사물의 풍경

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푹스 & 샤크: 큐비즘과 그리스인들-양자 상태는 물리적 실재의 요소를 나타내지 않는다

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2015. 4. 4.

 

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1964년에 존 벨(John Bell)은 현재 그의 이름을 지니고 있는 부등식들을 도출하여 양자 역학이 그것들을 위배한다는 점을 증명했다. 그러므로 그는 양자 역학이 국소적 숨은 변수(local hidden variable) 설명을 허용하지 않는다는 점을 입증했다. 여기서 그리고 이 논문 전체에 걸쳐 "숨은 변수"라는 술어는 물리적 실재의 요소를 나타내며 실험들의 결과 또는 확률들을 결정하는 수학적 객체를 포함한다.

 

그러므로 국소성(locality)이라는 가정은 양자 역학에 대한 어떤 숨은 변수 해석도 배제한다. 또한 국소성은 양자 상태를 물리적 실재의 요소를 나타내는 것으로 간주하는 어떤 해석도 전적으로 배제한다. 이것은 아인슈타인의 논증을 각색함으로써 이해될 수 있다[...]. 서로 멀리 떨어져 있는 채 최대한으로 얽힌 한 쌍의 입자를 고려하자. 양자 이론에 따르면, 그 입자들 가운에 한 입자에 대해 측정함으로써 실험자는 나머지 한 입자에 대한 상태가 두 개의 겹치지 않는 상태들의 집합들 가운데 이것 아니면 저것에 속하는지 선택할 수 있다[이것은 때때로 "조종(steering)"으로 불린다]. 따라서 양자 상태를 물리적 실재의 요소를 나타내는 것으로 간주하는 해석은 비국소적일 것인데, 물리적 실재의 이런 요소가 원격으로 조작될 수 있을 것이기 때문이다.

 

최근에, 퍼시, 바렛 그리고 루돌프(PBR), 콜벡과 레너 등이, 어떤 조건 아래에서, 무엇이든 숨은 변수 이론에서는 양자 상태가 숨은 변수들의 함수이어야 한다는 점을 증명했다. 선행하는 단락의 논증을 사용하면, 숨은 변수 이론들은 비국소적이어야 한다는 점이 따름 정리로서 당연히 도출되는데, 그러므로 이것은 벨의 부등식들을 사용하지 않은 채 입증된다[...]. 이런 논문들에서 숨은 변수들은 일종의 "존재론적 모형(ontological model)" 형식으로 도입된다. 그런 틀 내에서는 "Ψ-존재자적" 이론과 "Ψ-인식적" 이론 사이에 구별짓기가 이루어지는데, 이런 구별짓기는 이것이 두 가지 종류의 숨은 변수 이론들 사이의 구별짓기라는 점과 숨은 변수들의 존재가 양자 역학에 의해 함축되지 않는다는 점을 쉽게 잊게 만든다.

 

큐비즘(QBism)은 숨은 변수에 대한 어떤 여지도 없는 양자 역학에 대한 명시적으로 국소적인 해석이다. 큐비즘에 따르면, 양자 역학은 어느 행위자나 자신의 사적인 경험에 대한 자신의 확률론적 기대를 추산하는 데 사용할 수 있는 도구이다. 양자 상태는 행위자에 외재적인 물리적 실재의 요소를 나타내는 것이 아니라, 자기 경험의 미래 내용에 관한 행위자의 사적인 믿음의 정도를 반영한다.

 

2절에서는 "자연과 그리스인들(Nature and Greeks)"이라는 에세이에서 슈뢰딩거에 의해 식별된 근본적인 쟁점들의 전개로서 큐비즘의 행위자중심적 세계관이 어떻게 자연스럽게 발생하는지 보여줄 것이다. 3절에서는 큐비즘에 대한 간략한 개관이 제시된다. 4절에서는 큐비즘에서 보른 규칙(Born rule)의 기능이 논의되고 큐비즘을 숨은 변수 이론들과 대조한다. 5절에서는 큐비즘이 양자 상관관계를 설명하는 의미를 보여주며, 그리고 6절에서는 이 논문의 결론이 제시된다.

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―― 크리스토퍼 푹스(Christopher A. Fuchs) & 뤼디거 샤크(Ruediger Schack), <<큐비즘과 그리스인들(QBism and the Greeks)>>, 서론, pp. 1-2.