[论文解读] Can the Many-Worlds-Interpretation be probed in Psychology?

Heinrich Päs|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2016

Quantum Mechanics and Applications被引用 1

一句话总结

本文提出，尽管多世界诠释（MWI）在物理学中不可检验，但可通过心理学实验使其成为经验可探测的。通过将观察者的意识与环境定义通过不完整信息相联系，作者认为，诸如LSD诱导的意识状态变化可能揭示量子叠加态与经典随机性之间的感知差异，从而为神经科学和心理学领域提供MWI的潜在检验途径。

ABSTRACT

A minimal approach to the measurement problem and the quantum-to-classical transition assumes a universally valid quantum formalism, i.e. unitary time evolution governed by a Schr\"odinger-type equation. As had been pointed out long ago, in this view the measurement process can be described by decoherence which results in a "Many-Worlds" or "Many-Minds" scenario according to Everett and Zeh. A silent assumption for decoherence to proceed is however, that there exists incomplete information about the environment our object system gets entangled with in the measurement process. This paper addresses the question where this information is traced out and - by adopting recent approaches to model consciousness in neuroscience - argues that a rigorous interpretation results in a modern perspective on the von-Neumann-Wigner interpretation - namely that the information that is or is not available in the consciousness of the observer is crucial for the definition of the environment. As such the quantum-to-classical transition while being difficult or impossible to probe in physics may become testable in psychology.

研究动机与目标

• 鉴于标准物理学实验中不可及，探究多世界诠释（MWI）是否可通过心理学实验进行检验。
• 通过将观察者的意识重新诠释为通过不完整信息定义环境，解决量子到经典过渡的基础性问题。
• 通过提出意识作为‘海森堡切割’的定位点——即量子与经典现实之间的边界——在量子基础与神经科学之间建立桥梁。
• 探究意识状态改变（如致幻剂诱导的）是否可能使观察者感知到量子叠加态，从而与经典随机性区分开来。
• 提出一种新颖的实验框架，通过观察心理反应对量子与经典测量装置的差异，间接检验MWI。

提出的方法

• 采用最小化量子形式体系，仅使用幺正演化与退相干，避免任何坍缩假说。
• 将环境建模为宇宙中未被观测的自由度，观察者对其不完整知识定义了有效经典世界。
• 应用约化密度矩阵（ρr）的形式化方法，阐明环境自由度被 traced out 后如何导致混合态与经典行为。
• 引入‘青蛙视角’（局部、经典观察者）与‘鸟视角’（非局域、全域量子态）的对比，以框架化经典现实的观察者依赖性涌现。
• 提出一项心理学实验，比较LSD受试者与对照组对量子测量任务（如自旋测量）与经典随机数生成器的反应。
• 将意识的物理对应物（如整合信息或神经算法）作为观察者视角的代理，假设信息通量增加可能改变对量子与经典结果的感知。

实验结果

研究问题

• RQ1 鉴于标准量子物理学实验中不可及，多世界诠释是否可在心理学语境中被检验？
• RQ2 观察者的意识——特别是其信息处理能力的局限——如何通过不完整信息定义环境，从而定义MWI中的经典世界？
• RQ3 意识状态改变（如LSD诱导的）是否使受试者以不同于经典随机性的方式感知量子叠加态？
• RQ4 经典世界的感知是否本质上依赖于观察者，源于对环境的不完整信息？
• RQ5 对量子与经典测量装置的主观体验差异是否可作为MWI的证据？

主要发现

• 量子到经典过渡并非基本现象，而是源于观察者的有限、局部视角——作者称之为‘青蛙视角’——而全域波函数始终保持幺正。
• 退相干本身无法完全解释经典性，除非结合观察者对环境的不完整知识，而这种知识与观察者的意识相关。
• 本文主张，意识可能发挥类似于冯·诺依曼-维格纳诠释的作用，即测量坍缩并非由测量装置触发，而是由意识观察引发。
• 若LSD受试者报告体验到叠加态而对照组未报告，则该实验可区分量子与经典系统。
• 若观察到此类感知差异，则可为MWI提供间接实证支持，因其暗示意识定义了经典分支结构。
• 该结果将挑战经典的时间与现实观念，暗示其源于量子相干性与观察者依赖的信息处理的涌现。