研究論文
『プランクスケールの自然についての幾何的モデルの探究が生む驚異的な成果』
6《量子物理学の哲学と軌道解釈(先導波理論)》
《量子論(量子力学)の哲学と素スピノル物理学──軌道解釈(先導波理論)》
理論物理学の世界で“コペンハーゲン解釈”が支配的であった中においても、これまで、いくつかの量子物理学(量子力学…)の“新たな解釈”が果敢に生み出されてきました。
多世界解釈(by エヴェレット…)、軌道解釈(先導波理論)(byド・ブロイ、ボーム)、時間対称的な解釈…
『量子力学の哲学』(森田邦久 講談社現代新書)の中に、次のような記述があります。
本書では、量子力学のさまざまな解釈を紹介していく。これらはいずれも「解釈」であるから、量子力学が経験的に正しいこと(実験事実をうまく予測したり説明したりすること)を認める。つまり、実験的に確かめられることについては、どの解釈も一致しているのだ。それゆえ、どの解釈が正しいのかを実験的に確かめることは、いまのところできない。だから、これは「科学」ではなく「哲学」なのである。
(p.7〜 『量子力学の哲学』 森田邦久 講談社現代新書) 下線は、筆者によります。
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素スピノル物理学パラダイムが探求している、(正確にor全く観測できない)プランクスケールの自然(nature)の“幾何的モデル”は、まさに、量子物理学(量子力学…)の “解釈”の一種とも見なすことができます。
しかし、素スピノル物理学パラダイム(自然(nature)と調和している世界観(3ステップス原理…)…)は、実験的に確かめることができるのみならず、『どの解釈が正しいのかを実験的に確かめることは、いまのところできない』という状況を打破し、“絞り込み”や“グレードアップ”に貢献するできる可能性もあります。
つまり、素スピノル物理学パラダイム(自然(nature)と調和している世界観(3ステップス原理…)…)は、(「哲学」であるのみならず)「科学」なのです。
※『だから、これは「科学」ではなく「哲学」なのである』の部分は、『だから、これは、いまのところ「科学」ではなく「哲学」なのである』が、より正確だと思われます。
さまざまな解釈と、素スピノル物理学パラダイムを比較してみました。
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コペンハーゲン解釈 |
多世界解釈 |
時間対称的な解釈 |
軌道解釈(先導波理論)
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素スピノル物理学パラダイム |
実在論
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×
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○
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○
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○
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○
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因果律
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×
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○
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○
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○
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○
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非局所性
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○
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×
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×
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○
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○
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※実在論とは、『観測者とは無関係な世界が存在するという哲学的世界観。実在論者にとっては、月は、誰も見ていなくてもそこに存在している』(p.491『量子革命』の用語集)というものです。 |
素スピノル物理学パラダイムの解釈は、既存の“解釈”の中では、「軌道解釈(先導波理論)」に最も近いことがわかります。
「軌道解釈(先導波理論)」と「素スピノル物理学パラダイム」には、確かに共通点が多いです。
しかし、違いも多くあります。
例えば、「軌道解釈」は、「相対性理論との相性が悪い」という欠点を持つと言われています。 一方の、「素スピノル物理学パラダイム」は、「相対性理論との相性が悪い」どころか、成果1で示したように、相対性理論(光速不変、時空の曲がり、重力場、空間の膨張&時間のおくれ…)が、なぜ生じるか(どのようなしくみで生じるのか)を説明できるものです。
両者の違いを、まとめてみました。(便宜上、“電子のふるまい”にしぼって記述します)
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軌道解釈(先導波理論)
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素スピノル物理学パラダイム
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波について
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電子が、先導波(パイロット波、ガイド波)
&先導方程式にしたがって運動する。
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電子ヒッグス場(電子ビッグス場ユニットの総和)
との相互作用による、電子の「消滅と生成の波」に相当する
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シュレーディンガーの
波動方程式
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系の完全な記述ではない。
先導方程式を用いる。
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電子の「消滅と生成の波」を記述する
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予測
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位置と運動量がわかれば、
位置と運動量を正確に予測できる。
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仮に、位置と運動量がわかっても
「決定論的なカオス」によって、正確な予測が難しくなる。
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運動
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電子が上下に波打つ運動をする。
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電子は、円や楕円、八の字、直線などの軌道運動をする。
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相対性理論との相性
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悪い
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良い
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非局所性について
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状況が変わると、
すべてのガイド波が瞬間的にいっせいに変わる。
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「量子を構成する素スピノルどうしの共転回」
によって生じる。(共転回原理)
それは、光子(電磁波)、仮想光子(電磁場)、重力子(慣性運動、運動の第二法則、光速度不変生、重力場、時空の曲がり)… の創発を支える土台である
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「軌道解釈(先導波理論)」において欠点みなされることの多い「非局所性」は、素スピノル物理学パラダイムにおいては、自然(nature)を広く説明するために必要不可欠で根本的な「共転回原理」として説明されます。
素スピノル物理学パラダイムは、少なくとも相対性理論との相性が良い点で、「軌道解釈(先導波理論)」を改善した理論であると言えます。
※アインシュタインは、ボームの「軌道解釈(先導波理論)」を、“チープすぎる”と評価しました。
もしアインシュタインが生きていたら、素スピノル物理学パラダイムについては、どのように評価するでしょうか? 重力と電磁気力の統一することによって量子物理学を改善することを目指していたアインシュタインにとって── 相対性理論との相性がよく、重力と電磁気力の統一をも可能にし、量子物理学の完成を助ける素スピノル物理学パラダイムに対する評価は、もしかしたら、それほど悪くないのかもしれません。(しかし、実際どうかはわかりません)
なお、ボームの軌道解釈(先導波理論)に関する次のような記述は、素スピノル物理学パラダイムにとって、とても参考になると同時に、追い風(励み)となっています。
ボームは、そのふたつの論文の中で、量子論のコペンハーゲンとは別の解釈を示し、「このような解釈が可能だというだけでも、個々の系を量子レベルで、正確に、合理的に、そして、客観的に記述するという望みを捨てる必要はないことがわかる」と述べた。ボームが提案した解釈は、量子力学による予測とまったく同じ予測をし、数学的な観点からは、ルイ・ド・ブロイの先導波を洗練させ、矛盾を取り除いたバージョンとみることができる。
(p.437『量子革命』) 下線は、筆者によります。
ボームは、通常の量子力学に取って代わる理論を真剣に目指していた訳ではなく、単に隠れた変数理論が不可能でないことを示しただけだった。そしてそれが、現在の量子力学を超える新しい発想や実験につながることを期待していた。
(ウィキペディア 『隠れた変数理論』) 下線は、筆者によります。
ベルは、ボームの二篇の論文を読むなり、「不可能であるはずのことができてしまった、と思った」という。ベルもまた、ほとんどすべの人たちと同じく、ボームが考え出したようなコペンハーゲン解釈の代替案は、不可能だとしてすでに除外されたものと思い込んでいたのだ。先導波理論のことを、なぜ誰も教えてくれなかったのだろう、とベルは自問した。「なぜ先導波のアイデアは、教科書のどこにも紹介されていないのだろう? 先導波の考え方は、それが唯一可能な案だからというのではなく、広く行き渡っている自己満足への解毒剤として、むしろ積極的に教えるべきではないだろうか? 量子の世界は、あいまいだとか、主観的だとか、非決定論的だとかいうのは、それが実験事実だからではなく、意図的に選びとった思想として押し付けられているのだということを明らかにするだけのためにも、先導波理論を教えるべきなのではないだろうか?」。 それなのになぜ、誰も教えてくれなかったのだろう? その答えの一部は、ハンガリー生まれの伝説の数学者、ジョン・フォン・ノイマンにあった。
(『量子革命』 p.437) 下線は筆者によります。
…ほとんどすべての物理学者が、フォン・ノイマンの証明は、隠れた変数理論は、それがどんなものであれ、量子力学と同じようには実験結果を再現できないことを意味すると思い込んだのである。
ボームは、フォン・ノイマンの証明を詳しく調べて、何かがおかしいと確信したが、具体的に間違いを突き止めることはできなかった。しかしアインシュタインとの議論に力づけられたボームは、不可能であるはずの隠れた変数理論をじっさいに作ってみたのである。フォン・ノイマンが用いた仮説のなかに、必ずしも正しいという保証のないものがひとつ含まれていること、それゆえ、彼の「不可能性」の証明は正しくないことを明らかにしたのが、ベルだった。
(『量子革命』 p.440〜) 下線は筆者によります。
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ボーム自身は、彼の軌道解釈(先導波理論)が完全だとは決して思っておらず、“叩き台”を提示していたのです。
この「ボームの軌道解釈(先導波理論)」は、ベルを勇気づけ、ベルの定理を生み出させました。
この「ベルの定理」は、「量子物理学が、非局所性にもとづいていることの証明」、すなわち、「量子もつれ(エンタングルメント)が実在することを証明する観測」を生み出すきっかけとなりました。 この「量子もつれ(エンタングルメント)が実在することを証明する観測」は、素スピノル物理学パラダイムを支えています。 (素スピノル物理学パラダイムの基本前提の1つが、“共転回原理”(supported by「非局所性、量子もつれ(エンタングルメント)」)だからです)
「ボームの軌道解釈(先導波理論)」も、(「ボームの軌道解釈(先導波理論)」に勇気づけられて生まれた)ベルの定理も、(ベルの定理に勇気づけられて生まれたた)「量子もつれ(エンタングルメント)が実在することを証明する観測」も、素スピノル物理学パラダイムを勇気づけています。
そして、素スピノル物理学パラダイムは、ボームが勇敢に生み出した「ボームの軌道解釈(先導波理論)」という“叩き台”を、より『洗練させ、矛盾を取り除いたバージョン』に相当しているのです。
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