[논문 리뷰] Can the Many-Worlds-Interpretation be probed in Psychology?

Heinrich Päs|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 15.

Quantum Mechanics and Applications인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 양자역학의 여러 세계 해석(MWI)이 물리학 실험에서는 검증 불가능하나, 심리학적 실험을 통해 경험적으로 탐구 가능해질 수 있다고 제안한다. 관찰자의 의식이 불완전한 정보를 통해 환경를 정의함으로써, LSD 등으로 유도된 의식 상태의 변화가 양자 중첩과 고전적 난수 사이의 인지적 차이를 드러내어, 신경과학과 심리학 분야에서 MWI의 검증 가능성을 제시한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 표준 물리학 실험에서의 접근 불가능성에도 불구하고, 양자역학의 여러 세계 해석(MWI)이 심리학적 실험을 통해 검증될 수 있는지 탐구하기 위해.
• 관찰자의 의식이 불완전한 정보를 통해 환경를 정의함으로써, 양자에서 고전으로의 전이 문제를 재해석함으로써 기본적인 문제를 다루기 위해.
• 의식이 '헤이젠베르크 컷'(양자와 고전적 현실 사이의 경계)의 중심이 되어 양자 기초 이론과 신경과학을 연결하기 위해.
• 알려진 의식 상태 변화(예: 환각제로 유도된 상태)가 양자 중첩을 고전적 난수와 구별하여 인지 경험할 수 있는지 탐구하기 위해.
• 심리적 반응이 양자 측정 장치와 고전적 난수 생성기 간에 다를 경우, MWI를 간접적으로 검증할 수 있는 새로운 실험 프레임워크를 제안하기 위해.

제안 방법

• 측정 붕괴 가정 없이, 유니타리 진화와 붕괴를 포함한 최소한의 양자 수식 체계를 채택하기 위해.
• 관찰자가 환경에 대해 갖는 불완전한 지식이 효과적인 고전적 세계를 정의함으로써, 환경를 우주의 관측되지 않은 자유도로 모델링하기 위해.
• 환경 자유도를 적분함으로써 혼합 상태와 고전적 행동으로 이어지는 방법을 형식화하기 위해 감소 밀도 행렬(ρr) 개념을 적용하기 위해.
• 국소적이고 고전적인 관찰자인 'frog perspective'(frog 시각)와 비국소적이고 보편적인 양자 상태인 'bird perspective'(bird 시각)를 도입하여, 고전적 현실이 관찰자에 따라 어떻게 나타나는지 틀을 만들기 위해.
• LSD 투여자와 대조군을 대조하여, 양자 측정 작업(예: 스핀 측정)과 고전적 난수 생성기의 자극을 노출시키는 심리학적 실험을 제안하기 위해.
• 관찰자의 시각을 대체하기 위해 의식의 물리적 대응체(예: 통합 정보 또는 신경 알고리즘)를 사용하며, 정보 유량 증가가 양자적 결과와 고전적 결과의 인지 방식을 변화시킬 수 있다는 가설을 세우기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표준 양자역학 실험에서의 접근 불가능성에도 불구하고, 여러 세계 해석(MWI)이 심리학적 맥락에서 검증될 수 있는가?
• RQ2 관찰자의 의식—특히 그 정보 처리 능력의 한계—가 MWI에서 환경과 고전적 세계를 어떻게 정의하는가?
• RQ3 LSD 등으로 유도된 의식 상태 변화가 양자 중첩과 고전적 난수를 다른 방식으로 인지하게 하는가?
• RQ4 고전적 세계의 인지가 본질적으로 관찰자에 의존하며, 환경에 대한 불완전한 정보로부터 기인하는가?
• RQ5 양자 측정 장치와 고전적 장치 간의 현상학적 경험 차이가 MWI에 대한 증거가 될 수 있는가?

주요 결과

• 양자에서 고전으로의 전이는 본질적이지 않으며, 관찰자의 제한된 국소적 시각—저자만이 'frog perspective'로 부르는 것—으로부터 기인한다. 이에 비해 보편적 파동함수는 여전히 유니타리 상태를 유지한다.
• 관찰자가 환경에 대해 갖는 불완전한 지식 없이선, 붕괴만으로는 고전성을 충분히 설명할 수 없으며, 이는 관찰자의 의식과 연결된다.
• 논문은 의식이 바르트-바움너-바움너 해석과 유사한 역할을 할 수 있다고 주장하며, 측정 장치가 아니라 의식적 관찰이 측정 붕괴를 유도한다고 본다.
• LSD 투여자가 중첩 상태를 경험할 경우, 대조군은 그렇지 않다면 제안된 실험이 양자 시스템과 고전 시스템을 구별할 수 있다.
• 만약 이러한 인지적 차이가 관찰된다면, 이는 의식이 고전적 분열의 구조를 정의하기 때문에 MWI에 대한 직접적인 경험적 지지가 될 수 있다.
• 결과는 고전적 시간과 현실의 개념을 도전하며, 이들이 양자 얽힘과 관찰자에 의존하는 정보 처리로부터 기인하는 잠재적 현상임을 시사한다.