「願いが馬だったら、物乞いも乗るだろう」という言葉はぴったりです。量子力学の独自性を把握したい場合、この皮肉な言葉は、この理論によって時々反証されることによって、最も深遠な例証を提供します.
確かに、量子力学 (QM) は、古典的な決定論に挑戦する不確実性原理によっても独特です。古典物理学との対立をさらに深刻にするシュレディンガーの猫のパラドックスに。二重スリット実験によって実証された悪名高い波動と粒子の二重性。そして、特殊相対論に直面しているように見えるアインシュタイン-ポドルスキー-ローゼンのパラドックスへ。それでも、上記の「if」は、これまでほとんど考慮されていなかった、QM にとってそれほど重要ではない何かを捉えています。
しかし、誰もが知っているように、願いが馬ではないのに、なぜ「願いが馬だったら物乞いが乗るだろう」が問題になるのでしょうか?これがQMの答えです。 できるという物乞いの願いには十分です そうでなくても 、理論は物乞いがそれらに乗ることを可能にすることがあります。これは、量子哲学者が「反事実」と呼んでいるものです。つまり、発生する可能性があったが、最終的には発生しなかったイベントです。驚くべきことに、まさに可能性によって この可能性が発生すると、明確な物理的影響が残ります。
最も有名な例は、おそらく「相互作用のない測定」です。 Elitzur と Vaidman (EV) [1] は、超高感度爆弾を爆発させずに操作性をチェックできることを示しました。 「超高感度」とは、物理学で知られている最も弱い相互作用でさえ爆発するほど繊細な爆弾を意味します。どうやら、そのような爆弾がたとえば濡れた場合、それを爆発させずにテストすることはできません。しかし、EV は非常に可能性が 爆弾が爆発するまでの時間は、因果関係の痕跡をどこかに残すのに十分です – 実際の爆発を引き起こすことはありません – 古典物理学 (および古典論理) では定義上不可能な偉業です.
現在、Yakir Aharonov、Eliahu Cohen、Avshalom Elitzur、および Lee Smolin はさらに一歩進んでいます [2]。 2 つの遠く離れた原子があり、1 つは励起され、もう 1 つは基底であり、光子、つまり最小量 (「量子」) の光を交換することによって状態を変えることができるように配置されているとします。この場合、光子を失った原子は基底状態になり、それを獲得した原子は代わりに励起されます (図 1 を参照)。
ここで驚きです。場合によっては、かなりの時間が経過した後、励起された原子が励起されたままであることが判明します。これは、この原子がまだその光子を保持しているため、2 番目の原子がまだ接地されている、つまり光子を受け取っていないことを示唆している可能性があります。要するに、実際には何も起こっていませんよね?
違う！ Bell 1964 による有名な定理は、有名な EPR 実験で何か興味深いことが起こっていることをすでに証明しており、著者の助けになりました。アハロノフ 他 このような 1 つの励起原子と 1 つの基底原子のペアを多数準備すると、励起原子と基底原子が初期状態を保持している場合でも、2 つの原子の間で微妙な何かが交換されていることが示されています。そのため、相互作用が発生していないことに気付いていない物理学者でも、2 つの原子が「もつれ」、つまり互いに相互作用したかのように量子非局所性を示していることに気付くでしょう。
著者は、多くのそのような原子を使用するゲダンケン実験のいくつかの変形を提示し続けました (それにより、プロセスに沿って、量子情報処理において非常に重要なマルチパート W 状態も達成します) または弱い測定値 (これは、パラドックスと原子をさらに深く調べる).
著者の言葉を引用すると、EPR 実験の中心にある非局所性の問題は、劣ることが判明しました。 この場合の問題！これが彼らの理論的根拠です。 EPR 実験では、確実に 2 を生成するローカル メカニズムがあります。 個別の粒子、実際 原子から遠く離れた 2 つの場所に放出され、実際には 2 人のリモート実験者によって検出され、その場合にのみ非局所性がそれらの間に出現します。ただし、この場合、光子は送信されませんが、本格的な EPR 状態が出現します!
明らかなパラドックスを解決するために、時間対称の視点を採用することが提案されました。アハロノフの量子力学の 2 状態ベクトル形式によって可能になったもの。この形式主義によれば、観測可能なすべての効果は、過去の出来事と将来の出来事によって等しく決定されます。
しかし、提案された実験は技術的に実現可能ですか?著者らは、中性原子 (Gedanken 実験のように) または 2 つのイオン/量子ドット/NV センターのいずれかを利用する主要な実験グループによって、この課題が解決されることを望んでいます。
上記の研究の一部は、弱い値を使用して (ただし、強い射影測定を使用して) 量子反事実の有効性を説明するために、数年間試みられてきました。 「粒子の消失と再出現の事例」[3,4] を含むこれらの試みは、さまざまな量子現象のより良い理解にすぐに収束することを願っています。 5].
これらの調査結果は、ジャーナル Foundations of Physics に掲載された遠方原子間の相互作用のない効果というタイトルの記事で説明されています。この作業は、Eliahu Cohen (以前はブリストル大学、現在はオタワ大学) と Iyar および Chapman 大学の Avshalom C. Elitzur によって実施されました。
参考文献
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