[论文解读] Difficulties with Collapse Interpretations of Quantum Mechanics

Casey Blood|ArXiv.org|Aug 27, 2008

Quantum Mechanics and Applications参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文批判性地审视了量子力学的坍缩诠释，认为其面临无法逾越的理论与物理挑战。文章主张，由观测引发的坍缩在逻辑上不自洽，非线性坍缩模型需要非局域且非物理的信息传递，且不存在任何一致的物理机制（如粒子数）可解释所有情况下的坍缩，从而严重质疑了数学坍缩理论的可行性。

ABSTRACT

Quantum mechanics gives many versions of reality but we perceive only one. One potential explanation for this, the one considered here, is that the wave function collapses down to just one version. The experimental situation is briefly reviewed, with no evidence found for collapse. The theoretical position is also reviewed and found wanting. Collapse-by-observation schemes are logically untenable. A mathematical theory of collapse must be nonlinear, a significant departure from current quantum theory. In addition, the primary candidate theory, the GRW-Pearle model, requires instantaneous, non-local transmission of information. It also requires transmission of information across versions of reality, which is forbidden in current quantum mechanics. And there is no apparent physical quantity, such as particle number, that can provide the mechanism for collapse in all cases. Further, these aspects, which are in disagreement with current theory, seem to be necessary for any mathematical theory of collapse. The conclusion is that the outlook for mathematical collapse schemes is not encouraging.

研究动机与目标

• 评估坍缩诠释在量子力学中的理论与物理可行性。
• 识别由观测触发的波函数坍缩中的逻辑不一致。
• 评估非线性坍缩模型是否能在不违反现有量子力学原则的前提下被一致地构建。
• 调查是否存在某种物理量可作为所有量子系统中坍缩的普遍机制。
• 确定坍缩理论是否能与量子分支之间的非局域性及信息流相容。

提出的方法

• 回顾波函数坍缩的实验证据，发现缺乏实证支持。
• 分析基于观测的坍缩的逻辑结构，得出其不可行的结论。
• 考察GRW-Pearle模型作为主要候选者，强调其需要瞬时、非局域的信息传递。
• 研究向不同现实版本传递信息的必要性，这与当前量子力学相矛盾。
• 评估诸如粒子数等可观测物理量是否可在所有情况下充当坍缩触发机制。
• 评估任何坍缩理论中非线性性的数学必要性，与标准线性量子力学进行对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 由观测触发波函数坍缩的想法在逻辑上是否一致？
• RQ2 非线性坍缩理论能否避免非局域或非物理的信息传递？
• RQ3 是否存在一种普遍的物理量，可触发所有量子系统中的坍缩？
• RQ4 坍缩模型是否能不违反当前量子力学原则而被构建？
• RQ5 在坍缩框架中，向现实的不同分支传递信息在物理上是否具有意义？

主要发现

• 由观测引发的坍缩方案因基础性不一致而逻辑上不可行。
• 任何可行的数学坍缩理论必须是非线性的，从而偏离标准线性量子力学。
• GRW-Pearle模型需要瞬时、非局域的信息传递，这构成严重问题。
• 该模型还要求在不同现实版本之间传递信息，而这一过程在当前量子力学中被禁止。
• 目前尚无已知的物理量（如粒子数）可作为所有情况下坍缩的普遍机制。
• 累积的理论障碍表明，数学坍缩方案不适合作为量子测量基础理论的候选。