論文の概要: The arrow of time, irreversibility, equilibrium and measurement in quantum mechanics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.19142v2
• Date: Thu, 23 Jul 2026 17:38:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-24 16:18:54.64016
• Title: The arrow of time, irreversibility, equilibrium and measurement in quantum mechanics
• Title（参考訳）: 量子力学における時間、可逆性、平衡および測定の矢印
• Authors: Christopher J. N. Coveney, Peter V. Coveney,
• Abstract要約: 連続スペクトルを持つ量子系は自然かつ一貫して収容可能であることを示す。 量子状態の単位時間進化に関連する時間反転対称性は、時間対称性の破れを引き起こす。 この非単位時間非対称性の出現は、全ての量子コヒーレンスが失われるミクロカノニカル平衡状態をもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum mechanics is widely recognised as being incomplete. It is not consistent with the second law of thermodynamics and does not provide a scientifically credible physical account of the measurement process, the means by which coherence is broken and classically observable states are recorded. This has led to many ad hoc assumptions being used to account for various properties of quantum systems, among which is the coherence time of quantum devices that determines their ability to perform computations. Here, we show that all these properties can be accommodated naturally and consistently in the context of quantum systems which exhibit continuous spectra, as arises in the thermodynamic limit of large systems. In particular, for isolated systems we show that the time-reversal symmetry associated with unitary time evolution of the quantum state gives rise to time-symmetry breaking and a semi-group evolution which attains thermodynamic equilibrium at long times. Moreover, the emergence of this non-unitary time-asymmetry leads to microcanonical equilibrium states in which all quantum coherence is lost and is accompanied by the transformation of pure states into mixtures, leading in turn to an increase in entropy. Inclusion of a macroscopic measurement apparatus shows how the outcome of a measurement corresponds to the von Neumann projection postulate, arising with probabilities in conformance with the Born rule. The mathematical structure of the theory which applies to quantum systems with continuous spectra is closely analogous to the classical ergodic theory of dynamical systems and the conditions under which they attain equilibrium states.
• Abstract（参考訳）: 量子力学は不完全であると広く認識されている。 熱力学の第2法則とは一致せず、測定過程の科学的に信頼できる物理的説明を提供しておらず、コヒーレンスが破られ、古典的に観測可能な状態が記録される手段である。 このことは、量子システムの様々な性質を説明するために多くのアドホックな仮定が使われており、そのうちの1つは、計算を行う能力を決定する量子デバイスのコヒーレンス時間である。 ここでは、これら全ての性質が、大系の熱力学限界に生じるような連続スペクトルを示す量子系の文脈において、自然かつ一貫して適用可能であることを示す。 特に、孤立系に対しては、量子状態の単位時間進化に関連する時間反転対称性が、時間対称性の破れと、長い時間で熱力学平衡に達する半群進化を引き起こすことを示す。 さらに、この非単位時間非対称性の出現は、全ての量子コヒーレンスが失われ、純粋な状態が混合物に変換され、エントロピーが増大するミクロカノニカル平衡状態をもたらす。 マクロ測定装置の内包は、測定結果がフォン・ノイマン射影仮定とどのように対応するかを示し、ボルンの規則に従って確率が生じる。 連続スペクトルを持つ量子系に適用される理論の数学的構造は、力学系の古典的エルゴード理論と、それらが平衡状態に達する条件と密接に類似している。

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