[論文レビュー] Paradoxes and Primitive Ontology in Collapse Theories of Quantum Mechanics

Roderich Tumulka|arXiv (Cornell University)|Feb 28, 2011

Quantum Mechanics and Applications被引用数 35

ひとこと要約

この論文は、量子力学における崩壊理論が、基礎的パラドックスを解消し、整合性を保つために、時空内の物理的実体（物質を表す）である原始的ontology（PO）を必要とすると主張している。明確な原始的ontology（例えばフラッシュや物質密度）を導入することで、測定や観察に関連するパラドックスが消え、意識の心身問題を解消する必要なく、理論が経験的に適切な形になる。

ABSTRACT

Collapse theories are versions of quantum mechanics according to which the collapse of the wave function is a real physical process. They propose precise mathematical laws to govern this process and to replace the vague conventional prescription that a collapse occurs whenever an "observer" makes a "measurement." The "primitive ontology" of a theory (more or less what Bell called the "local beables") are the variables in the theory that represent matter in space-time. There is no consensus about whether collapse theories need to introduce a primitive ontology as part of their definition. I make some remarks on this question and point out that certain paradoxes about collapse theories are absent if a primitive ontology is introduced.

研究の動機と目的

• 崩壊理論における原始的ontology（PO）の役割を明確化すること。
• 原始的ontologyが明確に定義されていない場合に生じる崩壊理論のパラドックスを解消すること。
• 原始的ontologyの欠如により、心身問題に関する解決不能な問題に直面する理論が存在することを主張すること。
• 原始的ontologyが、物理的配置に基づいて巨視的観測を根拠づけることで、理論の経験的適切性を実現できることを示すこと。
• 原始的ontologyの選択が、単なる哲学的問題ではなく、観測者に依存しない一貫した量子理論を実現するために不可欠であることを示すこと。

提案手法

• ストキャスティックで非線形な波動関数の崩壊を導入する崩壊理論（GRW、Diósi、Pearleなど）を分析すること。
• ベールの「局所的実在物（local beables）」の概念に従い、時空内に物質を表す物理的実体（例：フラッシュ、物質密度）として原始的ontologyを定義すること。
• 原始的ontologyが指定されていない場合に生じる崩壊理論のパラドックス（例：巨視的結果の不整合）を検討すること。
• 原始的ontologyを必要とする理論（例：Allori, Goldstein, Maudlin）とそうでない理論（例：Albert, Lewis）の2つの立場を比較すること。
• Maudlinの主張に従い、原始的ontologyがあることで、心身問題を解消しなくても、巨視的観測（例：ポインタの位置）と理論が一致できることを示すこと。
• 原始的ontologyの必要性と心身問題を結びつけ、原始的ontologyがないと、理論が意識体験と結びつかないことを示すこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ原始的ontologyが指定されていないと、崩壊理論にパラドックスが生じるのか？
• RQ2 原始的ontologyが崩壊理論の経験的適切性を保証する上で果たす役割は何か？
• RQ3 原始的ontologyの存在が、量子力学における測定問題をどのように解消するのか？
• RQ4 なぜ心身問題が原始的ontologyの欠如する理論にとって挑戦となるのか？
• RQ5 原始的ontologyがなければ物理理論は経験的に適切に機能することができないのか？もしできないとすれば、その理由は何か？

主な発見

• 原始的ontologyが導入されると、巨視的結果の不整合などの崩壊理論のパラドックスが消える。
• GRW理論の確率的崩壊プロセス（率 $ N\lambda $）は、フラッシュや物質密度などの原始的ontologyと組み合わせて初めて物理的に整合的になる。
• 原始的ontologyのない理論は、ポインタの位置などの巨視的観測と経験的に結びつけることができず、解けない心身問題を引き起こさざるを得ない。
• 原始的ontologyがあることで、理論は時空内の物理的配置に基づいて予測を根拠づけ、意識とは独立して経験的に適切な形になる。
• 崩壊理論に原始的ontologyが必要かどうかの議論は、心身問題に関する異なる見解と深く関係している。
• 原始的ontologyを有する理論は、物理的過程がどのように意識体験を生み出すかを説明する必要がなく、科学的により実現可能である。