[論文レビュー] Making Sense of the Many Worlds Interpretation

S. P. Boughn|arXiv (Cornell University)|Jan 25, 2018

Quantum Mechanics and Applications参考文献 20被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、量子力学の多世界解釈（MWI）について、実験的・実務的視点から提起するものであり、MWIが数学的に整合的で哲学的に説得力があるものの、確率論および優先基底に関する解釈的課題は依然として解決されていないと主張している。ボーンは、標準的なMWIの定式化を批判し、運用的一致性と経験的妥当性に重きを置くことで、より物理的に根拠のある理解を提唱する。

ABSTRACT

It has been 61 years since Hugh Everett III's PhD dissertation, {\it On the Foundations of Quantum Mechanics}, was submitted to the Princeton University Physics Department. After more than a decade of relative obscurity it was resurrected by Bryce DeWitt as {\it The Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics} and since then has become an active topic of discussion, reinterpretation, and modification, especially among philosophers of science, quantum cosmologists, and advocates of quantum decoherence and quantum computing. Many of these analyses are quite sophisticated and considered to be important contributions to physics and philosophy. I am primarily an experimental physicist and my pragmatic ruminations on the subject might viewed with some suspicion. Indeed, Bohr's pragmatic {\it Copenhagen Interpretation} is often disparaged by this same cohort. Still, I think that my experimentalist's vantage point has something to offer and I here offer it to you.

研究の動機と目的

• 実験的物理学者の視点から、多世界解釈に対する批判的で実用的な評価を提供すること。
• MWIにおける長年の解釈的問題、特に確率論の問題と優先基底の問題に取り組むこと。
• 標準的なMWIの背後にある哲学的・基礎的仮定に疑問を呈すること。
• 経験的物理実践と整合する物理的に根拠のある解釈を提唱すること。
• 運用的一致性をメタ的考察よりも重視することで、量子基礎論に関する継続的な議論に貢献すること。

提案手法

• ブライス・デウィットによるMWIの再発見を含め、多世界解釈の歴史的発展と現在の状況を分析する。
• MWIの基礎的問題、特にボーン則の導出とデコherenceが状態分岐に果たす役割を検討する。
• 全ブランチが同等に現実的であるという仮定を批判し、より運用的解釈を主張する。
• 測定の文脈と実験的実践が、MWIにおける「世界」を定義する上で果たす役割に注目する。
• 思考実験と運用的推論を用いて、MWIが経騣的量子力学とどの程度整合するかを評価する。
• 優先基底の問題は技術的問題にとどまらず、MWI枠組み内での物理的観測量の定義に関するより深い問題を反映していると主張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 多世界解釈は、量子力学におけるボーン則の経験的成功とどのように整合させることができるか？
• RQ2 ユニバーサル波動関数における優先基底は何によって決定され、なぜ私たちは明確な測定結果を観測するのか？
• RQ3 追加の形而的仮定を導入しない限り、MWIは物理的に整合的と見なせるのか、どの程度まで可能なのか？
• RQ4 実験的物理学者の視点は、哲学者や量子宇宙論者と比較して、MWIを評価する上でどのように異なるのか？
• RQ5 MWIは、数学的構造を保ちつつ、解釈的曖昧さを解消する形で再定式化可能だろうか？

主な発見

• 多世界解釈は数学的に整合的ではあるが、ボーン則を導出するには追加の仮定を要するため、完全な解釈であるという主張が揺らぐ。
• 標準的なMWIの定式化では、優先基底の問題は解決されていない。理論は、明確な測定結果に対応する基底を一意に選別しない。
• デコherenceは古典的振る舞いの出現を説明するが、確率論の問題や多世界の「世界」としての特定の問題を解決しない。
• すべてのブランチが同等に現実的であるという仮定は、測定結果への確率の割り当てに解釈的困難をもたらす。
• 実験的物理学者の視点から、運用的一致性と経験的妥当性が、形而的コミットメントよりも優先されるべきであることが明らかになる。
• 本論文は、現在の定式化では、『世界』を定義する明確な物理的基準が欠如しているため、MWIはさらなる物理的原理なしには未完成のままだと結論づける。