[論文レビュー] To the rescue of Copenhagen interpretation

Igor Salom|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2018

Quantum Mechanics and Applications参考文献 4被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、フローチッガー＝レナーの Gedankenexperiment が最近提起した挑戦に対してコペンハーゲン解釈を防衛する。その主張は、ウィグナーの友が重ね合わせ状態の結果を主観的に認識しない、むしろ矛盾する可能性のいずれとも認識しない、という点に拠る。これにより、ユニタリックな進化と波動関数の崩壊という解釈の核心的仮定が保たれる。主な貢献は、重ね合わせ状態の主観的認識を仮定しないことで、矛盾を回避するウィグナーの友の状況の再解釈にある。

ABSTRACT

A recent paper "Single-world interpretations of quantum theory cannot be self-consistent" [arXiv:1604.07422] by D. Frauchiger and R. Renner has attracted a considerable interest of a broader physics audience and shortly elicited a number of replies. In spite of the objections that ensued, we find that significant part of the controversial initial claim has not been refuted - on the contrary, arguments presented both in the initial paper and in the replies seem to leave no longer room for the basic Copenhagen interpretation of quantum mechanics. We revisit the controversy trying to pinpoint the exact phenomenon that lies in its core, pointing out to some aspects of the problem that seem to have been mostly overlooked. Taking all conclusions into account, we here propose novel ways to approach the ostensible paradox, in which the Copenhagen interpretation is naturally preserved. Whereas arguments presented in Frauchiger and Renner paper and the replies that followed revolve over whether Wigner's friend would perceive only one or both of the possible outcomes, we offer the third, pretty obvious solution - namely, that Wigner's friend, in the well known setup, would subjectively perceive {\it none} of the potentially conflicting outcomes. As a side note, we also argue that, contrary to the often stated beliefs, hypothetical real experimental realization of Wigner's friend thought experiment actually would not provide us with any new insight into the quantum mechanics.

研究の動機と目的

• コペンハーゲン解釈を揺るがしかねないと思われるフローチッガー＝レナーの Gedankenexperiment における顕著な矛盾を解消すること。
• ウィグナーの友が重ね合わせ状態の両方の結果を主観的に認識しなければならないという仮定に反論し、代わりにそのような認識は発生しないと主張すること。
• 測定と主観的経験の役割を再解釈することで、コペンハーゲン解釈を保存すること。
• ウィグナーの友の Gedankenexperiment の実際の実現は、量子力学の基礎に関する新たな知見をもたらさないということを主張すること。
• 量子力学の解釈と主観的意識の理論との間の深い概念的関連性を強調すること。

提案手法

• 重ね合わせ状態の結果を友が経験すると仮定するのを拒否することで、ウィグナーの友の Gedankenexperiment を再解釈する。
• 標準的な設定において、友はどちらの結果とも主観的に認識しないと提案する。これにより、異なる観測者視点に起因するパラドックスを回避する。
• この再解釈が、主観的崩壊解釈（例えば、相対的量子力学、QBism など）に与える影響を分析する。
• 機械的崩壊モデル（例：GRW、ペンローズ）とユニタリックで崩壊に基づく解釈を対比し、崩壊のないユニタリックな解釈のみがコペンハーゲン枠組みを保つことができることを示す。
• 同じ形式的枠組み（ユニタリックな進化 ＋ 崩壊）に依拠するあらゆる解釈は同一の予測を行うため、実験ではそれらを区別できないと主張する。
• 論理的整合性と概念的分析を用いて、パラドックスは友が重ね合わせを認識すると仮定する場合にのみ生じることを示し、本論文はその仮定を拒否する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フローチッガー＝レナーのパラドックスを踏まえて、コペンハーゲン解釈は整合的ままでいられるか？
• RQ2 主観的認識はウィグナーの友の状況において果たす役割は何か？ 友は重ね合わせ状態の結果を経験するのか？
• RQ3 ウィグナーの友の Gedankenexperiment が実際に実現された場合、量子力学に関する新たな知見が得られるのか？
• RQ4 量子力学の解釈は、意識や主観的経験の解釈とどのように関連しているか？
• RQ5 ウィグナーの友の実験が実現できない根本的な物理的または情報的制限は存在するのか？

主な発見

• 本論文は、ウィグナーの友が重ね合わせ状態にある二つの可能な結果のいずれに対しても主観的に認識しないと主張し、顕著なパラドックスを解消する。
• この再解釈により、コペンハーゲン解釈の核心的仮定である「測定間のユニタリックな進化」と「測定による波動関数の崩壊」が保たれる。
• 著者らは、友が重ね合わせを認識しない限り、相対的量子力学、QBism など主観的崩壊に依拠する解釈は、フローチッガー＝レナーの議論によって排除されないという結論に至る。
• 本論文は、機械的崩壊モデル（例：GRW、ペンローズ）が、非ユニタリックな力学ゆえにコペンハーゲン解釈と不整合であると主張する。
• ウィグナーの友の Gedankenexperiment が実際の実験で実現されたとしても、同じ形式的枠組みに依拠する解釈の間では区別がつかないため、量子力学の基礎に関する新たな知見は得られない。
• 著者らは、量子力学の根本的問題と主観的意識の問題が深く結びついており、両者を併せて分析する必要があると示唆する。