[论文解读] Nothing happens in the Universe of the Everett Interpretation

Jan-Markus Schwindt|arXiv (Cornell University)|Oct 31, 2012

Quantum Mechanics and Applications参考文献 27被引用 4

一句话总结

本文主张，在埃弗雷特诠释（多世界诠释）中，仅凭宇宙态矢量本身——无需外部观察者或特定分解方式——不包含任何内在结构，使得宇宙本质上是空无的。它认为，表观的动力学、测量结果以及相互作用的子系统，都是仅由观察者选择希尔伯特空间分解方式和基所引发的幻觉，这意味着该诠释实际上退化为一种“无世界”情景。

ABSTRACT

Since the scalar product is the only internal structure of a Hilbert space, all vectors of norm 1 are equivalent, in the sense that they form a perfect sphere in the Hilbert space, on which every vector looks the same. The state vector of the universe contains no information that distinguishes it from other state vectors of the same Hilbert space. If the state vector is considered as the only fundamental entity, the world is completely structureless. The illusion of interacting subsystems is due to a "bad" choice of factorization (i.e. decomposition into subsystems) of the Hilbert space. There is always a more appropriate factorization available in which subsystems don't interact and nothing happens at all. This factorization absorbs the time evolution of the state vector in a trivial way. The Many Worlds Interpretation is therefore rather a No World Interpretation. A state vector gets the property of "representing a structure" only with respect to an external observer who measures the state according to a specific factorization and basis.

研究动机与目标

• 通过论证宇宙态矢量本身不包含任何物理结构或动力学，来挑战埃弗雷特诠释的可行性。
• 将希尔伯特空间分解为子系统的问题识别为从宇宙波函数推导可观测物理的根源所在。
• 表明相互作用、测量和时间演化的表观特征，是观察者选择基和分解方式的产物，而非态矢量的根本属性。
• 主张若无外部观察者或环境，宇宙态矢量在结构上与希尔伯特空间中任意其他归一化矢量无法区分，从而导致一种‘无世界’诠释。

提出的方法

• 分析希尔伯特空间中的宇宙态矢量，指出所有单位矢量在幺正群作用下几何等价，构成一个完美的球面。
• 论证仅凭态矢量本身无法区分不同物理构型或子系统，因其缺乏内在结构。
• 提出将希尔伯特空间分解为张量积（如系统、测量仪器、环境）并非唯一，必须由外部施加。
• 证明总可选择一种更合适的分解方式，使得子系统之间不发生相互作用，也无时间演化，所有动力学可平凡地吸收。
• 借用广义相对论中时间片选择的类比，论证基和分解方式是约定性的，而非根本性的。
• 最终得出结论：物理结构和动力学仅相对于选择特定分解方式和基的外部观察者才出现。

实验结果

研究问题

• RQ1 在埃弗雷特诠释中，若无外部观察者，宇宙态矢量能否包含内在物理结构？
• RQ2 若态矢量仅为希尔伯特空间中的一个矢量，为何宇宙看似具有相互作用的子系统和时间演化？
• RQ3 将希尔伯特空间分解为子系统是基本特征，还是决定物理现实的约定性选择？
• RQ4 能否仅从态矢量和幺正动力学推导出概率和测量结果的表观特征？
• RQ5 观察者在赋予一个无时间、幺正的量子宇宙以物理结构方面起什么作用？

主要发现

• 埃弗雷特诠释中的宇宙态矢量在结构上与希尔伯特空间中任意其他归一化矢量无法区分，意味着其本身不包含任何内在物理内容。
• 所有表观动力学，包括测量和分支，都是特定希尔伯特空间分解方式和基选择的产物，而非态矢量的根本属性。
• 总存在一种更合适的分解方式，使得子系统之间不发生相互作用，也无时间演化，从而使宇宙在动力学上变得平凡。
• 经典世界中物体、相互作用和概率的表观特征，完全取决于外部观察者对分解方式和测量基的选择。
• 因此，多世界诠释更应被描述为一种‘无世界’诠释，因为态矢量本身无法支撑任何物理结构。
• 测量过程和观察者不仅是认识论意义上的，更是本体论上必要的，才能在理论中产生任何物理结构。