多世界解釈
多世界解釈による量子力学的「シュレーディンガーの猫」のパラドックス。この解釈では、あらゆる量子事象が分岐点となる。箱を開けた後でさえ、猫は生きていると同時に死んでいる。しかし、「生きている」猫と「死んでいる」猫は多元宇宙の異なる枝に存在し、どちらも等しく実在するが、相互作用はしない。

多世界解釈（MWI）は、普遍的な波動関数が客観的に実在し、波動関数の崩壊は存在しないと主張する量子力学の解釈である。[ 1 ]これは、量子測定のすべての可能な結果が異なる「世界」で物理的に実現されることを意味する。 [ 2 ] MWIにおける現実全体の発展は、厳密に決定論的である[ 1 ] : 9 かつ局所的である。[ 3 ]多世界は、1957年に最初に提唱した物理学者ヒュー・エヴェレットにちなんで、相対状態定式化またはエヴェレット解釈とも呼ばれる。 [ 4 ] [ 5 ]ブライス・デウィットは1970年代にこの定式化を普及させ、多世界と名付けた。[ 6 ] [ 1 ] [ 7 ] [ 8 ]

現代の多世界理論では、波動関数の崩壊という主観的な現象は量子デコヒーレンスのメカニズムによって説明される。[ 2 ]量子論を解釈するためのデコヒーレンス的アプローチは、1970年代から広く研究され、開発されてきた。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] MWIは、他のデコヒーレンス解釈、コペンハーゲン解釈、ボーム力学などの隠れた変数理論とともに、量子力学の主流の解釈であると考えられている。[ 12 ] [ 2 ]

多世界解釈は、相互作用しない平行世界が多数存在することを示唆する。これは物理学と哲学における多元宇宙仮説の一つである。多世界解釈は、時間を多枝木とみなし、その中であらゆる量子的結果が実現される。これは測定問題、ひいては量子論のいくつかのパラドックス、例えばウィグナーの友人[ 4 ] : 4–6 、アインシュタイン・ポドルスキー・ローゼン（EPR）パラドックス[ 5 ] :462 [ 1 ] :118 、シュレーディンガーの猫[ 6 ]を解決することを意図している。なぜなら、量子事象のあらゆる結果は、それぞれの世界に存在するからである。

解釈の概要

多世界解釈の核となる考え方は、量子力学の線形かつユニタリーなダイナミクスがあらゆる場所で常に適用され、したがって宇宙全体を記述するというものである。特に、測定を、崩壊公理を用いることなく、観測者と物体との間のユニタリー変換、すなわち相関を誘発する相互作用としてモデル化し、観測者を通常の量子力学システムとしてモデル化する。[ 13 ]：35～38 これは、測定がユニタリー量子力学では記述できない「原始的」概念であるコペンハーゲン解釈とは対照的である。コペンハーゲン解釈を用いると、宇宙は量子領域と古典領域に分割され、崩壊公理が中心となる。[ 13 ]：29～30MWI では、古典と量子の区別はなく、すべてが量子であり、崩壊はない。 MWIの主な結論は、宇宙（この文脈では多元宇宙）は、数え切れないほどの数[ 14 ]または定義できない数[ 15 ] : 14–17 の、ますます発散し、通信しない並行宇宙または量子世界[ 1 ]の量子重ね合わせで構成されているというものです。エヴェレット世界と呼ばれることもある[ 1 ] : 234 それぞれの世界は、内部的に一貫性があり、現実化された代替の歴史またはタイムラインです。

多世界解釈は、測定過程と準古典世界の出現を説明するためにデコヒーレンスを用いる。 [ 15 ] [ 16 ]デコヒーレンス理論の先駆者の一人であるヴォイチェフ・H・ズーレクは、「環境を精査すると、ポインター状態だけが変化しない。他の状態はデコヒーレンスして安定したポインター状態の混合物となり、持続可能であり、この意味で存在する。つまり、それらは選択されていないのだ」と述べている。 [ 17 ]ズーレクは、自身の研究が特定の解釈に依存しないことを強調している。[ a ]

多世界解釈は、デコヒーレント歴史解釈と多くの類似点を持つ。デコヒーレント歴史解釈も、測定や波動関数の崩壊の過程を説明するためにデコヒーレンスを用いる。[ 16 ]：9–11 MWIは、普遍的な波動関数を「基本的な物理的実体」[ 5 ]：455 、あるいは「常に決定論的な波動方程式に従う基本的な実体」とみなすため、他の歴史や世界を実在するものと扱う。[ 4 ]：115 一方、デコヒーレント歴史解釈では、歴史（または世界）のうちの1つだけが実在していればよい。[ 16 ]：10

エヴェレット、ジョン・アーチボルド・ホイーラー、デイヴィッド・ドイチュなど、多くの著者は、多世界を単なる解釈ではなく、理論またはメタ理論と呼んでいます。 [ 14 ] [ 18 ]：328 エヴェレットは、多世界は「量子力学の内容と世界の外観の両方を説明する唯一の完全に一貫したアプローチ」であると主張しました。[ 19 ]ドイチュは、多世界が「解釈」であるという考えを否定し、それを解釈と呼ぶことは「恐竜を化石記録の『解釈』として語るようなものだ」と述べました。[ 20 ]：382

処方

1957年の博士論文で、エヴェレットは孤立した量子系の解析に外部観測に頼るのではなく、ポール・ディラックやジョン・フォン・ノイマンらが開発した数学的枠組みの中で、波動関数の崩壊というアドホックなメカニズムを完全に放棄し、純粋に物理的な系として物体とその観測者を数学的にモデル化できると提案した。[ 4 ] [ 1 ]

相対的な状態

エヴェレットの最初の研究は、相対状態の概念を導入した。2つ（またはそれ以上）のサブシステムは、一般的な相互作用の後、相関関係にある、または現在ではエンタングル状態にあると言われる状態になる。エヴェレットは、そのようなエンタングル状態は状態の積の総和として表現できることに注目した。この場合、2つ以上のサブシステムはそれぞれが互いに対して相対的な状態にある。測定または観測の後、ペア（またはトリプルなど）の1つは測定対象または観測対象システムであり、もう1つのメンバーは測定対象システムの状態を記録した測定装置（観測者を含む場合がある）である。全体的な重ね合わせにおけるサブシステム状態の各積は、他の積とは独立して時間の経過とともに進化する。サブシステムが相互作用すると、それらの状態は相関関係にある、つまりエンタングル状態になり、もはや独立しているとは考えられなくなる。エヴェレットの用語では、各サブシステムの状態はその相対状態と相関関係にあることになる。なぜなら、各サブシステムは、相互作用した他のサブシステムに対して相対的であると見なさなければならないからである。

シュレーディンガーの猫の例では、箱が開けられた後、エンタングルメントされたシステムは猫、毒瓶、そして観察者です。相対的な状態の三つ組の一つは、生きている猫、割れていない瓶、そして生きている猫を見ている観察者です。もう一つの相対的な状態の三つ組は、死んだ猫、割れた瓶、そして死んだ猫を見ている観察者です。

連続変数（例えば、位置q ）の測定の例では、物体-観測者系は相対状態のペアの連続体に分解される：物体系の相対状態は、それぞれが特定のqの値を中心としたディラックのデルタ関数と、 qの値を記録した観測者を表す対応する観測者相対状態になる。[ 4 ]：57–64 相対状態のペアの状態は、測定後、互いに 相関している。

エヴェレットの方式では、崩壊は起こらない。代わりに、シュレーディンガー方程式、あるいはその相対論的類似物である量子場の理論が、常に、あらゆる場所で成立する。観測や測定は、観測対象と観測者からなる系全体に波動方程式を適用することでモデル化される。その結果、観測のたびに、観測者と対象を合わせた波動関数は、相互作用しない2つ以上の枝の量子重ね合わせへと変化する。

したがって、測定や観察のプロセス、または相関を誘発する相互作用により、システムは相対的な状態のセットに分割されます。ここで、普遍的な波動関数の分岐を形成する相対的な状態の各セットは、それ自体の中で一貫性があり、将来のすべての測定（複数の観察者による測定を含む）によってこの一貫性が確認されます。

多世界の名前を変更

エヴェレットは、観測者と対象者の結合系を観測によって分割し、それぞれの分割が観測の異なる、あるいは複数の可能な結果に対応すると言及した。これらの分割は分岐木を生成し、各枝は互いの相対的なすべての状態の集合となる。ブライス・デウィットは、これを「多世界解釈」と呼ぶ一連の出版物でエヴェレットの研究を普及させた。この分割プロセスに焦点を当て、デウィットはその木の単一の枝、つまり一貫した歴史を表すために「世界」という用語を導入した。どの枝においても、すべての観測や測定はそれ自体の中で一貫している。[ 4 ] [ 1 ]

多くの観測に似た出来事がすでに起こっており、また現在も絶えず起こっていることから、エヴェレットのモデルは、同時に存在する状態、つまり「世界」が膨大かつ増加し続けていることを示唆している。[ b ]

プロパティ

MWIは、波動関数の崩壊を量子デコヒーレンスの確立されたメカニズムに置き換えることで、量子測定プロセスにおける観測者依存の役割を排除します。[ 22 ]観測者の役割はEPRパラドックスやフォン・ノイマンの「境界問題」など、すべての「量子パラドックス」の中心にあるため、MWIはそれらの解決へのより明確で容易なアプローチを提供します。[ 5 ]

コペンハーゲン解釈は量子力学によって記述される領域を超えた古典的領域の存在を必要とするため、宇宙論の研究には不十分だと批判されてきた。[ 23 ]エヴェレットが宇宙論の問題に触発されたという証拠はないが[ 14 ]、 彼は量子力学を宇宙全体に適用できるようにするという明確な目標を掲げて理論を展開し、新しい現象の発見を促すことを期待した。[ 5 ]この希望は、後の量子宇宙論の発展において実現された。[ 24 ]

MWIは実在論的、決定論的、かつ局所的な理論である。これは、非決定論的かつ非局所的な波動関数の崩壊を量子論の決定論的かつ局所的な方程式から除去することによって実現される。[ 3 ]

MWIは（他のより広範な多元宇宙理論と同様に）人類原理の文脈を提供し、微調整された宇宙の説明を提供する可能性がある。[ 25 ] [ 26 ]

MWIは重ね合わせ原理を支える量子力学の線形性に決定的に依存している。万物の最終理論が波動関数に関して非線形であれば、多世界は無効となる。[ 6 ] [ 1 ] [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ]すべての量子場理論は線形であり、MWIと両立する。この点はエヴェレットがMWIの動機として強調した。[ 5 ]量子重力理論や弦理論はこの点で非線形である可能性があるが、[ 27 ]これを証明する証拠はまだない。[ 28 ] [ 29 ]

ワインガルテン[ 30 ]とテイラー＆マカロック[ 31 ]は、量子回路の複雑さの観点から波動関数の分岐を定義する方法について別々の提案をしている。

波動関数の崩壊の代替

量子力学の他の解釈と同様に、多世界解釈は二重スリット実験によって示される挙動に由来する。光の粒子（あるいは他の物質）が二重スリットを通過する際、光の波動的な挙動を仮定した計算を用いることで、粒子が観測される可能性が高い場所を特定することができる。しかし、この実験で粒子が観測される際、それらは非局在的な波としてではなく、粒子として（すなわち、特定の場所に）現れる。

量子力学のコペンハーゲン解釈のいくつかのバージョンでは、「崩壊」という過程が提唱されており、これは不確定な量子系が確率的にただ一つの確定的な結果へと崩壊、あるいは選択し、この観測現象を「説明する」というものである。波動関数の崩壊は人為的で場当たり的なものと広く考えられていたため[ 32 ]、測定の振る舞いをより基本的な物理原理から理解できる代替的な解釈が望ましいと考えられていた。

エヴェレットの博士論文は、そのような解釈を提示した。彼は、複合系、例えば物体（粒子などの「観測対象」系）を観測する主体（「観測者」または測定装置）のような場合、観測者または観測対象のいずれかが明確に定義された状態を持つという主張は無意味であると主張した。現代の言葉で言えば、観測者と観測対象はエンタングルメント状態にある。つまり、我々は一方の状態を他方の状態に対する相対的なものとしてしか特定できない。つまり、観測者と観測対象の状態は、観測が行われた後に相関する。この結果、エヴェレットはユニタリーで決定論的な力学のみから（つまり、波動関数の崩壊を仮定することなく）、状態の相対性という概念を導き出した。

エヴェレットは、ユニタリーで決定論的な力学のみによって、観測後、主観と客観を結合した波動関数の量子重ね合わせの各要素が2つの「相対的状態」、すなわち「崩壊した」物体状態と、同じ崩壊結果を観測した関連する観測者を含むことを必然的に意味する点に注目した。観測者が観測するものと物体の状態は、測定または観測という行為によって相関関係を持つようになる。その後の相対的な主観と客観状態の各ペアの発展は、他の要素の有無に全く無関係に進行し、あたかも波動関数の崩壊が起こったかのようになる。 [ 1 ] : 67, 78 その結果、後の観測は常に前の観測と整合する。このように、物体の波動関数の崩壊という現象は、ユニタリーで決定論的な理論そのものから生じたのである。 （これは、アインシュタインが量子論に対して行った初期の批判、すなわち、理論は観測されるものを定義するべきであり、観測可能なものが理論を定義するべきではないという批判への回答となった。）[ c ]エヴェレットは、波動関数はこの時点では崩壊しているように見えるので、実際に崩壊したと仮定する必要はないと推論した。そして、オッカムの剃刀を援用し、彼は波動関数の崩壊という公理を理論から削除した。[ 1 ] : 8

テスト可能性

1985年、デイヴィッド・ドイッチは、多世界解釈とコペンハーゲン解釈を検証するものとして、ウィグナーの友人思考実験の変種を提案した。 [ 34 ]これは、隔離された実験室で量子システムの測定を行う実験者（ウィグナーの友人）と、最初のシステムの測定を行う別の実験者（ウィグナー）から構成される。多世界理論によれば、最初の実験者は、一方の枝で測定の1つの結果が見られ、もう一方の枝で別の結果が見られるという巨視的重ね合わせ状態に陥る。次に、2番目の実験者は、これら2つの枝に干渉することで、それが実際に巨視的重ね合わせ状態にあるか、それともコペンハーゲン解釈で予測されるように単一の枝に収束しているかを検証することができる。それ以来、ロックウッド、ヴァイドマンらが同様の提案を行っているが[ 35 ] 、巨視的対象をコヒーレントな重ね合わせ状態にして干渉させる必要があり、これは現在では実験では不可能な作業である。

確率とボルンの法則

多世界解釈の誕生以来、物理学者たちはそこにおける確率の役割について頭を悩ませてきました。ウォレスが述べたように、この問題には二つの側面があります。[ 36 ]矛盾問題、すなわち、ある世界では確実に起こる結果になぜ確率を割り当てる必要があるのか​​という問題と、定量的問題、すなわち、なぜ確率がボルン則によって与えられるべきなのかという問題です。

エヴェレットは多世界理論を導入した論文でこれらの疑問に答えようとした。非一貫性問題に対処するため、彼は量子系に対して一連の測定を行う観測者は一般に一見ランダムな結果の系列を記憶しており、これが測定過程の記述に確率を用いることを正当化すると主張した。[ 4 ] :69–70 定量的な問題に対処するため、エヴェレットは波動関数の枝上の測度が持つべき特性に基づくボルン則の導出を提案した。[ 4 ] :70–72 彼の導出は根拠のない仮定に基づいているとして批判されてきた。[ 37 ]それ以来、多世界理論の枠組みにおけるボルン則の導出がいくつか提案されてきた。これが成功したかどうかについてはコンセンサスが得られていない。[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]

頻度主義

デウィットとグラハム[ 1 ]、そしてファルヒら[ 41 ]らは、頻度主義的確率解釈に基づくボルン則の導出を提案した。彼らは、無数個の測定の極限において、ボルン則によって与えられる確率と一致しない相対頻度を持つ世界は存在しないことを示そうとしたが、これらの導出は数学的に誤りであることが示された。[ 42 ] [ 43 ]

意思決定理論

ボルン則の決定理論的導出は、デイヴィッド・ドイッチ（1999）[44] によって行われ、ウォレス[ 36 ] [ 45 ] [46] [47] とサンダース[48] [49] によって洗練されました。彼らは、量子ギャンブルに参加するエージェントを検討します。エージェントは量子システム上で測定を行い、結果として分岐し、エージェントの将来の各自己は測定結果に依存する報酬を受け取ります。エージェントは、意思決定理論を使用して、このようなギャンブルに参加するために支払う価格を評価し、価格はボルン則に従って重み付けされた報酬の効用によって決まると結論付けます。これらの議論は依然として非常に物議を醸していますが、肯定的なレビューもあります。一部の理論物理学者は、これらの議論を並行宇宙のケースを支持するものとして受け止めています。[ 50 ]例えば、2007年のエヴェレット解釈に関する会議に関するニューサイエンティストの記事[ 51 ]では、物理学者アンディ・アルブレヒトの「この研究は科学史上最も重要な発展の一つとして記憶されるだろう」という発言が引用されている。[ 50 ]一方、同じく会議に出席していた哲学者ヒュー・プライスは、ドイッチ＝ウォレス＝サンダースのアプローチには根本的な欠陥があると指摘した。[ 52 ]

対称性と不変性

2005年に、ズーレク[ 53 ]はエンタングルメント状態の対称性に基づいてボルンの規則の導出を行った。シュロスハウアーとファインらは、ズーレクの導出は確率とは何かを定義しておらず、確率がどのように振る舞うべきかについていくつかの暗黙の仮定があるため、厳密ではないと主張している。[ 54 ]

2016年、チャールズ・セベンスとショーン・M・キャロルは、レフ・ヴァイドマンの研究[ 55 ]を基に、自己位置特定不確実性に基づく同様のアプローチを提案した。[ 56 ]このアプローチでは、デコヒーレンスによって複数の同一の観察者コピーが作成され、観察者はボルン則を用いて異なる枝に存在することの確信度を割り当てることができる。セベンス＝キャロルのアプローチはエイドリアン・ケント[ 57 ]から批判されており、ヴァイドマンはそれを満足のいくものとは考えていない。[ 58 ]

枝のカウント

2021年、サイモン・サンダースはボルン則の枝数え上げによる導出を行った。このアプローチの重要な特徴は、枝がすべて同じ大きさ、つまり2-ノルムを持つように定義することである。このように定義された枝の数の比は、ボルン則に従って、測定の様々な結果の確率を与える。[ 59 ]

優先基底問題

エヴェレットとデウィットによって最初に定式化されたように、多世界解釈では測定が特別な役割を担っていた。測定は、量子系のどの基底がそれぞれの世界を生じるかを決定するものだった。この役割がなければ、量子状態は、例えば明確に定義された位置を持つものとして、あるいは2つの非局在状態の重ね合わせとして、同じように記述できるため、理論は曖昧であった。ここでの前提は、各世界に一意の測定結果を割り当てる基底が、使用すべき好ましい基底であるというものである。測定のこの特別な役割は理論にとって問題であり、エヴェレットとデウィットの還元主義理論という目標と矛盾し、コペンハーゲン解釈の測定公理の定義が曖昧であるという彼らの批判を覆​​すものである。[ 18 ] [ 37 ]これは今日では好ましい基底問題として知られている。

サンダースとウォレスらによると、優先基底問題は[ 16 ]デコヒーレンスを多世界理論に組み込むことによって解決された。[ 23 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]このアプローチでは、優先基底を仮定する必要はなく、環境のデコヒーレンスの下で安定な基底として特定される。このようにして、測定は特別な役割を果たさなくなり、むしろデコヒーレンスを引き起こすあらゆる相互作用が世界の分裂を引き起こす。デコヒーレンスは完全ではないため、2つの世界の間には常に微小な重なりが残り、一対の世界が分裂したかどうかは恣意的になる。[ 63 ]ウォレスは、これは問題ではないと主張している。これは、世界が基礎的オントロジーの一部ではなく、むしろこれらの近似的で効果的な記述が物理科学で日常的である創発的オントロジーの一部であることを示しているだけである。[ 64 ] [ 15 ]このアプローチでは世界が導出されるため、崩壊メカニズムを持たない他の量子力学の解釈、例えばボーム力学などにも世界が存在するはずである。[ 65 ]

この優先基底を導出するアプローチは、多世界解釈における確率の導出において循環性を生み出すとして批判されてきた。なぜなら、デコヒーレンス理論は確率に依存し、確率はデコヒーレンスから導出されるオントロジーに依存するからである。[ 39 ] [ 53 ] [ 66 ]ウォレスは、デコヒーレンス理論は確率ではなく、物理学では近似が許されるという概念にのみ依存していると主張している。[ 13 ] : 253–254

歴史

MWIは、エヴェレットがプリンストン大学で博士論文「普遍波動関数の理論」[ 1 ]を執筆したことに端を発する。この論文は、指導教官ジョン・アーチボルド・ホイーラーの指導の下で執筆されたもので、その要約は1957年に「量子力学の相対状態定式化」というタイトルで出版された（「相対状態」というタイトルはホイーラーが提供した。[ 67 ]エヴェレットは当初、このアプローチを「相関解釈」と呼んでいた。ここで「相関」とは量子もつれのことである）。「多世界」という表現は、ブライス・デウィット[ 1 ]によるもので、彼はエヴェレットの理論を広く普及させた人物である。この理論は1957年の発表後10年間、ほとんど無視されていた[ 14 ]。

エヴェレットの提案には前例がなかったわけではない。1952年、エルヴィン・シュレーディンガーはダブリンで講演を行い、ある時点で、これから述べることは「狂気じみているように思われるかもしれない」と聴衆に冗談交じりに警告した。彼はさらに、シュレーディンガー方程式は複数の異なる歴史を記述しているように見えるものの、それらは「選択肢ではなく、実際にはすべて同時に起こっている」と主張した。デイヴィッド・ドイチュによれば、これは多世界に関する最も古い言及であり、ジェフリー・A・バレットはこれをエヴェレットとシュレーディンガーの「一般的な見解」の類似性を示していると述べている。[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]シュレーディンガーのこの時期の著作には、バス・ファン・フラーセンによって提唱された様相解釈に似た要素も含まれている。シュレーディンガーは、マキ以降の一種の中立一元論を支持していたため、「物質」と「心」は同じ共通要素の異なる側面または配置に過ぎず、波動関数を物理的なものと扱うことも情報的なものと扱うことも互換可能となった。[ 71 ]

レオン・クーパーとデボラ・ヴァン・ヴェクテンはエヴェレットの研究を読む前に非常によく似たアプローチを展開した。[ 72 ]ゼーもエヴェレットの研究を読む前に彼と同じ結論に達し、その後これらの考えに基づいて量子デコヒーレンスの新しい理論を構築した。 [ 73 ]

彼を知る人々によると、エヴェレットは他の量子世界が文字通り実在すると信じていた。[ 20 ]彼の息子と妻は、彼が「多世界理論に対する信念を決して揺るがすことはなかった」と報告している。[ 74 ]エヴェレットの研究を詳細にレビューしたオスナギ、フレイタス、フレイレ・ジュニアは、エヴェレットが「実在する」という言葉を一貫して引用符で囲むのは、科学的実践における意味を示すためだと指摘している。[ 14 ] : 107

受付

MWIの当初の反応は圧倒的に否定的で、デウィットを除いて無視された。ウィーラーはボーアに受け入れられる形で理論を定式化しようと多大な努力を払い、1956年にコペンハーゲンを訪れボーアと議論し、エヴェレットにもコペンハーゲンを訪れるよう説得した。エヴェレットは1959年にコペンハーゲンにやって来た。しかし、ボーアとその共同研究者たちはこの理論を完全に拒絶した。[ d ]エヴェレットは1957年に学界を去り、二度と戻ることはなかった。そして1980年、ウィーラーもこの理論を否定した。[ 75 ]

サポート

MWIの最も強力な長年の支持者の一人は、デイヴィッド・ドイチュである。[ 76 ]彼によると、二重スリット実験で観測された単一光子干渉パターンは、複数の宇宙における光子の干渉によって説明できる。このように見ると、単一光子干渉実験は多重光子干渉実験と区別がつかない。より実践的な観点から、量子コンピューティングに関する初期の論文の一つ[ 77 ]において、ドイチュはMWIによってもたらされる並列性は、「特定の確率的タスクを、従来の制約よりも高速に汎用量子コンピュータで実行できる方法」につながる可能性があると示唆した。彼はまた、可逆的なコンピュータがスピンの可逆的な観測を通じて意識を持つようになると、MWIは（少なくとも「ナイーブな」コペンハーゲン主義に対して）検証可能になるだろうと提唱した。 [ 78 ]

曖昧な

科学哲学者のジェームズ・レディマンとドン・ロスは、MWI は真実である可能性があるが、受け入れてはいないと述べている。彼らは、一般相対性理論との統一が欠如していることを考えると、いかなる量子理論もまだ現実のすべてを記述するのに十分な経験的根拠を持っていないと指摘し、したがって量子力学のいかなる解釈も形而上学の最終的な結論と見なす理由はないと考えている。また、彼らは、多重分岐は不完全な記述とマクロな物体の状態を表すために量子力学を使用したことによる副産物である可能性も示唆している。彼らは、マクロな物体は環境から分離されていない点でミクロな物体とは大きく異なり、それらを記述するために量子形式主義を使用すると説明力と記述力と正確さが欠けていると主張している。[ 79 ]

拒絶

一部の科学者は、複数の並行宇宙は相互に情報のやり取りができないという意味で非通信であるため、MWIのいくつかの側面は反証不可能であり、したがって非科学的であると考えています。[ 80 ] [ 81 ]

ビクター・J・ステンガーは、マレー・ゲルマンの論文が同時並行宇宙の存在を明確に否定していると述べた。 [ 82 ]ゲルマンはジェームズ・ハートルと共同で、より「受け入れやすい」ポスト・エヴェレット量子力学の開発に取り組んだ。ステンガーは、MWIは「分析対象のシステム内に観測者のための場所を見つけ、波動関数の崩壊という厄介な概念を排除する点でメリットがある」ものの、ほとんどの物理学者がMWIを極端すぎると感じていると言っても過言ではないと考えていた。[ e ]

ロジャー・ペンローズは、この考え方は重力を考慮しない過度に単純化された量子力学に基づいているため、欠陥があると主張している。彼の見解では、従来の量子力学を宇宙に適用すればMWIが必然的に生じるが、量子重力理論の成功例が存在しないことが、従来の量子力学が主張する普遍性を否定する。[ 27 ]ペンローズによれば、「重力が関与する場合、ルールは変更されなければならない」。さらに彼は、重力は現実を固定する役割を果たし、「ぼやけた」事象にはただ一つの結果しか許容されないと主張する。「電子、原子、分子などは非常に微小であるため、重力、ひいては重なり合った状態を維持するためにほとんどエネルギーを必要としない。標準的な量子理論で説明されているように、それらはその状態に永遠に留まることができる」。一方、「大きな物体の場合、これらの物体が大きな重力場を作り出すため、重複した状態は瞬時に消滅する」。[ 83 ] [ 84 ]

科学哲学者ロバート・P・クリースは、MWIは考えられるすべてのことが起こることを意味するため、「科学史上最も信じ難く非現実的な考えの一つ」であると述べています。[ 83 ]科学ライターのフィリップ・ボールは、MWIの含意を空想と呼んでいます。「科学的な方程式や記号論理の装いの下には、想像力、つまり『ただ仮定する』行為があるからです」。[ 83 ]

理論物理学者のジェラルド・トホーフトもこの考えを否定している。「多世界解釈に固執する必要はないと思う。実際、膨大な数の並行世界が存在することになるが、それは物理学者がどれが現実なのか判断できないからに過ぎないのだ。」[ 85 ]

アッシャー・ペレスは多世界理論（MWI）の率直な批判者だった。1993年の彼の教科書には、「エヴェレットの解釈とその他の奇妙な理論」というタイトルのセクションがあった。ペレスは、様々な多世界解釈は、単に崩壊仮説の恣意性や曖昧さを、「世界」がいつ分離していると見なせるかという問題へとすり替えるだけであり、その分離を客観的に判断する基準は実際には定式化できないと主張した。[ 86 ]

世論調査

1991年以前にL・デイヴィッド・ラウブが行った72名の「一流の量子宇宙論者とその他の量子場理論家」を対象とした世論調査では、58%が「はい、MWIは正しいと思います」と回答しました。[ 87 ]

マックス・テグマークは、1997年の量子力学ワークショップで行われた「極めて非科学的な」投票結果を報告している。テグマークによれば、「多世界解釈（MWI）は2位となり、整合的歴史解釈やボーム解釈を大きく上回った」という。[ 88 ]

ショーン・M・キャロルの「信じられないかもしれないが、現役の物理学者のほとんどは多世界理論を信じている」という発言に対し、 [ 89 ]マイケル・ニールセンは次のように反論している。「1998年にケンブリッジで開催された量子コンピューティング会議で、多世界論者が約200人の聴衆を対象にアンケート調査を行った。…多世界論はうまく機能し、コペンハーゲン理論やデコヒーレンス理論に匹敵するが、やや劣るレベルで支持を集めた。」しかしニールセンは、ほとんどの参加者がそれを時間の無駄だと感じたようだと指摘している。ペレスは「投票の最後に立ち上がって『物理法則が民主的な投票によって決定されると信じている人はいますか？』と尋ねた時、大きな拍手が鳴りやまなかった」 [ 90 ] 。

2005年にウォータールー大学量子コンピューティング研究所で量子力学の解釈に関する講義の後に40人未満の学生と研究者を対象に行われた投票では、「多世界（およびデコヒーレンス）」が最も不人気であることが判明した。[ 91 ]

2011年にオーストリアで開催された量子基礎に関する会議の参加者33名​​を対象にした投票では、6名がMWIを支持し、8名が「情報ベース/情報理論」を支持し、14名がコペンハーゲンを支持した。[ 92 ]筆者らは、MWIが1997年のテグマークの投票と同程度の票数を獲得したと指摘している。[ 92 ]

推測的な意味合い

デウィットは、エヴェレット、ホイーラー、グラハムは「結局、重ね合わせの要素を一切排除していない。すべての世界は存在する。すべてがうまくいかず、すべての統計法則が破綻する世界でさえもだ」と述べている。[ 6 ]テグマークは、不条理な出来事や極めてあり得ない出来事はMWIでは稀ではあるものの避けられないと断言した。「物理法則に反することは決して起こらない。それ以外のことはすべて起こる…統計を追跡することは重要である。なぜなら、考えられるすべてのことがどこかで起こるとしても、本当に異常な出来事は指数関数的に稀にしか起こらないからだ。」[ 93 ]デイヴィッド・ドイッチは著書『無限の始まり』の中で、代替歴史のようなフィクションは、物理法則に合致する限り、多元宇宙のどこかで起こり得ると推測している。 [ 94 ] [ 95 ]

レディマンとロスによれば、他の科学分野で議論されているような、一見物理的に妥当だが実現されていない可能性の多くは、他の分野には対応するものが存在しないのが一般的である。なぜなら、それらは実際には普遍的な波動関数と両立しないからである。[ 79 ]キャロルによれば、人間の意思決定は、よくある誤解に反して、量子的なプロセスではなく古典的なプロセスと考えるのが最善である。なぜなら、人間の意思決定は基本粒子ではなく神経化学のレベルで機能するからである。人間の意思決定は、世界を等しく実現される結果へと分岐させるわけではない。主観的に難しい意思決定であっても、実現される結果の「重み」はほぼ完全に単一の分岐に集中している。[ 96 ] : 214–216

量子自殺は、量子力学と物理学の哲学における思考実験であり、シュレーディンガーの猫の思考実験のバリエーションとして、猫の視点から量子力学のコペンハーゲン解釈と多世界解釈を区別できるとされている。量子不死とは、量子自殺を生き延びるという主観的な経験を指す。 [ 97 ]ほとんどの専門家は、この実験は現実世界では機能しないと考えている。なぜなら、生き残った実験者がいる世界は実験前の世界よりも「尺度」が低く、実験者が生き延びることを経験する可能性が低いからである。 [ 13 ] : 371 [ 35 ] [ 96 ] [ 98 ]

参照

注記

  1. ^「エヴェレットの相対的な状態が思い浮かぶ。他の結果をもたらす分岐の実在性について推測することはできる。しかし、我々はこれを控える。我々の議論は解釈の余地がなく、これは美徳である。」 [ 17 ]
  2. ^「あらゆる星、あらゆる銀河、宇宙のあらゆる隅で起こるあらゆる量子遷移は、地球上の私たちの局所世界を無数の自身のコピーに分裂させている。」 [ 6 ]デウィットは後にこの極端な見解を和らげ、分裂はデコヒーレンスによって引き起こされる局所的なものと見なし、他の現代の評論家と一致した。 [ 21 ]
  3. ^「観測できるかどうかは、用いる理論によって決まる。何が観測できるかを決めるのは理論である。」—アルベルト・アインシュタインは、 1926年にベルリンで行われたヴェルナー・ハイゼンベルクの講演で、観測可能なものを新しい量子力学の中心に置くことに異議を唱え、1968年にハイゼンベルク自身もこの言葉を語っている。 [ 33 ]
  4. ^エヴェレットはボーアとの会談を「地獄だった…最初から運命づけられていた」と回想している。ボーアの親しい共同研究者であったレオン・ローゼンフェルドは、「12年以上前、ホイーラーに全く愚かにも推し進められた、どうしようもなく間違った考えを売り込むためにコペンハーゲンを訪れたエヴェレットに関しては、私もニールス・ボーアも全く我慢がならなかった。彼は言葉では言い表せないほど愚かで、量子力学の最も単純なことさえ理解できなかったのだ」と述べている。 [ 14 ] : 113
  5. ^「ゲルマンとハートルは、他の20人とともに、これまで検討されてきたすべての解釈を悩ませてきた問題を解消した、より受け入れやすい量子力学の解釈を開発しようと努めてきました。この新しい解釈は、様々な形で、ポスト・エヴェレット量子力学、代替歴史、整合歴史、あるいはデコヒーレント歴史と呼ばれています。私はこれらの特徴づけの詳細な違いにはあまり関心を向けず、これらの用語をほぼ互換的に使用します。」 [ 82 ]：176

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