[論文レビュー] Difficulties with Collapse Interpretations of Quantum Mechanics

Casey Blood|ArXiv.org|Aug 27, 2008

Quantum Mechanics and Applications参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、量子力学における崩壊解釈を厳密に検討し、理論的・物理的課題に直面していると主張する。観測による崩壊は論理的に整合性がなく、非線形崩壊モデルは非局所的かつ非物理的な情報伝達を要し、粒子数のような一貫した物理的メカニズムも、すべての状況で崩壊を説明することはできない。数学的崩壊理論の妥当性に深刻な疑問が呈される。

ABSTRACT

Quantum mechanics gives many versions of reality but we perceive only one. One potential explanation for this, the one considered here, is that the wave function collapses down to just one version. The experimental situation is briefly reviewed, with no evidence found for collapse. The theoretical position is also reviewed and found wanting. Collapse-by-observation schemes are logically untenable. A mathematical theory of collapse must be nonlinear, a significant departure from current quantum theory. In addition, the primary candidate theory, the GRW-Pearle model, requires instantaneous, non-local transmission of information. It also requires transmission of information across versions of reality, which is forbidden in current quantum mechanics. And there is no apparent physical quantity, such as particle number, that can provide the mechanism for collapse in all cases. Further, these aspects, which are in disagreement with current theory, seem to be necessary for any mathematical theory of collapse. The conclusion is that the outlook for mathematical collapse schemes is not encouraging.

研究の動機と目的

• 量子力学における崩壊解釈の理論的・物理的妥当性を評価すること。
• 観測によって引き起こされる波動関数の崩壊に内在する論理的矛盾を特定すること。
• 非線形崩壊モデルが、既存の量子力学的原則に反しない形で一貫して定式化可能かどうかを評価すること。
• あらゆる量子系において普遍的な崩壊のメカニズムとして機能しうる物理的量が存在するかどうかを調査すること。
• 崩壊理論が非局所性および量子の分岐間の情報伝達と調和可能かどうかを検討すること。

提案手法

• 波動関数の崩壊に関する実験的証拠を検討し、実証的根拠がないことを特定する。
• 観測に基づく崩壊の論理的構造を分析し、それが持つ理論的不成立性を結論づける。
• 主な候補としてのGRW-Pearleモデルを検討し、即座の非局所的情報伝達を要する点を強調する。
• 異なる現実のバージョン間での情報伝達の必要性を検討し、それが現在の量子力学に反することを示す。
• 粒子数のような測定可能な物理的量が、すべての状況で崩壊のトリガーとして機能可能かどうかを検討する。
• 任意の崩壊理論において非線形性が数学的に不可欠であるかを評価し、標準的な線形量子力学と対比する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測によって引き起こされる波動関数の崩壊という考え方は論理的に整合的か？
• RQ2 非線形崩壊理論は、非局所的または非物理的な情報伝達を回避できるか？
• RQ3 すべての量子系において崩壊を引き起こす普遍的な物理的量が存在するか？
• RQ4 崩壊モデルは、現在の量子力学の原則に反することなく定式化可能か？
• RQ5 崩壊理論枠組みにおいて、異なる現実の分岐間で情報を伝達することは物理的に意味を持つのか？

主な発見

• 観測による崩壊の理論は、基礎的整合性の欠如により論理的に成立しない。
• 妥当な数学的崩壊理論は、標準的な線形量子力学とは乖離した非線形性を必ず必要とする。
• GRW-Pearleモデルは、即座の非局所的情報伝達を要し、問題を引き起こす。
• このモデルは、異なる現実のバージョン間での情報伝達を要するが、これは現在の量子力学で禁止されている。
• 粒子数のような既知の物理的量であっても、すべての状況で普遍的な崩壊のメカニズムとして機能しない。
• 理論的障害の累積的要因から、数学的崩壊理論は量子測定の根本的理論として有望ではないと結論づけられる。