초결정론

Superdeterminism
에 관한 일련의 기사들 중 일부
양자역학
슈뢰딩거 방정식
배경
펀더멘털
실험
제형
방정식
해석
고급주제
사이언티스트

초결정론은 측정 설정과 측정 중인 상태 사이의 국소 상관관계를 포함하는 벨의 정리에서 도출된 실험 결과와 일치하는 국소 은닉 변수 이론의 집합을 설명합니다.초결정론적 이론은 양자역학에 대한 해석이 아니라 양자역학의 예측을 평균적으로 재현하는 더 깊은 이론이며, 이에 대해 몇 가지 장난감 모델이 제안되었습니다.[1][2][3]그러한 이론에서, "양자 이론의 확률은 고전 통계 역학에서 사용되는 확률보다 더 신비롭지 않게 됩니다."[1]측정되는 시스템이 측정 장치의 설정과 상관 관계가 있다고 가정하는 것은 벨이 자신의 정리에 대해 "필수적인 가정"[4]이라고 설명한 것을 위반하는 것입니다.따라서 초결정론적인 숨겨진 변수 이론은 벨의 국소 인과성 개념을 충족시키고 벨의 정리에서 파생된 부등식을 여전히 위반할 수 있습니다.[5]벨 테스트 § 허점과 달리, 초결정론적 이론은 궁극적으로 모든 측정 설정과 측정 상태의 과거 빛 원뿔이 빅뱅에서 중첩되어 반드시 공유된 인과적 과거와 따라서 국소적 인과 의존성의 가능성을 암시하기 때문에 벨 유형 실험에서 배제될 수 없습니다.

개요

벨의 정리는 각 검출기에서 수행된 측정값을 서로 독립적으로 선택할 수 있으며 측정 결과를 결정하는 숨겨진 변수를 가정합니다.이 관계를 종종 측정 독립성 또는 통계적 독립성이라고 합니다.초결정론에서는 이 관계가 충족되지 않습니다. 숨겨진 변수는 반드시 측정 설정과 상관 관계가 있습니다.측정의 선택과 숨겨진 변수가 미리 결정되어 있으므로, 정보가 빛의 속도보다 빠르게 이동할 필요 없이 한 검출기에서 어떤 측정을 다른 검출기에서 수행하는지에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.통계적 독립성의 가정은 때때로 자유 선택 또는 자유 의지 가정이라고도 하는데, 이 가정의 부정은 인간 실험가들이 어떤 측정을 수행할지를 자유롭게 선택할 수 없다는 것을 의미하기 때문입니다.

숨겨진 변수와 측정 선택 간의 상관 관계가 최근에 확립되었다고 가정하는 제한된 버전의 초결정론을 테스트할 수 있습니다.[7]그러나 일반적으로 초결정론은 근본적으로 검증할 수 없는데, 빅뱅 이후로 상관관계가 존재한다고 가정될 수 있기 때문에 이 허점을 제거할 수 없습니다.[8]

먼 은하 Sb와 Sc의 광자가 얽힌 광자 앨리스와 밥의 도착 직전에 편광 검출기 α와 β의 방향을 제어하기 위해 사용되는 초결정론의 가상적인 묘사.

1980년대 존 스튜어트 벨은 BBC와의 인터뷰에서 초결정주의에 대해 언급했습니다.[9][10]

멀리서 초광속과 으스스한 행동의 추론에서 벗어날 수 있는 방법이 있습니다.하지만 그것은 자유의지의 완전한 부재인 우주의 절대적 결정론을 수반합니다.무생물의 자연이 막후 시계에서 작동하는 것뿐만 아니라 우리의 행동을 포함한 우리의 행동으로, 우리가 자유롭게 다른 실험이 아닌 하나의 실험을 할 수 있다는 우리의 믿음을 포함하여, 절대적으로 미리 결정된 것이라고 가정합니다. 여기에는 실험자가 한 세트의 측정을 수행하기 위한 "결정"을 포함하여,그 외에는 어려움이 사라집니다.입자 A에 대해 어떤 측정이 수행되었는지를 알려주기 위해 빛보다 빠른 신호가 필요하지는 않습니다. 왜냐하면 입자 A를 포함한 우주는 이미 그 측정과 그 결과가 무엇인지를 "알고 있기" 때문입니다.

그 허점의 정당성을 인정하면서도 벨은 그것이 믿을 수 없다고도 주장했습니다.수행된 측정이 결정론적 난수 생성기에 의해 선택된 경우에도 기계의 선택이 매우 작은 효과에 의해 변경되기 때문에 선택이 "당장의 목적에 대해 사실상 자유로운" 것으로 가정할 수 있습니다.숨겨진 변수가 난수 생성기와 동일한 작은 영향 모두에 민감할 가능성은 없습니다.[11]

노벨상 수상자인 제라드 후프트는 1980년대 초 존 벨과 이 허점에 대해 논의했습니다."저는 다음과 같은 질문을 던졌습니다.또한 앨리스와 밥의 결정이 자유의지에서 나온 것이 아니라 이론의 모든 것에 의해 결정되는 것으로 보아야 한다고 가정해봅시다.존은 제가 제외해야 한다고 했습니다.가능하다면 제가 말한 내용은 적용되지 않습니다.앨리스와 밥은 대의명분에서 결정을 내린다고 했습니다.하나의 원인은 그들의 과거에 있으며 그 그림에 포함되어야 합니다."[12]

물리학자 안톤 자일링거(Anton Zeilinger)에 따르면, 초결정론이 사실이라면, 그것의 의미 중 일부는 반증 가능성을 파괴함으로써 과학 자체의 가치에 의문을 제기할 것입니다.

[W]e 항상 실험주의자의 자유를 은연중에...이 기본적인 가정은 과학을 하는데 필수적입니다.만약 이것이 사실이 아니라면, 저는 실험에서 자연에 대한 질문을 하는 것은 전혀 말이 되지 않을 것이라고 제안합니다. 왜냐하면 그때 자연은 우리의 질문이 무엇인지를 결정할 수 있고, 그것은 우리가 자연에 대한 잘못된 그림에 도달하도록 우리의 질문을 인도할 수 있기 때문입니다.[13]

물리학자 사빈 호센펠더와 팀 팔머는 초결정론이 "측정 문제를 해결할 뿐만 아니라 양자 물리학의 명백한 비국소성을 이해하는 유망한 접근법"이라고 주장했습니다.[14]

와이즈먼과 카발칸티는 어떤 가상의 초결정론도 "어디에나 있는 외계인의 마인드 컨트롤에 대한 믿음만큼 그럴듯하고 매력적일 것"이라고 주장합니다.[15]

예

1988년 칼 H. 브랜스(Carl H. Brans)는 최초의 초결정적 은닉 변수 모델을 제시했습니다.[1]다른 모델들은 마이클 홀이 2010년에 제안했고,[2] 도나디와 호센펠더가 2022년에 제안했습니다.[3]Gerard't Hooft는 양자역학의 그의 세포 자동화 모델을 초결정론적이라고[16] 언급했지만, 그것이 정의를 충족하는지 여부는 여전히 불분명합니다.

어떤 저자들은 양자역학에서 역인과성을 초결정론의 한 예로 생각하는 반면, 다른 저자들은 두 경우를 별개의 것으로 취급합니다.[17]이들을 구별하기 위한 합의된 정의가 존재하지 않습니다.

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b c Brans, Carl H. (1988-02-01). "Bell's theorem does not eliminate fully causal hidden variables". International Journal of Theoretical Physics. 27 (2): 219–226. doi:10.1007/BF00670750. ISSN 1572-9575. S2CID 121627152.
  2. ^ a b Hall, Michael J. W. (2010-12-16). "Local Deterministic Model of Singlet State Correlations Based on Relaxing Measurement Independence". Physical Review Letters. 105 (25): 250404. doi:10.1103/PhysRevLett.105.250404. hdl:10072/42810. PMID 21231566. S2CID 45436471.
  3. ^ a b Donadi, Sandro; Hossenfelder, Sabine (2022-08-19). "Toy model for local and deterministic wave-function collapse". Physical Review A. 106 (2): 022212. arXiv:2010.01327. doi:10.1103/PhysRevA.106.022212. S2CID 237260229.
  4. ^ Bell, J. S. (1964-11-01). "On the Einstein Podolsky Rosen paradox". Physics Physique физика. 1 (3): 195–200. doi:10.1103/physicsphysiquefizika.1.195. ISSN 0554-128X.
  5. ^ Larsson, Jan-Åke (2014). "Loopholes in Bell inequality tests of local realism". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. 47 (42): 16. arXiv:1407.0363. Bibcode:2014JPhA...47P4003L. doi:10.1088/1751-8113/47/42/424003. S2CID 40332044.
  6. ^ Rauch, Dominik; Handsteiner, Johannes; Hochrainer, Armin; Gallicchio, Jason; Friedman, Andrew S.; Leung, Calvin; Liu, Bo; Bulla, Lukas; Ecker, Sebastian; Steinlechner, Fabian; Ursin, Rupert; Hu, Beili; Leon, David; Benn, Chris; Ghedina, Adriano (2018-08-20). "Cosmic Bell Test using Random Measurement Settings from High-Redshift Quasars". Physical Review Letters. 121 (8): 080403. doi:10.1103/PhysRevLett.121.080403. hdl:1721.1/117430. ISSN 0031-9007.
  7. ^ Thomas Scheidl; Rupert Ursin; Johannes Kofler; Sven Ramelow; Xiao-Song Ma; Thomas Herbst; Lothar Ratschbacher; Alessandro Fedrizzi; Nathan K. Langford; Thomas Jennewein; Anton Zeilinger; et al. (2010). "Violation of local realism with freedom of choice". Proc. Natl. Acad. Sci. 107 (46): 19708–19713. arXiv:0811.3129. Bibcode:2010PNAS..10719708S. doi:10.1073/pnas.1002780107. PMC 2993398. PMID 21041665.
  8. ^ Wolchover, Natalie. "The Universe Is as Spooky as Einstein Thought". The Atlantic. Retrieved 2017-02-20.
  9. ^ 폴 데이비스와의 BBC 라디오 인터뷰, 1985
  10. ^ 인용문은 1985년의 존 벨과의 라디오 인터뷰를 편집한 녹취록을 각색한 것입니다.원자 속의 유령 보기: 폴 C의 양자 물리학의 신비에 대한 토론.W. 데이비스와 줄리안 R.브라운, 1986/1993, 페이지 45-46
  11. ^ J. S. Bell, 자유변수와 국소인과성, 인식론적 편지, 1977년 2월J. S. Bell 12장으로 재인쇄, 양자역학에서 말하고 말할 수 있는 것과 말할 수 없는 것 (캠브리지 대학 출판부 1987)
  12. ^ Musser, George (7 October 2013). "Does Some Deeper Level of Physics Underlie Quantum Mechanics? An Interview with Nobelist Gerard 't Hooft".
  13. ^ A. Zeilinger, Dance of the Photons, Farrar, Straus and Giroux, New York, 2010, p. 266. Abner Shimony, Michael Horne, John Clauser는 인식론 편지에서 John Bell에게 다음과 같이 답하며 비슷한 논평을 했습니다: "두 개 이상의 변수가 무작위로 선택되도록 되어 있는 어떤 과학적 실험에서도,역광원뿔의 중첩의 어떤 요인이 아마도 무작위 선택을 제어했다고 항상 추측할 수 있습니다.그러나 우리는 이런 종류의 회의론이 본질적으로 과학 실험의 모든 결과를 무시할 것이라고 주장합니다.이런 종류의 숨겨진 음모가 일어나지 않는다는 가정하에서 진행하지 않는 한, 우리는 실험에 의한 자연의 법칙을 발견하는 전체적인 사업을 미리 포기한 것입니다." (Simony A, Horne MA and Clauser J F, "지역 비블 이론에 대한 논평", 인식론 편지, 131 (1976), Jan-Okke Larsson에서 인용한 바와 같이, "Lo.지역 현실주의에 대한 벨 부등식 테스트의 구멍", J. Phys. A: 수학. 이론 47 (2014)
  14. ^ Hossenfelder, Sabine; Palmer, Tim (2020). "Rethinking Superdeterminism". Frontiers in Physics. 8: 139. arXiv:1912.06462. Bibcode:2020FrP.....8..139P. doi:10.3389/fphy.2020.00139. ISSN 2296-424X.
  15. ^ Wiseman, Howard; Cavalcanti, Eric (2016). "Causarum Investigatio and the Two Bell's Theorems of John Bell". In R. Bertlmann; A. Zeilinger (eds.). Quantum [Un]Speakables II. The Frontiers Collection. Springer. pp. 119–142. arXiv:1503.06413. doi:10.1007/978-3-319-38987-5_6. ISBN 978-3-319-38985-1.
  16. ^ 't Hooft, Gerard (2016). The Cellular Automaton Interpretation of Quantum Mechanics. Fundamental Theories of Physics. Vol. 185. doi:10.1007/978-3-319-41285-6. ISBN 978-3-319-41284-9. S2CID 7779840.
  17. ^ Wharton, K. B.; Argaman, N. (2020-05-18). "Colloquium: Bell's theorem and locally mediated reformulations of quantum mechanics". Reviews of Modern Physics. 92 (2): 021002. doi:10.1103/RevModPhys.92.021002. S2CID 184486977.

외부 링크

위키 인용문에는 초결정론과 관련된 인용문이 있습니다.