[論文レビュー] How and why the wave function collapses after a measurement

Massimo Fioroni, Giorgio Immirzi|ArXiv.org|Nov 16, 1994

NMR spectroscopy and applications参考文献 7被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、測定装置における量子系との相互作用によって引き 触発される一次相転移として、測定中の波動関数の収束が生じることを提案する。不可逆的プロセスにより、追加の仮定を必要とせず、マクロな観測可能量において異なる最終状態が相対位相において観測不能になることから、重ね合わせから明確な結果への移行を自然に説明できる。

ABSTRACT

We explain the collapse of the wavefunction with the notion that, in a measurement, the system observed nucleates a first order phase transition in the measuring device. The possible final states differ by the values of macroscopic observables, and their relative phase is therefore unobservable. The process is irreversible, but needs no separate postulate.

研究の動機と目的

• 量子力学における測定問題を、便宜的な仮定を追加せずに波動関数の収束を説明すること。
• 測定過程における量子重ね合わせから明確な古典的結果への移行の物理的メカニズムを提供すること。
• 測定装置におけるマクロな観測可能量が相対位相を観測不能にする仕組みを示すことにより、収束を正当化すること。
• 相転移ダイナミクスを通じて測定プロセスと熱力学的不可逆性を統合すること。
• 相転移の物理的原理から導かれるため、別個の収束仮定の必要性を排除すること。

提案手法

• 量子系との相互作用によって測定装置が一次相転移を経験するとモデル化する。
• 測定装置内での新しい相の核生成を波動関数の収束の物理的起源として特定する。
• 統計力学を適用し、異なるマクロな値を持つ異なる最終状態が相対位相において相関を持たないことを示す。
• 相転移の不可逆性を用いて、測定後も系が明確な状態に留まる理由を説明する。
• 追加の仮定が不要であることを示し、収束がマクロ系のダイナミクスから自然に生じることを示す。
• 最終状態におけるマクロな観測可能量が、一貫した重ね合わせが不可能であることに依存し、相対位相が観測不能になること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 量子重ね合わせから明確な測定結果への移行を引き起こす物理的プロセスは何か？
• RQ2 仮定を追加せずに、波動関数の収束を基本的原理からどのように導けるか？
• RQ3 測定プロセスがなぜ不可逆的であり、波動関数の収束とどのように関係するか？
• RQ4 測定装置内のマクロな観測可能量が、異なる結果間の干渉を観測不能にする仕組みは何か？
• RQ5 測定装置内の相転移メカニズムによって、見かけの収束を説明できるか？

主な発見

• 波動関数の収束は根本的な仮定ではなく、測定装置における一次相転移から生じる。
• 相転移の不可逆性が、測定後に系が明確な状態に留まる理由を説明する。
• 異なるマクロな結果間の相対位相は、相転移の性質により観測不能になる。
• 統計力学と熱力学から導かれるため、外部からの収束仮定の必要性が排除される。
• 標準量子力学と整合的であり、最終状態がマクロな観測可能量の固有状態に対応する。
• 追加の仮定なしに、測定結果の古典的性質を自然に説明できる。