[论文解读] The Ontology Conservation Law as an Alternative to the Many World Interpretation of Quantum Mechanics

Gerard ’t Hooft|arXiv (Cornell University)|Apr 28, 2019

Quantum Mechanics and Applications参考文献 6被引用 6

一句话总结

本文提出本体守恒律作为量子力学多世界诠释的确定性替代方案，主张仅存在一个真实世界，叠加态代表本体状态的概率混合。叠加系数随时间保持守恒，消除了波函数坍缩的需要，从而在普朗克尺度实现类经典动力学，同时通过本体不确定性的确切守恒保留量子概率。

ABSTRACT

A sharper formulation is presented for an interpretation of quantum mechanics advocated by author. As an essential element we put forward conservation laws concerning the ontological nature of a variable, and the uncertainties concerning the realisation of states. Quantum mechanics can then be treated as a device that combines statistics with mechanical, deterministic laws, such that uncertainties are passed on from initial states to final states.

研究动机与目标

• 通过提出一种避免多世界诠释的确定性框架，解决量子力学中的基础性问题。
• 通过引入本体的守恒律，解决确定性隐变量理论中所谓的“阴谋论”问题。
• 在不依赖波函数坍缩的前提下，解释量子概率和测量问题，利用叠加系数的精确守恒。
• 表明仅有一个世界是真实的，量子叠加态代表对真实本体状态的无知。
• 通过断言本体状态是传统基态的叠加，且概率随时间守恒，调和确定性与量子力学。

提出的方法

• 提出本体守恒律：希尔伯特空间本体基中的叠加系数（概率）在时间上被精确守恒。
• 将本体态定义为宇宙的确定性真实状态，而叠加态则是这些状态的概率混合。
• 断言：若初始态是本体态的叠加，则最终态仍为相同系数的叠加，从而避免波函数坍缩。
• 利用算符的非对易性定义因果性：仅时空相连的事件才能相互影响，确保与相对论的一致性。
• 将本体态识别为在所有时间点彼此对易的状态，以此与传统基态相区别。
• 主张量子力学源于初始条件的根本不确定性及测量反作用，而非内在的非确定性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在不引入多世界或波函数坍缩的前提下，构建量子力学的确定性诠释？
• RQ2 在确定性框架中，如何调和纠缠现象中的表观非定域性与因果性及相对论的关系？
• RQ3 叠加系数的守恒在消除波函数坍缩需求方面起什么作用？
• RQ4 为何量子叠加态不会演化为确定的本体态，本体守恒律如何防止这一演化？
• RQ5 在完全确定性的理论中，如何解释玻恩法则和测量问题？

主要发现

• 本体守恒律确保了代表本体态概率的叠加系数在时间上被精确守恒，从而防止向单一确定态的任何转变。
• 波函数坍缩并非必需；当初始态本身已是本体态时，它可自然地从薛定谔方程中导出。
• 仅有一个世界是真实的；量子叠加态并非其他现实，而是对真实本体态的无知的体现。
• 纠缠系统从一开始就必须处于本体态，这意味着改变测量设置而不改变波函数的反事实测量在物理上被禁止。
• 本体的守恒意味着观察者选择测量设置的行为并非传统意义上的自由，而是受确定性定律的约束，从而消除了对‘阴谋’的需求。
• 量子力学并非源于内在的非确定性，而是源于初始条件的根本不确定性及测量反作用；当统计不确定性相互抵消时，经典极限便会出现。