[논문 리뷰] Closed timelike curves, superluminal signals, and "free will" in universal quantum mechanics

Hrvoje Nikolić|arXiv (Cornell University)|2010. 06. 02.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 5인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 양자역학(QM)이 물리계열 뿐 아니라 관측자, 그들의 뇌까지도 묘사하는 보편적인 이론임을 제안한다. 이 틀에서 '자유의지'는 무의식적 뇌 기능에서 기인하는 환영이며, 이로 인해 국소적이지 않은 얽힘은 초광속 신호 전파의 환영을 만들어낸다. 핵심적으로 진정된 자유의지가 없으면, 닫힌 시계적 곡선(CTCs)은 델류의 비선형 제약 없이 선형 자기일관성 조건을 통해 일관되게 기술될 수 있다.

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.

연구 동기 및 목표

• 관측자—그들의 뇌까지 포함하여—양자 법칙에 의해 지배되는 보편적 이론으로서의 양자역학의 함의를 조사하는 것.
• 관측자에서의 자유의지의 환영이 양자 얽힘과 환경적 영향을 통해 설명될 수 있는지 검토하는 것.
• 국소적이지 않은 양자 상관관계가 초광속 신호 전파의 실용적 환영을 만들어내는 데 사용될 수 있는지 탐색하는 것.
• 데프의 비선형 자기일관성 조건을 대체하여, CTC 상에서의 양자역학을 선형 자기일관성 조건을 통해 기술하는 것.

제안 방법

• 바나흐 측정 체계를 통해 양자 시스템과 뇌 상태 사이의 유니터리 얽힘으로 측정를 모델링하는 것.
• 중첩과 얽힘을 사용하여 뇌가 특정 결과를 관측하는 상태로 진화할 수 있는 방식을 묘사하는 것.
• 한 쪽 얽힌 입자를 사용해 뇌 상태를 조작하는 사고실험을 도입하여 자유의지의 환영과 국소적이지 않은 영향을 만들어내는 것.
• 전체 파동함수에 대해 CTC 상에서 선형 자기일관성 조건을 적용하여, 시간에 대해 단일값이 되도록 요구함으로써 논리적 역설을 피하는 것.
• 이 선형 제약 조건이 비선형 역학을 필요로 하지 않으며, 델류의 접근 방식과는 달리 유니터리 진화와 호환됨을 보여주는 것.
• 진정된 자유의지가 없으면 CTC 상에서 그것을 유지해야 할 필요성이 사라지므로, 선형 자기일관성 조건이 물리적으로 수용 가능하다고 주장하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 보편적 양자역학 내에서 관측자의 자유의지의 환영이 뇌의 양자 역학적 동역학에서 기인하는 기능적 특성으로 설명될 수 있는가?
• RQ2 국소적이지 않은 양자 얽힘을 사용하여 먼 관측자들 사이에서 초광속 신호 전파의 실용적 환영을 만들 수 있는가?
• RQ3 비선형 자기일관성 조건을 도입하지 않고도 CTC 상에서 양자역학을 일관되게 기술하는 것이 가능한가?
• RQ4 보편적 양자역학에서 진정된 자유의지가 없으면 CTC 상에서 더 단순한 선형 자기일관성 조건을 도입할 수 있는가?
• RQ5 보편적 양자역학 틀에서 CTC의 맥락에서 할아버지 역설은 어떻게 해결되는가?

주요 결과

• 보편적 양자역학 내에서 자유의지의 환영은 진정된 능력이 아니라 무의식적 환경 영향에서 비롯된다.
• 자신의 자유의지의 환영을 담당하는 뇌 영역과 먼 입자를 얽힘시키면, 국소적이지 않은 상관관계를 만들어내어 초광속 신호 전파의 환영을 만들 수 있다.
• 뇌 상태의 매크로스코픽 구별 가능성으로 인해, 초광속 신호 전파의 환영은 모든 실용적 상황에서 실제 신호 전파와 구별할 수 없다.
• 진정된 자유의지가 없으면, CTC를 포함한 시스템의 전체 파동함수에 대한 자기일관성 조건을 선형적으로 적용할 수 있으며, 델류의 비선형 제약 조건이 필요로 하지 않는다.
• 선형 자기일관성 조건은 시간에 따라 단일값 파동함수만 진화하도록 보장하여, 유니터리성을 위반하지 않으면서도 일관성을 유지한다.
• 보편적 QM에서 자유의지의 부재는 CTC 상에서 그것을 유지해야 할 동기를 제거하므로, 선형 접근 방식은 더 단순하고 물리적으로 수용 가능하다.