[论文解读] A Suggestion for a Teleological Interpretation of Quantum Mechanics

Eyal Gruss|ArXiv.org|Jun 14, 2000

Quantum Mechanics and Applications参考文献 1被引用 8

一句话总结

本文通过为宇宙引入一个未来终态边界条件，提出了一种量子力学的目的论解释，利用两态矢量形式化解除单次测量中的概率性。通过为测量装置分配与标准量子预测分布匹配的终态指针态，该方案实现了无需额外动力学的确定性、局域性和本体论的波函数坍缩，通过双时间退相干和弱测量解决了测量问题。

ABSTRACT

We suggest solving the measurement problem by postulating the existence of a special future final boundary condition for the universe. Although this is an extension of the way boundary conditions are usually chosen (in terrestrial laboratories), it is our only deviation from standard quantum mechanics. Using two state vectors, or the "two-state", to describe completely the state of systems of interest, we analyze ideal and "weak" measurements, and show the consistency of our scheme. If the final state of a measuring device is assigned to be one of the possible outcomes of the measurement, an effective reduction is observed after an ideal measurement process. For final conditions chosen with an appropriate distribution, the predictions of standard quantum mechanics may be reconstructed, thus eliminating probability from the description of any single measurement. The interpretation attained, the Teleological Interpretation, is an ontological one; it is local and deterministic. Other special assumptions in the choice of the final boundary condition may explain certain unaccounted for phenomena, or even supply a mechanism for essential free will. In this context we believe that a new conception of time should be adopted.

研究动机与目标

• 通过为宇宙引入一个特殊的未来终态边界条件，解决量子力学中的测量问题。
• 通过为测量装置分配确定的终态，消除单次测量描述中的概率性。
• 通过特定终态边界条件的分布，重构量子力学对系综的预测。
• 提供一种局域、确定性和本体论的量子现象解释。
• 在时间对称框架下，探讨经典性、因果性、局域性、实在论和自由意志的含义。

提出的方法

• 假设宇宙存在一个特殊的未来终态边界条件，根据测量结果为测量装置分配终态指针态。
• 使用两态矢量形式化，结合向前演化的历史态矢量和向后演化的目的态矢量，完整描述系统。
• 对两态应用幺正演化，并分析子系统的约化两态，尤其在理想测量和弱测量中的表现。
• 引入“双时间退相干”作为控制测量装置行为的机制，确保有效波函数坍缩而无需额外动力学。
• 利用弱测量推导弱值，表明其与两态形式化一致，并解释异常结果。
• 采用时间对称表述，其中初始和终态边界条件共同决定系统演化，将后选择推广至封闭系统。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过假设宇宙存在一个特殊的未来边界条件来解决测量问题？
• RQ2 如何在保留系综预测的前提下，消除单个量子测量描述中的概率性？
• RQ3 两态矢量形式化在一致描述理想测量和弱测量中起到什么作用？
• RQ4 所提出的解释如何保持局域性、因果性和实在论？其对决定论和自由意志有何影响？
• RQ5 时间对称的量子力学表述能否推广至如宇宙这样的封闭系统？其与密度矩阵有何关系？

主要发现

• 所提出的目的一致解释通过仅使用幺正演化和特殊终态边界条件，实现了无需额外动力学的有效波函数坍缩。
• 当终态边界条件的分布与标准量子概率匹配时，该方案在大系综中重构了量子力学的预测。
• 双时间退相干控制测量装置的行为，确保指针态在终态中变得稳定且具有经典特征。
• 弱测量产生弱值，其自然地由两态形式化描述，解释了原本看似反直觉的结果。
• 该解释是局域、确定性和本体论的，无需非局域性或隐变量。
• 该框架提供了一种机制，可在时间对称的确定性宇宙中解释本质的自由意志。