[논문 리뷰] Is the end in sight for theoretical pseudophysics?

Ulrich Mohrhoff|ArXiv.org|2003. 05. 17.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 47인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 양자역학이 기본적으로 시공간적 구조를 가진 현실의 묘사가 아니라 확률 알고리즘이며, 해석적 역설은 양자 영역에 고전적 시공간적 구조를 투영함으로써 발생한다고 주장한다. 양자 상태가 연속적으로 진화한다는 가정을 기각하고 뇌신경생물학적 제약이 공간과 시간에 대한 우리의 인식을 형성한다는 것을 인식함으로써, 이 논문은 측정 문제를 해결하고, 양자 현실이 비시공간적이고 비물질적임을 보이며, 모든 물리적 구분이 측정 맥락에 따라 상대적이고 조건적임을 보여준다.

ABSTRACT

The question of what ontological message (if any) is encoded in the formalism of contemporary physics is, to say the least, controversial. The reasons for this state of affairs are psychological and neurobiological. The processes by which the visual world is constructed by our minds, predispose us towards concepts of space, time, and substance that are inconsistent with the spatiotemporal and substantial aspects of the quantum world. In the first part of this chapter, the latter are extracted from the quantum formalism. The nature of a world that is fundamentally and irreducibly described by a probability algorithm is determined. The neurobiological processes responsible for the mismatch between our "natural" concepts of space, time, and substance and the corresponding aspects of the quantum world are discussed in the second part. These natural concepts give rise to pseudoproblems that foil our attempts to make ontological sense of quantum mechanics. If certain psychologically motivated but physically unwarranted assumptions are discarded (in particular our dogged insistence on obtruding upon the quantum world the intrinsically and completely differentiated spatiotemporal background of classical physics), we are in a position to see why our fundamental physical theory is a probability algorithm, and to solve the remaining interpretational problems.

연구 동기 및 목표

• 해석적 역설의 근본 원인을 심리학적 및 뇌신경생물학적 편향으로 식별함으로써 양자역학의 기초 위기를 해결하는 것.
• 양자역학이 확률 알고리즘이지만, 물리적 현실의 본질을 재정의함으로써 근본적인 이론이 될 수 있음을 보여주는 것.
• 양자 상태의 연속적 진화라는 고전적 가정을 기각하고, 시공간의 내재적 분리 개념을 버림으로써 측정 문제의 본질이 사라짐을 보여주는 것.
• 측정자가 존재하지 않는 관찰자 독립적 현실에 대한 믿음을 도전함으로써, 인식이 양자 형식과 호환되지 않는 고전적 프레임워크를 어떻게 구성하는지 드러내는 것.
• 양자역학의 존재론적 함의를 수용하지 못하는 데에는 이론의 한계가 아니라 깊이 뿌리내린 인지적 경향성 때문임을 주장하는 것.

제안 방법

• 확률 진폭의 온톨로지적 함의와 측정 결과에 대한 확률 부여에서의 역할을 추출하기 위해 양자 형식을 분석한다.
• 뇌가 공간적 구분을 어떻게 구성하는지 설명하기 위해 '쿠키 커터 패러다임'(CCP)을 적용한다. 이는 고전적 공간 분할에 물리적 실재성을 오해하게 만드는 원인을 밝힌다.
• 측정 결과가 접근 가능한 경우(간섭을 유도하는 진폭의 합산)와 접근 불가능한 경우(고전적 확률을 유도하는 제곱 진폭의 합산)를 구분하며, 이 둘 사이의 구분은 물리적으로 구별 가능한 경우에만 물리적 의미를 가진다는 것을 보여준다.
• 파동함수를 시간에 따라 진화하는 물리적 상태로 보지 않고, 향후 측정 결과의 확률을 코딩하는 계산 도구로 재해석한다.
• 측정 간의 '흐릿하고 시간적으로 구분되지 않는 상태' 개념을 도입하여 연속적 진화 개념을 대체한다.
• 분해상태 이론, 자발적 국소화 이론, 모달 해석 등 해석적 프레임워크를 비판적으로 평가하며, 이들이 핵심 문제인 양자 현상에 고전적 시공간을 투영하는 데 실패함을 보여준다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 우리는 양자역학이 기본적으로 확률 알고리즘임에도 불구하고 '측정 문제'가 필요하다고 느끼는가?
• RQ2 어떤 뇌신경생물학적 및 심리적 메커니즘이 우리가 양자 세계에 고전적 시공간적 구조를 투영하게 만드는가?
• RQ3 왜 양자역학은 근본적인 이론이면서도 단지 확률 알고리즘일 수 있으며, 물리적 사건을 묘사하지는 않을 수 있는가?
• RQ4 양자 영역에서 공간적 및 시간적 구분의 존재론적 지위는 무엇이며, 왜 이는 측정 맥락에 따라 조건적일까?
• RQ5 고전적 가정을 기각함으로써 통합적 해결 가능성이 있음에도 불구하고, 왜 양자 기초 이론 분야의 해석적 프레임워크들은 여전히 갈등을 겪는가?

주요 결과

• 수소 원자의 정적 상태에 있는 전자는 영역 V 안에 있거나 밖에 있거나 중간 확률을 가지며, 이는 전자의 입장에서 공간적 구분이 물리적으로 실재하지 않음을 의미한다.
• 'V 안에 있음'과 'V 밖에 있음'의 구분은 물리적 세계의 특성은 아니며, 정신적 구성물이므로 공간적 구분은 근본적이지 않고 측정 맥락에 따라 조건적임을 시사한다.
• 중간 측정 결과가 접근 불가능할 경우, 확률은 제곱하기 전에 진폭을 합산함으로써 계산되며, 이는 간섭을 유도한다. 접근 가능할 경우, 확률은 제곱 후에 합산되며, 이는 고전적 상관관계를 반영한다.
• 소위 '측정 문제'는 양자 상태가 연속적으로 진화한다는 생각을 기각하고, 측정 간에 세계가 시간적으로 구분되지 않은 흐릿한 상태임을 수용함으로써 사라진다.
• 공간적 및 시간적 구분이 뇌신경생물학적으로 구성된 것이며 양자 형식에 내재되어 있지 않다는 사실은 관찰자 독립적 현실에 대한 믿음을 훼손한다.
• 양자역학의 존재론적 함의를 수용하지 못하는 데에는 이론의 한계가 아니라 인간 마음이 양자 영역에 고전적 시공간적 구조를 투영하는 데에 내재된 경향성 때문임을 보여준다.