[論文レビュー] Irreversibility and Measurement in Quantum Mechanics

Douglas Snyder|ArXiv.org|Feb 28, 2000

Quantum Mechanics and Applications参考文献 4被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、量子測定における不可逆性が定義的特徴であるという伝統的見解に挑戦し、測定の選択が実験者に依存すること、そして不可逆性が巨視的計器や神経生理的メカニズムによって普遍的に説明できるわけではないことを主張する。さらに、物理的相互作用のない負の測定における不可逆性の適用が、量子力学における測定と不可逆性の関連に根本的な矛盾を露にする。

ABSTRACT

Irreversibility is often considered to characterize measurements in quantum mechanics. Fundamental problems with this characterization are addressed. First, whether a measurement is made in quantum mechanics is an arbitrary decision on the part of the experimenter concerning how the experimental circumstances are structured. Second, how is irreversibility that occurs in making a measurement explained in terms of a neurophysiological mechanism where a macroscopic measuring instrument is not required in principle to make the measurement, as in macroscopic quantum tunneling? Third, how does irreversibility characterize a negative observation where there is no physical interaction in the measurement process?

研究の動機と目的

• 不可逆性が量子測定を特徴づけるという仮定を検討すること。
• 測定を実行する意思決定が、実験者にとって根本的に任意であるかどうかを調査すること。
• 巨視的測定装置を必要としない神経生理学的メカニズムによって不可逆性がどのように説明できるかを分析すること。
• 物理的相互作用のない負の測定における不可逆性の適用可能性を評価すること。
• 量子理論において測定と不可逆性を同一視することに内在する基礎的矛盾を特定すること。

提案手法

• 測定の文脈を定義する実験者の役割を分析し、測定を物理的必然性ではなく構造的選択として扱うこと。
• 巨視的量子トンネルの理論的モデルを検討し、巨視的計器が存在しない状況でも測定が可能であることを示すこと。
• 測定の神経生理学的メカニズムを調査し、不可逆性が生物学的プロセスに起因するかどうかを評価すること。
• 物理的相互作用が一切ない負の測定の事例を、不可逆性の仮定の下で評価すること。
• 思考実験と概念的分析を用いて、測定における不可逆性の普遍性に挑戦すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 量子力学における測定を実行する意思決定は、実験者にとって根本的に任意であるか？
• RQ2 巨視的装置に依存しない神経生理学的メカニズムによって、測定における不可逆性を説明できるか？
• RQ3 物理的相互作用のない負の測定において、不可逆性を意味的に適用できるか？
• RQ4 不可逆性は量子測定のための必要条件か十分条件か？
• RQ5 量子力学において測定と不可逆性を同一視することに内在する基礎的矛盾は何か？

主な発見

• 量子力学におけるプロセスを測定とみなす意思決定は、物理的に決定づけられるのではなく、実験者が行う任意の選択である。
• 巨視的測定装置によって不可逆性を一貫して説明できないことが示され、巨視的計器が存在しない状況でも測定が可能である（例：巨視的量子トンネル）。
• 測定の神経生理学的メカニズムは、本質的に不可逆性を必要としないため、生物学的プロセスが不可逆性を強制するという考えに疑問を呈する。
• 物理的相互作用のない負の測定では、不可逆性を物理的に根拠づけることができず、それが定義的特徴としての役割を揺るがす。
• 本論文は、不可逆性が量子測定の根本的または普遍的特徴ではないと結論づけ、従来の測定と不可逆性の関連に概念的欠陥が存在することを暴露する。