[논문 리뷰] Nothing happens in the Universe of the Everett Interpretation

Jan-Markus Schwindt|arXiv (Cornell University)|2012. 10. 31.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 27인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 엘리엇 해석(다중 세계 해석)에서 유니버설 상태벡터만으로는 외부 관측자나 선호되는 분해 없이도 내재된 구조를 지니지 못하므로, 우주는 본질적으로 공백임을 주장한다. 이는 명시적 동역학, 측정 결과, 상호작용을 하는 부분계의 존재가 관측자의 힐베르트 공간 분해와 기저의 선택에 의해만 발생하는 환영일 뿐이며, 이는 이 해석이 '세계가 없는' 상황으로 수렴함을 시사한다.

ABSTRACT

Since the scalar product is the only internal structure of a Hilbert space, all vectors of norm 1 are equivalent, in the sense that they form a perfect sphere in the Hilbert space, on which every vector looks the same. The state vector of the universe contains no information that distinguishes it from other state vectors of the same Hilbert space. If the state vector is considered as the only fundamental entity, the world is completely structureless. The illusion of interacting subsystems is due to a "bad" choice of factorization (i.e. decomposition into subsystems) of the Hilbert space. There is always a more appropriate factorization available in which subsystems don't interact and nothing happens at all. This factorization absorbs the time evolution of the state vector in a trivial way. The Many Worlds Interpretation is therefore rather a No World Interpretation. A state vector gets the property of "representing a structure" only with respect to an external observer who measures the state according to a specific factorization and basis.

연구 동기 및 목표

• 유니버설 상태벡터만으로는 물리적 구조나 동역학이 없음을 주장함으로써 엘리엇 해석의 타당성을 도전한다.
• 힐베르트 공간의 부분계로의 분해가 유니버설 웨이브 함수로부터 관측 가능한 물리학을 유도하는 데서 발생하는 근본적 문제를 규명한다.
• 상호작용, 측정, 시간 진화의 외형은 상태벡터 자체에 기본적인 것이 아니라 관측자의 기저와 분해 선택에 의한 산물임을 보여준다.
• 외부 관측자나 환경이 없으면 유니버설 상태벡터는 힐베르트 공간 내 임의의 다른 정규화된 벡터와 구조적으로 구별되지 않으며, 이는 '세계가 없는' 해석으로 이어진다.

제안 방법

• 힐베르트 공간에서 유니버설 상태벡터를 분석하며, 모든 단위 벡터가 유니터리 군에 의해 기하학적으로 동일하므로 완벽한 구를 이룬다고 지적한다.
• 내부적 구조가 없기 때문에 상태벡터 자체로는 서로 다른 물리적 구성이나 부분계를 구별할 수 없다고 주장한다.
• 힐베르트 공간을 텐서 tích으로 분해하는 것(예: 시스템, 계측기, 환경)은 유일하지 않으며, 외부에서 부여되어야 한다고 제기한다.
• 서로 다른, 더 적절한 분해 방식을 항상 선택할 수 있으며, 이 경우 부분계 간의 상호작용도 없고 시간 진화도 발생하지 않으며, 모든 동역학이 자명하게 흠뻑 흠뻑 흠뻑 흡수된다고 보여준다.
• 일반 상대성 이론에서 시간 슬라이스의 선택을 비유로 사용하여, 기저와 분해가 본질적인 것이 아니라 관례적임을 주장한다.
• 관측자가 특정한 분해와 기저를 선택하는 외부 관측자가 존재할 때 비로소 물리적 구조와 동역학이 나타난다고 결론을 내린다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 엘리엇 해석에서 외부 관측자가 없으면 유니버설 상태벡터가 내재된 물리적 구조를 지닐 수 있는가?
• RQ2 상태벡터가 힐베르트 공간의 단순한 벡터일 뿐이면, 왜 우주는 상호작용하는 부분계들과 시간 진화를 보이는 것처럼 보이는가?
• RQ3 힐베르트 공간을 부분계로 분해하는 것은 본질적인 특성인지, 아니면 물리적 현실을 결정짓는 관례적인 선택인가?
• RQ4 확률과 측정 결과의 외형은 상태벡터와 유니터리 동역학만으로 유도될 수 있는가?
• RQ5 관측자는 시간이 없고 유니터리인 양자 우주에서 물리적 구조를 창출하는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 엘리엇 해석에서 유니버설 상태벡터는 힐베르트 공간 내 임의의 다른 정규화된 벡터와 구조적으로 구별되지 않으며, 이는 내재된 물리적 내용이 없음을 시사한다.
• 측정, 분열 등 모든 외형적 동역학은 특정한 힐베르트 공간 분해와 기저의 선택에 의한 산물이며, 상태벡터 자체에 기본적인 것이 아니다.
• 서로 다른 부분계가 상호작용하지 않으며 시간 진화도 발생하지 않는 더 적절한 분해 방식이 항상 존재하므로, 우주는 동역학적으로 자명해진다.
• 고전적 세계의 물체, 상호작용, 확률의 외형은 전적으로 외부 관측자가 선택한 분해와 측정 기저에 따라 달라진다.
• 따라서 다중 세계 해석은 '세계가 없는' 해석으로 더 잘 묘사될 수 있으며, 상태벡터만으로는 물리적 구조를 지탱할 수 없다.
• 측정 과정과 관측자는 단순한 인지적 요소가 아니라, 이 이론에서 어떤 물리적 구조도 창출하기 위해 철학적으로 필수적이다.