[論文レビュー] Collapse or no collapse? What is the best ontology of quantum mechanics in the primitive ontology framework?

Michaël Esfeld|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2016

Quantum Mechanics and Applications被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、シュレーディンガー方程式に崩壊仮説を追加しても、物理的空間における物質の原始的ontology（原初的実在像）を併せ持たない限り、測定問題を解決できないと主張する。また、波動関数が崩壊しない普遍的な波動関数によって誘導される連続的な軌道を有する点粒子を特徴とするドゥーム理論—これは、崩壊理論に比べてより一貫性があり、物理的に妥当な解決策であると主張する。崩壊理論は、相互作用の有効な力学的記述を持たず、実在論的欠如に苦しむためである。

ABSTRACT

Recalling the state of the art in the interpretation of quantum physics, this paper emphasizes that one cannot simply add a collapse parameter to the Schrödinger equation in order to solve the measurement problem. If one does so, one is also committed to a primitive ontology of a configuration of matter in physical space in order to have something in the ontology that constitutes the determinate measurement outcomes. The paper then argues that in the light of this consequence, the collapse postulate loses its attractiveness in comparison to an ontology of persisting particles moving on continuous trajectories according to a deterministic law.

研究の動機と目的

• シュレーディンガー方程式に崩壊仮説を追加することで測定問題が解決されるかどうかを評価すること。
• 決定的な測定結果を根拠づけるために、物理的空間における物質の配置という原始的ontologyがなぜ必要かを検討すること。
• ドゥーム理論と崩壊理論（例：GRW）の実在論的・力学的整合性を比較すること。
• 波動関数が崩壊しない普遍的な波動関数に加え、粒子の軌道が、崩壊に基づくアプローチよりも自然で一貫性のある解決策を提供するという主張をすること。

提案手法

• 測定問題を、波動関数の完全性、線形的時間発展、および決定的な測定結果の存在との間の矛盾として分析する。
• 原始的ontologyを、決定的な結果を根拠づけるために必要な3次元空間内の物質の物理的配置と特定する。
• 3つの原始的ontologyの提案を評価する：点粒子（ドゥーム理論）、物質密度場（GRW物質密度理論）、フラッシュ（GRWフラッシュ理論）。
• 各ontologyの力学的性質を評価し、特にドゥーム理論における誘導方程式が、粒子の軌道を通じて量子統計を再現できるかを検討する。
• 各フレームワークの物理的妥当性と力学的整合性、特に測定相互作用に関して評価する。
• 崩壊理論がフラッシュの疎らさゆえに相互作用を説明できず、その説明的力が損なわれることを主張する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 シュレーディンガー方程式に崩壊項を追加するだけで測定問題が解決可能か？
• RQ2 量子力学において、決定的な測定結果を根拠づけるために必要な最小限の物理的実在像は何か？
• RQ3 ドゥーム理論の実在論的コミットメントは、GRW型崩壊理論と比較して、整合性と説明力の面でどのように異なるか？
• RQ4 波動関数が崩壊しても、物理的空間における物質の原始的ontologyがなぜ必要か？
• RQ5 波動関数が崩壊しない普遍的な波動関数に加え、決定論的な粒子軌道が、標準量子力学の予測を再現できるか？

主な発見

• シュレーディンガー方程式に崩壊仮説を追加しても、物理的空間における物質の原始的ontologyがなければ、測定問題は解決しない。
• 原始的ontology—具体的には3次元空間内の物質の配置—は、ネコが生きていたり死んでいたりするような決定的な測定結果を根拠づけるために不可欠である。
• ドゥーム理論は、普遍的な波動関数によって誘導される連続的な軌道を有する点粒子の実在論を特徴とし、量子現象を一貫性があり決定論的に説明できる。
• GRWフラッシュ理論は、フラッシュの疎らさゆえに測定相互作用を説明できず、連続性に欠け、巨視的装置と相互作用しない。
• ドゥーム理論における波動関数は、粒子の運動を記録するための道具にすぎず、物理的実体として崩壊するものではない。
• ドゥーム理論における確率論的計算は、初期位置の無知に起因するものであり、確率的ダイナミクスとは異なり、標準量子力学の予測と整合的である。