[論文レビュー] The interpretation of quantum mechanics: where do we stand?

G. C. Ghirardi|ArXiv.org|Apr 6, 2009

Quantum Mechanics and Applications参考文献 7被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、量子力学の基礎的問題を鋭く検討し、測定問題とベルの定理の誤解について焦点を当てる。ジラルディは、ベルの不等式のおかげで実在論を放棄するという共通認識が、根拠のないものであると主張する。彼はベルの結果が実在論を必要とせず、非局所性のみを必要とすることを強調し、基礎物理学における非専門的で曇った議論の再発を警告する。

ABSTRACT

We reconsider some important foundational problems of quantum mechanics. After reviewing the measurement problem and discussing its unavoidability, we analyze some proposals to overcome it. This analysis leads us to reconsider the current debate on our best theory, i.e. quantum mechanics itself. We stress that, after the remarkable interest and the many efforts which have lead, in the last years of the past century, to a revival of the subject, and, more important, to new interesting results, we are now witnessing a re-emergence of the vague and unprofessional positions which have characterized the debate in the second quarter of the XXth century. In particular we consider as extremely serious the fact that a completely mistaken position concerning the real meaning of Bell's theorem seems to have been taken by many scientists in the field.

研究の動機と目的

• 量子力学における測定問題を再表現・再評価し、その基礎的意義を強調すること。
• ベルの定理が実在論を放棄することを必要とするという広く信じられている考えを挑戦し、これが根本的な誤解であると主張すること。
• 最近の熟練した研究の後で、基礎物理学における非専門的で曇った議論の再発の危険性を浮き彫りにすること。
• ドゥーム理論のような現実的で非局所的な理論が、量子力学と整合的であることを擁護すること。
• 理論的根拠のないままに実験結果から広範な形而的結論を導くことへの警告。

提案手法

• バナッハ空間における量子測定の理想化モデルを分析し、巨視的に異なる状態の重ね合わせが生じることを示す。
• 量子力学の線形性を適用して、測定装置の状態の重ね合わせが予測されることを示し、測定問題を導く。
• 実在論を放棄することで測定問題を解決すると主張する最近の提案をレビューし、批判する。
• ベルの不等式の元来の導出を再検討し、実在論が必須の仮定でないことを示す。
• ドゥーム理論やベルの1964年トイモデルなどの反例を用いて、完全に現実的で非局所的な理論が量子力学と両立可能であることを示す。
• 実験的ベル不等式の破れは、実在論の失敗を意味するのではなく、非局所性を意味することを主張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ標準的量子力学において測定問題は避けがたいとされるのか？
• RQ2 実在論はベルの定理において果たす役割は何か？なぜそれが必要とされるという主張が誤解であるのか？
• RQ3 ドゥーム理論のような非局所的現実的理論は、なぜ量子力学と実験結果と両立できるのか？
• RQ4 なぜベルの定理に基づいて実在論を放棄するという現在の傾向は科学的に正当化されていないのか？
• RQ5 ベルの定理を誤解することは、量子力学の基礎的研究にどのような影響を及えるのか？

主な発見

• 測定問題は、量子力学の線形性に起因し、測定装置において巨視的に異なる状態の重ね合わせが生じる。
• 標準的な収束仮説は、線形ユニタリー発展と非線形確率的収束という、互いに矛盾する2つの力学的法則を導入するため、整合性に欠ける。
• ベルの不等式は実在論の仮定を必要としない。それは局所性と測定結果の同時確率の存在を必要とするのみである。
• ドゥーム理論やベルの1964年モデルといった反例は、完全に現実的で非局所的な理論が量子力学の予測を再現可能であることを証明する。
• ベルの不等式の実験的破れは、実在論の失敗を意味するのではなく、非局所性を意味する。これは広く信じられている誤解である。
• 一部の物理学者がベルの定理に基づいて実在論を放棄する傾向が高まっているが、これは科学的に根拠がなく、真剣な基礎的研究を損なうリスクをはらんでいる。