[論文レビュー] The Backwards-Time Interpretation of Quantum Mechanics - Revisited With Experiment

Paul J. Werbos, Ludmila Dolmatova|ArXiv.org|Aug 7, 2000

Quantum Mechanics and Applications参考文献 16被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、量子力学における後向き時間解釈（BTI）を再考し、逆行的因果関係—未来から過去への影響—が、量子理論における局所性と実在論を回復できることを提唱する。本稿では、偏微分方程式（PDE）系における乱流の閉じ込めに向け、『エントロピー行列』を導入し、実phi-3量子場理論（QFT）の玩具モデルからの予測を用いてBTIを支持するとともに、後向き時間量子もつれ（BTQT）実験の可能性を議論している。その結果、真の後向き時間通信は依然として不可能であるが、BTI下ではほとんど不可能に近い状況にあることが示された。

ABSTRACT

The classic paper of Clauser et al proved that Bell's Theorem experiments rule out all theories of physics which assume locality, time-forwards causality and the existence of an objective real world. The Backwards-Time Interpretation (BTI) tries to recover realism and locality by permitting backwards time causality. BTI should permit dramatic simplification of the assumptions or axioms of physics, but requires new work in fundamental mathematics, such as new tools for the "closure of turbulence," the derivation of statistics generated by ODE or PDE. Recent events like the Delayed Choice Quantum Eraser experiment of Kim, Shih et al have increased mainstream interest in the possibility of backwards causality. The Backwards Time Quantum Teleportation (BTQT) experiment will take this further. True backwards time communication channels (BTCC) are absolutely impossible in most formulations of quantum theory but only almost impossible in the BTI formulation. This paper discusses BTQT, the issue of backwards causality in different versions of quantum theory and new mathematical developments. It defines a new object, the "entropy matrix," which leads to closure of turbulence for PDE systems. Predictions of a common toy field theory (real phi-3 QFT) are reproduced by the corresponding PDE model combined with a new model of the micro/macro interface (2M/M).

研究の動機と目的

• 量子力学における後向き時間解釈（BTI）を再評価し、局所性と実在論を回復するための手法としての有効性を検討すること。
• 局所性と時間の前向き因果関係の下でのベルの定理の制約を避けるために、後向き因果関係を許容することで、量子力学の基礎的課題に取り組むこと。
• 特に『エントロピー行列』を含む新しい数学的ツールを開発し、PDEおよびODE系における乱流の閉じ込めを達成すること。
• 遅延選択量子消去実験などの最近の実験結果が、逆行的因果モデルの妥当性に与える影響を検討すること。
• 後向き時間量子もつれ（BTQT）の実現可能性を評価し、後向き時間通信の理論的限界を明らかにすること。

提案手法

• 量子的出来事に未来の状態が影響を与えるという枠組みとして、後向き時間解釈（BTI）を提唱し、局所性と実在論を保持することを目的とする。
• 偏微分方程式（PDE）および常微分方程式（ODE）に支配される系における乱流の閉じ込めをモデル化・実現するための新しい数学的対象として『エントロピー行列』を導入する。
• 実スカラーphi-3量子場理論（QFT）の玩具モデルにBTIフレームワークを適用し、それに対応するPDEモデルを用いてその予測を再現する。
• BTIの文脈で量子的および古典的記述を橋渡しする新しいマイクロ/マクロ界面モデル（2M/M）を構築する。
• 遅延選択量子消去実験を、逆行的因果解釈の支持根拠として分析する。
• 後向き時間通信（BTCC）の理論的実現可能性を評価し、真の後向き時間通信はBTI下でも『ほとんど不可能』であるが、厳密には禁止されていないと結論づける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 後向き時間解釈（BTI）は、ベルの定理に反しない範囲で、量子力学における局所性と実在論を回復できるか？
• RQ2 PDEおよびODE系における乱流の閉じ込めを数学的に形式化するには、どのような手法が必要か？
• RQ3 『エントロピー行列』は、決定論的PDE系から統計的挙動を導出可能にするために果たす役割は何か？
• RQ4 遅延選択量子消去実験などの実験的結果は、量子力学における後向き因果関係の妥当性をどの程度支持するか？
• RQ5 後向き時間量子もつれ（BTQT）は理論的に実現可能か？また、真の後向き時間通信に課される制約は何か？

主な発見

• 後向き時間解釈（BTI）は、逆行的因果関係を許容することで、局所性と実在論を回復する整合的な枠組みを提供する。
• 『エントロピー行列』は、PDEおよびODE系における乱流の閉じ込めを達成できる新しい数学的ツールとして導入され、決定論的力学から統計的予測を導出可能にする。
• 実phi-3 QFT玩具モデルの予測は、対応するPDEモデルと2M/Mマイクロ/マクロ界面モデルを組み合わせることで、成功裏に再現された。
• 真の後向き時間通信（BTCC）は、ほとんどの量子形式化では排除されるが、BTIでは『ほとんど不可能』であるが、厳密には禁止されていないため、理論的で微妙だが意味のある亀裂が生じる。
• 遅延選択量子消去実験は、逆行的因果メカニズムの妥当性を支持するものとして解釈され、BTIフレームワークに実証的信頼性をもたらす。
• 後向き時間量子もつれ（BTQT）は、BTIの実験的検証のための実現可能な実験として提唱され、逆行的因果量子力学の実証的裏付けへの道筋を示唆する。