量子力学において現実とは何かという根本的な問題について、物理学者たちが新たな解答を提示した。量子力学では異なる観測者が異なる結論に到達する可能性があり、現実が主観的なものになってしまうという矛盾が存在する。この問題に対し、量子ダーウィニズムというアプローチを用いた研究者たちは、古典性の始まりを定量化し、測定の精度と回数が増えるほど観測者間の一致が生まれることを示した。ただし、このアプローチには環境の定義という根本的な課題が残されている。
量子力学における現実の定義
現実とは何でしょうか。フィリップ・ディックはこう要約しました。「現実とは、あなたがそれを信じるのをやめても消えないものである」と。かなりシンプルに聞こえますが、量子物理学においてはこれを理解するのが信じられないほど難しいのです。これは少し問題があります。なぜなら、私たちは量子物理学がすべてを記述していると考えているからです。
本当にそうなのでしょうか。まあ、それこそが問題なんですよね。なぜなら、量子物理学では異なる観測者が何が現実であるかについて異なる結論に到達することがあり得るからです。そして、もし現実が意見の問題であるならば、それは本当に現実ではありません。ある物理学者のグループが、現実の起源を発見したと主張しています。そして、これは本当に興味深いことなのです。
量子力学の波動関数が意味するもの
量子力学の問題は、それが何を記述しているのかが明確でないということです。量子力学の中心的な要素は波動関数です。波動関数から、測定結果の確率を計算します。ここまでは明確です。しかし、それは何を意味するのでしょうか。ある人々は、波動関数は粒子が何をするかを記述していると言います。
他の人々は、いいえ、それは粒子について私たちが観測するものだけを記述していると言います。もしあなたが後者の仮説を信じるなら、量子力学は実際には主観的な理論ということになります。それは何が現実であるかを教えてくれません。それはあなたが観測するものだけを教えてくれるのです。物理学者たちは量子力学の主観性をさまざまなレベルで信じています。中には、それが意識とのつながりを示唆しているように見えるため、魅力的だと感じる人もいます。
極端なケースはおそらくクリス・フックスでしょう。彼はQBismと呼ばれる解釈を擁護しており、これは基本的に独我論的です。それは、あなた自身以外に何かが現実であるかどうかを知ることはできないと主張します。これは、カスタマーサポートが組み込まれている唯一の解釈です。もしあなたが同意しないなら、あなたは現実ではないということになります。大多数の物理学者は、正直に言えば、単にこの問題を無視しています。「黙って計算しろ」は今でも非常に人気があります。
観測者の不一致という問題
しかし、それほど簡単ではありません。なぜなら、ここ数年、私たちはいくつかの論文、さらには定理さえも見てきました。それらは、量子力学において異なる観測者が「実際に」何が起こったかについて異なる、矛盾した結論に到達する可能性があるケースが存在すると主張しています。これは極めて混乱を招きます。なぜなら、それは矛盾した主張だからです。
量子力学は現実を記述すべきものです。それなのに、量子力学を使うと、要件を満たす現実が存在しないように見えるのです。では、私たちは何について話しているのでしょうか。もしこれがあなたの脳を痛めつけるなら、それは正しい反応です。根本的な謎は、私たちが量子力学における測定とは何かを理解していないということです。
ほら、検出器もまた粒子でできており、量子力学の規則に従って振る舞うべきなのです。しかし、もし私たちがこのようにするなら、現実が現実ではないという点に到達してしまいます。新しい論文の著者たちは、これを理解したと主張しています。彼らは量子ダーウィニズムと呼ばれるアプローチで研究しています。
量子ダーウィニズムというアプローチ
これはチャールズ・ダーウィンにちなんで名付けられています。なぜなら、このアイデアは、量子システムが環境にその情報を複製し、測定結果は最もうまく複製できたものであり、それによって私たちがそれを読み取ることができるというものだからです。このアイデアは約20年前のもので、ヴォイチェフ・ズレックに遡ります。しかし、これまでのところ、かなり曖昧なものでした。私はこのアイデアのファンではありませんでしたが、私の疑念は一瞬脇に置かせてください。心配しないでください、私はドイツ人ですから、喜びを先延ばしにすることには極めて長けています。
著者たちがそこから本当に多くのことを引き出したことは認めなければなりません。新しい論文において、彼らは「古典性の始まりの正確な特徴付け」を発見したと主張しています。つまり、量子効果がいつ消失するかを定量化できたということです。そして、これは段階的に起こると主張しています。
したがって、もし観測者が量子オブジェクトについてわずかな測定しか行わない場合、または測定がそれほど正確でない場合、彼らは一致しないかもしれません。しかし、測定すればするほど、より一致するようになります。そして、それが私たち全員が同じ現実を共有している理由なのです。この論文の興味深い点は、観測者が現実について不一致になり得るという懸念が正しいことを認めているということです。しかし、これは小さなシステムや不正確な測定にのみ当てはまります。測定が正確であればあるほど、観測者はより一致するのです。
これは量子ダーウィニズムのもう一つの勝利です。わずか数ヶ月前に、彼らが重要な予測のいくつかを実験的に確認したことを示したばかりですから。
このアプローチへの疑問点
さて、では私の疑念に移りましょう。このアプローチは、「環境」をどのように定義するかに依存しています。つまり、測定しようとしているシステムが何で、何を使って測定しているのかを知る必要があるということです。量子力学においては、そのような区別は存在しません。
それを手動で挿入しなければなりません。これは実際には、問題を馬鹿げたものとして設定したことを意味します。だから私はこの論文に、でたらめスケールで10点満点中3点を与えます。数学的には正しいと思いますが、彼らは解決しようとしている問題を本当には理解していません。しかし、これは興味深い教訓を教えてくれます。
もし現実が環境への繰り返しのコピーを生き延びるものであるならば、Twitterこそが最も現実的なものということになります。
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