[논문 리뷰] Quantum Mechanics Without Observers

William Sulis|arXiv (Cornell University)|2013. 02. 18.

Quantum Mechanics and Applications인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 과정 이론과 조합 게임을 기반으로 한 실재론적이고 관측자 없는 양자역학을 제안하며, 국소적이지 않은 비결정론적 숨겨진 변수를 사용해 관측자가 없이도 표준 양자역학을 재현한다. 양자 현상을 이산적이며 관측 불가능한 과정에서 기인하는 것으로 모델링하며, 이 과정은 '현실 게임'에 의해 제어되며, 보간과 토큰 기반 역학을 통해 파동함수 재구성 보장한다.

ABSTRACT

The measurement problem and the role of observers have plagued quantum mechanics since its conception. Attempts to resolve these have introduced anthropomorphic or non-realist notions into physics. A shift of perspective based upon process theory and utilizing methods from combinatorial games, interpolation theory and complex systems theory results in a novel realist version of quantum mechanics incorporating quasi-local, nondeterministic hidden variables that are compatible with the no-hidden variable theorems and relativistic invariance, and reproduce the standard results of quantum mechanics to a high degree of accuracy without invoking observers.

연구 동기 및 목표

• 관측자나 인류 중심적 요소를 도입하지 않고도 양자역학의 측정 문제를 해결하기 위해.
• 상대성 이론에 따라 불변이며, 숨겨진 변수 정리와도 호환되는 실재론적 프레임워크를 개발하기 위해.
• 양자역학이 플랑크 또는 그 이하 스케일의 이산적 기본 역학의 점점 가까운 근사 극한으로서 어떻게 기인하는지 보여주기 위해.
• 물리적 실체가 기본 요소들(실제 순간들)의 정보적으로 일관된 패턴에서 기인하는 수학적으로 일관되고 검증 가능한 모델을 제공하기 위해.

제안 방법

• 실재를 시간과 공간적 확장을 갖는 이산적이며 관측 불가능한 '실제 순간들'의 순서로 모델링하며, 정보적 흔적을 남긴 후 사라진다.
• 두 명의 플레이어가 참여하는 조합 게임인 '현실 게임'을 사용하여 과정 역학을 시뮬레이션하며, 플레이어들이 informon을 생성하고 대수적 사상으로 성질을 할당한다.
• 보간 이론과 샤논 샘플링을 적용하여 이산적 informon을 인과 다각형에 통합하고, 이중기저 함수를 통해 연속적 파동함수를 재구성한다.
• 개별 informon의 기여를 합산한 것으로 물리적 상태를 표현한다: $\Psi(x_i) \mathrm{T}_{x_i}\Phi$이며, 이는 템플릿 함수 $\Phi$와 가중치 $\Psi(x_i)$를 사용한다.
• 역학 법칙을 현실 게임의 전략으로 구현하며, 연속적인 현실 테이블로의 타당한 상태 진화를 보장하는 일관성 기준을 적용한다.
• 그린 함수와 경로 적분 변형을 사용하여 이산적 테이프스트리에 대한 가중치 $\Psi(x_i)$를 계산하며, 전역 초위상에 의존하지 않는다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 관측자가 없고 측정 문제를 피하는 실재론적이고 관측자 없는 양자역학 해석을 구성할 수 있는가?
• RQ2 플랑크 이하 스케일에서 본질적으로 이산적이고 관측자에 의존하지 않는 역학으로부터 양자역학이 어떻게 기인하는가?
• RQ3 상대성 이론의 불변성과 숨겨진 변수 정리와도 충족시키면서도 표준 양자역학 예측을 회복할 수 있는가?
• RQ4 이산적이며 본질적으로 관측 불가능한 과정에서 어떻게 파동적 행동과 연속성이 기인하는가?
• RQ5 토큰과 보간은 국소적 이산 사건들로부터 전역 파동함수를 재구성하는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 모델은 관측자나 파동함수 붕괴 없이도 비상대론적 양자역학의 결과를 매우 높은 정확도로 재현한다.
• 파동함수는 인과 다각형에 통합된 이산적 informon들의 기여 합으로서 기인하는, 밴드 제한된 구조임을 보여준다.
• 현실 게임은 플레이어 2가 사전에 정해진 오차 범위 내에서 정확한 파동함수를 재구성함으로써 승리함을 보장하여, 모델의 역학의 타당성을 입증한다.
• 이중기저 함수와 템플릿 함수 $\Phi$의 사용은 이산 샘플링 점들로부터 전역 상태를 일관되게 재구성할 수 있게 한다.
• 모델은 국소적이지 않은 비결정론적 숨겨진 변수를 사용함으로써 벨의 숨겨진 변수 정리의 제약을 피한다.
• 이 프레임워크는 이론적으로 검증 가능하며, 이산 역학과 기인한 파동 행동은 샘플링된 informon들로부터의 파동함수 재구성 일관성으로 조사될 수 있다.