超ちょう決定けってい論ろん

超ちょう決定けってい論ろん（ちょうけっていろん、英えい: superdeterminism）とは、量子力学りょうしりきがくにおいて、宇宙うちゅうが完全かんぜんに決定けってい論ろん的てきであるとすることでベルの不等式ふとうしきを回避かいひする仮説かせつ。この抜ぬけ穴あなを利用りようして、量子力学りょうしりきがくの予測よそくを再現さいげんする局所きょくしょ的てき隠かくれた変数へんすう理論りろんを構築こうちくできると考かんがえられている。超ちょう決定けってい論ろん者しゃは、宇宙うちゅうのどこであっても偶然ぐうぜんは存在そんざいしないと認識にんしきしている。

ベルの不等式ふとうしきでは、各かく検出けんしゅつ器きで実行じっこうされる測定そくていの種類しゅるいは、お互たがいに独立どくりつして、また測定そくてい対象たいしょうの隠かくれた変数へんすうとは無関係むかんけいに選択せんたくできると仮定かていしている。ベルの不等式ふとうしきの議論ぎろんが成なり立たつためには、異ことなる選択せんたくがなされた場合ばあいに、実験じっけんの結果けっかがどうなるかについて意味いみある話はなしができる必要ひつようがある。この仮定かていは反はん事実じじつ的てき確定かくてい性せい(英えい：Counterfactual definiteness)と呼よばれている。しかし、完全かんぜんに決定けってい論ろん的てきな理論りろんでは、実験じっけん者しゃが各かく検出けんしゅつ器きで選択せんたくする設定せっていは、物理ぶつり法則ほうそくによって事前じぜんに決定けっていされている。したがって、異ことなる測定そくてい設定せっていが選択せんたくされた場合ばあいに何なにが起おこるかについて話はなすことは誤あやまりであると見みなすことができる。物理ぶつり的てきに他たの測定そくてい設定せっていの選択肢せんたくしは存在そんざいしない。何なにを測定そくていするかは事前じぜんに決定けっていされているため、一方いっぽうの検出けんしゅつ器きでの結果けっかは、超ちょう光速こうそくの情報じょうほう伝達でんたつがなくとも、他方たほうの検出けんしゅつ器きの設定せっていから独立どくりつしている訳わけではない可能かのう性せいがある。

したがって、ビッグバンによる宇宙うちゅうの始はじまり以降いこう、ビッグバンで確立かくりつされた相関そうかんによって、未来みらいの測定そくていが事前じぜんにすべて決定けっていされ、選択せんたくの自由じゆうが制限せいげんされていると考かんがえられる^{[要よう出典しゅってん]}。これにより、超ちょう決定けってい論ろんが検証けんしょう不可能ふかのうになる^{[要よう出典しゅってん]}。なぜなら実験じっけん者しゃは宇宙うちゅうが始はじまった時点じてんで作成さくせいされた相関そうかんを排除はいじょすることが決けっしてできないため、自由じゆう選択せんたくの抜ぬけ穴あなを排除はいじょすることができないためである^[1]。

1980年代ねんだいにジョン・スチュワート・ベルは、BBCのインタビューで超ちょう決定けってい論ろんについて以下いかのように語かたった^[2] ^[3]。

超ちょう光速こうそくと不気味ぶきみな遠隔えんかく作用さようから逃のがれる方法ほうほうがある。しかし、それは宇宙うちゅうにおける完全かんぜんなる決定けってい論ろんと、自由じゆう意志いしの完全かんぜんな欠如けつじょを伴ともなう。世界せかいが超ちょう決定けってい論ろん的てきであるなるば、舞台裏ぶたいうらの時計とけい仕掛しかけで動うごいている無生物むせいぶつの振ふる舞まいだけでなく、私わたし達たちの行動こうどうもまた、事前じぜんに全すべて決きめられていることになる。 (...) 粒子りゅうしBに対たいして行おこなわれた測定そくていを粒子りゅうしAに伝つたえるために、光速こうそくよりも速はやい信号しんごうは必要ひつようはない。なぜなら粒子りゅうしAを含ふくむ宇宙うちゅうは、その測定そくていと測定そくてい結果けっかについて既すでに「知しっている」からだ。

ベルはこの抜ぬけ穴あなを認みとめたが、それは信しんじがたいと主張しゅちょうした。実行じっこうされた測定そくていが決定けってい論ろん的てきな乱数らんすう発生はっせい器きによって選択せんたくされた場合ばあいでも、その選択せんたくは多数たすうの非常ひじょうに小ちいさな影響えいきょうによって変更へんこうされるため、「目的もくてきに対たいして事実じじつ上じょう自由じゆう」であると想定そうていされる。隠かくれた変数へんすうが、乱数らんすう発生はっせい器きと同おなじ小ちいさな影響えいきょうすべてに対たいして敏感びんかんであるとは考かんがえにくい ^[4]。アントン・ツァイリンガーは、超ちょう決定けってい論ろんがもし真実しんじつならば、反証はんしょう可能かのう性せいを破壊はかいすることによって科学かがく自体じたいの価値かちに疑問ぎもんを投なげかけると、以下いかのようにコメントした。

私わたしたちはいつも実験じっけん者しゃの自由じゆうを暗あんに仮定かていしている…この基本きほん的てきな仮定かていは科学かがくを行おこなうために不可欠ふかけつである。もしこれが真実しんじつでなければ、実験じっけんで自然しぜんに問といをかけることは全まったく意味いみがないだろう。なぜなら、自然しぜんは私わたしたちの問といかけが何なにであるかを決定けっていし、誤あやまった自然しぜんの姿すがたに到達とうたつするように私わたしたちの問といかけを誘導ゆうどうする可能かのう性せいがあるからです^[5]。

ヘーラルト・トホーフトは超ちょう決定けってい論ろんに好意こうい的てきであり、独自どくじの超ちょう決定けってい論ろんモデルを提示ていじしている。超ちょう決定けってい論ろんは宇宙うちゅう規模きぼの陰謀いんぼう説せつと評ひょうされることもあるが、トホーフトは「陰謀いんぼうのように見みえているものは、私わたしたちが今いまはまだ知しらない、ある保存ほぞん則そくによるものかもしれません」と説明せつめいする^[6]。

出典しゅってん

^ Wolchover, Natalie. “The Universe Is as Spooky as Einstein Thought” (英語えいご). The Atlantic 2017年ねん2月がつ20日はつか閲覧えつらん。
^ BBC Radio interview with Paul Davies, 1985
^ The quotation is an adaptation from the edited transcript of the radio interview with John Bell of 1985. See The Ghost in the Atom: A Discussion of the Mysteries of Quantum Physics, by Paul C. W. Davies and Julian R. Brown, 1986/1993, pp. 45-46
^ J. S. Bell, Free variables and local causality, Epistemological Letters, Feb. 1977. Reprinted as Chapter 12 of J. S. Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics (Cambridge University Press 1987)
^ A. Zeilinger, Dance of the Photons, Farrar, Straus and Giroux, New York, 2010, p. 266. Abner Shimony, Michael Horne and John Clauser made a similar comment in replying to John Bell in their discussions in the Epistemological Letters: "In any scientific experiment in which two or more variables are supposed to be randomly selected, one can always conjecture that some factor in the overlap of the backward light cones has controlled the presumably random choices. But, we maintain, skepticism of this sort will essentially dismiss all results of scientific experimentation. Unless we proceed under the assumption that hidden conspiracies of this sort do not occur, we have abandoned in advance the whole enterprise of discovering the laws of nature by experimentation." (Shimony A, Horne M A and Clauser J F, "Comment on the theory of local beables", Epistemological Letters, 13 1 (1976), as quoted in Jan-Åke Larsson, "Loopholes in Bell inequality tests of local realism", J. Phys. A: Math. Theor. 47 (2014))
^ ジョージ・マッサー『宇宙うちゅうの果はてまで離はなれていても、つながっている: 量子りょうしの非ひ局所きょくしょ性せいから「空間くうかんのない最新さいしん宇宙うちゅう像ぞう」へ』インターシフト、2019年ねん、p175

外部がいぶリンク

Reality, locality, and "free will" 。引用いんよう：彼かれ[Michael JW Hall]は、実験じっけん者しゃの「自由じゆう意志いし」を14％削減さくげんすることで、局所きょくしょ性せいと実在じつざい性せいを保持ほじできることを示しめした。

[1] Wolchover, Natalie. “The Universe Is as Spooky as Einstein Thought” (英語えいご). The Atlantic 2017年ねん2月がつ20日はつか閲覧えつらん。

[2] BBC Radio interview with Paul Davies, 1985

[3] The quotation is an adaptation from the edited transcript of the radio interview with John Bell of 1985. See The Ghost in the Atom: A Discussion of the Mysteries of Quantum Physics, by Paul C. W. Davies and Julian R. Brown, 1986/1993, pp. 45-46

[4] J. S. Bell, Free variables and local causality, Epistemological Letters, Feb. 1977. Reprinted as Chapter 12 of J. S. Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics (Cambridge University Press 1987)

[5] A. Zeilinger, Dance of the Photons, Farrar, Straus and Giroux, New York, 2010, p. 266. Abner Shimony, Michael Horne and John Clauser made a similar comment in replying to John Bell in their discussions in the Epistemological Letters: "In any scientific experiment in which two or more variables are supposed to be randomly selected, one can always conjecture that some factor in the overlap of the backward light cones has controlled the presumably random choices. But, we maintain, skepticism of this sort will essentially dismiss all results of scientific experimentation. Unless we proceed under the assumption that hidden conspiracies of this sort do not occur, we have abandoned in advance the whole enterprise of discovering the laws of nature by experimentation." (Shimony A, Horne M A and Clauser J F, "Comment on the theory of local beables", Epistemological Letters, 13 1 (1976), as quoted in Jan-Åke Larsson, "Loopholes in Bell inequality tests of local realism", J. Phys. A: Math. Theor. 47 (2014))

[6] ジョージ・マッサー『宇宙うちゅうの果はてまで離はなれていても、つながっている: 量子りょうしの非ひ局所きょくしょ性せいから「空間くうかんのない最新さいしん宇宙うちゅう像ぞう」へ』インターシフト、2019年ねん、p175

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