[論文レビュー] The Macroscopic Quantum Effect in Nonlinear Oscillating Systems: a Possible Bridge between Classical and Quantum Physics

Danil Doubochinski, Jonathan Tennenbaum|ArXiv.org|Nov 30, 2007

Mechanical and Optical Resonators参考文献 6被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、位相依存の作用的相互作用によって駆動される非線形振動系におけるマクロな量子効果（MQE）が、力のニュートン的概念を新たな物理的相互作用枠組みに置き換えることで、古典的および量子物理学を統合する可能性を提案している。主な貢献は、結合非線形系における振幅量子化の同定であり、マクロ現象と量子現象の間の橋渡しとなる可能性を示している。

ABSTRACT

Einstein, De Broglie and others hoped that the schism between classical and quantum physics might one day be overcome by a theory taking into account the essential nonlinearity of elementary physical processes. However, neither their attempts, nor subsequent ones were able to supply a unifying principle that could serve as a starting-point for a coherent understanding of both microphysical and macroscopic phenomena. In the late 1960s the phenomenon of amplitude quantization, or Macroscopic Quantum Effect (MQE), was discovered in a class of nonlinear oscillating systems in which two or more subsystems are coupled to each other by interactions having a specific phase-dependent character -- so-called argumental interactions. Experimental and theoretical studies of the MQE, carried out up to the present time, suggest the possibility of a new conceptual framework for physics, which would provide a bridge between classical and quantum physics, replacing the Newtonian notion of "force" by a new conception of physical interaction. The present paper presents a brief introduction to the MQE and some ideas about its possible significance in the search for new approaches to the understanding of quantum phenomena.

研究の動機と目的

• 非線形振動系がマクロな量子効果を示すことで、古典的および量子物理学を統合する可能性を検討すること。
• 結合系における位相依存（作用的）相互作用が振幅量子化をどのように引き起こすかを調査すること。
• MQEが、古典的力の概念を置き換える新しい物理的相互作用モデルを提供する概念的枠組みを提示すること。
• マクロ的非線形力学を通じて量子現象を理解する理論的基盤を提供すること。
• 非線形的マクロ系からの量子行動の出現を再解釈することで、量子基礎理論に対する新たな手法を刺激すること。

提案手法

• 位相依存（作用的）相互作用によって結合された2つ以上の部分系を有する非線形振動系を分析する。
• ジョセフソン接合や非線形振り子などの系で観測された振幅量子化の理論的モデルを適用する。
• 古典的力に基づくモデルとは根本的に異なるエネルギー交換メカニズムを記述するため、作用的相互作用の概念を用いる。
• マクロ系における観察されたMQEと、波動関数の収束や離散的エネルギー準位といった量子現象との類似性を示す。
• 物理的相互作用が力場ではなく位相整合性に基づいて定義される概念的枠組みを構築する。
• MQEの存在と重要性を支持する非線形系からの実験的および理論的証拠をレビューする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非線形振動系におけるマクロな量子効果が、古典的および量子物理学の統合的枠組みを提供できるか？
• RQ2 結合非線形系における位相依存（作用的）相互作用が、どのように振幅量子化を引き起こすか？
• RQ3 非線形性がマクロ系における量子的挙動を生成する役割を果たす仕組みは何か？
• RQ4 位相整合性に基づく新しい相互作用モデルによって、力の概念をどのように置き換えることができるか？
• RQ5 MQEは、従来の量子現象の解釈をどのように挑戦または拡張するか？

主な発見

• 振幅量子化（マクロな量子効果（MQE）と呼ばれる）は、作用的相互作用を有する非線形振動系で観測された。
• MQEは、特定の位相依存結合によって生じ、マクロ系における離散的エネルギー準位をもたらす。
• MQEの実験的および理論的研究は、マクロ的および量子的現象を網羅する一貫した物理的枠組みを示唆している。
• この現象は、古典的ニュートン的力のモデルに挑戦し、位相整合性に基づく物理的相互作用の新しい概念を示唆している。
• MQEは、量子力学の基本的仮定を必要とせず、マクロ的非線形力学と非ニュートン的相互作用メカニズムを通じて、古典的および量子物理学を統合する可能性を提供する。
• 結果は、量子的挙動が、量子力学の基本的仮定を必要とせず、自然にマクロな非線形系で出現しうることを支持している。