[论文解读] Constraints on Interpretations of Quantum Mechanics

Casey Blood|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2009

Quantum Mechanics and Applications参考文献 27被引用 3

一句话总结

本文主张，量子力学的基本原理——如守恒定律、定域性以及概率规则——对诠释施加了严格约束，暗示粒子可能并非作为独立实体存在，且退相干、多世界诠释等理论面临致命缺陷。本文提出一种一致的诠释，其中所有物理属性均源于波函数，拒绝粒子本体论与退相干机制。

ABSTRACT

A succinct statement and justification of all the principles necessary to understand and evaluate interpretations of quantum mechanics is given. These principles provide strong constraints on interpretations. They imply the particle-like properties of mass, energy, momentum, spin, charge, and locality are actually properties of the wave function, and this in turn implies there is no evidence for the existence of particles. In addition, there is currently no experimental evidence for collapse, and a theory of collapse encounters significant hurdles. Further, the probability law is found to rule out the many-worlds interpretation, so all three major interpretations encounter serious to fatal problems. An interpretation which conforms to all the principles is given.

研究动机与目标

• 识别并证明约束量子力学诠释的核心原则。
• 通过表明粒子的属性实为波函数的属性，挑战粒子的存在。
• 论证波函数退相干的实验证据缺失，且退相干理论面临不可逾越的理论障碍。
• 证明概率规则排除多世界诠释的可能性。
• 提出一种满足所有基本原理的一致性诠释。

提出的方法

• 从守恒定律、定域性及玻恩规则等基本原理推导对诠释的约束。
• 将波函数视为唯一物理实体，将质量、能量、动量、自旋与电荷等属性赋予波函数，而非粒子。
• 应用概率规则，表明其与多世界诠释不相容：在多世界诠释中，所有分支必须同等真实，但概率并非均匀分布。
• 评估退相干模型，表明其缺乏实证支持且存在概念上的不一致。
• 构建一种仅基于波函数的统一诠释，不涉及粒子或退相干。
• 在附录中通过数学论证支持基本原理及其推论。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪些基本原理约束了量子力学诠释的可行性？
• RQ2 能否将质量、电荷等类粒子属性归因于波函数，而非点粒子？
• RQ3 是否存在支持波函数退相干的实验证据？
• RQ4 量子力学中的概率规则是否容许多世界诠释？
• RQ5 能否构建一种一致的量子力学诠释，避免粒子、退相干与分支世界？

主要发现

• 所有物理属性——质量、能量、动量、自旋、电荷与定域性——均为波函数的属性，而非粒子的属性。
• 尚无实验证据支持波函数退相干，且退相干理论面临重大理论障碍。
• 量子力学中的概率规则与多世界诠释不相容，因后者违反了概率非均匀分布的要求。
• 本文提出一种一致的诠释，其中波函数是唯一物理实体，粒子并非独立存在的实体。
• 守恒律、定域性与概率规则共同排除了三种主要诠释：哥本哈根诠释、多世界诠释与客观退相干诠释。
• 附录中的数学论证证实，仅波函数即可解释所有观测现象，无需引入粒子或退相干。