Christopher Fuchs は、物理学を「ストーリーテリングと方程式の作成の間のダイナミックな相互作用」と説明しています。一日の終わりでさえも、どちらも単独では成り立ちません。」実際、マサチューセッツ大学ボストン校の物理学者であるフックスには、語るべき急進的な話があります。この話は QBism と呼ばれ、次のようになります。
むかしむかし、世界の物理システムの状態を完全に記述すると言われている波動関数がありました。波動関数の形状は、観測者が実行する可能性のある測定の結果の確率をエンコードしますが、波動関数は自然そのものに属し、客観的な現実の客観的な記述です.
そこへフックスがやってきた。研究者の Carlton Caves と Rüdiger Schack とともに、彼は波動関数の確率をベイジアン確率として解釈しました。つまり、システムに関する主観的な信念の程度です。ベイジアン確率は、測定結果に賭けるギャンブルの態度、つまり新しいデータが明らかになるにつれて更新される態度と考えることができます。言い換えれば、波動関数は世界を記述するのではなく、観測者を記述する、とフックスは主張した。 「量子力学は思考の法則です」と彼は言います。
量子ベイズ主義、またはフックスが現在 QBism と呼んでいるものは、量子論の最も深い謎の多くを解決します。たとえば、量子システムが複数の同時状態から単一の現実に不可解に遷移する、悪名高い「波動関数の崩壊」を考えてみましょう。 QBism によると、波動関数の「崩壊」は、観測者が測定を行った後に自分の信念を更新するだけです。ある観測者がここで粒子を測定すると、そこにある粒子の波動関数が崩壊するという、遠く離れた不気味な行動は、それほど不気味ではないことが判明しました — ここでの測定は、観測者が状態に賭けるために使用できる情報を提供するだけです彼女がそれに接触した場合、遠くの粒子の。しかし、ここでの彼女の測定は、別の観察者がそこで行う測定の結果にどのように影響するのでしょうか?実際、そうではありません。波動関数はシステム自体に属していないため、各オブザーバーは独自のものを持っています。私の波動関数はあなたの波動関数と一致する必要はありません.
量子奇妙さの解釈の海で、QBism は単独で泳ぎます。伝統的な「コペンハーゲン解釈」では、観察者は自然の外に立ち、波動関数を崩壊させる不思議な力を帯びており、観察されているものとは異なる物理法則によって支配されていると見なします。 2 番目のオブザーバーが最初のオブザーバーを観察するまでは、これで問題ありません。 「多くの世界」の解釈では、宇宙とそのすべての観測者は、決して崩壊しない単一の巨大な波動関数によって記述されると主張しています。もちろん、それを機能させるには、すべての分岐点で — すべてのコイントス、すべての決定、すべての瞬間 — 波動関数が分岐し、私たちも同様に分岐し、まとめて実行した無数のバージョンの自分自身に分割することを主張する必要があります。私たちがこれまでに行うこと、または行わないことすべてを行いました。波動関数の崩壊を避けるために支払うには、一連の無限の並行現実の代償が高すぎる人にとっては、ボームの解釈が常にあります。宇宙に浸透し、宇宙のすべてを決定論的に支配します。残念ながら、この新しい現実は、科学的調査の手の届かないところに永久に存在しています。
これらの解釈にはすべて共通点があります。波動関数を、複数の観察者が共有する客観的な現実の記述として扱います。一方、QBism は、波動関数を 1 人の観察者の主観的知識の記述として扱います。それはすべての量子パラドックスを解決しますが、私たちが「現実」と呼ぶかもしれないものは、取るに足らないものではありません。もう一度言いますが、これが量子力学がずっと私たちに伝えようとしてきたことなのかもしれません — 単一の客観的現実は幻想であるということです.
QBism はまた、多くの新しい、そして同様に謎めいた疑問を投げかけます。波動関数が観測者を表す場合、観測者は人間である必要がありますか?その観察者は意識を持っている必要がありますか？それは犬でしょうか？ (「犬は波動関数を使用しません」と Fuchs は言いました。「私は 34 歳になるまで波動関数を折りたたまなかったのです。」) 私の波動関数があなたの波動関数と一致する必要がない場合、私たちは同じ宇宙？量子力学が外部の現実を説明しないとすれば、何が説明できるのでしょうか?
フックスはこれらの質問と格闘し、メールの形で自分の考えを解決することがよくあります。彼のメッセージ は伝説になりました。フックスは 20 年間、それらを膨大な文書にまとめてきました。彼はそれらをサミズダートと呼んでいます。これらの文書は、一種の地下原稿として量子物理学者や哲学者の間を行き来しています。フックスが 2000 年 5 月にロス アラモスの自宅を火事で失った後、科学のプレプリント サイト arxiv.org に大規模な論文として投稿することでそれらをバックアップすることにしました。この論文は後にケンブリッジ大学出版局から 500 ページの本として出版されました。 . 13 年後に 2,300 ページが追加された 2 番目のサミズダートがリリースされました。電子メールは、フックスの探究心とカラフルな性格の両方を明らかにします。物理学者の David Mermin が言うように、「もし Chris Fuchs が存在しなければ、神は彼を発明しなかったことを忘れていたでしょう。」
では、QBism の物語はどのように終わるのでしょうか?最終的に、フックスは、フックスのメンターであった著名な物理学者ジョン・アーチボルド・ウィーラーが尋ねた有名な質問に答えたいと考えています。なぜ量子なのか?つまり、量子力学の奇妙な規則によってしか記述できないような方法で世界を構築する必要があるのはなぜですか?
それまでの間、Quanta マサチューセッツ州ケンブリッジの喫茶店でフックスに会い、私たち自身のいくつかの質問をしました.私たちの会話を編集して要約したバージョンが続きます。
QUANTA MAGAZINE:あなたはこう言いました。「私は物理学者にならなければならないことを知っていました。物理学を愛するためではなく、不信感を抱くためです。」
クリストファー・フックス:私は子供の頃、SF の大ファンでした。私はテキサス州の小さな町で育ち、宇宙飛行というアイデアをとても楽しんでいました。それは避けられないように思えました — 私たちは月に行くつもりでした。それは最初のステップに過ぎませんでした。科学は無限であり、最終的にはスタートレックで彼らがしていることをすることになるでしょう。 :惑星に行って、新しい生き物を見つけて、冒険をしましょう。そこで私は物理学と宇宙旅行に関する本を読み始めました。そこで初めて宇宙旅行は星と星の間の距離が遠いために難しいことを知りました。これをどのように回避しますか？ジョン・ウィーラーとブラックホールとワームホールについて学び、ワームホールが速度制限の問題を回避する方法になる可能性があること、またはタキオンと呼ばれるエキゾチックな粒子を使用して速度制限を超えることができることを学びました。私はものを食べ尽くしました。そのほとんどはかなりありそうもないことが判明しました。ワームホールは不安定であることが証明されており、誰もタキオンを本当に信じていませんでした.全体として、私へのメッセージは、物理学では星に到達することはできないということでした.ちょっとした冗談ですが、物理法則で星に行くことができないのなら、物理法則が間違っているに違いないと友達に言います!
あなたはジョン ウィーラーに師事することになりました。
初めてテキサス大学に行ったとき、何年も前に読んだジョン・ウィーラーという男が実際にテキサス大学の教授であることに気づきました。そこで私は、彼が「法なき法」について語っている彼の新しい論文をいくつか読みに行きました。彼は、「結局、唯一の法則は、法則がないことだ」などと言いました。究極の物理法則はありません。すべての物理法則は可変であり、その可変性自体が物理の原理です。彼は、超越されていない物理法則はないと言います。私はこれを見て、物理法則は間違っているに違いないというジョークを思い出し、究極的には実際には物理法則などないのではないかという考えに非常に惹かれました。法律の代わりに何があるか、私は知りませんでした。しかし、法律が 100% 信頼できるものではない場合、星への裏口があった可能性があります。それはすべて若々しいロマンチシズムでした。私はまだ物理学のコースさえ受けていませんでした。
あなたの論文の 1 つで、アーウィン・シュレディンガーが私たちの現実の概念に対するギリシャの影響について書いていること、そして私たちが現実について話すのは主題、つまり話している人を含めずに話すのは歴史的な偶然であると述べています。ギリシャ思想の呪縛を破ろうとしているのですか?
シュレディンガーは、ギリシア人は私たちにある種の支配力を持っていると考えていました — 彼らは、世界についての考え方を進歩させる唯一の方法は、「知っている主体」なしで世界について話すことだと考えていました。 QBismは、量子力学は私たちのいない世界のあり方に関するものではないと言って、その緊張に反対しています。代わりに、それはまさに世界の私たちについてです。理論の主題は、世界や私たちではなく、世界の中の私たち、2 つの間のインターフェースです。
世界の中で自分自身のことを考えずに世界について考えるのは、私たちに深く根付いています。アインシュタインが空間と時間に疑問を投げかけたことを思い出させます — 世界のこれらの特徴はあまりにも絶対的であるように見えたので、誰もそれらに疑問を抱くことさえ考えませんでした.
初期の文明では、人々は客観と主観を区別する方法をよく知らなかったと言われています.しかし、両者を分離するという考えが定着すると、私たちはこれを行う必要があり、科学は目的に関するものであると言われました.そして、それが終わった今、後戻りするのは難しいです。 QBism に対する人々の最大の恐怖は、まさにこれだと思います。私たちはコペルニクスでそれを乗り越えましたが、これは一歩後退したに違いありません。しかし、究極の制限のない可能性に満ちた宇宙が本当に必要な場合は、まさにこれがあなたが行かなければならない場所だと思います.
QBism はどのようにこれらの制限を回避しますか?
それを見る一つの方法は、物理法則は「そこにある」ものに関するものではないということです。むしろ、それらは私たち自身の限界が何であるかについての私たちの最良の表現、私たちの最も包括的な声明です.光の速度が究極の制限速度であると言うとき、私たちと言っているのです。 光速を超えることはできません。しかし、ダーウィンの進化によって私たちの脳が大きくなったように、最終的には、今は利用できないものを活用できる段階に進化することは想像に難くありません。それらを「物理法則の変化」と呼ぶかもしれません。通常、私たちは宇宙を変えることができないこの硬直したものと考えています。代わりに、方法論的には正反対のことを想定する必要があります。つまり、宇宙は私たちの前にあり、それを形作ることができ、変更することができ、それが私たちを押し戻す.それがどれだけ私たちを押し戻すかに気づくことで、私たちは自分の限界を理解するでしょう.
確率について話しましょう。
確率は存在しません！ブルーノ・デ・フィネッティは、確率論に関する彼の 2 巻セットのイントロで、すべて大文字で「確率は存在しません」と書いています。彼は、フロギストン、魔女、エルフ、妖精の道を行くだろうと言っています.
量子力学の創始者は、理論が確率の観点から世界を説明していることに気付いたとき、世界自体が確率論的であることを意味すると解釈しました.
ピエール=シモン・ラプラスの時代、確率は主観的な声明と考えられていました。すべてを知っているわけではありませんが、知識を数値化することで管理できます。しかし、1800 年代後半から 1900 年代前半にかけて、客観的に見える形で確率が現れ始めました。人々は実験室で測定できるもの、つまり熱などを導き出すために統計的手法を使用していました。したがって、この量が確率論的な考慮から生じ、それが客観的である場合、確率も客観的であるに違いないと人々は考えました。その後、量子力学が登場しました。コペンハーゲンの群衆は、量子力学は完全な理論であり、完成した、閉じられた理論であると主張していました。これは、そのすべての機能が自然の客観的な機能であるべきであることを意味すると解釈されることがよくありました。量子状態が確率を与えるならば、それらの確率も自然の客観的な特徴であるはずです。フェンスの反対側にはアルバート・アインシュタインがいて、彼は量子力学は完全ではないと言いました。彼が量子力学で確率を説明したとき、彼はそれらを不完全な知識、主観的な状態のステートメントとして解釈したようでした.
つまり、確率が存在しないということは、客観的な確率が存在しないということです。
そうです、ギャンブルエージェントなしでは世界に存在しません。しかし、確率を理解する正しい方法は、不確実性と無知を説明することであると確信しているとします。今、あなたが取ることができるポジションのスペクトルがあります。ベイジアン統計学者によると、I.J.なんと、46,656種類あります。量子ベイズ論に取り組み始めたとき、E.T. のような確率論のスタンスをとろうとしました。 Jaynes のスタンス:確率は私たちの頭の中にあることは認めます — 私の確率は私の頭の中にあり、あなたの確率はあなたの頭の中にあります — しかし、あなたがあなたの情報に基づいているのと同じ情報に基づいて私の確率を基にするとしたら、私たちの 2 つの確率の割り当ては同じであること。情報に基づいて、それらは客観的でなければなりません。 46,656 種類のスペクトルの中で、このスタンスは「客観的ベイズ主義」と呼ばれます。
スペクトルの反対側にいるのはブルーノ・デ・フィネッティです。彼は、私の確率が私の経験に基づいており、あなたの確率があなたの経験に基づいているため、私の確率とあなたの確率が一致する理由はまったくないと言います。その場合、可能性をギャンブルの態度と考えると、私たちができる最善のことは、個人的なギャンブルの態度のすべてを内部的に一貫させるようにすることです.私は私のもので、あなたはあなたのものでそれを行う必要がありますが、それが私たちにできる最善のことです。それが、de Finetti が確率は存在しないと言ったときに意味したことです。彼は、極端なスタンスを取りましょうという意味でした。確率はほとんど私の頭の中にあるが、それらを世界に固定している余分なルールがいくつかあると言う代わりに、彼はアンカーを取り除きました.
最終的に、同僚のリュディガー・シャックと私は、一貫性を保つために、ジェイネスとの関係を断ち切り、デ・フィネッティの方向に進む必要があると感じました。 Jaynes が de Finetti をからかったところ、実際にはそこに本当の解決策があると考えました。
名前が量子ベイズ主義から QBism に変わったのはそのときですか?
量子ベイズ主義はあまりにも口がきけなかったので、私はそれを QBism と呼び始めました。私が QBism と呼び始めるとすぐに、人々はそれにもっと注目しました!しかし、同僚の David Mermin は、私たちの結論を受け入れないベイジアンが世の中にはたくさんいるので、QBism は実際には量子ベイズ主義の略であってはならないと不平を言い始めました。それで彼は、ブルーノ・デ・フィネッティのために、それを量子ブルーノイズムと呼びたかったのです。問題は、QBism の形而上学には de Finetti でさえ受け入れられない部分があることです!
しかし、完璧な B を見つけました .問題は、人前で披露したくないほど醜いことです。これは、最高裁判所判事オリバー・ウェンデル・ホームズ・ジュニアに由来する用語です。彼は自分の哲学を「ベタビリタリアニズム」と表現しました。ルイ・メナンが言ったように、「世界は関節で緩んでいる」という哲学です。あなたができる最善のことは、あなたの行動の結果に賭けることです. [かばん語は bet に由来します そして能力 ] これは完全に当てはまると思いますが、QBism が量子ベタビリタリアニズムを表しているとは言いたくないので、KFC が行ったことを行うのが最善だと思います。以前はケンタッキーフライドチキンでした。今はただの KFC です。
量子力学がユーザーズ マニュアルだとすると、ユーザーは誰ですか?アインシュタインは観測者について話しましたが、量子力学の観測者は相対論の観測者とは異なります
先日、私は哲学者のロブ・ディサールと話をしていました。彼は、ある観察者はいわば「別の観察者の肩越しに見る」ことができるので、観察者は相対性においてそれほど問題ではないと言いました。私はそのフレーズが好きです。言い換えれば、一方のオブザーバーが見るものを取得し、変換法則を使用して、もう一方のオブザーバーが見るものを見ることができます。ボーアは本当にそれを演じました。彼は量子力学と相対性理論の類似点を強調したが、なぜアインシュタインが量子論を受け入れないのか理解できなかった.でも、問題は違うと思います。 QBism は量子測定結果を理解するので、それは個人的なものです。他の誰もそれを見ることができません。見えるまたは あなたはそれを見る。ある個人的な経験を別の個人的な経験に変える変換はありません。ウィリアム・ジェームズは、「2 つの心で 1 つのことを知ることができる」と主張しようとしたとき、まったく間違っていました。
それは、アーサー・エディントンが言ったように、世界のものは精神のものだということですか?
QBismは、ギリシャ人が持っていたように、世界が「外側」のものから構築されているわけではないと言うでしょう.また、ジョージ・バークレーやエディントンのような理想主義者のように、「内側」にあるものから構築されたものでもありません。むしろ、世界のものは、私たち一人一人が生きているあらゆる瞬間に遭遇するものの性質にあります — 内側でも外側でもなく、両者の間のカットの概念そのものよりも前のもの.
最終的には客観性が必要になるのですか?
そうなることを願っています。最終的に、私は QBism を世界の何かを指し示すための探求と見なし、それは世界に固有のものだと言います。しかし、私はまだ決定的な答えを持っていません。量子力学は単一ユーザーの理論ですが、それを分析することで、私たち全員が没頭している世界について何かを学ぶことができます.
量子力学をシングル ユーザー理論として扱うことで、離れた場所での不気味なアクションなど、多くのパラドックスが解決されます。
はい、しかし、多くの人が厄介だと思う方法で。ベルの定理のよくある話は、世界は非局所的でなければならないということです。離れたところに本当に不気味なアクションがあること。そこで彼らは、かなり大きなミステリーを追加することで、1 つのミステリーを解決しました。この非局所性は何ですか？その完全な理論を教えてください。私の仲間の QBists と私は代わりに、ベルの定理が実際に示しているのは、測定の結果は経験であり、すでにそこにあるものの啓示ではないということだと考えています。もちろん、私たちが主観的な信念の程度について話しているので、私たちが学問としての科学をあきらめたと考える人もいます。しかし、私たちはそれがすべての基本的な難問を解決すると考えています.それが解決しない唯一のことは、Wheeler の質問です。なぜ量子なのか?
なぜ量子なのか?
もっとセンスがあればいいのに。私は、SIC と呼ばれるこれらの美しい数学的構造に魅了されるようになりました。これは、対称的な情報的に完全な測定値です。この恐ろしい名前は、ベタビリタリアニズムとほぼ同じくらい悪いものです。それらを使用して、ボルンの規則 [量子力学で確率を生成する数学的手順] を別の言語で書き直すことができます。ボルンの規則は、仮説の観点から現実を分析することについて何らかの形で深く理解されているようです。量子力学の真のメッセージは、世界は節々で緩んでいるということ、世界には実際に偶発性があるということ、世界には実際に目新しさがあり得るということを心の中に持っているなら - そして誰もがそうしているわけではありません.世界は常に可能性に満ちており、量子力学がそれらを結びつけています。数学を正しく理解するには 25 年かかるかもしれませんが、25 年後にもう一度この会話をしましょう!
