[論文レビュー] Action and Passion at a Distance: An Essay in Honor of Professor Abner Shimony

Sandu Popescu, Daniel Rohrlich|ArXiv.org|May 3, 1996

Quantum Mechanics and Applications参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、相対論的因果性と非局所性を調和させるために、量子力学がどのように特異的であるかを調べるために、2つの後量子モデル（超量子相関と非局所的「ジャミング」）を分析している。1次元空間ではジャミングが因果の順序を逆転させ得るが、高次元では因果性が保たれる。これは、量子力学が1次元を超える次元において相対論的因果性によって一意に制約されている可能性を示唆している。

ABSTRACT

Quantum mechanics permits nonlocality---both nonlocal correlations and nonlocal equations of motion---while respecting relativistic causality. Is quantum mechanics the unique theory that reconciles nonlocality and causality? We consider two models, going beyond quantum mechanics, of nonlocality---``superquantum" correlations, and nonlocal ``jamming" of correlations---and derive new results for the jamming model. In one space dimension, jamming allows reversal of the sequence of cause and effect; in higher dimensions, however, effect never precedes cause.

研究の動機と目的

• 量子力学が非局所性と相対論的因果性を調和させる唯一の物理理論であるかどうかを調査すること。
• 超量子相関と非局所的「ジャミング」の2つの後量子モデルを分析すること。
• 非局所理論において因果性が保存されたり破壊されたりする条件を特定すること。
• 非局所的な運動方程式が因果と効果の時間的順序に与える影響を調査すること。
• 時空の次元構造が非局所理論の因果性との整合性に与える影響を評価すること。

提案手法

• 著者たちは、空間的に離れた地点にいる粒子の測定結果が、瞬時に相関関係に影響を与える「非局所的ジャミング」というメカニズムをモデル化した。
• このジャミングモデルの力学を1次元および高次元の時空で分析した。
• 異なる慣性系における因果と効果の時間的順序を追跡することで、ジャミングモデルにおける出来事の順序を検討した。
• 相対論的不変性と因果性の制約を用いて、理論が信号伝達や逆因果的効果を許容するかどうかを決定した。
• 特に相関の強さに注目して、ジャミングモデルと標準的な量子力学を比較した。
• 時空の次元性が果たす役割に注目し、理論が因果的であるための条件を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 相対性理論と整合的であるような非局所的相関や力学は、因果と効果の時間的順序を逆転させ得るか？
• RQ2 1次元時空と高次元時空における非局所理論の挙動に根本的な違いがあるか？
• RQ3 ジャミングモデルは信号伝達や逆因果的信号伝達を許容するか、その条件は何か？
• RQ4 量子力学よりも強い相関を持つ非局所理論でも因果性を保てるか？
• RQ5 量子力学は高次元において因果性によって一意に制約されているのか、それとも他の非局所理論も妥当な可能性があるか？

主な発見

• 1次元空間では、非局所的「ジャミング」モデルにおいて、観測者のフレームに応じて因果の順序が逆転しうる。
• 高次元時空では、ジャミングモデルは効果が原因より先に起こることを許さず、因果的順序が保たれる。
• このモデルは、非局所性そのものが因果性の破綻を意味するわけではないが、時空の次元性が重要な役割を果たすことを示している。
• 本論文は、量子力学が1次元を超える次元において、因果性によって一意に制約されている可能性を示している。
• 結果から、時空の構造、特にその次元性が、妥当な非局所理論に対する根本的な制約として機能することが示唆される。