[論文レビュー] Observational Selection Effects in Quantum Cosmology

Don N. Page|ArXiv.org|Dec 13, 2007

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 29被引用数 22

ひとこと要約

本稿では、量子宇宙論における観測選択効果を扱うためのフレームワークとして、意識的認識に確率を割り当てるために意識演算子の期待値を用いる、感受性のある量子力学（SQM）を提唱する。SQMは、単一歴史理論と多世界理論の間の区別が可能であり、意識が基盤に依存しない場合でない限り、ボルツマン脳や偽の宇宙が多宇宙理論を脅かすことはないという示唆を示している。

ABSTRACT

Scientific theories need to be testable by observations, say using Bayes' theorem. A complete theory needs at least the three parts of dynamical laws for specified physical variables, the correct solution of the dynamical laws (boundary conditions), and the connection with observations or experience or conscious perceptions (laws of psycho-physical parallelism). Principles are proposed for Bayesian meta-theories. One framework that obeys these principles is Sensible Quantum Mechanics (SQM), which is discussed. In principle, it allows one to test between single-history and many-worlds theories, and to discuss threats to certain theories from fake universes and Boltzmann brains. The threat of fake universes may be dismissed if one doubts the substrate-independence of consciousness, which seems very implausible in the SQM framework. Boltzmann brains seem more problematic, though there are many conceivable solutions. SQM also suggests the possibility that past steps along our evolutionary ancestry may be so rare that they have occurred nowhere else within the part of the universe that we can observe.

研究の動機と目的

• 量子宇宙論における観測選択効果、特に多宇宙および多世界理論フレームワークにおける問題を扱う。
• 物理法則と意識的体験を結びつける科学的理論の検証可能なフレームワークを提供すること。
• ベイズ確率と心身平行主義を用いて、ボルツマン脳や偽の宇宙が宇宙論的理論に与える脅威を評価すること。
• SQMが宇宙歴史における進化的段階の希少性と意識的観測者の独自性に与える影響を検討すること。

提案手法

• ベイズ推論を科学的理論に適用し、事前確率と観測の尤度を用いて事後確率を計算する。
• 条件付き確率を一貫して定義するための「事前代替原理」と「正規化原理」を導入する。
• 観測者モーメントを確率割り当てにおける基本的代替物として扱う「意識的人類原理」を採用する。
• 量子世界が演算子と状態によって記述され、意識的認識が意識演算子の期待値によって測定値が割り当てられる、感受性のある量子力学（SQM）を用いる。
• SQMフレームワークを用いて、ボルツマン脳や偽の宇宙を含む多宇宙理論における観測確率を評価する。
• SQMの意味する進化の歴史への影響を分析し、先祖にさかのぼる段階が極めてまれであり、観測可能な宇宙内で唯一である可能性を示唆する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ベイズ確率を用いて、量子宇宙論における観測選択効果を一貫してモデル化することは可能か？
• RQ2 異なる頻度の意識的観測を予測する多宇宙理論が、実験的に検証可能であるか？
• RQ3 ボルツマン脳や偽の宇宙は、多宇宙および単一宇宙の宇宙論的モデルの信頼性をどの程度脅かすか？
• RQ4 意識の基盤に依存しない性質がボルツマン脳の脅威を生むものであり、SQMがこれを解消できるか？
• RQ5 観測可能な宇宙内では、重要な進化的段階はどの程度まれであると考えられ、SQMは人間のような意識の独自性に何を示唆するか？

主な発見

• 感受性のある量子力学（SQM）は、意識演算子の期待値を用いて意識的認識に確率を一貫して割り当て、検証可能な予測を可能にするフレームワークを提供する。
• このフレームワークにより、単一歴史理論と多世界理論の間の観測的区別が可能となり、量子宇宙論における重要な問題が解決される。
• 意識が基盤に依存しない場合でない限り、偽の宇宙の脅威はSQMにおいて軽減される。SQMはこの条件を極めて不確かであるとみなす。
• ボルツマン脳は依然として大きな挑戦であるが、SQMは複数の可能な解決策を示唆しており、いずれもまだ明確に確立されていない。
• 人間の系統にさかのぼる進化的段階は極めて確率が低く（例：P ~ 10^−n で n ≫ 24）、観測可能な宇宙内で他に発生した可能性は極めて低い。
• SQMは、意識的観測者がその意識的認識の測度によって実質的に選ばれていると示唆しており、宇宙的ジャックポットに似ており、追加の生命原理を必要としない。