[논문 리뷰] Are observers reducible to structures?

Ovidiu Cristinel Stoica|arXiv (Cornell University)|2023. 07. 13.

Philosophy and History of ScienceArts and Humanities인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 관측자가 그들의 구조적 성질에만 환원될 수 없다고 주장한다. 왜냐하면 서로 다른 상태공간 매개변수화 방식이 존재할 경우 물리적 관측량에 대한 일관성 없는 인식이 발생하기 때문이다. 이 논문은 오직 유일하고 특수한 매개변수화 방식에 있는 관측자들만 기억과 외부 사실 간의 신뢰할 만한 관련성을 유지할 수 있음을 증명한다. 이는 관측량과 물리적 성질 사이에 비가역적이고 관측자에 의존하는 대응 관계를 암시하며, 구조적 실재론과 마음 철학에 기초적인 제약 조건을 제공한다.

ABSTRACT

Physical systems are characterized by their structure and dynamics. But the physical laws only express relations, and their symmetries allow any possible relational structure to be also possible in a different parametrization or basis of the state space. If observers were reducible to their structure, observer-like structures from different parametrizations would identify differently the observables with physical properties. They would perceive the same system as being in a different state. This leads to the question: is there a unique correspondence between observables and physical properties, or this correspondence is relative to the parametrization in which the observer-like structure making the observation exists? I show that, if observer-like structures from all parametrizations were observers, their memory of the external world would have no correspondence with the facts, it would be no better than random guess. Since our experience shows that this is not the case, there must be more to the observers than their structure. This implies that the correspondence between observables and physical properties is unique, and it becomes manifest through the observers. This result is independent of the measurement problem, applying to both quantum and classical physics. It has implications for structural realism, philosophy of mind, the foundations of quantum and classical physics, and quantum-first approaches.

연구 동기 및 목표

• 관측자가 매개변수화에 독립적으로 그들의 물리적 구조로 완전히 환원될 수 있는지 조사하기.
• 상태공간 대칭성(유니터리 및 캐논리컬 변환)이 관측자의 신뢰성과 인지 일관성에 끼치는 영향을 검토하기.
• 실제 관측자의 역할을 기반으로 관측량과 물리적 성질 간의 모호한 대응 관계를 해결하기.
• 관측자 유사한 구조가 서로 다른 매개변수화에서 외부 사실을 신뢰성 있게 추적하지 못함을 보여, 구조적 실재론과 물리주의를 도전하기.
• 오직 유일한 특수한 매개변수화만이 진정한 관측자를 지지하며, 나머지는 인지적으로 무력한 '좀비'로 간주되는 바탕을 설정하기.

제안 방법

• 힐베르트 공간의 구조와 에르미트 연산자를 관측량으로 사용하여 양자 상태공간을 이용한 물리계의 형식화.
• 유니터리 및 캐논리컬 변환을 적용하여 동일한 물리적 구조가 서로 다른 매개변수화에서 서로 다른 관측량으로 나타날 수 있음을 보여주기.
• 측정 유사 과정을 통해 기억과 외부 상태를 연결하는 시스템으로서 관측자를 정의하기.
• 정리 1을 통해 모든 동형 구조가 관측자라면 기억이 외부 현실과 신뢰할 만한 대응 관계를 가지지 못함을 증명하기.
• 대칭성의 불변성을 이용하여 관측량과 물리적 성질 간의 유일한 매핑이 존재하지 않음을 보여주며, 관측자가 유일한 기저에 특수하게 할당되어야만 함을 증명하기.
• 고정된 온토타олог 기저만이 일관된 관찰을 가능하게 함을 보여, 기초 물리학(보른 규칙 및 양자 우선 접근법 포함)에 미치는 영향 분석하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 관측량과 물리적 성질 사이에 고유하고 비편향된 대응 관계가 존재하는가, 아니면 상태공간의 매개변수화에 따라 상대화되는가?
• RQ2 관측자가 그들의 구조로 환원될 수 있다면, 서로 다른 매개변수화에서 외부 세계와의 기억을 일관되게 연결할 수 있는가?
• RQ3 관측의 신뢰성은 기본적으로 상대적이거나 대칭적인 물리 이론에서 관측자의 본질에 어떤 제약을 놓는가?
• RQ4 서로 동치인 여러 매개변수화가 존재할 경우, 이는 구조적 실재론과 관측자의 실재론적 지위에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 비특수 기저에서의 관측자 유사 구조는 진정한 관측자로 간주될 수 있는가, 아니면 인지적으로 무력한 '좀비'에 불과한가?

주요 결과

• 동일한 구조의 여러 매개변수화가 존재할 경우 물리적 성질에 대한 인식이 일관성 없어지므로, 관측자는 그들의 구조에만 환원될 수 없다.
• 정리 1은 모든 동형 구조가 관측자라면 그들의 기억이 외부 현실과 신뢰할 만한 대응 관계를 가지지 못함을 증명한다. 이는 관측이 불가능함을 의미한다.
• 외부 세계에 대한 안정적이고 사실에 대응하는 기억을 유지할 수 있는 관측자는 오직 유일하고 특수한 매개변수화에 있는 관측자들뿐이다.
• 이는 관측량과 물리적 성질 사이에 관측자가 실제로 존재한다는 사실에 기반한 고유하고 비편향된 매핑이 존재함을 암시한다.
• 다른 매개변수화에서의 관측자 유사 구조는 인지적으로 무력하다. 외부 현실을 신뢰성 있게 추적하지 못하므로 철학적 좀비와 기능적으로 동일하다.
• 이 결과는 중립적 유일론이나 전심론과 같은 단일주의적 관점들을 지지한다. 왜냐하면 물리적 성질이 의식에 기초하며 관측을 위한 고유한 온토타олог 기초가 존재함을 암시하기 때문이다.