[論文レビュー] Surveying the Attitudes of Physicists Concerning Foundational Issues of Quantum Mechanics

Sujeevan Sivasundaram, Kristian Hvidtfelt Nielsen|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 2016

Quantum Mechanics and Applications被引用数 8

ひとこと要約

8か国の大学に所属する149名の物理学者を対象に実施した調査では、量子力学の解釈が重要であると大多数の物理学者が考えている一方で、ベルの不等式 や 測定問題 といった基礎的概念を深く理解しているのは少数にとどまっていることが明らかになった。量子基礎分野への関心が高まる一方で、主流の物理学者たちは、核心的な解釈的問題についてほとんど熟知しておらず、量子力学の基礎的トピックに対する認識の重要性と実際の知識の間には、依然としてギャップが存在していることが示唆される。

ABSTRACT

Even though quantum mechanics has existed for almost 100 years, questions concerning the foundation and interpretation of the theory still remain. These issues have gathered more attention in recent years, but does this mean that physicists are more aware of foundational issues concerning quantum mechanics? A survey was sent out to 1234 physicists affiliated to 8 different universities. 149 responded to the questions, which both concerned foundational issues related to quantum mechanics, specifically, as well as questions concerning interpretations of physical theories in general. The answers to the survey revealed that foundational concepts in quantum mechanics are still a topic that only a minority of physicists are familiar with, although a clear majority of physicists find that interpretations of physical theories are important. The various questions, as well as how the respondents answered, are presented. The survey intends to give an overview of what the opinion of the physics community, in general, is concerning issues related to quantum mechanics.

研究の動機と目的

• 物理学者が量子力学の基礎的問題に対して抱く現在の態度を評価すること。
• 物理学者がベルの不等式 や 測定問題 といった核心的な基礎的概念についてどの程度熟知しているかを調査すること。
• 近年の量子基礎分野の再燃が、物理学者のコミュニティ全体における認識にまで広がったかどうかを検討すること。
• 物理学者の解釈に対する見解と、実際の量子力学の基礎的理解の間の対比を明らかにすること。
• 物理学者のコミュニティが、解釈を正当かつ重要な研究分野と見なしているかどうかを評価すること。

提案手法

• Aarhus, Copenhagen, Göttingen, Heidelberg, Oxford, Caltech, NUS, University College London を含む8か国の大学に所属する1,234名の物理学者に電子メールで調査票を配布した。
• 調査票には17の質問が含まれており、そのうち10問はSchlosshauerら (2013) のものに基づき、より広範な適用性と最新の表現に合わせて改訂された。
• 参加者は、大学院生、博士課程学生、博士号取得者、教授、名誉教授など、多様な役割に分類された。
• データ収集はオンラインの複数選択式回答に依拠しており、形式に準拠しないため除外された1件の自由記述回答を除いていた。
• 相関関係の同定のため、回答の統計的分析が行われ、たとえば解釈の好みと時間経過にわたる好みの一貫性の関係が分析された。
• 調査はグローバルな代表性を目的としていたが、サンプルサイズの制限については議論の部分で認められている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物理学者は、ベルの不等式 や 測定問題 といった基礎的概念についてどの程度熟知しているか。
• RQ2 物理学者は、特に量子力学における物理理論の解釈の重要性をどの程度認識しているか。
• RQ3 特定の解釈（例：コペンハーゲン解釈）を好むことと、時間経過にわたって好みが変わらないことの間に相関があるか。
• RQ4 物理学者の解釈に関する見解は、実際の基礎的問題に対する理解とどの程度一致しているか。
• RQ5 近年の量子基礎分野の研究の再燃が、物理学者の基礎的トピックへの認識および関与にどの程度影響を及えたか。

主な発見

• ベルの不等式 について適切な理解を示した物理学者は少数にとどまり、これは、量子力学の中心的基礎的概念の一つであるにもかかわらず、その理解が限定的であることを示している。
• 測定問題 について正しい理解を示した者も同様に少数にとどまり、中心的な解釈的問題についての知識格差が広く存在していることが示唆された。
• 基礎的概念に対する知識が限定的であるにもかかわらず、物理学者の大多数が物理理論の解釈が重要であると認識しており、認識と知識の間のギャップが顕著である。
• コペンハーゲン解釈を好むことと、好みを一度も変更していないことの間に、統計的に有意な弱い相関が認められ、支持者間での好みの一貫性が示された。
• 調査では、近年の量子基礎分野の研究の活発化が、物理学者の間での基礎的トピックへの広範な認識向上に結びついた強い証拠は得られなかった。大多数の物理学者は、核心的な基礎的トピックについてまだなじみが薄い。
• 著者らは、複数選択式の調査では無知が隠されがちであると警告し、基礎的概念の洗練された理解をより的確に捉えるために、自由記述式の調査を推奨している。