[論文レビュー] The quantum-to-classical transition: Bohr's doctrine of classical concepts, emergent classicality, and decoherence

Maximilian Schlosshauer, Kristian Camilleri|ArXiv.org|Apr 10, 2008

Quantum Mechanics and Applications参考文献 66被引用数 22

ひとこと要約

この論文は、ニールス・ボーアの古典的概念の教義と現代のデコherence理論を調停し、環境とのエンタングルメントが量子系における古典的概念がなぜ出現するのかを動的に説明することを示している。デコherenceがボーアの認識論的要請である古典的言語の物理的根拠を提供することを示し、ボーアの解釈と動的量子-古典的転移の間の長年の緊張を解消する。

ABSTRACT

It is now widely accepted that environmental entanglement and the resulting decoherence processes play a crucial role in the quantum-to-classical transition and the emergence of "classicality" from quantum mechanics. To this extent, decoherence is often understood as signifying a break with the Copenhagen interpretation, and in particular with Bohr's view of the indispensability of classical concepts. This paper analyzes the relationship between Bohr's understanding of the quantum-classical divide and his doctrine of classical concepts and the decoherence-based program of emergent classicality. By drawing on Howard's reconstruction of Bohr's doctrine of classical concepts, and by paying careful attention to a hitherto overlooked disagreement between Heisenberg and Bohr in the 1930s about the placement of the quantum-classical "cut," we show that Bohr's view of the quantum-classical divide can be physically justified by appealing to decoherence. We also discuss early anticipations of the role of the environment in the quantum-classical problem in Heisenberg's writings. Finally, we distinguish four different formulations of the doctrine of classical concepts in an effort to present a more nuanced assessment of the relationship between Bohr's views and decoherence that challenges oversimplified statements frequently found in the literature.

研究の動機と目的

• 量子力学におけるボーアの古典的概念の教義の哲学的および物理的根拠を明確化すること。
• ボーアとハイゼンベルクの間の、量子-古典的境界の位置に関する歴史的対立を解消すること。
• デコherenceがボーアの古典的概念の要請に対する物理的・動的根拠を提供できるかどうかを調査すること。
• デコherence理論の観点から、ボーアの古典性に関する認識論的立場が冗長であるかどうかを評価すること。
• 文献における単純化を避けるために、教義の古典的概念を洗練された4段階の形式で提示すること。

提案手法

• ボーアの古典的概念の教義のハウイットの再構築を分析の基盤として用いる。
• 1930年代のボーアとハイゼンベルクの間のアーカイブおよび出版済みの通信を分析し、彼らの量子-古典的境界に関する見解の相違を明確化する。
• デコherence理論を用いて、環境とのエンタングルメントと巨視的系における量子重ね合わせの抑制をモデル化する。
• デコherenceが古典的指標状態の動的出現をもたらし、ボーアの明確な通信基準と一致することを示す。
• 実用的、認識論的、形而上学的解釈を混同しないように、教義の古典的概念の4つの形式を区別する。
• デコherenceに基づく出現と、特に量子記述における古典的言語の必要性に関して、ボーアの哲学的立場と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 デコherenceは、量子力学における古典的概念の出現に物理的根拠をどのように提供するか？
• RQ2 ボーアとハイゼンベルクの間で、量子-古典的境界の位置についてどのような対立があったのか？
• RQ3 ボーアの古典的概念の教義は、デコherenceのような動的プロセスによって正当化できるか？
• RQ4 デコherence理論の観点から、ボーアの古典的概念の要請がどの程度冗長であると見なせるか？
• RQ5 古典的概念の教義の異なる形式は、量子-古典的転移の解釈にどのように影響を与えるか？

主な発見

• デコherenceは、特に位置と運動量に関連する古典的概念が巨視的系にどのように出現するのかを、動的かつ物理的に説明する。
• 巨視的系における強い環境によるデコherenceは、量子重ね合わせを抑制し、古典的観測量の近似的固有状態を残すため、古典的言語の使用を正当化する。
• 環境における古典的情報の重複した符号化は、ボーアの対象化および明確な通信基準を支持し、古典的概念の実用的必要性と一致する。
• ボーアとハイゼンベルクの間の量子-古典的境界に関する歴史的対立は、デコherenceを通じて物理的に正当化可能なボーアの立場を示すことによって解明される。
• デコherenceは、量子力学における古典的概念の必要性を排除するのではなく、ボーアの認識論的立場の物理的基盤を提供する。これは、古典性が動的に出現するものであることを示唆する。
• この論文は、一般的にデコherenceがボーアの解釈と矛盾するとされるのを挑戦し、むしろボーアの哲学とデコherenceに基づく出現的古典性プログラムとの平和的共存を主張する。