[論文レビュー] Boltzmann Brains--I'd Rather See Than Be One

J. Richard Gott|ArXiv.org|Feb 2, 2008

Neural dynamics and brain function参考文献 16被引用数 33

ひとこと要約

この論文は、永遠にデ de Sitter 宇宙における量子揺らぎから生じる自己組織的観測者（ボルツマンブレイン）が、標準的な平坦-ラムダ宇宙論モデルに脅威を及えることはない、と主張している。なぜなら、それらは観測者に依存するものであり、実際に検出器によって検出された観測者と同様に物理的に現実のものではないからである。著者は、実際に物理的システムによって検出された粒子だけが現実のものであると主張し、通常の観測者がインフレーション領域への量子トンネル効果によって生じる割合が、ボルツマンブレインの生成割合に比べて無限に大きな割合であるため、私たちはボルツマンブレインである可能性は極めて低いと結論づけている。

ABSTRACT

A perceived problem with the standard flat-lambda model is that in the far future spacetime becomes an exponentially expanding de Sitter space, filled with Gibbons-Hawking thermal radiation, and given infinite time there will appear an infinite number of Boltzmann Brains (BB's) per finite co-moving volume today. If BB's outnumber ordinary observers by an infinite factor, why am I not one? This Gibbons-Hawking thermal radiation is observer dependent--due to observer dependent event horizons. Different observers moving relative to each other will see different photons, and different BB's. I will argue that the only particles that are real are the particles dredged out of the quantum vacuum state by particular real material detectors. (In much the same way, accelerated detectors dredge thermal Unruh radiation out of the Minkowski vacuum due to their observer dependent event horizons.) Thus, I may see a thermal BB, but cannot be one. Observer independent BB's can be created by quantum tunneling events, but the rate at which ordinary observers are being added to the universe by tunneling events to inflating regions exceeds the rate for producing BB's by tunneling by an infinite factor. I also argue that BB's do not really pass the Turing test for intelligent observers. Thus, the standard flat-lambda model is safe.

研究の動機と目的

• 永遠のインフレーションおよびデ de Sitter 空間におけるボルツマンブレインのパラドックスを解消すること。
• ボルツマンブレインが物理的に現実の観測者であり、通常の観測者を圧倒するという仮定に挑戦すること。
• 検出器による検出に基づく粒子の物理的現実性の基準を確立すること、単なる真空状態における存在ではなく。
• 通常の観測者の生成速度が量子トンネル効果によるインフレーション領域への進入によって、ボルツマンブレインの生成速度を著しく上回ることを示すこと。
• ボルツマンブレインが知能のチューリングテストに合格できないことから、それらが意味的な意味で正当な観測者であるという立場を揺るがすこと。

提案手法

• 実際に物理的検出器によって検出された粒子だけが物理的に現実のものであるという原則を適用し、加速フレームにおけるアンル効果の検出に類似させる。
• 観測者に依存する事象ホライズンによるギブンズ＝ホーキング放射の観測者依存性をモデル化する。
• インフレーション領域への量子トンネル効果による通常の観測者の生成速度と、真空揺らぎによるボルツマンブレイン生成速度を比較する。
• 曲がった時空における量子場理論の枠組みを用いて、デ de Sitter 空間における粒子生成を分析する。
• 単なる真空状態における存在ではなく、検出に基づく物理的現実性の基準を提唱する。
• ボルツマンブレインの認知的および行動的基準を評価し、それがチューリングテストに合格できるかどうかを検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ボルツマンブレインの期待値が無限大であるにもかかわらず、なぜ標準的平坦-ラムダ宇宙論モデルが崩壊しないのか？
• RQ2 量子揺らぎが物理的に現実の観測者に対応する条件は何か？
• RQ3 通常の観測者の生成速度（量子トンネル効果によるインフレーション領域への進入）とボルツマンブレイン生成速度の比較は？
• RQ4 ボルツマンブレインは真の観測者と見なされ、チューリングテストに合格できるのか？
• RQ5 検出器に依存するホライズンは、熱放射および観測者の現実性を定義する上で果たす役割は何か？

主な発見

• ボルツマンブレインは、実際に物理的検出器によって検出されないため、物理的に現実のものではない。物理的検出器によって真空から引き出された粒子だけが現実のものとみなされる。
• 通常の観測者の生成速度（インフレーション領域への量子トンネル効果によるもの）は、ボルツマンブレイン生成速度を無限に上回る。
• ギブンズ＝ホーキング熱放射は、観測者に依存する事象ホライズンのため、観測者ごとに異なる熱状態を観測することを意味する。
• ボルツマンブレインはチューリングテストに合格できないため、知能の観点からも真の観測者とは言えない。
• 標準的平坦-ラムダモデルは、ボルツマンブレインの優位性というパラドックスが、それらの物理的現実性を否定することで解消されるため、依然として妥当である。
• 加速フレームにおける検出器に依存する物理的システムによって実際に測定または検出された粒子のみが物理的に現実のものと見なされる。これはアンル効果の原則を宇宙論的観測者にまで拡張するものである。