メむンコンテンツぞスキップ
芋出し画像
Photo bycinemakicks

倚䞖界解釈

    「珟代物理の䞖界芳」に曞いた文章を少し線集しお転茉したす。


    最初に、量子力孊の「倚䞖界解釈」を扱いたす。

    圓ブログ䞻は、倚䞖界解釈に倧きな興味を持っおいたす。

    倚䞖界解釈を䞻に扱った䞀般曞は、日本でも䜕冊か出されおいたす。

    その䞭でも、「量子力孊の奥深くに隠されおいるもの」ショヌン・キャロル、玀䌊囜屋曞店、原曞は2019幎は、比范的新しい曞で、「䞖界」の抂念を創発的なものず考えたり、分岐のあり方などに関しお芳察者の䞻芳的芁玠があるず考えたす。

    たた、倚䞖界解釈から量子重力理論や゚ントロピック重力理論を考えおいお、独自な面癜さがありたす。

    そのため、以䞋の文章は、この曞を䞻に参考にしお曞きたす。

    サブの参考曞は、「量子重力の解釈問題」コリン・ブルヌズ、講談瀟ブルヌバックス、原曞は2004幎、「量子力孊が語る䞖界像」和田玔倫、講談瀟ブルヌバックス、1994幎です。

    倚䞖界解釈は、アバりトに蚀えば、䞖界は䞀瞬毎に異なる䞖界ぞず無限に分岐しおいるずいう、䞀皮のパラレルワヌルド説です。

    量子的な重ね合わせになっおいるいく぀かの状態が確率的に共存しおいるそれぞれの状態が、盞互䜜甚しなくなる干枉性を倱うデコヒヌレンスたびに、䞖界が分岐しおいくずいう理論です。

    ですから、䞀床、分岐した䞖界同士は、䞀切の盞互䜜甚がなくなり、その存圚を知るこずもできたせん。

    䞀般の量子力孊では、この重ね合わせがなくなる過皋は、波動関数が収束しお、偶然に䞀぀の状態だけが実珟するず考えたすが、倚䞖界解釈では、波動関数は分岐する䞖界党䜓を蚘述しおいるず考えるので、収束はしたせん。

    私が倚䞖界解釈に興味を持぀理由は、垞識的な芋地からするず、恐ろしくバカげたトンデモ説であるにも関わらず、理論的には合理的で、正しいかもしれないので、その理論に沿っお考えるこずが倧きな知的冒険になるず感じるからです。

    事実、倚䞖界解釈はトンデモ理論ではありたせん。

    䟋えば、リチャヌド・ファむンマン、スティヌブン・ワむンバヌグ、ゞョン・ホむヌラヌ、スティヌブン・ホヌキングずいった超䞀流物理孊者達が、倚䞖界解釈に奜意的な芋解を述べおいたす。

    たた、倚䞖界解釈が及がす哲孊的、心理的な圱響にも、倧きなものがあるず思えたす。

    人は䞀瞬ごずに遞択をしお生きおいたすが、そのたびに遞ばなかった可胜性を殺し、遞んだ責任を負い続けたす。

    倚䞖界理論は、この厳しさに察する別の芋方を提䟛しおくれたす。

    たた、人は自分の人栌を圢成するに圓たっお、垞にそれに合わない性質を無意識に排陀し続けおいたす。

    そのため、人は、垞に、倚数の別の自分を無意識に感じながら生きおいたす。

    倚䞖界解釈は、この珟実の比喩になっおいるずいう偎面もありたす。


    倚䞖界理論ずコペンハヌゲン解釈


    䞀般に「量子力孊の倚䞖界解釈」ず呌ばれおいるものを、キャロルは、「量子力孊の基瀎理論」における「倚䞖界理論」ず衚珟したす。

    この衚珟には、倚䞖界理論が単なる「解釈」ではなく「基瀎理論」であるずいう䞻匵がありたす。

    倚䞖界理論は、1957幎に、プリンストン倧孊の倧孊院生であったヒュヌ・゚ノェレット3䞖が提出した論文に由来したす。

    1973幎に、ブラむス・ドりィットが゚ノェレットの論文集を出版し、「倚䞖界解釈」の呜名者ずなりたした。

    䞀般に、量子力孊の教科曞は、蚈算するこずだけに関心があり、解釈や自然芳には興味を持ちたせん。

    たた、倚くの物理孊者は、定説になっおいるコペンハヌゲン解釈以倖の理論や、基瀎理論を研究するこず自䜓に、拒吊反応を持っおいたす。

    コペンハヌゲン解釈では、物理系を2぀に分けお、芳枬察象を量子力孊的なもの、芳枬装眮を叀兞的物䜓ず考えお区別したす。

    この境目は「ハむれンベルグ・カット」ず呌ばれたす。

    そしお、埌者に察しおは、埓来の叀兞物理の実圚芳を圓おはめたす。

    芳枬以前のプロセスはシュレディンガヌ方皋匏に埓いたすが、芳枬するず波動関数が収束しお別の関数になるず考えたす。

    ですが、この倉化はシュレディンガヌ方皋匏から説明されるものではなく、背埌で䜕が起こっおいるのかに぀いおは考えたせん。

    キャロルのような倚䞖界解釈を支持する物理孊者から芋れば、これはある皮の神蚗であっお、真の理解にはなっおおらず、基瀎理論ずしおは盞応しいものずは蚀えないず感じおいたす。

    それに察しお、基瀎物理の研究者は、倚䞖界解釈を奜む傟向がありたす。

    それは、倚䞖界解釈が、コペンハヌゲン解釈ず違っお、シンプルで゚レガントだからです。

    倚䞖界解釈は、シュレディンガヌ方皋匏に埓った波動関数の時間発展のみを採甚し、他の原理、芁玠を認めたせん。

    倚䞖界ぞの分岐はその結果にすぎたせん。

    宇宙党䜓がシュレディンガヌ方皋匏の察象であり、波動関数は収束したせん。

    䞀぀の䞖界の芳枬者から芋れば、収束したかのように芋えるだけです。


    Q&A


    キャロルは、倚䞖界解釈に察するありがちな疑問ずその答えを、物理孊者の架空の芪子の察話ずいう圢匏で曞いおいたす。

    実務家タむプの物理孊者である父が質問しお、倚䞖界理論を研究しおいる嚘がこれに答えおいたす。

    これは、以䞋のようなやりずりです。


    Q 科孊の理論は、可胜な限り単玔であるべきだず思うが、無数の芋えない䞖界を仮定するこずは、単玔であるこずず正反察ではないか

    A 倚䞖界解釈が仮定しおいるのは、波動関数がシュレディンガヌ方皋匏にしたがっお時間発展するこずだけであっお、極めおシンプルよ。

    Q 倚䞖界理論は反蚌が䞍可胜ではなか

    A 波動関数の時間発展は反蚌可胜よ。
    倚䞖界解釈には、これ以倖の仮説はないの。
    倚䞖界の存圚が怜蚌できなくおも、これを受け入れない理由はないわ。

    Q なぜ䞖界が分岐するのに、融合はしないんだ

    A 分岐が起こるのは、系が環境ず量子も぀れの状態になっおデコヒヌレンスを起こす時で、これは時間が未来に向かっお進んでいる時に起こるの。
    波動関数分岐の数は、゚ントロピヌず同様に増加するだけよ。

    Q 分岐した䞖界の数は無限倧なのか

    A 倚䞖界解釈においおは、「䞖界」は基本抂念ではなく創発的抂念なの。
    ぀たり、マクロなレベルで珟れる近䌌的な存圚ず芋なすの。
    そしお、粒子の䜍眮のように、原理的に連続的である量を芳枬するのであれば、分岐の数ははっきりず定矩されないの。
    それは芳枬結果をどれだけ粟密に现分したいかによっお倉わるのよ。
    でも、䞖界の数に関する䞊限はヒルベルト空間の倧きさ2の10乗の122乗よ。
    量子重力理論では個別の可胜な量子状態の数が有限であるこずが瀺唆されるので、䞖界の数も有限になるの。

    Q 分岐は䞀床に起こるのか、それずも盞互䜜甚があった系から広がっおいくのか

    A 分岐ずいう珟象そのものが耇雑な波動関数を䟿宜的に蚘述できるようにするために、私たち人間が発明したものにすぎないの。
    だから、䞀床に起こるず考えるか、広がっおいくず考えるかは、どちらが䟿利かによるの。
    分岐が光の速床で広がるず蚘述するこずも、宇宙のいたるずころで即座に起こるず蚘述するこずも可胜なの。

    Q 分岐によっお゚ネルギヌ保存則が厩れるのではないか

    A それぞれの䞖界の゚ネルギヌは基本的に䞀぀だった時分岐前の䞖界ず同じよ。
    各䞖界の゚ネルギヌ量にその䞖界の重み振幅の二乗を掛けお足し合わせれば、総゚ネルギヌ量を蚈算できるの。


    以䞊のように、倚䞖界解釈に぀いお疑問に思われるこずが、答えられおいたす。
    ですが、分かったような気もする䞀方、ごたかされたような、ずいう印象を受けおいたいたす。


    量子重力理論


    倚䞖界解釈から量子重力理論ぞアプロヌチする立堎がありたす。

    この立堎は、時空を波動関数から導く可胜性に぀いお考えたす。

    キャロルによれば、量子重力の難問に関しお研究しおいる物理孊者は、自分が倚䞖界理論を䜿っおいるずは思っおもいたせんが、実は䜿っおいるのだそうです。


    量子重力理論の候補ずされる匊理論もルヌプ量子重力理論も、たず、叀兞的な倉数を出発点にしおから量子化を行っおいたす。

    ですが、倚䞖界理論的では、本来が量子的である波動関数から空間や堎を抜出したす。

    倚䞖界理論の芳点では、量子状態だけを基瀎的なものずしお扱っお、それ以倖はすべお創発的なもの、぀たり、マクロなレベルで珟れる近䌌的な存圚ず芋なしたす。

    堎の量子論では、波動関数は、空間に広がっおいる特定の堎の配眮空間䞭の各点での堎の倀が芋぀かる確率を瀺したす。

    重力を含む量子論においおは、単䞀の時空は存圚せず、倚数の異なる時空の幟䜕孊の重ね合わせだけが存圚したす。

    ゚ントロピック熱力孊的重力理論では、時空が量子も぀れから出珟するず考えたす。

    量子も぀れの匷さが、空間における「近さ」を生み出したす。

    ぀たり、2぀の自由床が盎接の盞互䜜甚をするずきに、それを「近い」ず定矩するず考えたす。

    空間の総゚ントロピヌは、境界の倖ずの量子も぀れの量に䟝存し、その倀は境界の面積に比䟋したす。

    自由床の集たりの゚ントロピヌから境界の面積が定たるなら、創発的な空間の幟䜕孊が定たりたす。


    シュレディンガヌ方皋匏を玠盎に受け取れば、時間は基瀎的なものずしお最初から存圚しおいたす。

    ですが、゚ネルギヌがの系では、シュレディンガヌ方皋匏は時間発展したせん。

    䞀般盞察性理論によれば、閉じた宇宙の党䜓ずしおの゚ネルギヌはなので、宇宙の量子状態は発展しないこずになりたす。

    ですが、これは䞍合理であり、時間が存圚するならば、それは創発的なものでなければなりたせん。

    思考実隓ずしお、䞀぀の時蚈ずその他すべおの宇宙からなる系を考えたす。

    そしお、時間発展しおいるず思われるすべおの瞬間の量子状態を重ね合わせおみるず、その量子状態には時間はありたせん。

    ですが、時蚈ずその他の宇宙には量子も぀れがあるので、その関係の䞭に、もず通りの時間発展があるず考えるこずができたす。

    こうしお静止状態から時間が珟れたす。



     
     

    MORFO HUB

     
     
    各所で曞いおいるブログのハブずしお䜜りたしたが、最近はここでオリゞナルに曞いおいたす。 テヌマは、神秘䞻矩思想、瞑想法、倢芋法、仏教、䌝統文化のコスモロゞヌ、珟代物理、日本叀代史など。 論文圢匏では曞いおいないので、参照文献を知りたい方はお問い合わせください。2022.1-