[论文解读] Quantum theory and the role of mind in nature

Henry P. Stapp|ArXiv.org|Mar 9, 2001

Quantum Mechanics and Applications参考文献 11被引用 33

一句话总结

本文提出了一套量子理论框架，其中人类意识通过量子Zeno效应主动影响物理现实，调和了心灵-大脑相互作用与相对论性量子场论之间的矛盾。该理论认为，持续的注意力通过类似量子测量的过程引发物理变化，解释了心理现象如精神努力减少物理作用力，并提供了一个基于量子物理而非经典力学的心灵-身体相互作用统一基础。

ABSTRACT

Orthodox Copenhagen quantum theory renounces the quest to understand the reality in which we are imbedded, and settles for practical rules describing connections between our observations. Many physicist have regarded this renunciation of our effort to describe nature herself as premature, and John von Neumann reformulated quantum theory as a theory of an evolving objective universe interacting with human consciousness. This interaction is associated both in Copenhagen quantum theory and in von Neumann quantum theory with a sudden change that brings the objective physical state of a system in line with a subjectively felt psychical reality. The objective physical state is thereby converted from a material substrate to an informational and dispositional substrate that carries both the information incorporated into it by the psychical realities, and certain dispositions for the occurrence of future psychical realities. The present work examines and proposes solutions to two problems that have appeared to block the development of this conception of nature. The first problem is how to reconcile this theory with the principles of relativistic quantum field theory; the second problem is to understand whether, strictly within quantum theory, a person's mind can affect the activities of his brain, and if so how. Solving the first problem involves resolving a certain nonlocality question. The proposed solution to the second problem is based on a postulated connection between effort, attention, and the quantum Zeno effect. This solution explains on the basis of quantum physics a large amount of heretofore unexplained data amassed by psychologists.

研究动机与目标

• 将意识在量子理论中的作用与相对论性量子场论的原则相调和。
• 确定在量子理论中，人的意识是否能够因果性地影响大脑活动。
• 解决与心灵-身体相互作用相关的量子力学非定域性问题。
• 通过量子动力学解释关于精神努力与物理作用力减弱的心理学数据。
• 为心灵现实（如意识）作为物理过程中的因果有效实体提供科学基础。

提出的方法

• 提出对量子理论的重新表述，其中客观物理态作为受心灵现实影响的信息性与倾向性基底而演化。
• 将量子Zeno效应作为机制，说明持续注意力可抑制量子演化，从而稳定物理态。
• 将心灵-大脑相互作用建模为与相对论性量子场论一致的非定域量子过程。
• 使用‘倾向性’物理态的概念，其同时编码过去测量结果与未来可能性。
• 引入一个动力学模型，其中精神努力对应于增加的类似量子测量的相互作用，从而减少物理作用力输出。
• 提出低频电磁相干态可能作为简单系统中心灵现实的物理对应物。

实验结果

研究问题

• RQ1 量子理论能否在不违反相对论因果性的情况下，容纳意识在物理过程中的因果角色？
• RQ2 如何通过量子动力学解释精神努力下物理作用力的减少？
• RQ3 量子Zeno效应是否足以解释意识对大脑活动的影响？
• RQ4 量子实验中观察到的非定域关联的物理基础是什么，它与意识有何关联？
• RQ5 心灵现实能否以支持进化发展的形式嵌入物理系统？

主要发现

• 精神努力减少物理作用力输出，因为持续注意力诱导了量子Zeno效应，从而抑制了肌肉收缩过程的物理演化。
• 作用力的减少与用于注意力的中央处理能力每秒比特数成正比，为认知与物理行为之间提供了定量联系。
• 该理论在不依赖临时性经典神经生理学假设的前提下，解释了关于中央处理瓶颈的心理学数据。
• 所提出的量子模型在一级近似下与经典统计模型在经验上无法区分，但当量子效应变得显著时，其根本上更具鲁棒性。
• 该理论为心灵现实在物理理论中提供了自然位置，通过使意识具有因果效力，解决了心灵-身体问题。
• 该框架表明，心灵现实可能存在于原始物理系统中，如具有持续振荡电磁场的系统，可能早于生命出现。