[論文レビュー] There Is No Action at a Distance in Quantum Mechanics, Spooky or Otherwise

S. P. Boughn|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Quantum Mechanics and Applications参考文献 4被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、広く一般的に語られる『遠隔作用』の主張とは対照的に、量子力学が遠隔作用を含まないと主張している。ボーンは、『不気味な遠隔作用』とされる現象が、波動関数の実在的性質を誤解することに起因しており、もつれが物理的現実における非局所性を意味するのではなく、数学的形式主義におけるものであると主張している。

ABSTRACT

I feel compelled to respond to the frequent references to spooky action at a distance that often accompany reports of experiments investigating entangled quantum mechanical states. Most, but not all, of these articles have appeared in the popular press. As an experimentalist I have great admiration for such experiments and the concomitant advances in quantum information and quantum computing, but accompanying claims of action at a distance are quite simply nonsense. Some physicists and philosophers of science have bought into the story by promoting the nonlocal nature of quantum mechanics. In 1964, John Bell proved that classical hidden variable theories cannot reproduce the predictions of quantum mechanics unless they employ some type of action at a distance. I have no problem with this conclusion. Unfortunately, Bell later expanded his analysis and mistakenly deduced that quantum mechanics and by implication nature herself are nonlocal. In addition, some of these articles present Einstein in caricature, a tragic figure who neither understood quantum mechanics nor believed it to be an accurate theory of nature. Consequently, the current experiments have proven him wrong. This is also nonsense.

研究の動機と目的

• 量子力学における非局所性の広く一般的な信念、特に『不気味な遠隔作用』の考えを挑戦すること。
• アインシュタインの懸念が物理的ではなく形而上学的であったこと、そして彼が量子力学を根本的に正しくはないと考えたのではなく、完成していないと考えたことの明確化。
• 波動関数を実在的現実として解釈すべきではなく、測定結果を予測するための道具として解釈すべきであると主張すること。
• 一般向け科学報道においてアインシュタインが量子力学を拒否したと誤解されがちな状況を是正すること。
• 量子もつれにおいても超光速の信号伝達が発生しないこと、相対性理論との整合性が保たれていることを強調すること。

提案手法

• 1927年のソルヴェー会議および1935年のEPR論文におけるアインシュタインの元来の議論を分析し、『不気味な遠隔作用』の懸念の源をたどること。
• 波動関数の実在的解釈（物理的現実としてのもの）と、統計的予測のための認識論的役割との区別をすること。
• コペンハーゲン解釈と密度行列形式を用いて、波動関数の収束が物理的影響ではなく知識の変化であることを示すこと。
• スタップとハートルの主張を引用し、波動関数の収束が観測者に依存するものであり、物理的プロセスではないことを説明し、超光速信号伝達を回避できることを示すこと。
• アインシュタインの仮定である分離原理を用いて、物理的現実が遠く離れた出来事によって即座に影響を受けることはできないと主張すること。
• ベルの定理が自然における非局所性を証明するのではなく、局所的隠れ変数理論を除外するにすぎないことを示し、量子力学自体の非局所性を証明するものではないと反論すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 量子もつれは物理的現実における遠隔作用を意味するのか？
• RQ2 超光速信号伝達の証拠がないにもかかわらず、なぜ一般報道はもつれが非局所性を含むと根強く主張し続けるのか？
• RQ3 アインシュタインの量子力学およびその完全性に関する真の立場は何か？ 一般に描かれるレッテルとはどのように異なるのか？
• RQ4 波動関数を物理的現実として解釈できるのか、それとも測定結果の予測のための道具にすぎないのか？
• RQ5 コペンハーゲン解釈は、相対性理論に反しない形で、もつれにおける apparent 非局所性をどのように解消できるのか？

主な発見

• 量子力学には物理的遠隔作用が存在しない。非局所性の外見は、波動関数を実在的であると誤解することに起因する。
• アインシュタインは量子力学を拒否したのではなく、より深い理論の極限として現れる不完全な理論であると考えており、量子力学自体が誤りであるとは思っていなかった。
• コペンハーゲン解釈における波動関数の収束は物理的プロセスではなく、知識の変化にすぎず、したがって超光速の影響を意味しない。
• もつれ状態に関する実験は、遠隔作用を示していない。なぜなら、光より速く情報や信号が伝わることはないからである。
• ベルの定理は局所的隠れ変数理論を除外するが、量子力学自体が非局所的であることを証明するものではなく、このような理論が量子力学の予測を再現できないことだけを示している。
• 『不気味な』遠隔作用の認識は、波動関数に物理的現実を帰属させることに起因しており、ボーンはこれを物理的ではなく哲学的誤謬であると主張している。