현실에 대한 양자 이론입니까 아니면 우리가 아는 것입니까?

물리학 자들은 양자 이론을 사용하는 방법을 알고 있습니다. 당신의 전화와 컴퓨터는 그에 대한 많은 증거를 제공합니다. 그러나 그것을 사용하는 방법을 아는 것은 이론이 묘사 한 세상을 완전히 이해하는 것과는 거리가 멀거나 과학자들이 이론에서 사용하는 다양한 수학적 장치가 의미하는 것을 의미합니다. 물리학자가 오랫동안 토론 해 온 그러한 수학적 대상 중 하나는 Quantum State 로 알려져 있습니다. .

양자 이론의 가장 인상적인 특징 중 하나는 예측이 거의 모든 상황에서 확률 론적이라는 것입니다. 실험실에서 실험을 설정 한 다음 양자 이론을 사용하여 수행 할 수있는 다양한 측정 결과를 예측하는 경우, 이론이 제공 할 수있는 최상의 결과는 확률, 즉 한 결과를 얻을 수있는 50 %의 확률 및 50 %의 기회를 얻을 수 있습니다. 이론에서 양자 상태가하는 역할은 이러한 확률을 결정하거나 최소한으로 인코딩하는 것입니다. 양자 상태를 알고 있다면 가능한 실험에 가능한 결과를 얻을 확률을 계산할 수 있습니다.

그러나 양자 상태는 궁극적으로 현실의 객관적인 측면을 나타내거나, us 에 대해 무언가를 특성화하는 방법입니까? , 즉, 어떤 사람이 알고있는 것에 대해 현실에 대해? 이 질문은 양자 이론의 초기 역사로 거슬러 올라가지 만 최근에는 다시 활발한 주제가되어 새로운 이론적 결과와 심지어 실험적인 시험까지 영감을주었습니다.

양자 상태가 누군가가 아는 것을 나타내는 이유를 확인하려면 확률을 사용하는 다른 사례를 고려하십시오. 당신의 친구가 죽기 전에, 당신은 어느 쪽이 향하게 될지 추측합니다. 친구가 표준 6면 다이를 굴린다면 일반적으로 약 17 % (또는 6 명 중 1 명)가 자신이 추측 할 수있는 옳을 가능성이 있다고 말할 수 있습니다. 여기서 확률은 당신에 대한 무언가를 나타냅니다 :다이에 대한 당신의 지식 상태. 그녀가 굴리는 동안 등을 돌려서 그녀는 결과가 6 명, 즉 당신이 아니라는 것을 알 수 있다고 가정 해 봅시다. 당신이 염려하는 한, 그녀가 알고 있지만 결과는 불확실합니다. 사람의 불확실성을 나타내는 확률은 문제의 사실이 있지만 epistemic 라고합니다. , 지식을위한 그리스어 단어 중 하나에서.

이것은 당신과 당신의 친구가 당신이 잘못하지 않고 매우 다른 확률을 할당 할 수 있음을 의미합니다. 당신은 6을 보여주는 다이의 확률은 17 %라고 말하는 반면, 이미 결과를 본 친구는 그것이 100 %라고 말합니다. 그것은 여러분 각자가 다른 것을 알고 있기 때문에 확률은 각각의 지식 상태를 나타내기 때문입니다. 유일한 부정확 한 실제로 과제는 죽음이 여섯을 보여줄 가능성이 없다고 말한 과제가 될 것입니다.

지난 15 년 동안 물리학 자들은 양자 상태가 비슷한 방식으로 전염병 일 수 있는지 물었다. 우주의 입자 배열이나 다이 게임의 실제 결과와 같은 세계의 구성에 관한 문제의 사실이 있다고 가정하지만, 그것이 무엇인지 알지 못합니다. 이러한 접근법에 따르면 양자 상태는 세계의 구성에 대한 불완전한 지식을 특성화하는 방법 일뿐입니다. 물리적 인 상황을 감안할 때, 당신이 가진 정보에 따라 양자 상태를 할당하는 올바른 방법이 둘 이상있을 수 있습니다.

물리적 시스템에 대해 무언가를 측정 할 때 양자 상태가 어떻게 변하는 지에 따라 양자 상태를 이런 식으로 생각하는 것은 매력적입니다. 시스템을 측정하면 일반적으로 가능한 각각의 가능한 결과가 0이 아닌 결과가 하나의 결과 만 발생하는 상태에서 상태를 변경합니다. 그것은 다이 게임에서 당신이 Die가 실제로 6을 보여준다는 것을 알게 될 때 일어나는 일과 매우 흡사합니다. 세상을 생각하는 것은 이상하게 보입니다 무언가를 측정했기 때문에 단순히 변할 것입니다. 그러나 변화한다는 것이 당신의 지식이라면 상황이 그렇게 이상하게 보이지는 않습니다.

양자 상태가 전염병이라고 생각하는 또 다른 이유는 대부분의 경우 단일 실험을 통해 Quantum State가 실제로 실험 전에 무엇을 말할 수 없기 때문입니다. 이것은 또한 다이 게임의 확률과 비슷합니다. 다른 친구가 게임을하기 위해 왔다고 가정하고, 6 명을 보여주는 다이의 확률은 10 %에 불과하지만 여전히 17 %라고 말합니다. 단일 실험이 누가 옳은지 보여줄 수 있습니까? 그 이유는 6 가지의 실제 결과가 둘 다와 호환되기 때문입니다. 확률 할당 중 (많은 롤을 통해 주파수를 바로 얻는 의미에서 더 정확할 수 있지만). 귀하 또는 귀하의 친구가 특정한 경우에 옳은지 알 수있는 방법은 없습니다. 양자 이론에 대한 전염병 접근법에 따르면, 대부분의 양자 상태를 실험적으로 구별 할 수없는 이유는 다이 게임과 똑같습니다. 실제 물리적 상황에 대한 몇 가지 가능성이 여러 Quantum 상태와 호환됩니다.

지금까지, 그것은 naysayers가 우위를 점하는 것 같습니다. 예를 들어, 2012 년 자연 물리학의 논문에서 널리 논의 된 결과 이론 물리학 자 Matthew Pusey, Jonathan Barrett 및 Terry Rudolph는 물리적 실험이 항상 서로 독립적으로 설정 될 수 있다면 해당 실험을 설명하는 "정확한"양자 상태에 대한 모호성이 없다고 확립했습니다. 다른 양자 상태는 틀릴 것입니다. 실제로 6 명에 착륙 한 다이에 6 명을 굴릴 확률이 0 %라고 생각하는 것과 같은 방식으로

물리적 검토 편지 에 출판 된 또 다른 논문 2014 년 Jonathan Barrett, Eric Cavalcanti, Raymond Lal 및 Owen Maroney는 Spekkens의 장난감 이론을 3 개 이상의 가치를 세우는 시스템으로 확장 할 수있는 방법이 없다는 것을 보여주었습니다. 저자들은 양자 이론의 예측과 모든 전염병 접근법이해야 할 예측 사이의 차이를 알 수있는 실험조차 제안했다. 다시 말해, 국가가 전염병이되는 이론이 양자 이론과 다른 예측을하기 때문에 양자 상태를 전염병으로 해석 할 수없는 것 같습니다.

이 결과는 양자 상태가 우리의 마음의 특징이라는 생각을 배제합니까? 음, 그렇습니다. 전염병 접근법에 대한 계량은 수학적 이론이 물리적 이론에 대한 생각을위한 특정 틀에서 입증된다. Spekkens와 공동 작업자가 전염병 접근법을 설명하는 방법으로 처음 개발 한이 프레임 워크에는 몇 가지 기본 가정이 포함되어 있습니다. 하나는 세상이 항상 일부 ontic 에 있다는 것입니다. 우리가 알고있는 것과 무관 한 결정적인 물리적 상태, 양자 상태와 일치 할 수도 있고 아닐 수도 있습니다. 다른 하나는 물리 이론이 표준 확률 이론의 방법을 사용하여 표현할 수있는 예측을한다는 것입니다. 이러한 가정은 논란의 여지가 없지만 이것이 옳다는 의미는 아닙니다. 자연 물리학 및 물리 검토 편지 결과는이 프레임 워크에 Spekkens의 장난감 모델과 같은 방식으로 전염병이있는 이론이 없지만 양자 이론에 동의 할 수 없다는 것입니다.

이것이 마지막 단어인지 여부는 프레임 워크의 관점에 달려 있습니다. 이 주제에 대해 의견은 다를 수 있습니다.

예 를현 이 논문은 이메일에서“가장 그럴듯한 psi-epistemic 모델”-Spekkens의 프레임 워크가 수용 할 수있는 에피 스템 모델-“배제되고있다”고 말했다. 마찬가지로, Chapman University의 물리학자인 Matt Leifer는 양자 상태에 대한 전염병 접근법에 대해 광범위하게 글을 썼습니다. 결과는 사례를 마감합니다. 독립성 가정을 기꺼이 받아들이는 한 (Leifer는“종종 경향이 있습니다”)

Spekkens 자신은 더 신중합니다. 그는 이러한 결과가 양자 상태에 대한 전염병 접근법에 중요한 제약을 가졌다는 데 동의한다. 그러나 그는 이러한 결과가 그의 프레임 워크 내에서 입증되었으며, 그 프레임 워크의 발신자로서, 확률에 대한 가정과 같은 한계가 있음을 빠르게 지적합니다. 그래서 그는 양자 상태에 대한 전염병 접근법이 잘 동기를 부여한다고 생각하지만, 그들이 성공하려면 대부분의 물리학 자들이 의문의 여지없이 기꺼이 받아들이었던 물리적 이론에 대한 기본적인 가정을 다시 방문해야한다고 생각합니다.

그러나 분명한 것은 양자 이론의 기본 문제에 대한 실제 진전이 이루어 졌다는 것입니다. 많은 물리학 자들은 새로운 입자 가속기 설계 또는 더 나은 레이저를 구축하는 것과 같이 대부분의 양자 물리학자가 걱정하는 문제와 관련이 없기 때문에, 양자 상태의 의미에 대한 질문을 단순히 해석 적 또는 "철학적"으로 기각하려고합니다. 문제는 "철학적"이라고 말하면 수학적 및 실험적인 물리학의 범위를 벗어나는 것처럼 보입니다.

그러나 전염병 접근법에 대한 연구는 이것이 얼마나 잘못되었는지를 보여줍니다. Spekkens와 그의 공동 작업자들은 양자 상태를 해석하여 정확한 가설로 바꾸어 수학 및 실험 결과로 반박되었습니다. 그렇다고 전염병 접근법이 죽었다는 것을 의미하지는 않지만 옹호자들이 새로운 가설을 제시하도록 강요합니다. 그리고 그것은 분명한 진보입니다 철학적.

제임스 오웬 웨더 올 는 U.C.의 논리 및 과학 철학 교수입니다. 어바인. 그의 가장 최근 책은 입니다 Void :17 세기부터 오늘날까지 물리학의 빈 공간의 구조를 탐구하는 Nothing Nothing의 이상한 물리학 (Yale University Press, 2016). 

Watch :Lawrence Krauss는 물리학이 철학이 필요하다고 말합니다. .

이 고전적인 사실 So Romantic Post는 원래 2017 년 4 월에 출판되었습니다.