[论文解读] True Collapse and False Collapse

Philip Pearle|ArXiv.org|May 17, 1998

Quantum Mechanics and Applications被引用 13

一句话总结

本文认为标准量子理论是不完备的，因为它无法描述物理事件及其发生的条件。它对比了连续自发定域（CSL）模型中的‘真实坍缩’（True Collapse）——即单个态矢量动态坍缩——与基于退相干的‘虚假坍缩’（False Collapse），后者仅改变密度矩阵而无真正的事件还原，最终得出结论：唯有真实坍缩才能对测量结果提供令人满意的解释。

ABSTRACT

We emphasize that standard quantum theory (SQT) is incomplete because it doesn't describe what is experimentally observed, namely events, nor does it satisfactorily define the circumstances under which events may occur. Simple models are given (all of which have the same density matrix evolution) to illustrate schemes which claim to complete SQT. It is shown how the model based upon the Continuous Spontaneous Localization (CSL) theory, in which an individual statevector undergoes "True Collapse," gives a satisfactory description of events. It is argued that various "decoherence" based approaches, illustrated by models in which a density matrix undergoes "False Collapse," do not satisfactorily resolve these problems of SQT.

研究动机与目标

• 识别标准量子理论在描述物理事件和测量结果方面的根本不完备性。
• 阐明真实态矢量坍缩（真实坍缩）与通过退相干实现的表观还原（虚假坍缩）之间的区别。
• 证明唯有具备真实坍缩的模型（如CSL）才能一致地描述确定性测量事件的发生。
• 批评基于退相干的方法，尽管其密度矩阵演化与真实情况相似，却未能真正解决测量问题。
• 主张动力学坍缩模型是实现标准量子理论经验充分性的必要补充。

提出的方法

• 构建具有相同密度矩阵演化的简单量子模型，以比较不同态矢量还原解释之间的差异。
• 分析连续自发定域（CSL）模型作为真实坍缩的实现方式，其中单个态矢量经历随机的自发局域化。
• 将CSL的动力学态矢量坍缩与仅通过退相干抑制密度矩阵非对角元而无实际还原的过程进行对比。
• 以密度矩阵演化为共同基准，表明不同物理机制可产生相同的数学结果。
• 运用思想实验和模型系统，阐明真实坍缩与虚假坍缩在物理和诠释上的根本差异。
• 评估每种方法在描述实际测量事件时的物理合理性与经验充分性。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何标准量子理论不足以描述物理事件和测量结果？
• RQ2 在量子测量模型中，真实坍缩与虚假坍缩有何区别？
• RQ3 基于退相干的方法能否真正解决测量问题，还是仅能模拟它？
• RQ4 CSL模型是否能提供物理上一致且经验上充分的态矢量还原描述？
• RQ5 在何种条件下，可认为某模型是量子测量理论的完整理论？

主要发现

• 标准量子理论是不完备的，因为它未描述确定性测量事件的发生。
• CSL模型实现了真实坍缩，其中单个态矢量经历随机的自发局域化，从而为事件形成提供了动力学机制。
• 基于退相干的方法产生‘虚假坍缩’——它们通过纠缠抑制量子干涉，但未真正还原态矢量，使叠加态保持不变。
• 尽管密度矩阵演化相同，但具备真实坍缩与虚假坍缩的模型在测量结果的物理描述上存在根本差异。
• 唯有具备真实坍缩的模型（如CSL）才能一致地解释确定性、不可逆测量事件的发生。
• 本文结论认为，退相干本身无法解决测量问题，因为它未能定义事件实际发生的时间或机制。