ノート:観測問題
2006年の議論 編集
とりあえず、ちゃんと書く前に流れだけ書いておきます。 ある程度の同意が得られたら、ちゃんとかきます。
量子論の実験とは、 |φ> という状態を、 確率|<n|φ>|^2で |n> に変えるというもの。 |n> ってのは観測の固有状態。 で、実験で出力された状態は確率的なもので、 だから、おのおのの状態の重ねあわせでかけるんじゃないかなと思われるかもしれませんけども、 波動関数で書くことができません。 このような状態のことを混合状態といいますが、 普通のハミルトニアンによる時間発展は波動関数でかける変化をするので、 実験の作用を量子論の枠組みで説明できません。 それはself-consistentじゃないよねってのが観測問題。
基本的には、ハミルトニアンの時間依存によらない何かがある、という立場と、 収束なんてないよ、という立場がある。
収束するよ、という立場の場合、 たとえば、量子論で記述できない意識みたいなものがあって、 そいつと相互作用すると収束が起きるという立場があります。 ノイマン、ウィグナーの立場がありますが、 これは、ウィグナーさんの友人という、 意識がたくさんある場合、 誰を基準に収束を議論するのという問題があります。 もちろん、唯我論をとると解決しますが。 無数の意識を認める立場として、中込照明の量子モナド論があります。
収束なんてないよという立場は大きく３っつあります。
ひとつは、観測は近似的なもので、上述の定式は近似的なものであるという立場。 たとえば、|ψ>を実験系の初期状態、|φ>を観測系の初期状態として、
|ψ>|φ> -> Σ|ψ_n>|n><n|φ>
ただし、|ψ_n>と|ψ>は互いに直行するとします。 このユニタリー変換はある程度、観測をうまく記述します。 ただ、このような立場の場合、シュレディンガーの猫のような 巨視的な重ねあわせ状態について、 なぜ普通は見えないのか、丁寧な議論が必要になります。
ふたつめは多世界解釈で
|ψ>=c_1|ψ_1>+c_2|ψ_2>+……
とかいて、|ψ_n>の世界が、c_nに対応する確率だけ存在しているという立場です。 ただ、この場合、|ψ_n>という基底のとり方は恣意的なものがあることを指摘しておきます。
最後は量子力学は統計力学に過ぎないという立場で、 ブラウン運動のアナログで量子の波動性を理解する、 確率過程量子化という立場があります。 この立場を一歩進めると、 ブラウン運動でどっちに行くかは真の力学によってきまるという、 （ネルソンの）隠れた変数理論に到達します。 ネルソンの隠れた変数理論は非局所でクラスター分解性は持ちませんが、 統計平均を取ると、そのたちの悪い性質は失われるという意味で 相対論的因果律を破りません。 ただ、今のところ、場の量子化に成功はしてないようです。--以上の署名のないコメントは、Kakannkann（会話・投稿記録）さんが 2006年6月25日 (日) 01:02 (UTC) に投稿したものです。
いずれにせよ、現実の現象がどのような物であるかさえ未知であること、現実に合う解釈が未だに見いだされていないことに言及せず、数学的な説明や各種解釈を長々と解説するのでは、観測問題の何が問題なのかという本質から外れた蛇足の固まりに過ぎません。また、観測問題を説明するにはシュレーディンガーの猫の記述も修正する必要があると思われます。以上を踏まえた詳細な修正提案は別サイトにまとめました。 http://taste.sakura.ne.jp/index.cgi/wikipedia --量子力学のド素人ことryon 2006年11月8日 (水) 16:42 (UTC)
定義部変更の提案 編集
第一段落で意味が通らない部分があるように思われます。typo として書き換えようかとも思いましたが、あまりにも入り組んだ文章なのであきらめました。大幅な書き換えになりますが、次のような導入部への変更を提案します。
- 観測問題（かんそくもんだい）とは、量子力学における収縮と呼ばれる過程について議論されている問題である。 量子力学の理論においては、量子状態は様々な古典的状態の重ね合わせとみなせる状態で表される。 また、その量子状態の時間発展はある可逆で決定論的な法則に支配されている。 一方で我々が、実験結果において観察する状態は重ね合わせの状態のうちのどれかひとつの古典的な状態であり、それは量子状態で決まる確率によって確定する。 この観測の前の理論的状態と観察の後での我々が実際に測定することのできる状態との間の非可逆な遷移過程が収縮と呼ばれている。 しかし、収縮過程をどのように見なすか、すなわち、その観測における収縮過程がどの時点で起こるのか、そもそも物理過程であるのか、またさらにこれそのものを科学の枠組みでどのように議論できるかについてはさまざまな考え方があり、多様な解釈が提案されてきた。 これらの量子力学の観測における解釈にまつわる問題が量子力学の観測問題である。 それぞれの解釈は量子力学における客観的実在の問題に関係する哲学的立場を表明している。
これにおいても妥当かどうかについては議論があると思いますので、こちらで提案させていただきます--Htkym 2007年2月2日 (金) 10:30 (UTC)
- 現状の第一段落で表現されている次のようなことが提案では表現されていません。
- 重ね合わせが何を意味するかの合意は未だ形成されていない（収縮に相当する現象が非可逆な遷移過程であるかどうかも不明）
- 解釈問題は仕組み不明の問題、観測問題は法則不明の問題、両者は独立した別個の問題
- 一般的な意味の「観測」と、収縮と因果関係のある「観測」には相関関係があるが別物
- 現時点では、収縮と因果関係のある「観測」が何かを特定出来ていない
- そこで、変更提案を次のように変更提案します。
- 観測問題（かんそくもんだい）とは、量子力学における収縮と呼ばれる過程について議論されている問題である。 量子力学の理論においては、量子状態は様々な古典的状態の重ね合わせとみなせる状態で表される。 また、その量子状態の時間発展はある可逆で決定論的な法則に支配されている。 一方で我々が、実験結果において観察する状態は重ね合わせの状態のうちのどれかひとつの古典的な状態であり、それは量子状態で決まる確率によって確定している。 この観測の前の状態として推定される状態と観察の後での我々が実際に測定することのできる状態との間の非可逆な遷移にも見える過程が収縮と呼ばれている。 しかし、（削除）その観測における収縮過程がどの時点で起こるのか、そもそも物理過程であるのか、等については、詳しいことは分かっていない。これらの量子力学の観測にまつわる未解決問題が量子力学の観測問題である。量子力学では、哲学的もしくは宗教的立場等において、様々な解釈が提唱されたが、いずれも観測問題を棚上げしている。
- 変更点は強調してあります。--量子力学のド素人ことryon 2007年2月2日 (金) 14:57 (UTC)
- 一部記述を修正（修正部は強調）--量子力学のド素人ことryon 2007年2月3日 (土) 05:12 (UTC)
いくつかこまごまとしたことを。
- 量子状態は様々な古典的状態の重ね合わせとみなせる状態ではありません。スピンなど古典的対応物がない場合があるからです。また、古典的な状態の重ねあわせとして、統計集団を連想する恐れがあるので、あまり良い表現ではないでしょう。
- 実験後、量子状態は古典的状態に収縮しません。依然量子状態です。
- 波束の収縮は明確に定義されています。それは、明らかに不可逆的です。ただ、観測は波束の収束で定式化されず、可逆な定式化が可能だという議論、つまり観測≠収縮は有りえるでしょう。
なお、参考文献としてこのあたりを。
- 修正案
- 観測問題（かんそくもんだい）とは、量子力学における収縮と呼ばれる過程について議論されている問題である。 量子力学の理論においては、量子状態は様々な状態の重ね合わせとみなせる状態で表される。 また、その量子状態の時間発展はある可逆で決定論的な法則に支配されている。 一方で我々が、実験結果において観察する状態は重ね合わせの状態のうちのどれかひとつの状態であり、それは量子状態で決まる確率によって確定している。 この観測の前の状態として推定される状態と観察の後での我々が実際に測定することのできる状態との間の非可逆な遷移にも見える過程について、それを非可逆な遷移と見なす場合は収縮と呼ばれている。 しかし、（削除）その観測における収縮過程がどの時点で起こるのか、そもそも物理過程であるのか、等については、詳しいことは分かっていない。これらの量子力学の観測にまつわる未解決問題が量子力学の観測問題である。量子力学では、哲学的もしくは宗教的立場等において、様々な解釈が提唱されたが、いずれも観測問題を棚上げしている。
- 変更点は強調してあります。--量子力学のド素人ことryon 2007年2月3日 (土) 05:09 (UTC)
- 修正案
2007年の議論 編集
関連項目に、追加と、多少の修正をさせていただきました。219.45.192.5 2007年8月20日 (月) 09:40 (UTC)
ウイキメディアコモンズ内にある関連ファイルの紹介 編集
物理学の頁に「二重スリット実験の重力波解釈」等のファイルがあります。 上記ファイルの著作者hikari368による投稿。2014年11月3日02:35。