[论文解读] Consciousness: The rules of engagement

Richard A. Mould|ArXiv.org|Jun 11, 2002

Quantum Mechanics and Applications参考文献 11被引用 10

一句话总结

本文提出了一套量子力学框架来解释测量相互作用中的意识，引入了四条规则，规定了意识脑态在何时以及如何坍缩量子叠加态。该框架区分了意识的、无意识的以及‘准备就绪’的脑态，表明通过随机选择，每次仅有一个脑态变为意识状态，从而避免多世界诠释中的无限分支，同时保持意识的副现象性质，并实现可检验的‘并行原理’以建立心理-物理关联。

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.

研究动机与目标

• 正式化意识观察者在量子测量中的作用，特别是针对连续或间歇性观测的情境。
• 通过明确意识在态坍缩过程中出现的条件，解决测量问题。
• 通过限制每次仅有一个分支具有意识，避免埃弗雷特多世界诠释中的无限分支。
• 建立一个与意识的副现象性质相容的框架，同时为后续扩展中意识的可检验因果角色提供可能。
• 为实验检验‘并行原理’（连接心理与物理状态）奠定基础。

提出的方法

• 引入修改后的量子态方程（公式 2），其中包含意识脑态 $\underline{B}_0$ 和准备就绪脑态 $B_1$，通过下划线表示意识状态的活跃性。
• 应用环境退相干理论，以解释宏观探测器和大脑的经典外观，同时保持脑态的量子叠加。
• 定义三种脑态类别：(i) 意识的 ($\underline{B}_0$)，(ii) 无意识的（非功能性的），以及 (iii) 准备就绪的 ($B_1$)，后者可通过随机选择变为意识状态。
• 建立四条规则，用于描述在连续或间歇性观测过程中，随机态坍缩与意识态选择的机制。
• 将模型扩展至具有独立探测区域的共观测者情形，表明对准备就绪态的随机选择仅使一个观测者产生意识体验。
• 通过复合态如 $D_{mn}$ 和 $B_m B_n$ 将模型推广至多粒子和多探测区域的情形。

实验结果

研究问题

• RQ1 在何种条件下，意识脑态会在量子测量相互作用中出现？
• RQ2 如何调和多世界分支结构与单一意识观测者经验之间的矛盾？
• RQ3 在量子力学框架下，‘准备就绪’脑态与‘无意识’脑态有何本质区别？
• RQ4 能否以一种方式形式化脑态的随机选择，从而避免出现无限多意识分支？
• RQ5 多个观测者的存在如何影响坍缩过程以及意识的分布？

主要发现

• 意识总是伴随态坍缩出现，但其存在本身不足以引发坍缩——只有对准备就绪脑态的随机选择才会触发意识。
• 该模型区分了三种脑态：意识的（带下划线）、无意识的（非功能性的）以及准备就绪的（处于量子叠加但尚未意识化），从而消除了量子脑态中的模糊性。
• 每次仅有一个脑态变为意识状态，防止了在所有埃弗雷特分支中产生大量意识观测者。
• 在共观测者情境中，对某一观测者准备就绪态的随机选择，仅使其自身产生意识体验，而另一观测者则保持在准备就绪或无意识状态。
• 该框架通过每次相互作用仅限制意识于单一随机结果，自然避免了存在无限多意识观测者的荒谬性。
• 该模型为可检验的‘并行原理’（连接心理与物理状态）奠定了基础，相关实验设计已在作者后续工作中提出。