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ペンローズ解釈は、ロジャー・ペンローズによる量子力学 と一般相対性理論の関係についての推測である。ペンローズは、時空の曲率の差が有意なレベルに達するまで、量子状態は重ね合わせ状態のままであると提唱している。 [1] [2] [3]
概要
ペンローズの考えは、物理定数との両方を使用しているため、量子重力からヒントを得ています。これは、観測が行われると重ね合わせが失敗する（ただし、本質的には非客観的である）と仮定するコペンハーゲン解釈、および重ね合わせの代替結果が等しく「現実的」であるが、それらの相互のデコヒーレンスにより、その後の観測可能な相互作用が妨げられるとする多世界解釈に代わるものです。
ペンローズの考えは、客観的崩壊理論の一種である。これらの理論では、波動関数は物理的な波であり、波動関数の崩壊を物理的プロセスとして経験し、観察者は特別な役割を持たない。ペンローズは、量子状態間の特定のエネルギー差を超えると、波動関数は重ね合わせを維持できないと理論づけている。彼はこの差のおおよその値として、プランク質量に相当する物質を与え、これを「『1 重力子』レベル」と呼んでいる。[1]そして、このエネルギー差によって、波動関数は元の波動関数の振幅に基づく確率で単一の状態に崩壊すると仮定している。これは標準的な量子力学から導かれた手順である。ペンローズの「『1 重力子』レベル」基準は、彼の予測の基礎を形成し、波動関数の崩壊の客観的基準を提供している。[1]これを厳密に指定するのは困難であるにもかかわらず、彼は崩壊が起こる基底状態は、シュレーディンガー・ニュートン方程式の定常解によって数学的に記述されると提案している。[4] [5] 最近の理論的研究は、量子力学と重力の間にますます深い相互関係があることを示唆している。[6] [7]
身体的影響
ペンローズは波動関数が物理的に実在することを認め、物質は一度に複数の場所に存在できると信じている。彼の意見では、人間のようなマクロなシステムは、対応するエネルギー差が非常に大きいため、測定可能な時間、複数の場所に存在することはできない。電子のようなミクロなシステムは、その時空曲率の分離が崩壊閾値に達するまで、はるかに長い期間（数千年）複数の場所に存在することができる。[8] [9]
アインシュタインの理論では、質量を持つ物体はどれも、その周囲の空間と時間の構造に歪みを生じさせる。この歪みが、私たちが重力として経験する効果を生み出す。ペンローズは、塵の粒、原子、電子などの小さな物体も時空の歪みを生じさせると指摘する。これらの歪みを無視することが、ほとんどの物理学者が間違っている点である。塵の粒が同時に 2 つの場所にある場合、それぞれが時空に独自の歪みを生じさせ、2 つの重なり合った重力場が生じるはずである。ペンローズの理論によると、これらの 2 つの場を維持するにはエネルギーが必要である。システムの安定性は、関与するエネルギーの量に依存する。システムを維持するために必要なエネルギーが高いほど、安定性は低下する。時間が経つにつれて、不安定なシステムは、最も単純でエネルギーが最も低い状態に戻る傾向がある。この場合、1 つの物体が 1 つの場所にあると、1 つの重力場が生じる。ペンローズが正しければ、重力は、観測者や並行宇宙を呼び出すことなく、物体を 1 つの場所に引き戻す。[2]
ペンローズは、巨視的状態と量子状態の間の遷移は、塵粒子（その質量はプランク質量に近い）のスケールで始まると推測している。彼はこの理論を検証するために、FELIX（レーザー干渉計X線による自由軌道実験）と呼ばれる実験を提案した。この実験では、宇宙のX線レーザーが小さな鏡に向けられ、数万マイル離れたところからビームスプリッターによって分裂し、光子は他の鏡に向けられて反射される。1つの光子は別の鏡に移動中に小さな鏡に当たり、戻ってくるときに小さな鏡を後方に動かす。従来の量子理論によれば、小さな鏡はかなりの時間重ね合わせ状態にあることができる。これにより、光子が検出器に到達するのを防ぐことができる。ペンローズの仮説が正しければ、鏡の重ね合わせは約1秒で1つの場所に崩壊し、光子の半分が検出器に到達する。[2]
しかし、この実験は準備が難しいため、代わりに、光共振器を使用して光子を十分に長く捕捉し、所望の遅延を達成するテーブルトップバージョンが提案されている。[10]
参照
- ロジャー・ペンローズの関連書籍
参考文献
- ^ abc ペンローズ、ロジャー（1999）[1989]、「皇帝の新しい心」（新序文（1999）版）、オックスフォード、イギリス：オックスフォード大学出版局、pp. 475–481、ISBN 978-0-19-286198-6
- ^ abc ティム・フォルジャー。「電子が同時に2つの場所に存在できるのなら、なぜできないのか？」『ディスカバー』第25巻第6号（2005年6月）。33～35ページ。
- ^ペンローズ、ロジャー (1996)。「量子状態 縮小における重力の役割について」(PDF)。一般相対性理論と重力。28 ( 5): 581–600。Bibcode : 1996GReGr..28..581P。doi : 10.1007/BF02105068。S2CID 44038399。
- ^ ペンローズ、ロジャー (1998)、「量子計算、エンタングルメント、状態縮減」、Phil. Trans. R. Soc. Lond. A、356 (1743): 1927–1939、Bibcode :1998RSPTA.356.1927P、doi :10.1098/rsta.1998.0256、S2CID 83378847。
- ^ ペンローズ、ロジャー（2014）、「量子力学の重力化について1：量子状態の縮小」、物理学の基礎、44（5）：557–575、Bibcode：2014FoPh...44..557P、doi：10.1007 / s10701-013-9770-0。
- ^ Leonard Susskind、「Copenhagen vs Everett、Teleportation、および ER=EPR (2016)」セミナーノート、arXiv。
- ^ Dunajski, Maciej; Penrose, Roger (2023). 「量子状態縮約とニュートンツイスター理論」Annals of Physics . 451 : 169243. arXiv : 2203.08567 . Bibcode :2023AnPhy.45169243D. doi :10.1016/j.aop.2023.169243. S2CID 247476160.
- ^ ペンローズ、ロジャー（2007）、Road to Reality、Vintage Books、pp. 856–860、ISBN 978-0-679-77631-4。
- ^ S. Hameroff; R. Penrose (2014). 「宇宙における意識: 「Orch OR」理論のレビュー」Physics of Life Reviews . 11 (1): 51–53. Bibcode :2014PhLRv..11...39H. doi : 10.1016/j.plrev.2013.08.002 . PMID 24070914.
- ^ Marshall, W., Simon, C., Penrose, R., Bouwmeester, D. (2003). 「鏡の量子重ね合わせに向けて」. Physical Review Letters . 91 (13): 130401. arXiv : quant-ph/0210001 . Bibcode :2003PhRvL..91m0401M. doi :10.1103/PhysRevLett.91.130401. PMID 14525288. S2CID 16651036.
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
外部リンク
- 分子 – 量子の解釈
- QM – ペンローズ解釈 (インターネット アーカイブ)
- ロジャー・ペンローズがBBCで自身の実験について語る（25分目）
- 「ティム・フォルガーの 2005 年の Discover の記事」(PDF)。 (1.08MB) より