[論文レビュー] Can the Many-Worlds-Interpretation be probed in Psychology?

Heinrich Päs|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2016

Quantum Mechanics and Applications被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、量子力学の多世界解釈（MWI）が物理学的には検証不能であるものの、心理的実験を通じて実証的に探れる可能性があると提唱している。観測者の意識を、不完全な情報に基づく環境の定義と結びつけることで、LSDによって誘発される意識の変容状態が、量子重ね合わせと古典的ランダムネスの間の知覚的差異を明らかにし得るとする。これにより、神経科学および心理学分野におけるMWIの潜在的検証が可能になる可能性がある。

ABSTRACT

A minimal approach to the measurement problem and the quantum-to-classical transition assumes a universally valid quantum formalism, i.e. unitary time evolution governed by a Schr\"odinger-type equation. As had been pointed out long ago, in this view the measurement process can be described by decoherence which results in a "Many-Worlds" or "Many-Minds" scenario according to Everett and Zeh. A silent assumption for decoherence to proceed is however, that there exists incomplete information about the environment our object system gets entangled with in the measurement process. This paper addresses the question where this information is traced out and - by adopting recent approaches to model consciousness in neuroscience - argues that a rigorous interpretation results in a modern perspective on the von-Neumann-Wigner interpretation - namely that the information that is or is not available in the consciousness of the observer is crucial for the definition of the environment. As such the quantum-to-classical transition while being difficult or impossible to probe in physics may become testable in psychology.

研究の動機と目的

• 標準的な物理学実験では到達できないMWIが、心理的実験によって検証可能かどうかを調査すること。
• 観測者の意識が不完全な情報によって環境を定義することにより、量子から古典への遷移という基礎的問題を再解釈すること。
• 意識が『ハイゼンベルクのカット』—量子的現実と古典的現実の境界—の場所として機能するとする仮説を提示することで、量子基礎理論と神経科学を橋渡しすること。
• LSDなどの状態変容を伴う意識状態が、量子重ね合わせの知覚的体験を古典的ランダムネスとは異なる方法で提示する可能性があるかどうかを検討すること。
• 心理的反応が量子的測定装置と古典的乱数生成装置に対して異なる心理的実験フレームワークを提案し、MWIを間接的に検証すること。

提案手法

• コロールの仮説を排除した、ユニタリな時間発展とデコherenceに限定された最小限の量子形式を採用する。
• 観測者の環境に対する不完全な知識が、有効な古典的世界を定義する、宇宙の観測不能な自由度としての環境をモデル化する。
• 環境の自由度をトレースすることで混合状態と古典的振る舞いが生じることを、縮約密度行列（ρr）を用いて形式化する。
• 局所的・古典的観測者である「frog perspective」と、非局所的・普遍的量子状態である「bird perspective」を導入し、古典的現実の観測者依存的出現を枠組みづける。
• LSD投与群と対照群を比較する心理的実験を提案し、スピン測定などの量子測定タスクと、古典的乱数生成装置を提示する。
• 物理的意識の共徴（例：統合情報、神経アルゴリズム）を観測者の視点の代理として用い、情報フローフレックスが量子的・古典的結果の知覚に影響を与えると仮説を立てる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標準的な量子物理学実験では到達できないMWIが、心理的文脈において検証可能か？
• RQ2 観測者の意識、特にその情報処理の限界が、MWIにおける環境およびそれによって生じる古典的世界をどのように定義するのか？
• RQ3 LSDによって誘発される意識の変容状態が、量子重ね合わせと古典的ランダムネスを異なる方法で知覚可能か？
• RQ4 古典的世界の知覚は根本的に観測者依存的であり、環境に関する不完全な情報から生じるのか？
• RQ5 量子的測定装置と古典的測定装置に対する現象学的体験の差が、MWIの証拠として機能するか？

主な発見

• 量子から古典への遷移は根本的ではなく、観測者の限られた局所的視点（著者が「frog perspective」と呼ぶ）から生じる。一方で、普遍的波動関数はユニタリのままである。
• デコherenceだけでは、環境に関する観測者の不完全な知識がなければ、古典的性質を完全に説明できない。この知識は観測者の意識と結びついている。
• 論文は、意識がフォン・ノイマン＝ウィグナー解釈と類似した役割を果たす可能性を主張している。測定の崩壊は測定装置によってではなく、意識的観測によって引き起こされるのである。
• LSD投与群が重ね合わせ状態を経験すると報告するのに対し、対照群はそうではない場合、提案された実験は量子系と古典系を区別できる可能性がある。
• このような知覚の差が観察された場合、それは意識が古典的ブランチ構造を定義していることを示唆するため、MWIに間接的な実証的支援が得られることになる。
• その結果は、時間と現実の古典的概念を覆し、量子コherー二ンスと観測者依存的情報処理から生じる現実の出現を示唆する。