[论文解读] Hilbert Space Quantum Mechanics is Contextual (Reply to R. B. Griffiths)

Christian de Ronde|PhilSci-Archive (University of Pittsburgh)|Feb 18, 2015

Quantum Mechanics and Applications被引用 3

一句话总结

本文挑战了罗伯特·格里菲斯关于希尔伯特空间量子力学非-contextual 的主张，认为情境依赖性（contextuality）是量子力学中固有且不可避免的特征。通过批判单一框架规则并捍卫反事实推理，作者主张情境依赖性必须被接受为量子现实的基本方面，而非通过解释规则加以消除，从而将情境依赖性重新定位为一致解释量子形式体系的核心。

ABSTRACT

In a recent paper Griffiths [38] has argued, based on the consistent histories interpretation, that Hilbert space quantum mechanics (QM) is noncontextual. According to Griffiths the problem of contextuality disappears if the apparatus is "designed and operated by a competent experimentalist" and we accept the Single Framework Rule (SFR). We will argue from a representational realist stance that the conclusion is incorrect due to the misleading understanding provided by Griffiths to the meaning of quantum contextuality and its relation to physical reality and measurements. We will discuss how the quite general incomprehension of contextuality has its origin in the "objective-subjective omelette" created by Heisenberg and Bohr. We will argue that in order to unscramble the omelette we need to disentangle, firstly, representational realism from naive realism, secondly, ontology from epistemology, and thirdly, the different interpretational problems of QM. In this respect, we will analyze what should be considered as Meaningful Physical Statements (MPS) within a theory and will argue that Counterfactual Reasoning (CR) -considered by Griffiths as "tricky"- must be accepted as a necessary condition for any representational realist interpretation of QM. Finally we discuss what should be considered as a problem (and what not) in QM from a representational realist perspective.

研究动机与目标

• 反驳罗伯特·格里菲斯关于在单一框架规则下希尔伯特空间量子力学为非情境依赖性的论点。
• 证明柯亨-斯佩克尔情境依赖性独立于测量问题，且无法通过仪器设计加以解决。
• 主张反事实推理在物理学中至关重要，而通过单一框架规则排斥它既无原则也不切实际。
• 表明格里菲斯的观点意味着对属性的全局赋值，这将使柯亨-斯佩克尔定理失效，并使单一框架规则变得多余。
• 重新定位量子情境依赖性，不再视其为需消除的问题，而作为量子理论中需新概念框架来诠释的核心特征。

提出的方法

• 将柯亨-斯佩克尔定理作为量子情境依赖性的基础，将其与测量问题区分开来。
• 批判格里菲斯对单一框架规则（SFR）的依赖，认为其试图消除情境依赖性，实则否定了必要的反事实推理。
• 证明若格里菲斯的论点成立，则量子力学将允许在所有情境中对属性进行全局赋值，从而与柯亨-斯佩克尔定理相矛盾。
• 主张情境依赖性并非缺陷，而是希尔伯特空间形式体系的结构性特征，必须被物理地解释，而非被移除。
• 提出以新的诠释框架取代基础问题与测量问题，该框架以情境依赖性作为量子理论的积极特征。
• 通过概念与逻辑分析表明，若接受情境依赖性为基本特征，则单一框架规则便不再必要。

实验结果

研究问题

• RQ1 格里菲斯声称的单一框架规则能否消除量子情境依赖性？
• RQ2 柯亨-斯佩克尔情境依赖性是否依赖于测量过程或测量问题？
• RQ3 如单一框架规则所强制的那样，在量子力学中拒绝反事实推理，是否构成一种原则性或实践性限制？
• RQ4 格里菲斯的论点是否意味着量子力学允许对属性进行全局赋值，从而否定了柯亨-斯佩克尔定理？
• RQ5 量子情境依赖性应如何被重新诠释，以作为对非经典物理现实连贯表征的基石？

主要发现

• 格里菲斯认为希尔伯特空间量子力学为非情境依赖性的论点失败，因其建立在对反事实推理的不可靠否认之上，而反事实推理在物理推理中至关重要。
• 柯亨-斯佩克尔情境依赖性独立于测量问题，无法通过设计更优仪器或应用单一框架规则加以解决。
• 若单一框架规则如格里菲斯所声称般成立，则将意味着对量子属性的全局赋值，与柯亨-斯佩克尔定理相矛盾。
• 若接受情境依赖性为量子力学的基本特征，则单一框架规则便不再必要。
• 量子情境依赖性不应被视为需消除的问题，而应被视为必须积极诠释的关键特征，以理解量子力学真正描述的内容。