[論文レビュー] Closed timelike curves, superluminal signals, and "free will" in universal quantum mechanics

Hrvoje Nikolić|arXiv (Cornell University)|Jun 2, 2010

Quantum Mechanics and Applications参考文献 5被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、量子力学（QM）が物理的系だけでなく観測者、それらの脳を含め、普遍的であると提唱する。この枠組みにおいて、「自由意思」は無意識の脳のプロセスに起因する錯覚であり、非局所的もつれが超光速信号の錯覚を生み出す。重要であるのは、真の自由意思がなければ、閉じた時空的曲線（CTCs）を線形自己整合性を用いて一貫して記述可能であり、デュービングの非線形制約を回避できることである。

ABSTRACT

We explore some implications of the hypothesis that quantum mechanics (QM) is universal, i.e., that QM does not merely describe information accessible to observers, but that it also describes the observers themselves. From that point of view, "free will" (FW) - the ability of experimentalists to make free choices of initial conditions - is merely an illusion. As a consequence, by entangling a part of brain (responsible for the illusion of FW) with a distant particle, one may create nonlocal correlations that can be interpreted as superluminal signals. In addition, if FW is an illusion, then QM on a closed timelike curve can be made consistent even without the Deutch nonlinear consistency constraint.

研究の動機と目的

• 量子力学を普遍的理論として扱う場合、観測者（それらの脳を含む）が量子法則に従うという影響を調査すること。
• 観測者の自由意思の錯覚が、量子もつれと環境の影響によって説明可能かどうかを検討すること。
• 非局所的量子相関が、実用的な超光速信号の錯覚を生み出すために利用可能かどうかを調査すること。
• デュービングの非線形整合性条件の代わりに、線形自己整合性を用いて閉じた時空的曲線（CTCs）における量子力学を記述する代替手法を提供すること。

提案手法

• フォン・ノイマンの測定スキームを用いて、量子系と脳状態との間のユニタリもつれとして測定をモデル化すること。
• 重ね合わせともつれを用いて、脳が特定の結果を観測している状態に進化する仕組みを記述すること。
• 一つのもつれた粒子を用いて脳状態を操作する thought experiment を導入し、自由意思の錯覚を生み出し、非局所的影響を可能にする。
• CTC 上の全波動関数に線形自己整合性条件を適用し、論理的パラドックスを避けるために時間的に一価であることを要求すること。
• この線形制約がユニタリ進化と両立可能であり、デュービングのアプローチとは異なり非線形力学を必要としないことを示すこと。
• 真の自由意思がなければ、CTC 上で自由意思を保存する必要がなくなるため、線形自己整合性条件が物理的に受け入れ可能であると主張すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 普遍的量子力学において、量子脳ダイナミクスの発現的特徴として、自由意思の錯覚を説明可能か？
• RQ2 非局所的量子もつれを用いて、遠く離れた観測者間で超光速信号の実用的錯覚を生み出せるか？
• RQ3 非線形整合性条件を用いずに、閉じた時空的曲線（CTCs）における量子力学を一貫して記述可能か？
• RQ4 普遍的量子力学において真の自由意思が存在しない場合、CTCs におけるより単純な線形自己整合性条件が可能になるか？
• RQ5 普遍的量子力学の枠組みは、CTCs の文脈で祖父パラドックスをどのように解消するか？

主な発見

• 真の自己決定ではなく、無意識の環境的影響が脳に及ぼす影響によって、普遍的量子力学における自由意思の錯覚が生じる。
• 自由意思の錯覚を生み出す脳領域と遠く離れた粒子をもつれさせることで、超光速信号の錯覚を模倣する非局所的相関を生成可能である。
• 脳状態のマクロな区別可能性のため、超光速信号の錯覚はすべての実用的状況において本物の信号と区別できない。
• 真の自由意思がなければ、CTC を持つ系の全波動関数に対する自己整合性条件を線形に課すことができ、デュービングの非線形制約を回避できる。
• 線形自己整合性条件により、時間的に一価な波動関数のみが進化し、ユニタリティを損なわず一貫性が保たれる。
• 普遍的QMにおける自由意思の欠如により、CTC 上で自由意思を保存する動機が消失し、線形的手法はより単純かつ物理的に受け入れ可能である。