[論文レビュー] Base of nonlinear dynamics or Real Dynamics, Ideal Dynamics, Unpredictable Dynamics and "Schrodinger cat"

Kupervasser Oleg|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2004

Quantum Mechanics and Applications参考文献 4被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、観測者によるデコherenceと自己認識の限界を分析することで、熱力学および量子力学における基礎的パラドックスを解消するための3つの力学的ダイナミクス—実在的ダイナミクス、理想的ダイナミクス、予測不能なダイナミクス—を導入する。測定問題とシュレーディンガーの猫のパラドックスは、システムのモデル化が不完全であることによるものであり、観測者に影響を受ける相関関係に基づく実在的ダイナミクスが、非線形系における古典的性質や生命に似た挙動の出現を統合的に理解する枠組みを提供すると主張する。

ABSTRACT

In the paper paradoxes underlying thermodynamics and a quantum mechanics are discussed. Their solution is given from the point of view of influence of the exterior observer (surrounding medium) destroying correlations of system, or boundedness of self-knowledge of system in a case when both the observer, and a surrounding medium are included in system. Concepts Real Dynamics, Ideal Dynamics and Unpredictable Dynamics are entered. Consideration an appearance of a life is given from the point of view of these three Dynamics.

研究の動機と目的

• 観測者の役割と環境との相互作用を再解釈することで、熱力学および量子力学における基礎的パラドックスを解消すること。
• システムと環境のもつれとデコherenceの観点から、測定問題とシュレーディンガーの猫の思考実験に取り組むこと。
• 相関関係が観測によって破壊されたり保存されたりする様子をモデル化するための、三段階のダイナミクス分類—実在的、理想的、予測不能な—を提唱すること。
• 自己認識と観測者に起因する制約の結果として生じる、非線形系における生命に似た挙動の出現を検討すること。
• 観測者の役割をシステムの進化に組み込むことで、古典的および量子的挙動を統一的に扱う1つの力学的枠組みを構築すること。

提案手法

• 観測者と環境が全系に含まれる場合の物理的進化としての実在的ダイナミクスを導入し、内部相関関係のデコherenceをもたらす。
• システムが観測者の影響を受けない理論的極限としての理想的ダイナミクスを定義し、すべての内部相関関係を保存し、決定論的予測を可能にする。
• システムの自己認識が制限されている状態としての予測不能なダイナミクスを導入し、観測者-システムのもつれによって生じる本質的不確実性を生じさせる。
• 外部の観測者が相関関係を破壊する役割を果たすことで、量子的重ね合わせから古典的挙動が出現することを分析する。
• シュレーディンガーの猫のパラドックスにこの枠組みを適用し、重ね合わせの崩壊が測定そのものによるのではなく、環境との相互作用と観測者に起因するデコherenceによるものであることを示す。
• 概念の明確化とアクセシビリティを強調するため、英語とロシア語の二重言語フレームワークを用い、核となるアイデアは後続のバージョン（arXiv:nlin/0508025 および arXiv:0911.2076）で洗練・拡張された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測者と周囲の媒体をシステムに含めることで、熱力学および量子力学におけるパラドックスはどのように解消されるか？
• RQ2 相関関係の保存と予測可能性の観点から、実在的ダイナミクスと理想的ダイナミクスの違いは何か？
• RQ3 システムの自己認識が制限されている場合、どのような点で予測不能なダイナミクスが生じ、古典的挙動が出現するのか？
• RQ4 シュレーディンガーの猫のパラドックスは、システム、観測者、環境の相互作用によってどのように生じるのか？
• RQ5 非線形系における生命に似た挙動の出現は、これらの三つの力学的状態の相互作用によって説明可能か？

主な発見

• 観測者と環境がシステムに含まれる場合、実在的ダイナミクスが生じ、内部相関関係のデコherenceが生じ、巨視的系の古典的外観が説明できる。
• 理想的ダイナミクスは、外部観測が一切ない理論的極限を表し、すべての内部相関関係を保存し、完全な予測可能性を可能にするが、実際には物理的に実現不可能である。
• システムの自己認識が観測者とのもつれによって制限されている場合、予測不能なダイナミクスが生じ、決定論的システムであっても本質的不確実性が生じる。
• シュレーディンガーの猫のパラドックスは、波動関数の崩壊そのものではなく、観測者の影響が環境との相互作用を通じて量子コherencyを破壊することによって解消される。
• この枠組みは、自己認識の制限と環境フィードバックが適応的・自己持続的挙動を可能にする実在的ダイナミクス状態で、生命に似た挙動の出現を説明する。
• 本稿の核となるアイデアは、後続の研究（arXiv:nlin/0508025 および arXiv:0911.2076）で洗練・拡張されており、非線形および量子的類似ダイナミクスの進化する概念的枠組みを示している。