リー・スモーリン: 量子力学を超える道を見つける

量子力学は今日最も成功した科学理論ですが、同時に「問題児」でもあります。矛盾と謎に満ちたこの理論には、直感的に説明できない多くの事柄が隠されています。その「症状」の 1 つは、現実を深く理解すればするほど、現実を説明する方法がわからなくなることです。たとえば、「粒子とは何か?」と尋ねると、さまざまな答えが得られます。量子力学は現実の性質に関する私たちの見解を揺るがしたとさえ言え、その解釈は「自然界は私たちの意識に反して存在するのか？」といった疑問への答えなど、科学の性質に関する意見の相違につながるだろう。そして「これらの特性を理解し、説明できるだろうか？」過去一世紀にわたって、物理学者たちはさまざまな答えを出してきました。たとえば、この記事の著者であり、理論物理学者であり、ループ量子重力理論の創始者の一人であるリー・スモーリンは、「はい」と答えました。アインシュタインのように、彼らは現実主義者と呼ばれています。ニールス・ボーアが率いたもう一つのグループは反実在論者（量子認知主義者と量子操作主義者を含む）であり、20 世紀の物理学の発展において優勢であった。明らかに、これは現実主義者を満足させるものではなく、スモーリンは微視的世界を記述するためのより現実的な理論を構築したいと考えています。

『アインシュタインの未完の革命：量子を超えたものの探求』という本では、2つの異なる見解が紹介されています。この本は主に 3 つの部分に分かれています。量子力学の基本概念、 1950 年代以降のボームやベルなどの実在論者の研究 (ファンプはかつて「ボーム力学 - 教科書外の量子論」を提唱した)。一部の著者やその他の人々による新たな試み。この記事では、ジョン・ウィーラーの「すべては量子ビットから来ている」という考え方に基づいて、情報の観点から量子力学を説明し、「関係量子力学」の基本的な考え方を紹介します。

この記事は『量子力学の真実：アインシュタインの未完の革命』（四川科学技術出版社、2021年9月版）第3幕「革命の代替案」から許可を得て抜粋したもので、内容は削除され、タイトルとサブタイトルは編集者によって追加されています。

リー・スモーリン

翻訳：王喬奇

結局のところ、私たちは世界の正しい存在論となる可能性のある理論を探し続けなければなりません。結局のところ、すべての真の物理学者の最も深い燃えるような願望は、現実の本質を理解することです。

—ルシアン・ハーディ

ここ数年、量子基礎に関する研究が活発化しており、その熱気が高まっています。量子基礎の専門家になりたい物理学者を落胆させた80年間の休眠状態の後、現在では量子基礎の専門家になることは良いキャリアアップと見なされています。これはもちろん良いことですが、今日のこの分野における進歩のほとんど、そして若者のほとんどが反実在論の側に傾く傾向があります。現在、この分野における新しい研究のほとんどは、量子理論を改訂してより完全なものにすることを目的としているのではなく、単に量子理論について語る新しい方法を提供することを目的としている。

リー・スモーリン

…

これらの進歩により、量子理論がどのように構築されるかについての理解も深まります。たとえば、ハーディは量子力学の数学的形式を導き出すことができる最も単純な公理の集合を見つけるための新しい方法を開発しました。これらの公理の中には単純なものもあり、すべての理論が正しいことを教えてくれます。もう一つの公理は量子の世界の奇妙さをすべて包含しています。

同時に、操作主義的アプローチが支配的なこのような環境では、さまざまな事象を説明する完全な量子理論を見つけようと奮闘している旧式の実在論者が活躍する余地はほとんどありません。これらの実在論者の中には、MWT を支持する人もいますが、ボーム支持者も少数おり、波動関数の崩壊の理論を展開した実在論者も数人おり、さらに少数ですが、これらの既存の方法から離れて量子力学の現実的なバージョンを模索しようとした人もいます。この問題を研究している人のほとんどは、他の分野の専門家であり、中にはスティーブン・アドラー1 や 1999 年のノーベル物理学賞を受賞したゲラルドゥス・トホーフトのように、自身の専門分野で大きな成功を収めた人もいます。私たちが量子基礎というすでに活発な分野にうまく適合できない主な理由は、私たちの焦点と最終目標、そしてこの目標を達成するために提案する理論が、量子情報理論の専門家の特徴である操作主義言語で表現できないためです。それでも、私たちは量子の世界における実在性の完全な描写を求める探求をやめたわけではありません。

ハーディがこの章の冒頭で述べているように、多くの物理学者は操作主義的見解よりも実在論的解釈を好み、既存のアプローチの欠点を克服する量子力学の実在論的バージョンに間違いなく興味を持つだろうと私は考えています。この段階で操作主義的な方法が普及している理由の 1 つは、選択できる真実に近い現実的な方法がまだほとんどないことです。

この本の残りの部分は、量子物理学に対する現実主義的アプローチの将来について書かれています。非現実的なアプローチを忘れる前に、最近のその人気から何か考えるべきことがあるかどうか見てみましょう。

測定を避ける：すべては量子ビットから生まれる

このことから私が得られる最初の教訓は、量子の世界とニュートン物理学の古典世界との違いを説明する方法がたくさんあるということです。量子力学の反実在論的見解を採用する意思がある場合、選択肢はいくつかあります。科学とは、私たちが実験の結果を互いに伝えるために使用する共通言語の延長にすぎないと大胆に提唱したボーアの側に立つこともできます。また、「量子ベイズ主義」、つまり波動関数は私たちの心の中で起こっていることの表現に過ぎず、予測はギャンブルの言い換えに過ぎないという理論を受け入れることもできます。純粋操作主義の見解、つまり準備や測定操作などのプロセスのみを議論することもできます。純粋操作主義の関連理論はこれらのプロセスに基づいています。

これらの理論学派には共通点が 1 つあります。つまり、いずれも測定の問題を回避している、またはより正確には、量子状態を使用して観察者とその観察ツールを記述する可能性がないため、定義から測定リンクを削除しているということです。

いくつかの新しい理論の中心概念は、世界は情報で構成されているというものです。これは、ジョン・ウィーラーの有名な引用「すべてはビットから生まれる」から要約できます。彼の有名な格言の現代版は「すべては量子ビットから始まる」です。ここで、量子ビットは量子情報の最小単位であり、ペットの好みに関する前回の記事で量子の二分法として考えることができます。実際のアプリケーションでは、このモデルは、すべての物理量を有限個の量子「はい/いいえ」の質問に簡略化でき、ルールと制約の下での時間変動進化プロセスを量子コンピュータの世界における量子情報処理プロセスとして理解できると想定しています。これは、システムの時間変化するプロセスが、特定の時点で 1 つまたは 2 つの量子ビットに適用される一連の論理演算として表現できることを意味します。

ジョン・ウィーラーは次のように表現しました。

すべてがビットから来ているということは、物理世界のすべての物体は本質的に非物質的な源と非物質的な説明を持っていることを意味します。私たちが現実と呼ぶものは、結局のところ、「はい」か「いいえ」で答える質問をして、機器の応答を記録することから生まれます。つまり、すべての物質は理論的には情報から発生し、この宇宙には私たち全員が関わっているのです。 [1]

この発言を初めて聞いたとき、発言者はただのナンセンスを言っているだけだと思う​​かもしれないが、ウィーラー氏は真剣なのだ。この考えをより簡潔に表現する別の方法は、「物理学は観察者を巻き込み、観察者の関与が情報を生み出し、情報が物理学を生み出す」というものです。[2]

ウィーラー氏はかつてこう言った。「この宇宙は私たち全員に分け与えられている。」彼が言いたいのは、宇宙は私たちの観察や認識から生まれたということだ。はい、あなたはこう答えるかもしれません。「しかし、私たちが観察したり知覚したりできるようになる前に、私たちは宇宙に生まれ、宇宙の力に頼らなければなりません。」ウィーラーはこう答えた。「はい、何が問題なんですか？」

上記のような会話からどのような洞察が得られるのでしょうか?進化の結果が有限個存在するいくつかのシステムはこの方法で記述することができ、そうすることで物理学の方向性を導くことができます。たとえば、量子物理学におけるエンタングルメントの概念の重要性を浮き彫りにすることができます。しかし、システムに含まれる物理変数が電磁場のように無限の進化の結果をもたらす場合、このモデルは簡単には適用できません。それにもかかわらず、量子力学の基礎を研究するこの量子情報アプローチは、固体物理学の中核分野から弦理論、量子ブラックホールなどの研究に至るまで、物理学の多くの分野にプラスの影響を与えてきました。

ミクロの世界にはどのような情報定義が必要なのでしょうか？

物理学と情報の関係については、いくつかの異なる概念を区別するように注意する必要があります。私の意見では、これらの概念のいくつかは確かに有用ではあるが些細なものである。他のものはかなり過激であり、さらなる実証が必要です。まず情報の定義から始めましょう。情報理論の創始者であるクロード・シャノンは、情報について非常に有用な定義を与えました。彼の定義はコミュニケーションの枠組みの中で構築されており、送信者から受信者への情報伝達のチャネルを想定しています。設計上、これらのチャネルはシンボルに意味を与える言語を共有します。情報を受け取った後、受信者は一連の「はい/いいえの質問」を通じて情報の意味を理解する必要があります。これらの「はい/いいえの質問」の数によって、伝えられる情報の量が決まります。

この基準によれば、言語を共有する送信者と受信者の間で情報を転送するためのチャネルとして見ることができる物理システムはごくわずかです。宇宙全体はそのような情報チャネルではありません。シャノンの情報の定義の力は、意味的コンテキスト、つまり情報の意味の観点から、どれだけの情報が伝達されるかを測定する能力にあります。シャノンの定義によれば、情報の送信者と受信者は情報に意味を与える一連の意味規則を共有しますが、メッセージが運ぶ情報量を測定するためにこの一連の規則を習得する必要はありません。このような意味規則のセットがなければ、情報には意味がありません。たとえば、ある情報の有益性を測定するには、まず、その言語を使用するコミュニティにおけるさまざまな文字、単語、またはフレーズの相対的な頻度など、その情報が書かれている言語について知っておく必要があります。ロケールに関するこの情報は、必ずしもすべてのメッセージにエンコードされる必要はありません。言語を指定しないと、メッセージはシャノンの情報の定義を失います。さらに重要なことは、送信される情報は送信者と受信者が共有する言語を使用する必要があるということです。双方の共通言語から切り離された規制されていない記号は、いかなる情報も伝えることができません。シャノンの情報測定の定義は、メッセージで使用される言語やその他のさまざまな側面によって異なります。これらのルールは情報の送信者と受信者によって共有されますが、必ずしも情報自体にエンコードされているわけではなく、純粋な物理量でもありません。

話者の意図と意味の伝え方を理解することは、言語哲学における古くからの課題です。この問題の難しさは、意図と意味が世界の一部ではないことを意味するものではありません。確かにそれらは世界の一部ですが、それらの存在は思考に依存しています。シャノンが定義したように、情報とは、意味と意図の世界で何が起こるかを測る尺度です。情報の意味と意図が自然界にどのように埋め込まれているかを深く理解していなくても、この情報の定義は非常に優れています。

もっとわかりやすくするために、もう一つ例を挙げてみましょう。大雨の後、下水管の漏れから断続的に水滴が落ちる音が聞こえました。落ちる水滴のリズムは不規則に思えますが、水滴の音は、私にとっても他の人にとっても、何の情報も運びません。なぜなら、送り手もいないし、私は受け手でもないので、シャノンの定義によれば、水滴には確かに何の情報もありません。さらに、水滴の間隔の長さを利用してモールス信号を作成し、メッセージを送信することもできます。これら 2 つの状況で結果が大きく異なる理由は、前者には情報を伝達する意図がなく、後者にはその意図があるためです。この意図は非常に重要です。シャノンによって定義された情報には、情報を伝達する意図が伴わなければなりません。人類の既知の世界を超えた知識を求める現実主義者にとって、シャノンの情報の定義は、原子の微視的世界に適用された場合、ほとんど役に立ちません。注2.

英国の人類学者グレゴリー・ベイトソンは、情報についてあまり正確ではない定義を与え、それを「違いを生む差異」、あるいは時には「違いを生む差異」と呼んだ。この定義は物理学では次のように適用できます。観測可能な物理量の変化が物理システムの将来に観測可能な変化をもたらす場合、この物理量は情報であると考えられます。この考え方によれば、ほぼすべての物理量は情報を伝達する可能性があります。この定義は、2 つの物理量の値が関連している場合、それらの間に「情報」が存在することを意味します。これには何も深い意味はありません。結局のところ、それは物理世界の各部分が本質的に相互依存していることを示唆するものではありません。さらに、この相関関係を測定する方法はすでにあります。それを今「情報」と呼ぶことは、この概念の特殊性を弱める単なる名前です。しかし、これによって本来の世界観に変化は生じないようです。むしろ、人々を混乱させる可能性が高くなります。

コンピュータはシャノンの定義に従って情報を処理します。情報の送信者から入力信号を受信し、アルゴリズムを適用して入力信号を受信者が読み取れる出力信号に変換します。この種のプロセスは高度にパーソナライズされています。組み込みアルゴリズムは計算プロセスを定義する上で重要な要素ですが、ほとんどの物理システムはコンピューターではなく、物理システムにおける初期データから後続のデータへの進化は、必ずしもアルゴリズムや一連の論理演算によって説明できるとは限りません。

一部の学者は、情報のこれら 2 つの定義を混同しているようです。彼らは、自然をコンピューターとして、そして異なる時間における世界のさまざまな状態間の関係を計算プロセスとして記述したいと考えています。この極端な仮定は問題があると思います。

確かに、一部の物理システムは計算シミュレーションによってある程度近似することができ、これは明らかに可能です。物理学における重要な方程式 (一般相対性理論や量子力学の方程式セットなど) を近似し、それをアルゴリズムにエンコードして、デジタル コンピューターで実行することができます。これは多くの場合、方程式のおおよその解を得るための非常に効果的な方法ですが、あくまでも近似値であり、正確な答えを得ることは不可能です。たとえば、デジタル手段を使用すれば、交響楽団の演奏の音をある程度まで再現できますが、これはあくまでも近似値に過ぎません。デジタル手段では、特定の周波数範囲内の音しかキャプチャできません。交響曲を生で聴くという完全な体験は、デジタルシミュレーション手段では決して完全には実現できません。これが、多くの聴衆が今でも交響楽団の演奏を直接聴くことを好む理由であり、また、純粋なアナログ録音であるビニールレコードが今でも市場を持つ理由です。物理学でも同じことが言えます。アインシュタインの方程式の「デジタルシミュレーション」は非常に有用ですが、この方程式系の本質をすべて捉えることは決してできません。

物理学全体を情報処理プロセスとして理解することはできませんが、量子状態は物理システム全体を表しているのではなく、私たちが持っているシステム情報のみを表していると言えるでしょう。システムに関する新しい情報が得られるたびに波動関数が突然変化するため、これは明らかに規則 2 の注 3 に適合します。波動関数がシステムに関する情報を表すのであれば、量子力学によって予測される確率はギャンブルのような主観的な確率として見なされなければなりません。さらに、ルール2を更新ルールとして捉えることもできます。つまり、測定が行われた後、将来の実験結果の主観的な確率予測はルール2に従って変化します。これがいわゆる「量子ベイズ主義」です[3]。

関係量子理論

また、量子状態がシステム間で情報を伝達すると主張する、いわゆる「関係量子理論」という、かなり微妙なアプローチもあります。この理論は、操作主義とある種の現実主義の中間に位置します。量子状態は宇宙、観測者、観測対象の分裂に関連しており、観測者が観測対象について知ることができる情報を表していると考えられています。量子重力理論に基づく関係量子理論は、1990 年代初頭にルイス・クレインとカルロ・ロヴェッリとの議論の中で生まれました。

クラインのような数学者は、以前にも最小限の宇宙論理論である「位相的場の理論」を提唱していた。関係量子理論は、位相場理論の簡潔な数学的記述です。これら 2 つの理論は、宇宙全体の量子的な記述を一切含みません。また、宇宙全体の量子状態を記述することもありません。これら 2 つの理論における量子状態は、宇宙が 2 つのサブシステムに分裂するさまざまな方法を説明しています。これらの量子状態は、次のように理解できます。量子状態は、一方の側の量子システムに関する情報を運び、もう一方の側のサブシステムの観察者がそれを把握することができます。

これはボーアの主張を思い出させます。ボーアは、量子力学では世界が必然的に二つに分かれ、一つは古典力学に従い、もう一つは量子力学に従う必要があり、どのような分割プロセスでもそのような結果が生じると信じていた。クラインなどの数学者が研究したモデルはさらに一歩進んでいます。彼らは、システムの各分割によって 2 つの量子状態が生成され、つまり、分割によって生成された 2 つのサブシステムのそれぞれに量子状態が存在すると提案しました。これは、各分割を解釈する方法が 2 つあるためです。アリスが分裂の片側に住み、ボブが反対側に住んでいると仮定すると、アリスは自分自身を古典的な観察者とみなし、反対側の「量子ボブ」を測定します。一方、ボブの視点はまさにその逆です。

このタイプのモデルは非常に単純ですが、2 つの視点はどの程度類似しているかという疑問があります。アリスのボブの量子記述がボブのアリスの量子記述と同じである確率はどれくらいでしょうか?数学者たちは、宇宙がどのように分裂してもこの答えは変わらないと信じています。この前提に基づくと、両側の観察者が同じことを記述する確率は、特定の普遍的な特性を測定します。これらの特性は宇宙の内部接続を特徴づけます。数学者はこれを宇宙位相幾何学と呼び、これが位相場理論という名前の由来でもあります。

クラインは、位相場理論に含まれる数学的構造をループ量子重力まで拡張できることに気付き、この宇宙論モデルを取り出して、ロヴェッリと私と議論しました。結局、クライン氏は完全に正しかったことが判明したが、それはまた別の話だ。彼はまた、この根本的に新しい数学的アプローチが量子力学を宇宙全体に拡張する方法、すなわち関係量子理論を提供すると提唱し、その提唱は正しかった。

私たちはこの方法に触発され、一般量子論に適用し、それぞれ関連する結果を発表しました[4]。ロヴェッリのバージョンの方がより普遍的でよく知られているので、ここでは彼の理論を紹介します。ボーアは、量子物理学者は常に二つの世界の観点から考えなければならないと信じていました。私たち観察者は古典物理学に支配された世界に住んでいますが、私たちが研究する原子は量子の世界に住んでおり、この 2 つの世界は異なる物理的ルールに従います。特に重要なのは、量子の世界では物体は重ね合わせ状態で存在できるのに対し、私たちの世界では物体の観測可能な特性は明確な値しか取れず、重ね合わせることができないという点です。ボーアは両方の世界が科学に必要であると信じていました。

ある意味では、原子を操作したり測定したりするために使用する機器は、私たちの世界と原子の世界の境界に位置しており、ボーアはこの境界の位置は固定されていないことを強調しました。目標は異なり、境界も異なりますが、世界全体を 2 つの領域に分割することができます。

シュレーディンガーの猫の実験を例に挙げてみましょう。境界を引く一つの方法は、原子と光子を量子システムとして考え、ガイガーカウンターと猫を古典システムとして考えることです。この図では、原子は状態の重ね合わせで存在する可能性がありますが、ガイガーカウンターは常に明確な状態を示します。つまり、「はい」は光子を検出したことを示します。または「いいえ」- 光子が検出されなかったことを示します。しかし、この境界を再定義して、ガイガーカウンターを量子の世界に含めることもできます。したがって、猫は生きているか死んでいるかのどちらかであり、常にこれら 2 つの状態のいずれかになりますが、ガイガー カウンターは原子とエンタングルメントした重ね合わせ状態にある可能性があります。あるいは、シュレーディンガーに従って、箱の 4 つの垂直面に境界を描くこともできます。このようにして、猫も量子システムの一部となり、原子やガイガーカウンターと絡み合う可能性があります。この時、古典の世界ではサラという人物が箱を開けて、中の状況を調べました。サラはマクロな世界の主体であるため、彼女は常に特定の状態にあると私たちは信じています。サラの視点から見ると、彼女は自分が世界の古典的な側にいると感じていたので、彼女にとって猫は常に死んでいるか生きているかのどちらかでした。

ユージン・ウィグナーは、さらに一歩進んで、箱、猫、箱の中の他の物体とともにサラを量子システムの中に入れ、傍観者である私自身を境界の外に置いて、サラがエンタングルされた重ね合わせ状態の一部になるのを見ることができるようにすることを提案しました。この重ね合わせの一部では、猫は生きていて、サラは猫が生きているのを見ます。他の部分では、猫は死んでおり、サラはそれを見ています。

つまり、量子の世界と古典の世界を区別する方法は 5 つあります。ここで「量子」という言葉は、物事が重ね合わせられる可能性があることを示すために使用し、「古典的」という言葉は、物理量が明確な値しか持てないことを示すために使用します。これらの一見異なる説明は互いに矛盾しているように見えます。たとえば、重ね合わせ状態にあるサラを見ると、彼女は常に自分が確定状態にあると感じています。

ロヴェッリによれば、これらの理論はすべて正しく、すべて世界の一部を描写しており、すべてが真実の一部です。それらはそれぞれ世界の一部を効果的に描写しており、その部分は描かれた境界線によって定義されます。サラは本当に重ね合わせ状態にあるのでしょうか、それとも確かに生きている猫を見たり、猫の鳴き声を聞いたりしているのでしょうか?ロヴェッリはどちらか一方を選びたくなかった。彼は、物理的な出来事やプロセスの記述は常に、量子の世界と古典的な世界の間に境界を引く何らかの特別な方法に関連していると信じていました。ロヴェッリは、境界線を引くあらゆる方法が同等に有効であり、世界の完全な記述の一部であると仮定しています。簡単に言えば、ロヴェッリは次のように信じている。サラの観点からすると、猫は生きている、それは正しい。そして私の視点から見ると、サラは「死んだ猫を見る」ことと「生きている猫を見る」ことの重ね合わせ状態にあり、それは同じくらい正しいのです。

では、観察者の視点に影響を受けない事実はあるのでしょうか?私の意見では、この質問に対するロヴェッリの答えは「ノー」です。上記の例では、サラと私は検査結果について異なる見解を持っていますが、彼女が箱を開けて猫の状態を確認したことについては同意しています。しかし、サラが箱を開けるかどうかの決断は、不安定な原子が崩壊するかどうかなど、何らかの量子イベントの結果に依存する可能性がある。この場合、サラは箱を開けた状態と開けなかった状態が重なっていると言えますが、サラ自身は箱を開けたか開けなかったかのどちらかしかあり得ません。

サラについての私の説明は、彼女自身の説明と完全に矛盾しているわけではないので、一貫性が薄いことに注意してください。注目すべきもう一つの重要な点は、境界線を引くあらゆる方法が世界を 2 つの不完全な部分に分割するということです。宇宙全体を見る視点は存在しない、つまり宇宙から飛び出して宇宙全体を観測することはできないし、宇宙全体を記述できる量子状態も存在しない。

関係量子理論にスローガンがあるとすれば、それは「多くの局所的な視点が宇宙を定義する」となるでしょう。この理論はさまざまな観点から見ることができます。実用的な操作主義者は、境界線を引いて世界を二つに分けるあらゆる方法を、量子力学的に扱うことができるシステムを定義するものとみなすだろう。境界の選択ごとに、古典世界の片側にいる観察者が境界の反対側にある量子システムについて持つことができるすべての情報を含む、まったく新しい記述が生まれます。これらの実用的な操作主義者にとって、これらすべての量子状態には、観測者を隔てる境界によって決定される各レベルの観測者が利用できる情報が含まれており、各観測者は境界の反対側のシステムに関する情報を量子状態にエンコードします。これらの量子状態が異なる理由は、異なるサブシステムを記述しているためです。

操作主義の観点から見ると、関係量子力学は、もともとエヴェレットによって提案された相関状態の解釈と共通点を持っています。どちらも、異なるサブシステム間の相関関係をエンコードする条件文の観点から世界を記述します。相関関係は、サブシステムが相互作用するときに確立されます。しかし、これはロヴェッリが関係量子力学を捉えている方法ではありません。彼の意見では、彼の理論はリアリズムに従うべきだが、それは前回の記事で説明したような素朴なリアリズムではない。ロヴェッリは、現実は一連の出来事から成り、境界の片側のシステムはこれらの出来事を通じて反対側の世界に関する情報を取得すると信じています。したがって、ロヴェッリは因果関係に基づく現実主義者であると言える。彼の理論では、現実は境界の選択に依存します。なぜなら、特定の観察者の観点から見ると、特定の出来事、つまり特定のイベントが他のイベントの重ね合わせの一部になる可能性があるからです。このことから、ロヴェッリのリアリズムと素朴リアリズムの間には明らかにいくつかの違いがあることがわかります。なぜなら、素朴リアリズムでは、現実を構成する出来事は、すべての観察者が実際に起こったことに同意する出来事だからです。

ロヴェッリは、この種の素朴な実在論は量子の世界には存在できないと主張し、根本的に異なる実在論を採用することを提案しています。つまり、世界の分割が観察者を定義し、現実は常にこの分割を基準にして定義されるというものです。ロヴェッリの説明はボーアのものとは非常に異なり、より正確な解釈であったが、彼らが使用した論理は似ており、両者とも量子システムには素朴実在論の余地はないと考えていた。

注記

1. この本の翻訳は誤りで、物理学者のスティーブン・L・アドラーとロイター通信の元社長兼編集長のスティーブン・J・アドラーを混同しています。 ——編集者注。

2. ここでいくつか追加の説明をする必要がありますが、専門家以外の読者はこの部分をスキップできます。専門家の中には、シャノンの情報の定義に関する私の説明に、その量が情報エントロピーの負の数に等しいことを指摘して異議を唱える人もいるかもしれません。彼らは、エントロピーは客観的に存在し、熱力学の法則（システムが熱力学的平衡にある場合）によって支配される自然な物理的特性であると主張するでしょう。シャノンが定義した情報はエントロピーに関連しているため、客観的で物理法則に準拠している必要があります。これに関して、3 つの点を指摘したいと思います。第一に、熱力学の法則はエントロピー自体を制限するのではなく、熱力学的エントロピーの変化を制限するということです。第二に、カール・ポパーが数年前に指摘したように、シャノンの情報の定義に関連するエントロピーの統計的定義は完全に客観的な量ではありません。それは、システムのおおよその記述を与える粗視化の選択に依存します。特定の状態について、システムを正確に記述できる場合、そのエントロピーはゼロでなければなりません。この特定の近似的な記述の必要性により、エントロピーの定義に主観的な要素がもたらされます。量子システムのエントロピーは、2 つのサブシステムを形成する分割プロセスに依存しており、そのようなプロセスには主観的な要素が存在することがわかります。最後に、情報のエントロピー特性は、シャノンが情報に対して与えた定義を使用して定義されます。

3. この本では 3 つのルールが示されています。ルール 2: この法則は、量子状態が測定操作にどのように応答するかを説明しています。つまり、量子状態は、正確な値 (この値は測定操作によって決定されます) を持つ測定可能な状態に即座に崩壊します。ルール 2 では、予測された測定操作の結果は確率的にのみ記述できると規定されています。ただし、測定が完了すると、測定対象システムの量子状態は変化します。つまり、測定操作によって、システムは測定結果に対応する状態になります。このプロセスは波動関数の崩壊と呼ばれます。 ——編集者注

参考文献

[1] ジョン・アーチボルド・ウィーラー、「情報、物理学、量子：リンクの探求」、第3回国際シンポジウム議事録：新技術の観点から見た量子力学の基礎、東京、1989年、編集。小林俊一 他（東京：日本物理学会、1990年）、354-58ページ。

[2] ジョン・アーチボルド・ウィーラー、ポール・デイヴィス著『ゴルディロックスの謎』『コズミック・ジャックポット』（ボストンおよびニューヨーク：ホートン・ミフリン、2006年）281ページより引用。

[3]クリストファー・A・フックスとブレイク・C・ステイシー、「Qbism：ヒーローのハンドブックとしての量子理論」（2016）、Arxiv：1612.07308。

[4] Louis Crane、「時計とカテゴリ：量子重力代数ですか？」、Journal of Mathematical Physics 36、no。 11（1995年5月）：6180–93、arxiv：gr-qc/9504038; Carlo Rovelli、「Relational Quantum Mechanics」、International Journal of Theoretical Physics 35、no。 8（1996年8月）：1637–78、arxiv：Quant-PH/9609002; Lee Smolin、「The Bekenstein Bound、トポロジカル量子フィールド理論と多元的量子宇宙論」（1995）、Arxiv：GR-QC/9508064。

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