[論文レビュー] Is the end in sight for theoretical pseudophysics?

Ulrich Mohrhoff|ArXiv.org|May 17, 2003

Quantum Mechanics and Applications参考文献 47被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、量子力学が時空構造を持つ現実の記述ではなく、根本的に確率的アルゴリズムであると主張し、解釈的パズルは、古典的時空的構造を量子領域に投影することに起因すると述べる。量子状態が連続的に進化すると仮定するのを拒否し、空間と時間の認識を形づくる神経生物学的制約の役割を認識することで、測定問題は解消され、量子現実は非時空的かつ非実体的であり、すべての物理的差異は測定の文脈に依存する相関的であることが示される。

ABSTRACT

The question of what ontological message (if any) is encoded in the formalism of contemporary physics is, to say the least, controversial. The reasons for this state of affairs are psychological and neurobiological. The processes by which the visual world is constructed by our minds, predispose us towards concepts of space, time, and substance that are inconsistent with the spatiotemporal and substantial aspects of the quantum world. In the first part of this chapter, the latter are extracted from the quantum formalism. The nature of a world that is fundamentally and irreducibly described by a probability algorithm is determined. The neurobiological processes responsible for the mismatch between our "natural" concepts of space, time, and substance and the corresponding aspects of the quantum world are discussed in the second part. These natural concepts give rise to pseudoproblems that foil our attempts to make ontological sense of quantum mechanics. If certain psychologically motivated but physically unwarranted assumptions are discarded (in particular our dogged insistence on obtruding upon the quantum world the intrinsically and completely differentiated spatiotemporal background of classical physics), we are in a position to see why our fundamental physical theory is a probability algorithm, and to solve the remaining interpretational problems.

研究の動機と目的

• 解釈的パズルの根本的原因を心理的および神経生物学的バイアスとして特定することで、量子力学の基礎的危機を解消すること。
• 量子力学が確率的アルゴリズムであるにもかかわらず、物理的現実の性質を再定義することで、それが根本的理論として機能できることを示すこと。
• 量子状態の連続的進化という古典的仮定を放棄し、時空の内発的差異化を排除することで、測定問題が解消されることを示すこと。
• 観測者に依存しない独立した現実の信念を、知覚が古典的枠組みを構築する仕組みによって、量子形式主義と矛盾するものであると明らかにすることで、揺るがすこと。
• 量子力学の本体的含意を受け入れられないのは理論の限界ではなく、深く根付いた認知的傾向に起因することを主張すること。

提案手法

• 確率振幅の本体論的含意を抽出し、測定結果への確率の割り当てにおけるその役割を分析することで、量子形式主義を検討する。
• 『クッキー・カッター・パラダイム』（CCP）を適用し、脳が空間的差異をどのように構築するかを説明することで、古典的空間的区分に物理的現実性を誤って帰属してしまう原因を明らかにする。
• 測定結果が利用可能かどうかに応じて、振幅を足してから二乗する（干渉を生じる）場合と、二乗してから足す（古典的相関を反映する）場合を区別し、その差が物理的差異として成立するのは、代替状態が物理的に区別可能な場合に限ることを示す。
• 波動関数を時間的に進化する物理的状態ではなく、将来の測定結果の確率を符号化する計算的道具として再解釈する。
• 測定の間の「曇った」かつ時間的に区別されない状態の概念を用い、連続的進化の概念に代わる。
• デコherence、スパークリング局所化、モダール解釈などの解釈枠組みを批判的に評価し、それらが根本的問題である「量子現象に古典的時空を強制すること」を解決できないことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ私たちは、量子力学が根本的に確率的アルゴリズムであるにもかかわらず、『測定問題』を必要としていると感じるのか？
• RQ2 どのような神経的および心理的メカニズムが、私たちに量子世界に古典的時空的構造を強制させてしまうのか？
• RQ3 量子力学が根本的理論であると同時に、単なる確率的アルゴリズムであるとすれば、物理的出来事の記述をしないでどうして成り立つのか？
• RQ4 量子領域における空間的および時間的差異の本体的状態は何か？なぜそれらは測定の文脈に依存するのか？
• RQ5 古典的仮定を排除するという統一的解決可能性があるにもかかわらず、なぜ量子基礎の解釈枠組みは、常に対立を続けるのか？

主な発見

• 水素原子の定常状態にある電子は、確率が中間の領域Vの中にいるとも外にいるとも言えない。これは、電子にとって空間的差異が物理的に現実的ではないことを意味する。
• 'Vの中'と'Vの外'の区別は、物理的世界の特徴ではなく、心的構造である。これは、空間的差異が根本的ではなく、測定の文脈に依存するものであることを示唆する。
• 中間測定結果が利用できない場合、確率は振幅を足してから二乗することで計算され、干渉が生じる。利用可能な場合、確率は二乗してから足され、古典的相関を反映する。
• いわゆる『測定問題』は、量子状態が連続的に進化すると考えるのを放棄し、測定の間は時間的に区別されず曇った状態であると受け入れることで解消される。
• 空間的および時間的差異が神経的に構築されており、量子形式主義に内在しないことから、独立した観測者に依存しない現実の信念は、揺るがされる。
• 量子力学の本体的含意を受け入れられないのは、理論の限界ではなく、人間の心が、量子領域に古典的時空構造を無意識に投影する傾向に起因する。