Decoherence destroys interference, which is one of the most fundamental aspects of quantum behavior. And decoherence is irreversible—the environment has such a large, chaotic collection of moving parts that once it becomes entangled with a system, the chance that it will ever become disentangled is negligibly small.
This suggests an answer to what a quantum measurement actually is: it's when the system decoheres. Measurement, as it appears in quantum mechanics, doesn't have anything to do with consciousness or perception. It's just what happens when a quantum system in a superposition becomes entangled with its environment. (p. 72)
하지만 바로 밑에서 캐럴은 '결깨짐'이 양자측정 문제를 '해결'하는 것은 아니라고 말한다. 즉, 측정은 주변과 얽히는 것인데, 각각의 고유상태가 주변과 얽힌 상태로 그냥 존재하는 것이 슈뢰딩거 방정식이 얘기하는 시간 진행이다. 하지만, 실제 측정은 그 중 하나가 실현된다는 것이다. 도대체 왜?
다음은 그가 정리한 '측정의 이론'이다. 이를 '양자역학의 기반(foundations of quantum mechanics)' 문제라고 부른다.
- 다세계 해석: 모든 가능한 관측량은 '실현'된다. 여기서는 측정으로 인한 어떠한 불연속(붕괴)도 없다. 모든 양자상태는 결깨짐과 함께 슈뢰딩거 방정식이 얘기하는 방식으로 진행된다. 데이비드 도이치는 이 이론의 신봉자이다.
- 숨은 변수 이론(또는 드 브로이-봄 이론): 입자를 인도하는 향도파(pilot wave)가 존재한다. 양자역학의 실재론적 해석이다. 리 스몰린은 이 이론을 지지하며 이에 관한 책들 썼다(<아인슈타인처럼 양자역학하기Einstein's Unfinished Revolution>. 캐럴은 벨의 정리가 숨은 변수 이론의 가능성을 부정했다고 한 2022년 노벨 위원회의 언론 발표가 잘못됐음을 지적한다. 벨의 정리가 부정한 것은 '국소적' 숨은 변수 이론이 불가능하는 것이다. 물론 정리 증명에는 가정이 있다. 사실 벨은 봄의 비국소 이론 신봉자라고 한다.
- 객관적 붕괴 모형: 파동함수의 붕괴가 실제로 일어난다는 입장. 붕괴는 자발적이고 무작위적이거나 또는 양자상태의 어떤 특징이 야기할 수 있다. 실험적으로 검증할 수 있지만 아직 검증에 성공하지 못했다.
- 인식론적 접근법(epistemic approach): 전통적인 코펜하겐 해석이 대표적 예이다. 이 접근법에서는 파동함수의 '실재성'보다는 측정 결과의 계산을 위한 '도구적 특성'이 강조된다.