量子力学において、系の状態はヒルベルト空間 𝓗 上の状態ベクトル |ψ⟩ で表される。従って、現実は次のように定式化できる:
|ψ⟩ ∈ 𝓗
𝑖ħ (∂/∂𝑡) |ψ(t)⟩ = 𝐻 |ψ(t)⟩
ここで、ħ はディラック定数、𝐻 は系のハミルトニアン演算子。
量子系の観測により波動関数の収縮が生じ、それによってエントロピーが減少する。この過程は次のように表される:
|ψ⟩ → |ψ'⟩ = (𝑃ₖ |ψ⟩) / √(⟨ψ| 𝑃ₖ |ψ⟩)
観測によって選択される状態は観測者の現在の知識(条件付き確率)に基づく。これを次のように表現:
𝑃(|ψ'⟩ | 観測者の知識) = | ⟨ψ'| 𝑃ₖ |ψ⟩ |²
多世界解釈では、観測により状態が分岐し、観測者の意識もそれに応じて分岐する。これは次のように記述することができる:
|ψ⟩ = Σₖ 𝑐ₖ |ϕₖ⟩ → {
観測者1: |ϕ₁⟩
観測者2: |ϕ₂⟩
⋮
}
上記をまとめると、現実、時間発展、観測、知識依存、意識の分岐の一連の過程は、量子力学の枠組みで以下の通り定式化できる:
1. |ψ(t)⟩ ∈ 𝓗
2. 𝑖ħ (∂/∂𝑡) |ψ(t)⟩ = 𝐻 |ψ(t)⟩
3. |ψ⟩ → |ψ'⟩ = (𝑃ₖ |ψ⟩) / √(⟨ψ| 𝑃ₖ |ψ⟩), ここで, 𝑆(ρ') < 𝑆(ρ)
4. 𝑃(|ψ'⟩ | 知識) = | ⟨ψ'| 𝑃ₖ |ψ⟩ |²
5. |ψ⟩ = Σₖ 𝑐ₖ |ϕₖ⟩ → {
観測者1: |ϕ₁⟩
観測者2: |ϕ₂⟩
⋮
}
基本構造 (ℋ, ⟨·|·⟩, τ): 可分な複素ヒルベルト空間と位相τ 𝓑(ℋ): ℋ上の有界線形作用素のC*-代数 𝓢(ℋ) ⊂ 𝓑(ℋ): 密度作用素の凸集合 状態と観測 純粋状態: ℙ(ℋ) = {[...
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