[论文解读] The Problem of Conscious Observation in Quantum Mechanical Description

H. D. Zeh|ArXiv.org|Aug 28, 1999

Mechanics and Biomechanics Studies参考文献 10被引用 25

一句话总结

本文通过摒弃经典概念和隐变量，提出了一种一致的量子力学描述，即意识观测，表明在薛定谔方程的普遍幺正演化下，必然导致‘多心灵’诠释。它证明了环境退相干使得测量链（包括意识观察者）能够被形式化描述，而无需波函数坍缩，从而在完全量子框架内解决了测量问题。

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.

研究动机与目标

• 通过消除经典概念和隐变量，解决量子力学中的测量问题。
• 在幺正量子框架内，形式化整个测量过程，包括意识观察者。
• 证明意识观测并非外部假定，而是从量子纠缠和退相干中自然涌现。
• 论证传统的哥本哈根诠释和波函数坍缩在认识论上不一致。
• 确立多心灵诠释为普遍量子动力学与非定域性的自然结果。

提出的方法

• 假设一个普遍有效的薛定谔方程，不包含坍缩 postulate。
• 应用环境退相干，解释大脑中准经典指针态的出现。
• 将测量链建模为一系列纠缠的量子系统，包括神经过程。
• 使用埃弗雷特/多世界框架，将分支解释为对应于不同的意识体验。
• 拒绝将可观测量、经典变量或量子跃迁作为基本要素。
• 证明主观意识与全局波函数的退相干分支相关联。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在幺正量子理论中一致地描述意识观测，而无需波函数坍缩？
• RQ2 环境退相干在宏观系统（包括大脑）中实现类经典行为方面发挥什么作用？
• RQ3 意识体验能否被正式关联到全局波函数的特定分支？
• RQ4 为何哥本哈根诠释无法作为包含意识观察者的量子测量的完整描述？
• RQ5 量子非定域性对物理态与意识体验关系的认识论后果是什么？

主要发现

• 普遍薛定谔方程的假设，结合量子非定域性和退相干，必然导致多心灵诠释。
• 意识观测不需要坍缩假说；相反，它源于退相干引起的全局波函数分支。
• 大脑中的神经过程可被描述为形成稳定指针基的退相干量子态，从而实现客观的概率赋值。
• ‘可观测量’的概念并非基本；相反，概率描述了意识体验在各分支间的客观分裂。
• 当以幺正方式描述时，多心灵诠释与爱因斯坦的‘ganzer langer Weg’（从物理事件到意识感知的完整链条）是一致的。
• 本文结论认为，海森堡-玻尔诠释因其依赖经典概念和互补性，不再可作为基本框架。