de acordo com os microestados que ocorrem naturalmente em sistemas termodinâmicos, nos quais os componentes moleculares são descritos por distribuições sobre suas energias e momentos (ou seja, a distribuição de Boltzmann se aplica às energias, não às posições).

( Sobre o colapso quântico como base para a segunda lei da termodinâmica , p. 10)

Sobre o colapso quântico como base para a segunda lei da termodinâmica , Entropia , 2017, 19, 106 Normal | Professor | Pesquisador