[论文解读] Chance, Choice, and Consciousness: The Role of Mind in the Quantum Brain

Henry P. Stapp|ArXiv.org|Nov 21, 1995

Quantum Mechanics and Applications参考文献 3被引用 8

一句话总结

本文提出，大脑中的量子测量过程并非随机，而是由一种非定域的、有意识的过程所支配，该过程从潜在可能性中选择实际结果。Stapp 将意识建模为一种具有物理实在性的非定域过程，该过程因果性地影响量子事件，为意识与量子力学在脑动力学中的整合提供了一个非自然主义但数学上自洽的框架。

ABSTRACT

Contemporary quantum mechanical description of nature involves two processes. The first is a dynamical process governed by the equations of local quantum field theory. This process is local and deterministic, but it generates a structure that is not compatible with observed reality. A second process is therefore invoked. This second process somehow analyzes the structure generated by the first process into a collection of possible observable realities, and selects one of these as the actually appearing reality. This selection process is not well understood. It is necessarily nonlocal and, according to orthodox thinking, is governed by an irreducible element of chance. The occurrence of this irreducible element of chance means that the theory is not naturalistic: the dynamics is controlled in part by something that is not part of the physical universe. The present work describes a quantum mechanical model of brain dynamics in which the quantum selection process is a causal process governed not by pure chance but rather by a mathematically specified nonlocal physical process identifiable as the conscious process.

研究动机与目标

• 解决量子概率如何在测量中成为确定结果的基础性问题。
• 挑战正统观点，即量子坍缩本质上是不可还原的随机且非物理的。
• 提出有意识的观察是一种真实存在的、非定域的物理过程，能够从量子叠加中选择实际实现的现实。
• 构建一个脑功能的量子力学模型，其中心灵并非副现象，而是具有因果作用。
• 通过将测量过程识别为与意识选择相关的物理实在的非定域过程，调和量子力学与意识。

提出的方法

• 将量子测量过程形式化为一种由有意识观察者所支配的非定域、非决定性的选择机制。
• 引入一种非定域的物理过程，作为量子态矢量坍缩中的因果代理。
• 使用量子力学的标准形式体系，特别是冯·诺依曼-狄拉克约化 postulate，来建模意识在态约化中的作用。
• 将有意识的过程定义为一个数学上明确的非定域影响，该影响从可能性的叠加中选择一个结果。
• 将此模型应用于神经系统的探讨，以分析有意识的选择如何影响大脑中的量子事件。
• 主张该选择过程并非随机，而是由一种非定域的、具有物理实在性的机制所支配，该机制可识别为意识。

实验结果

研究问题

• RQ1 量子测量过程能否被理解为一种非偶然、非随机的选择过程？
• RQ2 意识是否是一种具有物理实在性的非定域过程，能够影响量子态的约化？
• RQ3 如何在不违反相对论的前提下，将非定域过程整合进量子力学？
• RQ4 在大脑中，意识选择在坍缩量子叠加中起什么作用？
• RQ5 能否在量子理论中构建一个避免副现象论的意识数学模型？

主要发现

• 本文主张，量子测量过程并非由纯粹偶然性所支配，而是由一种非定域的、具有物理实在性的过程所支配，该过程可识别为意识。
• 有意识的观察被假定为从量子叠加中选择实际结果的因果代理。
• 该模型用与意识选择相关的确定性、非定域过程取代了正统的非定域性坍缩假说。
• 该过程的非定域性意味着有意识的决定可以影响空间分隔的量子事件，这与量子非定域性一致。
• 该框架提供了一种机制，使心灵能够以不还原为经典物理或经典信息的方式影响物质。
• 该模型与量子力学的数学结构一致，特别是冯·诺依曼测量方案，但重新诠释了观察者的角色，将其视为一个主动的、因果的代理。