[論文レビュー] Critical Examination of the Conceptual Foundations of Classical Mechanics in the Light of Quantum Physics

Gennaro Auletta|ArXiv.org|Mar 9, 2001

Quantum Mechanics and Applications参考文献 17被引用数 33

ひとこと要約

この論文は、古典力学の基礎的仮定—決定論、還元主義、完全性、機械的因果性—を厳密に検討し、それらを現実の『反映』であると認識する認識論的絶対化が誤りであったと主張する。量子力学の観点から、重ね合わせの原理と不確定性原理が完全決定性の原則（omnimoda determinatio）を根底から覆すことを示し、古典力学の成功が本体的真実を示すのではなく、その適用分野内での実用的有用性に過ぎないことを明らかにする。

ABSTRACT

As it is well known, classical mechanics consists of several basic features like determinism, reductionism, completeness of knowledge and mechanicism. In this article the basic assumptions are discussed which underlie those features. It is shown that these basic assumptions - though universally assumed up the beginnings of the XX century - are far from being obvious. Finally it is shown that - to a certain extent - there is nothing wrong in assuming these basic postulates. Rather, the error lies in the epistemological absolutization of the theory, which was considered as a mirroring of Nature.

研究の動機と目的

• 長年にわたり吟味されずに受け入れられてきた古典力学の暗黙の基礎的仮定を批判的に評価すること。
• 量子力学が古典力学の完全決定性、連続性、知識の完全性の仮定にどのように挑戦するかを調査すること。
• 古典力学の誤りは、その原理自体にではなく、理論が自然を文字通りの鏡として捉えるという認識論的絶対化にあると主張すること。
• 古典力学が依然として強力な実用的道具であるが、量子力学の不確定性によってその本体的真実性の主張が揺るがされることを示すこと。
• 量子理論の物理的現実への含意を踏まえ、古典的因果論、還元主義、完全性の概念を再評価すること。

提案手法

• 特に重ね合わせの原理と不確定性原理に焦点を当て、量子力学の視点から古典力学を分析する。
• 決定論の哲学的根拠、特に『omnimoda determinatio』（完全決定性）の概念を、アリストテレスからカント、現代物理学へとたどる。
• アインシュタインのEPR論拠を用いて、古典的仮定が現実が完全に決定的かつ知識可能であるとみなすことを示し、量子力学の非局所的・確率的性質と対比する。
• EPR論文における現実の基準を適用：系を擾乱せずに物理量を確実に予測できる場合、それは現実の要素に相当するはずである。
• 理論の正しさと完全性の概念を評価し、正しさを理論的用語と現実との一対一対応として定義し、完全性を現実のすべての要素を含むこととして定義する。
• 古典力学の核心的仮定—決定論、連続性、還元主義、機械的因果性—を特定し、それらの相互依存性と量子的挑戦への脆弱性を示すことによって、体系的な批判を構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長年にわたり批判的に検討されずに受け入れられていた、古典力学の暗黙の基礎的仮定とは何か？
• RQ2 量子力学は、古典力学の完全決定性の原則（omnimoda determinatio）をどのように挑戦するか？
• RQ3 EPR論拠は、古典的仮定が現実が完全に知られるとともに決定的であるとみなすことをどの程度明らかにするか？
• RQ4 なぜ、古典力学の認識論的絶対化—すなわち、自然を正確に反映するという主張—が根本的な誤りと見なされるのか？
• RQ5 物理理論の完全性と正しさの概念は、古典的現実観とどのように関係し、量子力学によってどのように覆されるのか？

主な発見

• 重ね合わせの原理により、『すべての物理的性質が常に明確な値をとる』というomnimoda determinatioの原則が破られる。これは、性質が2値的（バイナリ）に明確に割り当てられないことを意味する。
• 量子力学は一般化された排中律（例：『領域1にいるか、領域1にいない』）を許さない。これは、不確定性が認識論的ではなく、本体論的であることを示唆する。
• 物理変数の連続性の仮定は、古典的決定論の基盤ではあるが、完全決定性がなければ、決定論を保証するには不十分である。
• EPR論拠は、暗黙的に古典的仮定を支持している：物理量が確実に予測できるならば、それは現実の要素に相当する。これは完全決定性と完全性に依存する。
• 古典力学はその適用分野内では予測において誤りではないが、それが客観的現実を文字通りの鏡として反映すると主張することは、量子理論の非局所的・確率的構造によって正当化されない。
• 失敗の原因は古典力学そのものではなく、理論が自然を完全な表現として捉えるという認識論的絶対化にある。この見解は、実用主義の方がより適切である。