[论文解读] Is the end in sight for theoretical pseudophysics?

Ulrich Mohrhoff|ArXiv.org|May 17, 2003

Quantum Mechanics and Applications参考文献 47被引用 6

一句话总结

本文主张量子力学本质上是一种概率算法，而非对时空结构化现实的描述，且诠释上的困惑源于将经典时空结构投射到量子领域。通过摒弃量子态连续演化的假设，并认识到神经生物学限制在塑造我们对时空感知中的作用，本文解决了测量问题，表明量子现实是非时空的、非实体的，所有物理区分皆为关系性的，且取决于测量背景。

ABSTRACT

The question of what ontological message (if any) is encoded in the formalism of contemporary physics is, to say the least, controversial. The reasons for this state of affairs are psychological and neurobiological. The processes by which the visual world is constructed by our minds, predispose us towards concepts of space, time, and substance that are inconsistent with the spatiotemporal and substantial aspects of the quantum world. In the first part of this chapter, the latter are extracted from the quantum formalism. The nature of a world that is fundamentally and irreducibly described by a probability algorithm is determined. The neurobiological processes responsible for the mismatch between our "natural" concepts of space, time, and substance and the corresponding aspects of the quantum world are discussed in the second part. These natural concepts give rise to pseudoproblems that foil our attempts to make ontological sense of quantum mechanics. If certain psychologically motivated but physically unwarranted assumptions are discarded (in particular our dogged insistence on obtruding upon the quantum world the intrinsically and completely differentiated spatiotemporal background of classical physics), we are in a position to see why our fundamental physical theory is a probability algorithm, and to solve the remaining interpretational problems.

研究动机与目标

• 通过识别诠释困惑的根本原因在于心理与神经生物学偏见，来解决量子力学的基础危机。
• 证明尽管量子力学是一种概率算法，它仍可作为基本理论，方法在于重新定义物理现实的本质。
• 表明当放弃经典假设即量子态连续演化以及时空的内在区分性时，测量问题便不复存在。
• 通过揭示感知如何构建一个与量子形式体系不兼容的经典框架，挑战独立于观察者的、自存的现实信念。
• 主张未能接受量子力学本体论含义的原因并非理论本身，而是根深蒂固的认知倾向。

提出的方法

• 分析量子形式体系，以提取概率振幅的本体论含义及其在分配测量结果概率中的作用。
• 应用“饼干切割者范式”（CCP）来解释大脑如何构建空间区分，从而错误地将物理现实归因于经典空间划分。
• 区分测量结果可访问（导致振幅相加产生干涉）与不可访问（导致经典概率通过平方振幅相加）的情形，表明这种区分仅在替代路径在物理上可区分时才具有物理意义。
• 将波函数重新解释为并非在时间中演化的物理态，而是编码未来测量结果概率的计算工具。
• 使用“模糊”且时间未分化的状态概念，取代连续演化观念，以描述测量之间的状态。
• 批判性评估诠释框架（退相干、自发定域化、态逻辑诠释等），表明它们未能解决核心问题：即在量子现象上强加经典时空结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何我们感知到量子力学需要一个‘测量问题’，而它本质上只是一个概率算法？
• RQ2 哪些神经生物学与心理机制导致我们将经典时空结构强加于量子世界？
• RQ3 量子力学如何既能作为基本理论，又仅是一个概率算法，而不描述物理事件？
• RQ4 在量子领域中，空间与时间区分的本体论地位是什么？为何它们取决于测量背景？
• RQ5 为何量子基础领域的诠释框架持续存在冲突，尽管基于拒绝经典假设，统一解决方案本已可能？

主要发现

• 氢原子中处于定态的电子既不‘在区域V内’也不‘在区域V外’，而是以中间概率存在，这意味着此类空间区分对电子而言并非物理真实。
• '在V内'与'在V外'的区分并非物理世界本身的特征，而是一种心理建构，意味着空间区分并非根本性的，而是取决于测量背景。
• 当中间测量结果不可访问时，概率通过先相加振幅再平方来计算，导致干涉；当可访问时，概率通过先平方再相加来计算，反映经典关联。
• 当放弃量子态连续演化的观念，转而接受测量之间世界为时间未分化的模糊状态时，所谓的‘测量问题’便不复存在。
• 对独立于观察者的、自存现实的信念被削弱，因为空间与时间区分是神经生物学建构的，并非内在于量子形式体系。
• 未能接受量子力学本体论含义的原因并非理论局限，而是人类心智固有的倾向——将经典时空结构投射到量子领域。