[论文解读] How Dualists Should (Not) Respond to the Objection from Energy Conservation

Alin Christoph Cucu, J. Brian Pitts|arXiv (Cornell University)|Sep 13, 2019

Quantum Mechanics and Applications参考文献 49被引用 14

一句话总结

本文主张，互动主义二元论不应试图在大脑中维持能量守恒，因为此类努力未能触及能量守恒的基础物理——特别是诺特定理的第一定理以及场论的局域性。相反，条件响应（即能量守恒仅在时空对称性存在时成立）是物理上最一致的途径，因为它与既定的数学定理一致，并避免与经典物理的核心原则发生冲突。

ABSTRACT

The principle of energy conservation is widely taken to be a serious difficulty for interactionist dualism (whether property or substance). Interactionists often have therefore tried to make it satisfy energy conservation. This paper examines several such attempts, especially including E. J. Lowe's varying constants proposal, showing how they all miss their goal due to lack of engagement with the physico-mathematical roots of energy conservation physics: the first Noether theorem (that symmetries imply conservation laws), its converse (that conservation laws imply symmetries), and the locality of continuum/field physics. Thus the "conditionality response", which sees conservation as (bi)conditional upon symmetries and simply accepts energy non-conservation as an aspect of interactionist dualism, is seen to be, perhaps surprisingly, the one most in accord with contemporary physics (apart from quantum mechanics) by not conflicting with mathematical theorems basic to physics. A decent objection to interactionism should be a posteriori, based on empirically studying the brain.

研究动机与目标

• 批判互动主义二元论者试图通过展示其未能触及基础物理来调和心物互动与能量守恒的尝试。
• 证明能量守恒原则并非先验必要，而是通过诺特第一定理从时空对称性推导而来。
• 主张条件响应（即能量守恒仅在对称性存在时成立）是二元论者最可辩护的立场。
• 表明E.J. Lowe提出的常数可变方法与守恒定律的数学结构不一致。
• 建议若大脑中能量守恒不成立，条件响应是在不依赖量子力学的前提下最符合物理基础的回应。

提出的方法

• 分析能量守恒的物理数学根源，特别是将对称性与守恒定律联系起来的诺特第一定理。
• 应用诺特第一定理的逆定理，表明守恒定律意味着底层对称性，而非相反。
• 通过检验其与经典场论的局域性与结构的一致性，评估互动主义二元论者的提议（例如Lowe的常数可变方案）。
• 将条件响应（即守恒依赖于对称性）与强制先验守恒的尝试进行对比。
• 评估量子力学模型作为备选方案的可行性，若神经过程中的能量守恒在经验上被证实。
• 通过逻辑与数学分析表明，非守恒在物理上并非不一致，尤其是在量子物理中已知存在例外的情况下。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何互动主义二元论者基于基础物理试图维持能量守恒的尝试会失败？
• RQ2 诺特第一定理如何质疑能量守恒是物理学中必要原则的假设？
• RQ3 条件响应在守恒定律与时空对称性之间的逻辑与物理地位为何？
• RQ4 为何E.J. Lowe提出改变物理常数的方案与能量守恒的数学结构不一致？
• RQ5 在经典能量非守恒被经验排除的情况下，量子力学在何种条件下可能为互动主义二元论提供可行框架？

主要发现

• 能量守恒原则并非先验必要，而是通过诺特第一定理从时空对称性推导而来。
• 条件响应（即能量守恒仅在时空对称性存在时成立）是唯一与经典物理数学基础完全一致的方法。
• E.J. Lowe提出的常数可变方案失败，因为它违反了场论的局域性与对称性结构，导致能量与动量的非预期不守恒。
• 能量非守恒在物理上并非不一致；量子物理专家早已接受在如自发坍缩模型等情境中存在非守恒。
• 经验神经科学可能为拒绝互动主义提供后验依据，但此类反对意见更应基于因果鸿沟而非守恒定律。
• 条件响应具有稳健性，因为它不依赖于推测性的量子模型或争议性的量子力学诠释。