[논문 리뷰] Reconstructing Quantum Mechanics Without Foundational Problems

C. S. Unnikrishnan|arXiv (Cornell University)|2018. 12. 14.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 20인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 하미لتوني안 작용역학을 복소수 작용파로 구성된 보편 이론으로 확장하여 양자역학을 재구성함으로써, 파동함수 붕괴와 비국소성 등의 기초 문제를 제거한다. 슈뢰딩거 방정식은 단일 입자 작용파 역학의 집단 평균으로 도출되며, 측정 문제와 얽힘 현상에 대한 해소를 이끌어내면서도 모든 실험적 예측을 유지한다.

ABSTRACT

I present a reconstruction of general Hamiltonian action mechanics that eliminates all foundational problems of quantum mechanics. The key advance is the completion of Hamiltonian mechanics to the universal mechanics of particles based on action-waves, consistent with the inclusive validity of the principle of stationary action. It is found that irreducible indeterminism is intrinsic and universal at all scales of dynamics. The new action-wave equation is the complete description of single dynamical histories, dissolving the classical-quantum divide. The statistical theory of quantum mechanics emerges as the ensemble average of modified action dynamics. The ensemble average of the new action mechanics leads to a hybrid function consisting of the action-waves and the probability density of the ensemble. This hybrid wavefunction obeys the Schrödinger equation, which is not a single particle dynamical equation. The reconstructed mechanics without matter waves is free of the cardinal problem known as the collapse of the wavefunction and with that, the vexing issue of quantum measurement is resolved. Another significant advance is the correct decoding of quantum entanglement and purging of nonseparability and nonlocality in quantum correlations. The action-waves do not carry the burden of divergent zero-point energy. The reconstructed mechanics is in complete agreement with all empirical requirements and in harmony with credible physical ontology.

연구 동기 및 목표

• 양자역학의 오랜 기초 문제, 특히 파동함수 붕괴와 측정 문제를 해결하기 위해.
• 고전역학과 양자역학을 하나의 작용파 형식으로 통합함으로써 고전-양자 분리 문제를 제거하기 위해.
• 얽힘에서의 비국소성과 비분리성 없이도 물리적 온톨로지를 제공하기 위해.
• 슈뢰딩거 방정식이 기본적인 단일 입자 방정식이 아니라 집단 평균 기반의 서술임을 보여주기 위해.
• 작용파로 기술된 시스템의 물리적 상태를 재해석함으로써 아인슈타인의 국소성을 복원하기 위해.

제안 방법

• 새로운 운동 방정식 도입: ∂ζ(S)/∂t = –(i/ε)Hζ, 여기서 ζ(x,t) = exp(iS(x,t)/ε)는 복소수 작용파이다.
• 작용파를 물리적 작용의 실체로 간주함으로써 하미르톤 역학을 완성하고, 물질 입자와는 별개로 간주한다.
• ε → 0일 때 작용파 방정식의 극한으로 하미르톤-자코비 방정식을 도출한다.
• 집단 확률 밀도 |χ|²와 평균 작용파 ⟨ζ⟩를 조합하여 하이브리드 집단 함수 ψ(x,t) = |χ|⟨ζ(x,t)⟩를 구성한다.
• 이 하이브리드 함수 ψ(x,t)가 슈뢰딩거 방정식과 보른의 규칙을 만족하지만, 단일 입자 파동함수는 아니라는 것을 보인다.
• 양자 얽힘과 상관관계가 상수 단위 위상 조건을 가진 작용파의 국소적 간섭에서 기인한다는 것을 입증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 작용의 역학을 파동함수 대신 재해석함으로써, 파동함수 붕괴와 측정 문제와 같은 양자역학의 기초 문제를 해결할 수 있는가?
• RQ2 슈뢰딩거 방정식은 단일 입자에 대한 기본 방정식인가, 아니면 작용파의 잠재적 통계역학적 동역학에서 유도되는가?
• RQ3 물리적 기초를 재정의함으로써 비분리성이나 비국소성 없이도 양자 얽힘과 비국소적 상관관계를 설명할 수 있는가?
• RQ4 정적 작용 원리의 보편성은 모든 척도의 역학에서 작용파가 물리적 실체로 존재해야 한다는 것을 필수적으로 요구하는가?
• RQ5 물리적 상태가 단일 입자 파동함수가 아니라 작용파로 기술될 경우, 아인슈타인의 국소성이 양자역학에서 유지될 수 있는가?

주요 결과

• 작용파 방정식 ∂ζ(S)/∂t = –(i/ε)Hζ는 단일 입자에 대한 완전하고 보편적인 운동 방정식이며, 고전적 하미르톤-자코비 방정식을 대체한다.
• 불확정성은 척도에 관계없이 본질적으로 존재하며, 기본 작용 척도 ε = ħ에서 기인한다.
• 슈뢰딩거 방정식은 단일 입자 운동 방정식이 아니라 하이브리드 함수 ψ(x,t) = |χ|⟨ζ(x,t)⟩에 대한 집단 평균 방정식이다.
• 작용파 역학이 단일 역사 수준에서 완전하고 결정론적이므로 측정과 파동함수 붕괴가 제거된다.
• 얽힘은 개별 입자 상태의 성질이 아니라 집단 개념이며, 상수 총 위상 조건을 가진 작용파의 국소적 간섭에서 기인한다.
• 아인슈타인 국소성은 엄격히 유지된다: 비국소적 영향이나 초광속 신호 전파가 발생하지 않으며, 측정은 오직 국소적 간섭의 결과만을 드러낸다.