[논문 리뷰] Consciousness: The rules of engagement

Richard A. Mould|ArXiv.org|2002. 06. 11.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 11인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 측정 상호작용에서 의식의 양자역학적 프레임워크를 제안하며, 의식적 뇌 상태가 언제이고 어떻게 양자 중첩을 붕괴시킬지를 규정하는 네 가지 규칙을 도입한다. 의식적, 무의식적, '준비' 상태인 뇌 상태를 구분하여, 랜덤 선택을 통해 매번 한 명의 뇌 상태만이 의식을 갖게 되므로, 다중세계 이론의 무한한 분열을 피하면서도 의식의 부산물적 성격을 유지하고, 정신-물리적 상관관계를 검증 가능한 '병렬 원리'를 가능하게 한다.

ABSTRACT

We examine the role of a conscious observer in a typical quantum mechanical measurement. Four rules are given that govern stochastic choice and state reduction in several cases of continuous and intermittent observation. It is found that consciousness always accompanies a state reduction leading to observation, but its presence is not sufficient to 'cause' a reduction. The distinction is clarified and codified by the rules that are given below. This is the first of several papers that lead to an experimental test of the rules, and of the "parallel principle" that is described elsewhere. Key words: Brain states, boundary conditions, consciousness, conscious observer, environment, decoherence, macroscopic superposition, measurement, state reduction, state collapse, von Neumann.

연구 동기 및 목표

• 연속적이거나 간헐적인 관찰 상황에서 의식적 관측자의 역할을 수학적으로 형식화하는 것.
• 상태 붕괴 중에 의식이 발생하는 조건을 명시하여 측정 문제를 해결하는 것.
• 에버렛의 다중세계 이론에서의 무한한 분열을 방지하기 위해, 동시에 한 가지 브랜치에만 의식이 제한되도록 하는 것.
• 의식의 부산물적 성격과 일치하는 프레임워크를 확립하면서도, 향후 확장에서 인과적 역할을 검증 가능한 방식으로 허용하는 것.
• 정신적 상태와 물리적 상태를 연결하는 '병렬 원리'의 실험적 검증을 위한 기초를 마련하는 것.

제안 방법

• 의식적 뇌 상태 $\underline{B}_0$ 와 준비 상태 $B_1$ 를 포함하는 수정된 양자 상태 방정식(식 2)을 도입하며, 의식적 상태는 강조선을 통해 활성 의식을 나타낸다.
• 환경에 의한 디코herence를 적용하여 거시적 검출기와 뇌의 고전적 외관을 설명하면서도, 뇌 상태의 양자 중첩을 유지한다.
• 뇌 상태를 세 가지 유형으로 정의한다: (i) 의식적 ($\underline{B}_0$), (ii) 무의식적 (기능 불능), (iii) 준비 상태 ($B_1$) — 준비 상태는 랜덤 선택에 의해 의식 상태로 전환될 수 있다.
• 연속적이거나 간헐적인 관찰 중에 랜덤 상태 붕괴와 의식 상태 선택을 지배하는 네 가지 규칙을 개발한다.
• 독립된 검출 영역을 가진 공관측자 모델을 확장하여, 준비 상태의 랜덤 선택이 한 관측자에게만 의식 경험을 유도함을 보여준다.
• 복합 상태인 $D_{mn}$ 와 $B_m B_n$ 를 사용하여 다중 입자 및 다중 검출 영역로의 일반화를 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 양자 측정 상호작용 중에 어떤 조건에서 의식적 뇌 상태가 나타나는가?
• RQ2 단일 의식적 관측자의 경험과 다중세계 분열 구조를 어떻게 조화시킬 수 있는가?
• RQ3 양자역학적 프레임워크에서 '준비' 상태와 '무의식적' 상태는 무엇으로 구별되는가?
• RQ4 무한한 의식적 분지가 발생하는 것을 방지하기 위해, 뇌 상태의 랜덤 선택을 어떻게 수학적으로 형식화할 수 있는가?
• RQ5 다중 관측자가 존재할 경우 감쇠 과정과 의식의 분포에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 의식은 항상 상태 붕괴와 함께 나타나지만, 붕괴를 유도하는 데는 충분하지 않다 — 오직 준비 상태의 랜덤 선택이 의식을 유도한다.
• 이 모델은 뇌 상태 세 종류를 구분한다: 의식적(강조선), 무의식적(기능 불능), 준비 상태(양자 중첩이지만 아직 의식적이지 않음)로, 양자 뇌 상태에 대한 애매함을 해결한다.
• 항상 한 개의 뇌 상태만이 동시에 의식을 갖게 되어, 에버렛의 브랜치 전부에 걸쳐 의식적 관측자가 증식되는 것을 방지한다.
• 공관측자 상황에서는 한 관측자의 준비 상태가 랜덤 선택될 경우, 그 관측자만이 의식 경험을 갖게 되며, 다른 관측자는 준비 또는 무의식 상태로 남아 있다.
• 이 프레임워크는 상호작용 당 하나의 랜덤 결과에만 의식이 제한되므로, 무한한 의식적 관측자의 존재라는 비현실성을 자연스럽게 피한다.
• 이 모델은 정신적 상태와 물리적 상태를 연결하는 검증 가능한 '병렬 원리'를 위한 기반을 마련하며, 저자가 이어 발표한 논문에서 이미 실험 계획이 제시되어 있다.