Elaboramos aquí una nueva interpretación propuesta recientemente de la teoría cuántica, según la cual las partículas cuánticas son consideradas como entidades conceptuales que median entre los pedazos de materia ordinaria los cuales son considerados como estructuras de memoria para ellos. Nuestro objetivo es identificar qué es lo equivalente para el ámbito cognitivo humano de lo que el espacio-tiempo físico es para el ámbito de las partículas cuánticas y de la materia ordinaria. Para ello, se identifica la noción de "historia" como el equivalente en la esfera cognitiva humana de lo que la materia ordinaria es en el ámbito físico cuántico. Analizamos también el papel desempeñado por los conectivos lógicos de disyunción y de conjunción con respecto a la noción de localidad. De manera similar a lo que hemos hecho en investigaciones anteriores referidas a esa nueva interpretación de la teoría cuántica, se utiliza el entorno cognitivo específico de la Internet para dilucidar las comparaciones que hacemos entre el ámbito cognitivo humano y el ámbito físico cuántico.
Elaboramos aquí una nueva interpretación propuesta recientemente de la teoría cuántica, según la cual las partículas cuánticas son consideradas como entidades conceptuales que median entre los pedazos de materia ordinaria los cuales son considerados como estructuras de memoria para ellos. Nuestro objetivo es identificar qué es lo equivalente para el ámbito cognitivo humano de lo que el espacio-tiempo físico es para el ámbito de las partículas cuánticas y de la materia ordinaria. Para ello, se identifica la noción de "historia" como el equivalente en la esfera cognitiva humana de lo que la materia ordinaria es en el ámbito físico cuántico. Analizamos también el papel desempeñado por los conectivos lógicos de disyunción y de conjunción con respecto a la noción de localidad. De manera similar a lo que hemos hecho en investigaciones anteriores referidas a esa nueva interpretación de la teoría cuántica, se utiliza el entorno cognitivo específico de la Internet para dilucidar las comparaciones que hacemos entre el ámbito cognitivo humano y el ámbito físico cuántico.
Resumen.En estas notas se exponen con detalle y de manera autocontenida las herramientas básicas de la teoría de los espacios de Hilbert complejos de dimensión infinita, que son necesarias para un primer estudio, matemáticamente riguroso, de la mecánica cuántica.En la última parte incluimos una introducción axiomática a la mecánica cuántica y una breve exposición del modelo del oscilador armónico y de la teoría de estados cuánticos Gaussianos. IntroducciónLa mecánica cuántica es la rama de la física que estudia los fenómenos físicos que ocurren en escalas de longitudes muy pequeñas.El calificativo "cuántico" surge de, en contraste con la mecánica clásica, considerar algunas cantidades que toman solamente valores discretos i.e., en "paquetes" o quantum-quanta en latín.Aún cuando hay muchas nociones de la mecánica cuántica que aún suscitan controversia, esta teoría se aplica exitosamente para describir el comportamiento de sistema físicos y sus predicciones son consistentes con los experimentos.Los sistemas físicos que estudia la mecánica cuántica, exhiben propiedades ondulatorias que se pueden describir mediante una ecuación de onda, por ejemplo, la bien conocida "ecuación de Schrödinger", que describe la evolución temporal de una partícula subatómica con masa, en el contexto no relativista.En estas notas trabajamos con el formalismo de matrices de densidad, que permite describir estados que son mezclas de estados puros.En consecuencia, este enfoque resulta ser una herramienta poderosa para describir sistemas cuánticos más generales, por ejemplo, acoplamientos (ensambles) de muchos sistemas cuánticos idénticos.El material que se presenta en este trabajo está dividido en cuatro secciones compuestas de la siguiente manera: la sección 1 contiene una selección de resultados de índole geométrico y analítico de la teoría de espacios de Hilbert: ortogonalidad y descomposición ortogonal, convexidad, operadores lineales, norma de operadores y funcionales lineales.La sección 2 se concentra en la clase de los operadores compactos, particularmente en los operadores de la clase de traza y de manera especial, en los operadores de Hilbert-Schmidt.Es relevante mencionar que los estados cuánticos se representan mediante operadores positivos de traza uno.La sección 3 se dedica al estudio de operadores no acotados que pueden no estar densamente definidos en un espacio de Hilbert.Abordamos también el estudio de operadores cerrados y cerrables, el adjunto de un operador y una introducción a la teoría espectral de operadores.Una parte esencial de esta sección son los operadores simétricos e isométricos, los cuales exhiben similitudes en sus propiedades geométricas y espectrales.Cabe señalar que las observables físicas se representan por operadores simétricos típicamente no acotados.Por último, en la sección 4 se discuten brevemente postulados de la mecánica cuántica en el marco del formalismo de matrices de densidad, se revisa el modelo del oscilador armónico cuántico y se ofrece una introducción a los estados cuánticos Gaussianos.Al final de cada sección incluimos una selección de problemas que sirven para complementar estas notas.El lector interesado puede profundizar en el estudio de resultados aquí expuestos, desde los más básicos hasta los más avanzados, en la literatura clásica de operadores lineales, por ejemplo en [1,2,3,4,13,20].
La presente tesis enfrenta la problemática de establecer si es posible construir una versión de la mecánica cuántica (MC) en espacios de Hilbert que trate al espacio y al tiempo en pie de igualdad, y considere a la simetría de Lorentz de manera explícita en teorías relativistas. La relevancia actual de este problema, intrínseco al área de fundamentos de la mecánica cuántica, radica en las potenciales implicancias para otras áreas como la información, la computación y la gravedad cuántica, y, sobre todo, para el reciente conjunto de ideas que yace en la intersección de las mismas. En la tesis se construye progresivamente un formalismo con las características deseadas, proporcionando así una respuesta afirmativa a la pregunta inicial. La construcción comienza con la generalización del formalismo de Page y Wootters al caso de partículas relativistas y luego al de varias partículas. Esto conlleva a introducir espacios de Hilbert ampliados a través de álgebras que tratan al tiempo y al espacio en pie de igualdad. A través del concepto de operador acción, una versión cuántica de la acción clásica, se establece la existencia de una correspondencia entre los espacios de Hilbert ampliados y la MC convencional. Se demuestra a su vez que la suma sobre historias de la formulación de Feynman adquiere un nuevo significado en estos espacios. Finalmente, se combinan todos los resultados anteriores en una discusión sobre las deficiencias del espacio de fases clásico para abarcar explícitamente simetrías del espacio-tiempo, y sobre como estas son heredadas por la MC, afectando incluso a su formulación ampliada. Se propone entonces una versión aumentada de la formulación Hamiltoniana clásica que involucra corchetes de Poisson simétricos en espacio-tiempo para campos de materia y corchetes de Poisson asociados a las posibles foliaciones del espacio-tiempo. Esta formulación clásica permite obtener ecuaciones de movimiento invariantes en el espacio de fase. Su cuantización lleva directamente a los espacios de Hilbert ampliados, dónde además la foliación es cuántica y la simetría de Lorentz explícita. Condicionando con respecto a autoestados de foliación, en analogía con el formalismo de Page y Wootters, se recupera la correspondencia con la MC convencional. Finalmente, se discuten las novedades introducidas por el formalismo, y su potencial para proporcionar nuevas intuiciones de carácter teórico, informacional y computacional, y para introducir teorías físicas que no encuentran una correspondencia con la MC usual.
Se aborda en este trabajo un tema tan antiguo y general, pero al mismo tiempo tan actual, como las diferencias y posibles relaciones entre la materia y el espíritu. Se hace a través de la consideración de fenómenos como las «cosmovisiones», o interpretaciones generales de lo que es nuestro mundo y lo que los hombres hacemos en él, surgidos periódicamente en la humanidad como consecuencia de grandes descubrimientos y grandes teorías explicativas de la naturaleza de nuestro universo, incluyendo al hombre dentro de él. Sugerimos que estamos entrando en la séptima cosmovisión y la definimos en términos generales. El perfeccionamiento de la especie humana fisiológica y mentalmente puede que sea uno de los resultados concretos a los que pueden dar lugar las nuevas interpretaciones y los cambios tecnológicos que las acompañan, así como la utilización de la Inteligencia Artificial Fuerte y la creación de robots humanoides y «máquinas espirituales». Más importante que todo ello, y a lo que especialmente nos referimos, es el hecho de que la nueva etapa del hombre ante la que estamos, puede caracterizarse por un mayor papel del espíritu, la consciencia, y la subjetividad en la marcha de nuestro mundo, algo a lo que contribuyen las nuevas concepciones relacionadas con la Mecánica Cuántica y con la posibilidad de existencia de un Universo Consciente.
A diferencia de lo que ocurre en la Teoria de la Relatividad, donde el tiempo representa un papel esencial, en la Teoria Cuantica, el tiempo enseguida quedo relegado a un papel secundario, como un parametro. El famoso teorema de Pauli (1933) sobre la Imposibilidad de asociar el tiempo a un operador auto-adjunto en la mayoria de los sistemas fisicos hizo que los teoricos perdieran el interes por el tiempo como observable. Sin embargo, durante todos estos anos, los experimentalistas no han cesado de observar en los laboratorios fenomenos que se manifiestan a lo largo del tiempo y que ocurren, despues de preparar el sistema, en instantes bien definidos y aleatorios. Si entendemos como observable, en un sentido amplio, cualquier magnitud medible y cuyo resultado se puede reproducir repitiendo el experimento siempre en condiciones similares, llegamos a la conclusion de que existen muchos observables de tiempo. Un ejemplo importante, y aparentemente sencillo, del que hablaremos, es el tiempo de llegada de una particula a un detector. En los laboratorios se pueden preparar particulas en condiciones similares, lanzarlas contra un detector y obtener la distribucion de las llegadas. Estas llegadas se ajustan a patrones cuanticos, ya que el perfil de la distribucion muestra interferencias y difraccion en el tiempo. Tanto el concepto tiempo de llegada como la difraccion en el tiempo se llevan estudiando durante decadas, y sin embargo, al comenzar esta Tesis quedaban todavia muchas cuestiones pendientes de resolver, en particular, como construir operadores de Tiempo de llegada, y como explicar y observar la DET. Otro operador temporal, quizas el mas importante y cotidiano es el tiempo del reloj . Los relojes cuanticos son sistemas que se desplazan periodicamente con el tiempo. Podemos decir que hora es observando la posicion de la manecilla del reloj, y en general, el tiempo que ha transcurrido desde cualquier instante, pero las observaciones son tan aleatorias como el tiempo de llegada. En la practica, la hora oficial que se produce en los Institutos de metrologia no se genera con relojes cuanticos. Lo que de verdad se intenta, es establecer cada vez con mayor precision la frecuencia de una transicion entre dos niveles del atomo de Cesio y reproducirla en osciladores de cuarzo. El segundo se define simplemente contando un numero previamente acordado de estas oscilaciones. Para definir un tiempo cada vez mas preciso se ha recurrido a atomos cada vez mas lentos, pero esta estrategia tiene limites, como veremos: los limites impuestos por la mecanica cuantica a la precision que se puede alcanzar con atomos lentos es otro de los temas centrales de la Tesis. Volviendo al teorema de Pauli, su efecto paralizante se extendio incluso a duraciones tales como el TDP de una particula en una region del espacio, cuyo operador si es auto-adjunto y que por lo tanto no esta afectado por el teorema. No obstante, aunque la definicion y medicion del TDP en sistemas clasicos esta resuelta, no podemos afirmar lo mismo del caso cuantico, por la la ausencia de trayectorias clasicas. En esta Tesis hemos propuesto un metodo operacional para construir la distribucion de probabilidad de este operador a partir de mediciones experimentales. En resumen, el objetivo principal de la Tesis es encontrar respuestas a cuestiones fundamentales que ayuden a integrar los observables temporales en la mecanica cuantica y hemos establecido vinculos con experimentos y con la tecnologia de tiempo-frecuencia
El objetivo del presente trabajo es explorar el problema de las probabilidades en mecánica cuántica y cómo el concepto de propensión ha resurgido en ciertas interpretaciones realistas de esta teoría. Tanto Suárez (2007), Dorato y Esfeld (2010) como Lombardi y Castagnino (2008) han defendido la idea de considerar a las probabilidades como probabilidades objetivas del mundo físico, articulándolas en términos de propensiones. En este trabajo buscaremos dilucidar, en primer lugar, qué es lo que caracteriza a las posiciones que defienden las propensiones como la manera más adecuada de interpretar las probabilidades en mecánica cuántica; en segundo lugar, especificar en qué medida difieren entre sí las distintas posiciones en disputa y, por último, defender la tesis planteada tanto por Lombardi y Castagnino (2008) como por da Costa, Lombardi y Lastiri (2013) en el sentido que el mejor modo de comprender el rol de las probabilidades del mundo cuántico son las propensiones. Dentro de una ontología de propiedades como la propuesta por la interpretación Modal-Hamiltoniana, las propensiones constituyen propiedades-tipo de segundo orden que determinan la tendencia a actualizarse de dichas propiedades en un contexto preferente de actualización.