[論文レビュー] Excess Baggage

James B. Hartle|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2005

Quantum Mechanics and Applications被引用数 7

ひとこと要約

1991年のこの論文は、測定の中心性や時間の矢、優先される時間の必要性といった物理学の基礎的概念が、普遍的原則ではなく、私たちが宇宙において限られた特別な位置にいることによる『余計な負担』であると主張している。量子宇宙論において、論文はこれらの考えが根本的な法則ではなく、初期条件の結果であると特定し、人間中心的な仮定を排除することでより一般的な理論を提唱している。

ABSTRACT

Many advances in physics have in common that some idea which was previously accepted as fundamental, general, and inescapable was subsequently seen to be consequent, special, and dispensable. The idea was not truly a general feature of the world, but only perceived to be general because of our special place in the universe and the limited range of our experience. It was excess baggage which had to be jettisoned to reach a more a more general perspective. This article discusses excess baggage from the perspective of quantum cosmology which aims at a theory of the universe's quantum initial state. We seek to answer the question `Which features of our current theoretical framework are fundamental and which reflect our special position in the universe or its special initial condition?' Past instances of cosmological excess baggage are reviewed such as the idea that the Earth was at the center of the universe or that the second law of thermodynamics was fundamental. Examples of excess baggage in our current understanding of quantum cosmology are the notion that measurement is central to formulating quantum mechanics, a fundamental quantum mechanical arrow of time, and the idea that a preferred time is needed to formulate quantum theory. We speculate on candidates for future excess baggage. (This article appeared in 1991 but is posted here for accessibility and possible current interest.)

研究の動機と目的

• 現在の量子力学のどの特徴が根本的で、どの特徴が私たちの特別な宇宙的位置に起因するものであるかを特定すること。
• 地球中心説や第二法則を根本的法則だとみなした過去の科学的誤解が、観測範囲の制限から生じたものであることを検討すること。
• 測定、時間の矢、優先される時間の概念が、量子宇宙論において理論的に不可欠であるという仮定に疑問を呈すること。
• 量子宇宙論における将来の余計な負担の可能性を特定することで、将来の理論的発展を導くこと。
• 人間中心的な構成要素を排除することで、より一般的で観測者に依存しない量子宇宙論の枠組みを提唱すること。

提案手法

• かつて受け入れられていた原理が、限られた経験に基づくものであったと判明した物理学の歴史的転換を分析すること。
• 地球中心宇宙観や第二法則を根本的法則だとみなすといった、過去の余計な負担の例をレビューすること。
• 現在の量子宇宙論の枠組みを検討し、私たちの特別な初期条件や位置に起因する仮定を特定すること。
• 測定、量子的時間の矢、優先される時間といった重要な概念が、量子理論における余計な負担の可能性を特定すること。
• 思考実験と概念的分析を用いて、どの原理が必要不可欠で、どの原理が条件依存であるかを評価すること。
• 将来の余計な負担の候補として、一意の初期状態の仮定や観測者に依存する力学の仮定といった概念を推測すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 量子力学のどの特徴が根本的であり、どの特徴が私たちの宇宙における特別な位置に起因するものなのか？
• RQ2 限られた観測範囲が、ある原理を普遍的であると誤って認識する原因となるのはなぜか？
• RQ3 測定の概念が、量子理論の根本的側面ではなく、初期状態に起因する副産物であると考えられるのはなぜか？
• RQ4 量子力学における時間の矢は、根本的特徴なのか、それとも宇宙の初期状態の結果なのか？
• RQ5 量子理論における優先される時間の概念は、より一般的な宇宙論的枠組みのために排除すべき余計な負担の概念であるのだろうか？

主な発見

• 測定が量子力学において中心的であるという考え方は、根本的ではなく、私たちの特別な位置と初期条件に起因する可能性が高い。
• 量子力学的時間の矢は普遍的特徴ではなく、宇宙の特定の初期状態に起因して生じる可能性がある。
• 量子理論の構築において優先される時間の必要性は、余計な負担の候補であり、より一般的な枠組みでは必要ない可能性がある。
• 地球中心説や第二法則を根本的法則だとみなした過去の例は、経験の制限が普遍性の誤った認識を生じさせる仕組みを示している。
• 論文は、将来の余計な負担として、一意の初期状態の仮定や量子宇宙論における観測者に依存する力学の仮定といったものがあるかもしれないと提言している。
• 全体的な貢献は、量子宇宙論における根本的法則と、偶然的・人間中心的な仮定を区別する概念的枠組みを提供することにある。