[論文レビュー] Phenomenological and ontological models in natural science

M. V. Lokajíček|ArXiv.org|Oct 17, 2007

Quantum Mechanics and Applications参考文献 8被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、現代物理学における現象論的モデル—有用ではあるが補間には有効で、外挿には失敗し、本体論的根拠を欠く—を論じ、感覚経験と論理的整合性に合致する本体論的（機構論的）モデルの導入を提唱する。量子力学のコペンハーゲン解釈やクォークモデルを、直感的でなく、形而上的に疑わしいと批判し、集団的で距離依存性のある相互作用を通じてハドロン衝突と共鳴状態形成を説明する、隠れた変数を含む準クォークに基づくモデルを提唱する。

ABSTRACT

The observation of the nature and world represents the main source of human knowledge on the basis of our reason. At the present it is also the use of precise measurement approaches, which may contribute significantly to the knowledge of the world but cannot substitute fully the knowledge of the whole reality obtained also with the help of our senses. It is not possible to omit the ontological nature of matter world. However, any metaphysical consideration was abandoned when mainly under the influence of positivistic philosophy phenomenological models started to be strongly preferred and any intuitive approach based on human senses has been refused. Their success in application region has seemed to provide decisive support for such preference. However, it is limited practically to the cases when only interpolation between measured data is involved. When the extrapolation is required the ontological models are much more reliable and practically indispensable in realistic approach.

研究の動機と目的

• 現代物理学における現象論的モデルの優位性に挑戦すること、特に量子力学および素粒子物理学におけるそれらの優位性に。
• 現象論的モデルが補間には有効であるが、外挿には失敗し、本体論的整合性を欠くと主張すること。
• 現実的で感覚に基づく理解に根ざした本体論的モデル—感覚経験に基づく理解に根ざしたモデル—が真の科学的進歩に不可欠であると主張すること。
• クォークの物理的実在性を疑問視し、事前に存在する共鳴状態と準クォークに基づく代替モデルを提案すること。
• 直感的でない、数学的駆動型のモデルを、論理的かつ本体論的に整合性のある代替モデルに置き換えるべきだと主張すること。

提案手法

• 検証可能性の原則が、検証不能だが妥当性のある理論の多様性を許容することの限界を分析すること。
• 因果的で感覚に基づく推論に立つ現象論的モデル（例：量子色力学、コペンハーゲン解釈）と本体論的（機構論的）モデルを対比すること。
• ハドロン衝突データを、自由クォークではなく、事前に存在する共鳴状態（パートン）の証拠として再解釈すること。
• ハドロンに高エネルギー状態で強く束縛された隠れた変数を含む準クォークが存在し、一時的なパートン構造を形成するとするモデルを提唱すること。
• ジェット形成を、クォーク相互作用ではなく、高エネルギー共鳴状態の逐次的崩壊としてモデル化すること。
• 点状のクォークに依存せず、距離に依存し集団的に作用する強い力の新しい記述が必要であるとすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ現象論的モデルは補間には成功しているが、外挿では失敗するのか？
• RQ2 本体論的モデルは、純粋に現象論的なものに比べ、より信頼性があり直感的である基礎を提供できるのか？
• RQ3 クォークの存在は物理的に正当化されているのか、それとも本体論的実体を持たない単なる数学的アーティファクトにすぎないのか？
• RQ4 ハドロン共鳴状態や衝突における二次粒子は、クォーク相互作用から生じるのではなく、事前に存在する構造である可能性はないか？
• RQ5 自由クォークや直感的でない閉じ込めの概念に依存せず、ジェット形成とハドロン生成を説明できる代替モデルは存在するか？

主な発見

• 現象論的モデルは補間には有用であるが、外挿には不十分で、誤解を招く可能性がある。
• 量子力学のコペンハーゲン解釈には現実的で本体論的根拠がなく、隠れた変数モデルに置き換えるべきである。
• 数十年にわたる高エネルギー衝突実験にもかかわらず、自由クォークの直接的実証的証拠は存在しない。
• クォークの振る舞い—例えば閉じ込めやハドロン化—は直感的に理解できず、物理的現実ではなく数学的アーティファクトに起因する可能性がある。
• 事前に存在する高エネルギー状態の共鳴状態（パートン）と強く束縛された準クォークに基づく代替モデルは、逐次的崩壊を通じてジェット形成を説明できる。
• 点状のクォークに依存せず、距離に依存し集団的に作用する強い力の新しい記述が必要である。