객관적 붕괴 이론

Objective-collapse theory
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양자역학
슈뢰딩거 방정식
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실험
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방정식
해석
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과학자

Objective-collapse에 관한 이론, 또한 models,[1][2]양자 mechanics,[3]은 치수 문제에 대한 응답 왜 그리고 어떻게 양자 측정 항상 명확한 아니라 결과 그들의 중첩은 슈뢰딩거 방정식에 의해서 예측을 설명하기로 작성되었다는 것 자발적인 파동 함수 붕괴나 동적 감소의 모델로 알려져 있다.그리고 mor일반적으로 고전 세계가 양자 이론에서 어떻게 나오는지.기본 개념은 양자계의 상태를 설명하는 파동 함수의 단일 진화가 근사하다는 것이다.현미경 시스템에서는 잘 작동하지만, 시스템의 질량/복잡도가 증가하면 점차적으로 유효성을 잃습니다.

붕괴 이론에서, 슈뢰딩거 방정식은 공간에서의 파동 함수를 국소화하는 추가적인 비선형 및 확률적 용어(스폰턴트 붕괴)로 보충된다.그 결과 발생하는 역학은 미시적으로 분리된 시스템의 경우 새로운 용어가 무시할 수 있는 영향을 미치므로, 매우 작은 편차를 제외하고 일반적인 양자 특성이 회복됩니다.이러한 편차는 전용 실험에서 감지될 수 있으며, 이를 테스트하기 위한 노력은 전세계적으로 증가하고 있습니다.

내장된 증폭 메커니즘은 많은 입자로 구성된 거시적 시스템의 경우 붕괴가 양자 역학보다 더 강해지도록 보장합니다.그리고 그들의 파동 함수는 항상 잘 국소화되어 있어서 모든 실용적인 목적을 위해 뉴턴의 법칙에 따라 움직이는 점처럼 행동합니다.

이런 의미에서, 붕괴 모델은 양자 이론의 측정과 관련된 개념적인 문제를 피하면서 미시적이고 거시적인 시스템에 대한 통일된 설명을 제공합니다.

이러한 이론의 가장 잘 알려진 예는 다음과 같습니다.

붕괴 이론은 파동 함수의 붕괴 과정이 파동 함수의 분기를 줄이고 관찰되지 않은 행동을 제거한다는 점에서 많은 세계의 해석 이론과 반대됩니다.

붕괴 이론의 역사

붕괴 모델의 기원은 1970년대로 거슬러 올라간다.이탈리아에서는 L. Fonda, G.C. Girardi, A.의 그룹입니다.리미니는 양자 이론에서 붕괴 과정에서 지수 붕괴[4] 법칙을 도출하는 방법을 연구하고 있었다.그들의 모델에서 중요한 특징은 붕괴 과정에서 입자들이 우주에서 자연 붕괴를 겪는다는 것인데, 이 생각은 나중에 GRW 모델을 특징짓기 위해 계승되었다.한편, 미국의 P. Pearle은 파동 함수의 붕괴를 [5][6][7]역동적으로 모델링하기 위해 비선형 및 확률 방정식을 개발하고 있었다. 이 형식주의는 나중에 CSL 모델에 사용되었다.그러나, 이러한 모델에는 역동성의 "보편성"의 특성이 결여되어 있었다. 즉, 임의의 물리적 시스템(적어도 비상대론적 수준에서)에 적용할 수 있는 모델, 즉 모든 모델이 실행 가능한 옵션이 되기 위한 필수 조건이었다.

1986년 기라디, 리미니, 웨버가 의미 있는 제목인 "현재의 GRW 모델"[8]을 저자의 머리글자를 따서 GRW 모델이라고 알려진 것을 제시하면서 돌파구가 마련되었습니다.모델에는 축소 모델이 갖춰야 할 모든 성분이 포함됩니다.

  • 슈뢰딩거 역학은 비선형 확률 항을 추가함으로써 수정되는데, 그 효과는 우주에서 파동 함수를 무작위로 위치시키는 것입니다.
  • 현미경 시스템의 경우, 새로운 용어는 대부분 무시할 수 있습니다.
  • 거시적 물체의 경우, 새로운 역학은 공간에 파동 함수를 잘 국지적으로 유지하여 고전성을 보장한다.
  • 특히 측정의 끝에는 항상 명확한 결과가 있으며, Born 규칙에 따라 분배됩니다.
  • 양자 예측으로부터의 편차는 현재의 실험 데이터와 양립할 수 있다.

1990년에 사후 GRW 단체이고, P.Pearle의 다른 쪽에 노력, 모여서는 슈뢰딩거의 강조, 그리고 무작위 붕괴하는 ident도 시스템을 묘사할 수 있는 하나의 확률 미분 방정식, 안에 기술된 연속 자발적 지역화(CSL)model,[9][10]을 짤로 운반되었다.ical 언덕 위의 마을.rticles, GRW 모델에는 없는 기능입니다.

HD와[13][14] 펜로즈는 독립적으로 파동 함수의 붕괴가 중력과 관련이 있다는 생각을 공식화했다.동적 방정식은 구조적으로 CSL 방정식과 유사합니다.

붕괴 모델의 맥락에서 양자 상태 [15]확산 이론을 언급할 가치가 있다.

가장 인기 있는 모델

다음 세 가지 모델이 문헌에서 가장 널리 논의되고 있습니다.

  • Girardi-Rimini-Weber(GRW) 모델:[8]물리적 시스템의 각 구성요소는 독립적으로 자발적 붕괴를 겪는 것으로 가정한다.붕괴는 포아송 분포에 따라 시간에 따라 랜덤하게 분포됩니다. 이러한 붕괴는 공간 내에서 랜덤이며 파동 함수가 클 때 발생할 가능성이 높습니다.붕괴 사이에 파동 함수는 슈뢰딩거 방정식에 따라 진화한다.복합 시스템의 경우, 각 성분의 붕괴는 질량파 함수의 중심 붕괴를 일으킨다.
  • 연속 자발적 현지화(CSL) 모델:[10]슈뢰딩거 방정식은 파동 함수의 양자 확산을 상쇄하는 시스템의 질량 밀도와 결합된 적절히 선택된 보편적 잡음에 의해 구동되는 비선형 및 확률적 확산 프로세스로 보완된다.GRW 모델은 시스템이 클수록 붕괴가 강해지기 때문에 질량이 증가할 때 양자-클래식 전환이 양자 선형성의 점진적 붕괴로 설명된다.CSL 모델은 동일한 입자의 관점에서 공식화됩니다.
  • Diosi-Penrose(DP) 모델:[12][13]디오시와 펜로즈는 중력이 파동 함수의 붕괴에 책임이 있다는 생각을 공식화했다.펜로즈는 공간적 중첩이 두 개의 다른 시공간 곡선의 중첩을 만드는 양자 중력 시나리오에서 중력은 그러한 중첩을 용납하지 않고 자연스럽게 붕괴한다고 주장했다.그는 또한 붕괴 시간에 대한 현상학적 공식을 제공했다.펜로즈 이전에 디오시는 독립적으로 펜로즈가 제안한 것과 동일한 시간 척도로 파동 함수를 축소하는 동적 모델을 제시했습니다.

QMUPL(Universal Position Localization) 모델도[12] 언급해야 한다.이것은 붕괴 방정식에 [17]관한 몇 가지 중요한 수학적 결과를 증명하는 Tumulka에 의해 [16]공식화된 동일한 입자에 대한 GRW 모델의 확장이다.

지금까지 열거된 모든 모델에서 붕괴의 원인이 되는 노이즈는 마르코프식(메모리 없음)으로 이산 GRW 모델의 포아송 프로세스 또는 연속 모델의 백색 노이즈 중 하나입니다.모델은 임의의 (색상의) 노이즈를 포함하도록 일반화할 수 있습니다.주파수 컷오프에 의해 CSL 모델은 Colored[18][19] Version(CSL; 색상의 버전) 및 QMUL 모델[20][21](cQMUPL)로 확장되었습니다.이러한 새로운 모델에서는 붕괴 특성이 기본적으로 변경되지 않은 상태로 유지되지만 특정 물리적 예측이 크게 변경될 수 있습니다.

붕괴 모델에서는 붕괴의 원인이 되는 소음이 물리적 시스템의 각 구성 요소에 브라운 운동을 유발하기 때문에 에너지가 보존되지 않는다.따라서 운동 에너지는 미약하지만 일정한 속도로 증가한다.이러한 특성은 접힘 특성을 변경하지 않고 역학에 적절한 소멸 효과를 포함시킴으로써 수정할 수 있습니다.이는 GRW, CSL 및 QMUPL 모델에 대해 달성되며, 산포 대응 모델(dGRW,[22] dCSL,[23] dQMUPL[24])을 얻습니다.이러한 새로운 모델에서는 에너지가 한정된 값으로 열화됩니다.

마지막으로, QMUPL 모델은 색소 잡음뿐만 아니라 산란[25][26] 효과(dcQMUPL 모델)를 포함하도록 더욱 일반화되었다.

붕괴 모형 검정

붕괴 모형은 슈뢰딩거 방정식을 수정하기 때문에 표준 양자역학 예측과는 다른 예측을 합니다.편차를 감지하기는 어렵지만, 자발적 붕괴 효과를 찾는 실험들이 증가하고 있다.이들은 2개의 그룹으로 분류할 수 있습니다.

  • 간섭계 실험.그들은 물질(및 빛)의 파동 특성을 보여주는 이중 슬릿 실험의 정제된 버전입니다.최신 버전은 더 큰 중첩을 만들기 위해 시스템의 질량, 비행 시간 및/또는 비국재화 거리를 증가시키는 것을 의미합니다.이런 종류의 가장 두드러진 실험은 원자, 분자, 그리고 포논에 관한 것이다.
  • 비간섭계 실험.파동함수의 붕괴뿐만 아니라 파동함수가 이미 국소화되어 있을 때에도 항상 작용하는 입자의 운동 위에 파동소음이 확산되는 것을 전제로 하고 있다.이런 종류의 실험에는 차가운 원자, 광학 기계 시스템, 중력파 검출기, 지하 실험이 포함됩니다.

이론의 붕괴에 대한 문제와 비판

에너지 절약 원칙 위반붕괴 이론에 따르면, 에너지는 고립된 입자에 대해서도 보존되지 않는다.보다 정확하게는 GRW, CSL 및 DP 모델에서 운동 에너지는 작지만 0이 아닌 일정한 속도로 증가한다.이것은 종종 하이젠베르크의 불확실성 원리의 피할 수 없는 결과로 나타난다: 위치 붕괴는 운동량의 더 큰 불확실성을 야기한다.이 설명은 근본적으로 틀렸다.사실, 붕괴 이론에서 위치 붕괴는 또한 운동량의 국부화도 결정합니다: 파동 함수는 하이젠베르크의 원리와 양립할 수 있는 [17]운동량뿐만 아니라 위치에서도 거의 최소한의 불확실성 상태로 구동됩니다.

붕괴 이론에 따라 에너지가 증가하는 이유는 붕괴 소음이 입자를 확산시켜 가속화하기 때문이다.이것은 전형적인 브라운 운동과 같은 상황이다.그리고 고전적인 브라운 운동과 관련하여, 이러한 증가는 산란 효과를 더함으로써 멈출 수 있다.QMUPL, GRW 및 CSL 모델의 소멸 버전은 [22][23][24]원래 모델에 대해 수축 특성이 변경되지 않은 채 에너지가 한정된 값으로 열화됩니다(따라서 초기 값에 따라 감소될 수도 있습니다).

그러나 산란 모델에서도 에너지가 엄격하게 보존되지 않습니다.이 상황에 대한 해결은 노이즈를 자체 에너지와 함께 동적 변수로 간주함으로써 얻을 수 있으며, 이는 전체 시스템+소음 에너지가 보존되는 방식으로 양자 시스템과 교환된다.

상대론적 붕괴 모형.붕괴 이론의 가장 큰 도전 중 하나는 상대론적 요건에 부합하도록 만드는 것이다.GRW, CSL 및 DP 모델은 그렇지 않습니다.가장 큰 어려움은 붕괴의 비국소적 특성을 어떻게 결합하느냐 하는 것인데, 이는 실험적으로 확인된 벨 불평등 위반과 양립하기 위해 필요한 것이다.상대론적 관점에서 GRW와 CSL 모델을 일반화하려는 모델들이[27][28] 존재하지만, 상대론적 이론으로서의 그들의 지위는 여전히 불명확하다.연속적인 목적 붕괴에 대한 적절한 로렌츠-공변 이론의 공식화는 여전히 연구 문제이다.

꼬리 문제모든 붕괴 이론에서, 파동 함수는 공간의 한 (작은) 영역 안에 완전히 포함되지 않습니다. 왜냐하면 동역학의 슈뢰딩거 항은 항상 그것을 바깥으로 퍼트리기 때문입니다.따라서 파동 함수는 항상 무한대로 뻗어나가는 꼬리를 포함하지만 "무게"는 더 큰 시스템에서 더 작습니다.붕괴 이론을 비판하는 사람들은 이 꼬리들이 우주에서 [29][30]완전히 국지화되지 않는 시스템에 해당하기 때문에 어떻게 해석해야 하는지가 명확하지 않다고 주장한다.붕괴 이론의 지지자들은 대부분 이 비판을 [31][32]이론의 오해로 치부한다. 동적 붕괴 이론의 맥락에서 파동 함수의 절대 제곱은 실제 물질 밀도로 해석된다.이 경우, 꼬리는 단지 측정할 수 없을 정도로 적은 양의 얼룩진 물질을 나타내지만, 거시적인 관점에서 보면 모든 입자는 모든 실제적인 목적을 위해 점처럼 보입니다.

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메모들

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외부 링크

  • Giancarlo Ghirardi, Stanford Phyclope Encyclopedia of Philosophy (Stanford Philosopedia of Philosopy) (초판 2002년 3월 7일, 2011년 11월 8일 (화))