[논문 리뷰] The Problem of Conscious Observation in Quantum Mechanical Description

H. D. Zeh|ArXiv.org|1999. 08. 28.

Mechanics and Biomechanics Studies참고 문헌 10인용 수 25

한 줄 요약

이 논문은 고전적 개념과 숨겨진 변수를 기각함으로써 인지적 관찰의 일관된 양자역학적 기술을 제안한다. 슈뢰딩거 방정식에 따른 보편적인 유니터리 진화가 필연적으로 '다수의 마음' 해석으로 이어짐을 보여주며, 환경의 양자 얽힘으로 인해 파동함수를 붕괴시키지 않고도 측정 체인—포함하여 인지적 관찰자—의 형식적 기술이 가능하다는 것을 입증함으로써, 완전히 양자적인 프레임워크 내에서 측정 문제를 해결한다.

ABSTRACT

Epistemological consequences of quantum nonlocality (entanglement) are discussed under the assumption of a universally valid Schrödinger equation in the absence of hidden variables. This leads inevitably to a {\it many-minds interpretation}. The recent foundation of quasi-classical neural states in the brain (based on environmental decoherence) permits in principle a formal description of the whole chain of measurement interactions, including the {\it behavior} of conscious observers, without introducing any intermediate classical concepts (for macroscopic "pointer states") or "observables" (for microscopic particle positions and the like) --- thus consistently formalizing Einstein's {\it ganzer langer Weg} from the observed to the observer in quantum mechanical terms.

연구 동기 및 목표

• 고전적 개념과 숨겨진 변수를 제거함으로써 양자역학의 측정 문제를 해결하는 것.
• 인지적 관찰자까지 포함된 전체 측정 과정을 유니터리 양자 프레임워크 내에서 형식화하는 것.
• 인지적 관찰이 외부의 가정이 아니라 양자 얽힘과 양자 얽힘에 의해 유도된다는 것을 보여주는 것.
• 전통적인 코펜하겐 해석과 파동함수 붕괴가 인지론적으로 일관되지 않다는 것을 주장하는 것.
• 다수의 마음 해석이 보편적 양자 역학과 비국소성의 자연스러운 결과로 자리 잡는다는 것을 확립하는 것.

제안 방법

• 붕괴 가정이 없는 보편적으로 유효한 슈뢰딩거 방정식을 가정한다.
• 환경의 양자 얽힘을 적용하여 뇌 내의 준고전적 포인터 상태의 기원을 설명한다.
• 측정 체인을 신경 과정을 포함한 연속된 얽힌 양자 시스템의 시퀀스로 모델링한다.
• 에버렛/다수의 세계 해석 프레임워크를 사용하여 분열이 서로 다른 인지적 경험에 대응함을 해석한다.
• 관측 가능량, 고전적 변수, 양자 점프를 기본 요소로 사용하지 않는다.
• 주관적 인지가 전역 파동함수의 양자 얽힘된 분지들과 관련이 있음을 입증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 파동함수 붕괴 없이 보편적인 양자 이론 내에서 인지적 관찰을 일관적으로 기술할 수 있는가?
• RQ2 환경의 양자 얽힘은 거대계 시스템, 특히 뇌에서 고전적 행동의 기원에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 정신의 경험을 전역 파동함수의 특정 분지와 공식적으로 연결할 수 있는가?
• RQ4 왜 코펜하겐 해석은 인지적 관찰자가 포함된 양자 측정을 완전한 기술로 삼을 수 없는가?
• RQ5 양자 비국소성은 물리적 상태와 인지적 경험 간의 관계에 대해 어떤 인지론적 결과를 초래하는가?

주요 결과

• 보편적인 슈뢰딩거 방정식, 양자 비국소성, 그리고 양자 얽힘의 조합은 필연적으로 다수의 마음 해석으로 이어진다.
• 인지적 관찰은 붕괴 가정이 필요하지 않으며, 오히려 양자 얽힘으로 인한 전역 파동함수의 분열에 의해 발생한다.
• 뇌 내 신경 과정는 안정된 포인터 기저를 형성하는 양자 얽힘된 상태로 기술될 수 있으며, 이는 객관적 확률 할당을 가능하게 한다.
• '관측 가능량' 개념은 기본적이지 않으며, 대신 확률은 주관적 인지 경험의 분지 간 객관적 분할을 묘사한다.
• 다수의 마음 해석은 전역 물리적 사건에서 인지적 인식에 이르는 '완전한 긴 여정'(Einstein의 'ganzer langer Weg')이 유니터리하게 기술될 때, 아인슈타인의 이론과 일치한다.
• 논문은 하이젠베르크-보어 해석이 고전적 개념과 상호보완성에 의존하므로 더 이상 기본적 프레임워크로 타당하지 않다고 결론 내린다.