[論文レビュー] Conscious observers clarify many worlds

Christoph Simon|ArXiv.org|Aug 3, 2009

Quantum Mechanics and Applications被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、量子力学における意識的観測者を核とするアプローチが、多世界解釈を明確にすることを主張している。量子状態の直交性が明確な意識的体験に対応することを示し、ユニタリ動的法則と組み合わせることで、ボーンの法則に従う確率的測定結果が自然に導かれる。これにより、多世界解釈における根本的課題が解決される。

ABSTRACT

In this brief note I argue that putting conscious observers at the center of the considerations clarifies and strengthens the many-worlds interpretation. The basic assumption, which seems extremely plausible based on our current understanding of the brain and of decoherence, is that quantum states corresponding to distinct conscious experiences have to be orthogonal. I show that, once this is accepted, probabilistic measurement outcomes corresponding to basis elements and following Born's rule emerge naturally from global unitary dynamics.

研究の動機と目的

• 量子力学的ダイナミクスに意識的観測者を組み込むことで、多世界解釈における基礎的パズルを解消すること。
• なぜ測定結果が連続的な量子状態の集合からではなく、直交基底状態に対応するのかを説明すること。
• グローバル状態がすべての可能性の重ね合わせであるにもかかわらず、なぜ観測者が明確な結果を体験するのかを明確にすること。
• ユニタリ動的法則と非文脈的確率割り当てからボーンの法則がどのように導かれるかを示すこと。

提案手法

• 神経科学的根拠とデコherence時間スケールに基づき、異なる意識的体験に対応する量子状態は直交するものとする仮定を行う。
• 測定プロセスを、系の状態を明確な体験を持つ観測者状態に写像するユニタリ変換としてモデル化する。
• ユニタリ性の要請を用いて、異なる測定結果が直交する系の状態に対応しなければならないことを導出する。
• グレアソンの定理を適用し、すべての測定基底に対して一貫した非文脈的確率割り当てを提供するのはボーンの法則のみであることを示す。
• 観測者の主観的体験（明確で直交する状態）とグローバルな重ね合わせ状態（複数の世界を含む）を区別する。
• 外部観測者（例：ボブ）を想定した思考実験を用いて、重ね合わせが物理的に現実的であるが、意識的体験には直接アクセスできないことを説明する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ理想的な量子測定は常に直交基底状態に対応する結果をもたらすのか？
• RQ2 グローバルな量子状態がすべての可能性の重ね合わせであるにもかかわらず、なぜ観測者が明確な結果を体験するのか？
• RQ3 確率的崩壊を仮定せず、ユニタリ動的法則のみからボーンの法則を導くことは可能か？
• RQ4 意識的体験は、多世界解釈における量子測定の構造をどのように規定するのか？

主な発見

• 直交する量子状態は、明確な意識的体験に対応しており、これが測定結果が基底に依存する理由であり、体験の重ね合わせではないことを説明する。
• ユニタリ動的法則により、測定結果が直交する系の状態に対応しなければならないことが強制され、多世界解釈における基底選択問題が解決される。
• 観測者が明確な結果を体験するのは、直交する状態のみが単一の意識的体験を表すからであり、重ね合わせは第三者的視点から複数の世界に対応する。
• 非文脈性の下で、ボーンの法則が唯一一貫した確率割り当てを提供することから、グレアソンの定理によって支持される。
• このフレームワークは、観測者が崩壊なしに量子力学に整合した確率を結果に割り当てることを説明する。
• 外部観測者は重ね合わせを検証可能であるため、モデルは量子力学と整合的であり、意識的観測者はそれらを直接アクセスできない。