多心解釈
量子力学の解釈

量子力学における多心解釈は、多世界解釈を拡張し、世界間の区別は個々の観察者の心のレベルで行われるべきであると提唱する。この概念は、1970年にH・ディーター・ツェによって、量子デコヒーレンス[1]に関連してヒュー・エヴェレット解釈の派生として初めて提唱され、後に（1981年に）明確に多意識解釈または多重意識解釈と呼ばれるようになった。多心解釈という名称は、1988年にデイヴィッド・アルバートとバリー・ローワーによって初めて使用された[2]。

歴史

量子力学の解釈

量子力学の様々な解釈は、典型的には量子力学の数学的形式主義を説明すること、あるいは理論の物理的な描像を描くことを含みます。数学的構造は強固な基盤を有していますが、理論の物理的・哲学的解釈については依然として多くの議論が続いています。これらの解釈は、以下のような様々な概念に取り組むことを目的としています。

  1. 量子系の状態（波動関数によって与えられる）の発展。典型的にはシュレーディンガー方程式を用いて表現される。この概念はほぼ普遍的に受け入れられており、議論されることは稀である。
  2. 測定問題は、いわゆる波動関数の崩壊、すなわち量子状態が明確な測定（すなわち波動関数の特定の固有状態）へと崩壊することに関連する。この崩壊が実際に起こるかどうかについての議論は、量子力学の解釈における中心的な問題である。

測定問題に対する標準的な解は、「正統派」あるいは「コペンハーゲン解釈」であり、これは量子システムの外部にある観測者または装置による測定の結果として波動関数が崩壊すると主張する。代替解釈である多世界解釈は、1957年にヒュー・エヴェレットによって初めて提唱された[3] [4] （当時は相対状態解釈と呼ばれていたが、多世界という名称は1960年代にブライス・セリグマン・デウィットによって考案され、1970年代に最終的に確定された[5]）。彼の量子力学の形式主義は、測定に波動の崩壊が必要であることを否定し、測定に真に必要なのは粒子、測定装置、そして観測者の間に量子的な接続が形成されることだけであると示唆した[4] 。

多世界解釈

相対状態の定式化において、エヴェレットは宇宙全体の客観的実在を記述する唯一の普遍波動関数が存在すると提唱した。彼は、サブシステムが相互作用すると、システム全体がこれらのサブシステムの重ね合わせになると述べた。これには観測者や測定システムも含まれ、これらは常にシュレーディンガー方程式（あるいはその相対論的代替方程式）によって記述される一つの普遍状態（波動関数）の一部となる。つまり、相互作用するサブシステムの状態は「絡み合い」、一方のサブシステムを定義するには必然的に他方のサブシステムも含むことになる。したがって、各サブシステムの状態は、相互作用する各サブシステムを基準としてのみ記述できる（したがって相対状態と呼ばれる）。

エヴェレットは、宇宙は全体として実際には不確定であると示唆しました。例えば、ある粒子がスピンアップとスピンダウンの両方の状態、つまり両方の可能性の重ね合わせとして、不確定な状態から始まるのを観測者が測定しているとします。しかし、観測者がその粒子のスピンを測定すると、常にスピンアップかスピンダウンのいずれかとして記録されます。この「両方」から「どちらか一方」への突然の変化をどう理解するかという問題は、測定問題と呼ばれます。多世界解釈によれば、測定という行為は宇宙を2つの状態、つまりスピンアップとスピンダウンの状態に「分割」させ、さらにこれら2つの独立した状態から2つの枝が伸びることになります。一方の枝は上向きを測定し、もう一方の枝は下向きを測定します。観測者は機器を見ることで自分がどちらの枝にいるのかを知ることができますが、システム自体はこの時点では不確定であり、論理的に拡張すれば、おそらくより高次のレベルでも不確定です。

多世界理論における「世界」とは、分裂が起こる測定までの、そしてその測定中における完全な測定履歴に過ぎません。これらの「世界」はそれぞれが普遍的な波動関数の異なる状態を表しており、相互に通信することはできません。波動関数がいずれかの状態に崩壊することはなく、観測者は自分が行った測定に至るまでの世界に身を置いており、同様に現実的な他の可能性に気づいていません。

多心解釈

量子論における多心解釈とは、個々の観察者のレベルで構築される世界の区別を伴う多世界論である。分岐するのは世界ではなく、観察者の心である。[6]

この解釈の問題点は、観察者が自分自身と重ね合わせ状態にあることを示唆している点であり、これは奇妙に思える。1988年の論文で、アルバートとレーワーは、観察者は自分が観察したシステムのどの状態であるかという問いに完全な確信を持って答えなければならないため、観察者の心は不確定な状態にあることはできないと主張した。もし観察者の心が状態の重ね合わせ状態にあるとしたら、そのような確信は得られないだろう。[2]この矛盾を克服するために、彼らは心は常に確定的な状態にあり、重ね合わせ状態にあるのは心の「体」だけであると示唆している。[2]

したがって、観測者が量子系を測定し、それとエンタングルメントすると、結果はより大きな量子系となる。このより大きな波動関数内のそれぞれの可能性に関して、脳の精神状態が対応する。最終的には、これらの精神状態のうちの1つだけが経験され、他の精神状態は分岐して、たとえ現実であってもアクセス不可能になる。[7]このように、すべての知覚力を持つ存在は無限の心を持ち、その頻度は波動関数の振幅に対応する。観測者が測定を確認すると、特定の測定が実現される確率は、その測定を見る観測者の心の数に直接相関する。このようにして、量子測定の確率的性質は多心解釈によって得られる。

多心解釈における量子非局所性

心は確率的な結果を選択する一方で、身体は不確定な状態のままです。[説明が必要]

2 つの光子の偏光を測定する実験を考えてみましょう。光子が生成されたときは、その偏光は不確定です。これらの光子の流れを偏光フィルターに通すと、光の 50% が通過します。これは、各光子がフィルターと揃って通過するか、（偏光フィルターに対して 90 度）ずれて吸収されるかの 50% の確率に対応します。量子力学的には、これは光子が通過するか吸収されるかの重ね合わせ状態にあることを意味します。ここで、別の光子と偏光検出器を含めることを考えてみましょう。ここで、光子はエンタングルメントされた状態で生成されます。つまり、一方の光子が偏光状態をとると、もう一方の光子は常に同じ偏光であるかのように動作します。簡単にするために、2 番目のフィルターは最初のフィルターと完全に揃っているか、完全にずれている（角度が 90 度異なるため吸収される）ものとします。検出器が一直線上にあれば、両方の光子は通過します（つまり、一致すると言います）。もし検出器が一直線上になければ、最初の光子だけが通過し、2番目の光子は吸収されます（つまり、不一致になります）。このように、量子もつれは2つの測定値の間に完全な相関関係を引き起こします。これは、検出器間の距離に関わらず、相互作用を非局所的なものにします。この種の実験は、ティム・モードリンの『量子非局所性と相対性』[8]でさらに詳しく説明されており、ベルテスト実験と関連付けることができます。さて、この実験を多心の観点から分析してみましょう。

知覚力のある観察者はいない

知覚力のある観察者、つまり実験を観察する心が存在しないケースを考えてみましょう。この場合、検出器は不定の状態になります。光子は透過と吸収の両方を受け、この状態のままになります。相関関係は、考えられる「心」、つまり波動関数の状態のどれもが相関のない結果に対応しないという点で、保留されています。[8]

知覚力のある観察者

状況を拡大し、装置を観察している知覚を持つ存在がいるとしよう。すると、彼らもまた不定状態に入る。彼らの目、体、そして脳は、同時に両方のスピンを見ている。しかし、心は確率的にどちらかの方向を選択し、それが心に見える。この観察者が2つ目の検出器を見ると、体は両方の結果を見る。彼らの心は最初の検出器と一致する結果を選択し、観察者は期待通りの結果を見る。しかし、観察者の心が1つの結果を見ることは、遠隔状態に直接影響を与えるわけではない。期待される相関関係が存在しない波動関数は存在しないのだ。真の相関関係は、彼らが実際に2つ目の検出器を見た時にのみ発生する。[8]

2人の知覚力のある観察者

二人の人が、エンタングルされた粒子をスキャンする二つの異なる検出器を観察する場合、一人の観察者の場合と同様に、両方の観察者は不定状態に入ります。これらの結果は一致する必要はありません。つまり、二人目の観察者の心は、最初の観察者の結果と相関する必要はないのです。一人の観察者が結果を二人目の観察者に伝える場合、二人の心は意思疎通できず、依然として不定であるもう一人の観察者の身体とのみ相互作用することになります。二人目の観察者が応答すると、彼の身体は最初の観察者の心と一致する結果で応答します。これは、二人の観察者の心は常に期待される結果を得る波動関数の状態にあることを意味しますが、個々の結果は異なる可能性があります。[8]

多心解釈の非局所性

これまで見てきたように、各観測者の心の波動関数に見られる相関は、異なる偏光子間の相互作用によって初めて具体化されます。個々の心のレベルでの相関は、量子非局所性（あるいはベルの不等式の破れ）の出現に対応します。したがって、多世界は非局所的であり、そうでなければEPR-GHZ相関を説明できません。

サポート

現在、多心解釈を裏付ける経験的証拠は存在しない。しかしながら、多心解釈を否定しない理論は存在する。ベルによる量子非局所性の帰結に関する分析を考慮すると、新たな基本概念（隠れた変数）の発明を避けるためには、経験的証拠が必要である。[9]すると、測定問題に対する2つの異なる解決策が考えられる。意識が崩壊を引き起こすという考え方と、エヴェレットの相対状態解釈である。[10]どちらの場合も、（適切に修正された）心理物理学的並行性を再構築することができる。

神経プロセスを記述・分析できれば、神経プロセスに影響を与えるものが量子システムにも影響を及ぼすかどうかを検証するための実験を作成できる可能性があります。この意識と局所的な物理システムの結合の詳細については、純粋に理論的な根拠に基づいて推測することは可能ですが、神経学的および心理学的研究を通じて実験的に探求することが理想的です。[11]

異議

量子論自体には、波動関数内のあらゆる可能性が精神状態を補完することを要求するものは何もない。すべての物理状態（すなわち脳の状態）は量子状態であるので、それに関連する精神状態もまた量子状態であるはずである。しかしながら、それは物理的現実の中で人が経験するものではない。[要出典]アルバートとレーワーは、量子論によって記述される物理的現実とは本質的に異なる精神状態であるはずだと主張する。[6]そのため、彼らは型同一性物理主義を否定し、非還元主義的な立場を支持する。しかし、ロックウッドは、精神状態が物理的状態に対して超越性を持つという概念によって唯物論を擁護する。 [7]

しかしながら、多心解釈は、超越性の問題としての無知な巨人問題を解決するものではない。与えられた脳状態は異なる精神状態の構成と両立するため、精神状態は脳状態に超越することはない。[12]

もう一つの重大な反論は、非崩壊解釈の研究者たちが、特定の測定装置の明確な存在に基づく初等モデルしか生み出していないという点である。彼らは例えば、宇宙のヒルベルト空間が、検討中の測定と両立するテンソル積構造に自然に分裂すると仮定している。また、巨視的な物体の挙動を記述する場合であっても、関連するすべての挙動を記述するために、ヒルベルト空間のわずか数次元のみを用いるモデルを用いることが適切であると仮定している。

さらに、多心解釈は我々の物理的現実の経験によって裏付けられているため、多くの見えない世界という概念と他の物理理論（例えば質量保存の原理）との整合性は両立しにくい。[6]シュレーディンガー方程式によれば、観測対象系と測定装置を合わせた質量エネルギーは、測定前後で同じである。しかし、測定プロセス（例えば分裂）ごとに、総質量エネルギーは増加するように見える。[13]

ピーター・J・ルイスは、量子力学の多心解釈は、生死の決定に直面している主体にとって不合理な意味合いを持つと主張している。[14]

一般的に、多心理論によれば、ランダムなゼロサム実験の結果を観察する意識のある存在は、異なる観察者状態にある2人の後継者に進化し、それぞれの後継者は起こり得る結果のうちの1つを観察する。さらに、この理論は、そのような状況では、さまざまな後継者に良い結果をもたらす確率に比例して選択を優先するように助言する。しかし、シュレーディンガーの猫と一緒に箱に入る観察者のような生死に関わるケースでは、結果のうちの1つが観察者の死を確実にするため、観察者の後継者は1人しかいない。したがって、多心解釈では、唯一の後継者が無傷で出てくることは確実であるため、猫と一緒に箱に入るように助言しているように思われる。量子自殺と不死も参照。

最後に、意識のある観察者と無意​​識の測定装置の間には何らかの物理的な違いがあると仮定しているため、強いチャーチ＝チューリング仮説を排除するか、意識の物理モデルを仮定する必要があるようです。

参照

参考文献

  1. ^ Zeh, HD (1970-03-01). 「量子論における測定の解釈について」. Foundations of Physics . 1 (1): 69– 76. Bibcode :1970FoPh....1...69Z. doi :10.1007/BF00708656. ISSN  0015-9018. S2CID  963732.
  2. ^ abc Albert, David; Loewer, Barry (1988-01-01). 「多世界解釈の解釈」 . Synthese . 77 (11月): 195– 213. doi :10.1007/bf00869434. S2CID  46953150.
  3. ^ エヴェレット、ヒュー (1957-07-01). "「量子力学の「相対状態」定式化」。現代物理学レビュー。29 ( 3): 454–462。Bibcode :1957RvMP...29..454E。doi :10.1103/RevModPhys.29.454。S2CID 17178479  。
  4. ^ ab エヴェレット, ヒュー (1973-01-01). デウィット, B.; グラハム, N. (編). 普遍波動関数の理論. プリンストン, ニュージャージー: プリンストン大学出版局.
  5. ^ Dewitt, Bryce S. (1973-01-01). 「量子力学と現実」.量子力学の多世界解釈: 155.書誌コード:1973mwiq.conf..155D.
  6. ^ abcウェント、アレクサンダー（2015年4月23 日）『量子心と社会科学』ケンブリッジ大学出版局。ISBN 9781107082540。
  7. ^ ab ロックウッド、マイケル (1996年1月1日). 「量子力学の多心的解釈」 .英国科学哲学ジャーナル. 47 (2): 159– 188. doi :10.1093/bjps/47.2.159.
  8. ^ abcd モードリン、ティム (2011-05-06). 『量子非局所性と相対性：現代物理学の形而上学的暗示』 ジョン・ワイリー・アンド・サンズ. ISBN 9781444331264。
  9. ^ ベル、ジョン (1964). 「アインシュタイン・ポドルスキー・ローゼンのパラドックスについて」(PDF) .物理学. 1 (3): 195– 200. doi : 10.1103/PhysicsPhysiqueFizika.1.195 .
  10. ^ Zeh, HD (2000). 「量子力学的記述における意識的観察の問題」. Found. Phys. Lett . 13 (3): 221– 233. arXiv : quant-ph/9908084 . doi :10.1023/A:1007895803485. S2CID  1589172.
  11. ^ Zeh, HD (1979). 「量子論と時間非対称性」. Foundations of Physics . 9 ( 11– 12): 803– 818. arXiv : quant-ph/0307013v1 . Bibcode :1979FoPh....9..803Z. doi :10.1007/BF00708694. ISSN  0015-9018. S2CID  15358443.
  12. ^ 「二元論的解釈について」goertzel.org . 2016年3月14日閲覧。
  13. ^ フェリーネ、ローラ；バッチャガルッピ、グイド（2013年）「エヴェレット解釈における局所性とメンタリティI：アルベルト・レーヴァーの『多精神』」『心と物質』11 (2): 223–241。
  14. ^ Lewis, Peter J. (2000-01-01). 「シュレーディンガーの猫とはどんな感じか？」. Analysis . 60 (1): 22– 29. doi :10.1093/analys/60.1.22. JSTOR  3329285.
  • 意識に関するウィキブック
  • 多心解釈に関する参考文献
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