생각 실험은 처음부터 현대 물리학의 빵과 버터였습니다. 갈릴레오는 사고 실험을 사용하여 모든 물체가 질량에 관계없이 동일한 속도로 떨어지고, 이삭 뉴턴은 사고 실험을 사용하여 우주의 절대적 특성을 주장했으며, 맥스웰은 열역학의 특성을 논쟁하기 위해 사고 실험을 사용했으며, 상대성 이론의 특수 이론을 소개 한 아인슈타인의 원래 논문은 순전히 생각 실험이었습니다.
.양자 역학은 오랜 사고 실험의 역사를 가지고 있으며, 이는 양자 역학의 특정 해석에서 약점이나 이상한 점을 지적하기 위해 가장 중요합니다. 양자 역학 에서이 사고 실험의 역사에 새로 추가 된 것은 양자 역학에 대한 일반적인 이해가 잘못되었다고 주장 함으로써이 전통에 추가됩니다.
자연에 출판 된 새로운 논문에서 물리학 자 Daniela Frauchinger &Renato Renner는 양자 역학의 정통 해석에서 불일치를 지적하는 사고 실험을 제시합니다. 저자가 제시 한 특별한 사고 실험은 1961 년 유진 와이너 (Eugene Wigner)가 제공 한 실험으로, 그 자체는 악명 높은 슈뢰딩거의 고양이 사고 실험의 수정이었습니다. Frauchinger &Renato의 설정에는 두 명의 과학자가 고립 된 양자 시스템을 측정하는 두 친구를 측정하는 것이 포함됩니다. 간단히 말해서 그들의 주장은 양자 역학의 정통 해석이 정확하다면 두 외부 관찰자가 실험 시스템의 상태에 대한 모순적인 결론에 도달한다는 것입니다. 모순은 물리학에서는 아무것도 아니기 때문에 정통 해석에 문제가 있어야하며 우리는 그것을 다른 것으로 대체해야합니다.
.Schrödinger의 고양이, Wigner의 친구 및 QM Weirdness
1935 년에 Erwin Schrödinger는 다음과 같은 사고 실험을 발표했습니다. 고양이가 들어있는 상자가 있다고 말합니다. 고양이와 함께 상자 안에는 시안화물의 바이알과 바이알을 부러 뜨려 가스를 방출하고 고양이를 죽이기 위해 장비 된 망치가 있습니다. 바이알/해머 장치는 자체가 가이거 카운터에 연결되어 있으며 세슘 동위 원소의 방사성 붕괴를 감지하기 위해 설정됩니다. 원자가 베타 입자를 뱉어 내면 망치는 고양이를 죽이는 바이알을 깨뜨립니다. 원자가 베타 입자를 뱉지 않으면 아무 일도 일어나지 않고 고양이는 살아 남았습니다. 당신은 상자를 내버려두고 한 시간 후에 돌아와 고양이가 살아 있는지 여부를 궁금해합니다.
코펜하겐 해석으로도 알려진 QM의 정통 해석에 따르면, 대답은 실제로 입니다. . QM의 수학적 프레임 워크는 위의 설정을 중첩에있는 것으로 설명합니다 , 고전 상태의 혼합물 :원자가 부패하고 고양이가 죽었고, 원자가 부패하지 않았고 고양이가 살아있는 것. 실제로 상자를 열기 전에 고양이는 살아있는/죽은 사람의 중첩에 있습니다. 실제 관찰이 이루어지면 중첩이 "붕괴"되어 시스템이 하나의 명확한 상태를 선택하게합니다. 따라서, 코펜하겐 해석은 양자 시스템의 관찰이 해당 시스템이 여러 가능한 상태의 중첩에서 하나의 명확한 상태로 붕괴 될 수 있다고 주장한다. (Schrödinger 자신이 자신의 가상의 상황이 정통 해석이 터무니 없다는 것을 증명했다고 생각한다는 점에 주목하는 것은 흥미 롭습니다.)
1961 년 Eugene Wigner는 Schrödinger의 Gedankenexperiment를 수정했습니다. Wigner의 사고 실험은 상자의 고양이를 실험실에서 양자 시스템을 측정하는 실험실의 동료 과학자로 대체합니다. 실험실 밖에서 실험실의 전체 시스템을 관찰하는 Wigner 자신입니다. 그의 친구 Plus System S. 실험실의 친구는 전자를 측정하고 -1/2의 스핀이 있다고 기록합니다. 실험실에서 친구의 관점에서 볼 때, 시스템 S의 파동 함수가 무너져서 그에게 확실한 측정을 주었다. 그러나 실험실 외부의 Wigner의 관점에서, 그의 친구와 시스템을 포함하는 전체 실험실은 여전히 두 상태의 중첩에 있으며, 하나는 전자가 스핀 -1/2로 측정되었고 그의 친구는 -1/2로 측정되었으며, 전자가 스핀 1/2로 측정되었고 그의 친구는 1/2을 관찰 한 곳입니다. 실험실에있는 그의 친구가 그에게 실험의 결과를 말한 후에야 친구들의 전체 시스템과 S 시스템이 명확한 상태로 무너 졌다고 말한다. 그러나 실험실 내부의 친구의 관점에서 볼 때, 전자는 이미 측정하자마자 이미 명확한 상태로 취했습니다. 많은 사람들은 Wigner의 사고 실험이 QM이 모든 규모의 현실에서 적용되지 않는다는 것을 증명했다고 주장했습니다.
Wigner의 사고 실험에 대한 Frauchinger &Renner의 수정은 코펜하겐 해석의 원칙과 완전히 모순을 얻음으로써 정통 해석의 불일치를 강조하기위한 것입니다. 본질적으로, 사고 실험은 QM이 지시 한 규칙에 따라 다른 정보를 가진 4 명의 개인이 어떻게 모순되는지 보여줍니다. 쌍의 설정에는 두 명의 친구가 있습니다. f와 f 실험실 내부의 각 내부 L 및 l 과학자들에 의해 관찰되는 각각 측정, w 각기. F는 동전을 뒤집고 결과에 따라 입자를 분극하여 특정 스핀을 가질 수 있습니다. 그런 다음이 스핀 결과를 f 로 전달합니다 누가 양자 역학에 대한 지식을 사용하여 F의 동전 플립의 결과를 결정합니다. 지금까지 f와 f 처럼 너무 좋습니다 코인 플립의 결과에 대한 합의에 있습니다.
이제 w와 w 사진을 입력하십시오. f 및 f 의 초기 측정에 따라 , W 및 W l과 l 을 관찰합니다 특히 중첩으로. 초기 코인 플립의 결과와 F에서 f로 전송 된 메시지에 따라 , W 및 W 가있는 상황이 발생합니다 QM의 수학 규칙에 따라 초기 코인 플립의 결과에 대해 절대적으로 확신 할 수 있습니다. 유일한 문제는 w와 w 입니다 그 결과는 머리 나 꼬리가되는 것으로 동의하지 않을 것입니다. 다시 말해, 정통 해석의 규칙은 W 및 W 를 요구합니다. 둘 다 상호 배타적 인 결과의 발생에 대해 100% 확실합니다.
Frauchinger &Renner는 모순이 QM에 대한 "단일 세계"해석을 가정하는 경우에만 발생한다고 지적합니다. 하나의 결과 만 확실히 발생할 수있는 현실이 하나뿐입니다. 이전 논문에서 Frauchinger &Renner는 비슷한 선을 따라 QM에 대한 단일 세계 해석이 필연적으로 모순을 만들어 낼 것이라고 주장했다. QM에 대한“많은 세계”해석에 따르면, 파동 함수의 붕괴는 없다. 일부 변수의 가능한 모든 값에 대해, 그 결과가 실제로 발생하는 범용 파동 함수의 분기가 있습니다. 따라서 많은 세계 해석이 사실이라면, 위에서 파생 된 명백한 모순은 결국 진정한 모순이 아닙니다. w 및 w 's 관찰은 서로 다른 결과가 발생한 분기 인 파동 함수의 다른 분기를 각각 설명하므로 일관성이 있습니다. Frauchinger &Renner는 그들의 사고 실험과 같은 고려 사항은 우리가 정통 견해에서 명백한 모순을 조정할 수있는 유일한 세계 해석이기 때문에 많은 세계 해석을 채택하도록 강요한다고 주장합니다.
QM에 대한 많은 세계 해석은 최근 몇 년 동안 많은 인기를 얻었지만 과학계에서 약간의 이해로 여전히 처리되고 있습니다. 많은 세계 해석의 전체 전제는 실험 테스트에 불완전한 것으로 보이며, 가능한 실험 결과는 보편적 파동 함수의 분기 특성을 참조하여 설명 할 수 있기 때문입니다. 그러나 Frauchinger &Renner가 제공 한 것과 같은 엄격한 논리 및 선험적 분석은 현실의 고통에 대한 많은 세상 해석에 대한 일종의 증거를 제공하는 것으로 보인다. 과학자가 믿고 싶어하지 않을 것입니다.
