Kvantinė mechanika neturi prasmės be proto


Nuo pirmųjų kvantinės mechanikos dienų fizikai ir filosofai teigė, kad norint išspręsti matavimo problemą, reikia kreiptis į sąmoningų stebėtojų protus. Taip tebėra ir šiandien, tvirtina Shan Gao.

Kvantinė mechanika yra labai sėkminga fizikinė teorija dėl savo tikslių empirinių prognozių. Tačiau pagrindinis galvosūkis išlieka jo esme: matavimo problema. Atrodo, kad yra prieštaravimas tarp to, ką mums sako Schrödingerio lygtis, t. y. to, kad bangos funkcija aprašyta sistema gali būti superpozicijos būsenoje, įkūnydama akivaizdžiai prieštaringas savybes, ir to, ką mums sako patirtis, būtent to, kai mes matuojame tokias savybes. sistema, mes gauname vieną, apibrėžtą rezultatą, o ne superpoziciją. Remiantis Schrödingerio minties eksperimentu, kvantinė mechanika tarsi reikštų, kad katė gali būti ir gyva, ir mirusi tuo pačiu metu, bet mes visada patiriame tik gyvas arba negyvas kates.

Yra keletas siūlomų matavimo problemos sprendimų, įskaitant tai, kas tapo žinoma kaip paslėptų kintamųjų teorija, kuri rodo, kad bangos funkcija nėra išsamus sistemos aprašymas ir panaikina superpozicijos būsenas, ir -Pasaulio interpretacija, kuri rodo, kad superpozicijos yra išreikštos skirtingose ​​visatose, kurių kiekviena turi vieną konkretų rezultatą. Tačiau nuo pat pirmųjų kvantinės mechanikos dienų fizikai ir filosofai teigė, kad matavimo problemai išspręsti reikalingas žmogaus protas. Kad suprastume, kodėl taip yra, turime atidžiau pažvelgti į matavimo problemą ir siūlomus sprendimus.




kvantinė mechanika ir sąmonė min

SIŪLOMAS SKAITYTI
Sąmonė kvantinei mechanikai nėra svarbi
Autorius CarloRovelli



Matavimo problemos formalizavimas

1995 m. Timas Maudlinas tiksliai suformulavo matavimo problemą. Pagal šią formuluotę matavimo problema kyla dėl šių trijų teiginių nesuderinamumo:

(C1) Fizinės sistemos banginė funkcija yra išsamus sistemos aprašymas;

(C2) bangos funkcija visada vystosi pagal tiesinę dinaminę lygtį, pvz., Šriodingerio lygtį;

(C3) matavimas duoda vieną konkretų rezultatą.

Taip suformuluotai matavimo problemai spręsti yra trys pagrindiniai būdai. Pirmasis būdas yra paneigti teiginį (C1) ir pridėti tam tikrus paslėptus kintamuosius bei atitinkamą dinamiką, kad paaiškintų konkrečius matavimo rezultatus. Gerai žinomas pavyzdys yra de Broglie ir Bohm pilotinės bangos teorija arba Bohmo mechanika. Antrasis būdas yra paneigti teiginį (C2) ir peržiūrėti tiesinę ir deterministinę Schrödingerio lygtį, pridedant tam tikrus netiesinės ir stochastinės evoliucijos terminus, apibūdinančius dinaminį bangos funkcijos žlugimą, kad paaiškintų apibrėžtus matavimo rezultatus. Tokios teorijos vadinamos žlugimo teorijomis. Trečiasis būdas yra paneigti teiginį (C3) ir manyti, kad egzistuoja daug vienodai realių pasaulių, kad būtų galima pritaikyti visus galimus matavimų rezultatus. Tokiu būdu jis taip pat gali paaiškinti konkrečius matavimo rezultatus kiekviename pasaulyje, įskaitant mūsų pasaulį. Šis požiūris vadinamas Evereto teorija arba daugelio pasaulių kvantinės mechanikos interpretacija.

___

Kai stebite, kad matavimo prietaiso rodyklė po matavimo rodo tam tikrą padėtį, ar tikrai esate tikri, kad rodyklė iš tikrųjų rodo tam tikrą vietą?

___

Kur protas patenka į kvantinę mechaniką?

Iki šiol nekalbėjome apie stebėtojus ir jų protus. Ir atrodo, kad kvantinė mechanika neturi nieko bendra su sąmone. Tačiau yra du gerai žinomi ir intriguojantys spėjimai, teigiantys, kad kvantinė mechanika ir sąmonė turi glaudžius ryšius. Šios dvi spėlionės yra susijusios su žlugimo teorijomis. Pirmasis rodo, kad sąmonė sukelia bangos funkcijos žlugimą. Šis spėjimas turi ilgą istoriją ir gali būti siejamas su von Neumann (1932), Londonas ir Baueris (1939), Wigner (1961) ir Stapp (1993). Neseniai Chalmersas ir McQueenas (2022) pateikia griežtesnę ir išsamesnę spėjimo formuluotę, pagrįstą sąmonės integruota informacijos teorija (IIT). Kitas teigia, kad bangos funkcijos žlugimas sukuria sąmonę. Šį spėjimą pasiūlė Penrose’as ir Hameroffas (1996, 2014), ir jis buvo vadinamas Orchestrated Objective Reduction modelis. Tiesa, daugelis šios srities tyrinėtojų mano, kad šie du spėjimai yra pernelyg radikalūs, kad būtų tiesa, nors eksperimentai dar nedavė mums galutinio atsakymo nei vienu, nei kitu atveju.

Taigi, ar kvantinėje mechanikoje protas tikrai svarbus? Mano atsakymas yra taip, bent jau kol kas. Leiskite užduoti jums paprastą klausimą. Kai stebite, kad matavimo prietaiso rodyklė po matavimo rodo tam tikrą padėtį, ar tikrai esate tikri, kad rodyklė iš tikrųjų rodo tam tikrą vietą? Deja, turiu pasakyti, kad fizikai vis dar nežino, ar šiuo atveju rodyklė rodo tam tikrą padėtį. Tiesą sakant, iš patirties tikrai žinome tik tai, kad mes, stebėtojai, po matavimo gauname tam tikrą įrašą, turėdami tam tikrą to įrašo psichinę būseną. Tačiau mes tiksliai nežinome, ar matavimo prietaisas iš tikrųjų gauna konkretų rezultatą po matavimo. Pavyzdžiui, jei psichinė būsena atsitiktinai nustatoma pagal vieną superpozicijos po matavimo rezultatų šaką, kaip ir vieno proto teorijoje (Albert ir Loewer, 1988), tada matavimo prietaiso rodyklė nerodo konkrečios padėties po matavimo. matavimas, tačiau stebėtojas gaus konkretų įrašą po to, kai stebės rodyklės padėtį.




susijęs vaizdo įrašas

SIŪLOMA PERŽIŪRĖTI
Naujasis sąmonės mokslas
Su Robert Lawrence Kuhn, Patricia Churchland, Carlo Rovelli, Bernardo Kastrup



Taigi kvantinėse teorijose kol kas turime PRIIMTI tam tikrą psichofizinio ryšio formą. Nedarydami prielaidos apie ryšį tarp proto ir kvantinės mechanikos, negalime net patikrinti kvantinės teorijos prognozių, nes galutinėje analizėje matavimus atlieka stebėtojas, o matavimas baigiamas tik tada, kai stebėtojas sąmoningai suvokia rezultatą. Tai motyvuoja fundamentalesnę stebėtojų matavimo problemos formuluotę (Gao, 2019), kurioje teigiama, kad šios trys prielaidos yra nesuderinamos:

(A1) Stebėtojo psichinę būseną lemia jos banginė funkcija;

(A2) bangos funkcija visada vystosi pagal tiesinę dinaminę lygtį, pvz., Šriodingerio lygtį;

(A3) stebėtojo atliktas matavimas duoda vieną psichinę būseną su konkrečiu įrašu.

Ši matavimo problemos formuluotė pabrėžia svarbų psichofizinio ryšio vaidmenį sukeliant problemą. Su šia nauja formuluote galime pažvelgti į matavimo problemos sprendimus nauju kampu. Visų pirma, trys pagrindinės realistinės kvantinės teorijos, būtent Bohmo mechanika, Everetto teorija ir žlugimo teorijos, atitinka tris skirtingas psichofizinio ryšio formas. Tiesą sakant, yra tik trijų tipų fizinės būsenos, kurios gali nulemti stebėtojo psichinę būseną: (1) bangos funkcija žlugimo teorijose, (2) tam tikros bangos funkcijos atšakos Everetto teorijoje ir (3) kiti paslėpti kintamieji, pavyzdžiui, dalelių konfigūracija Bohmijos mechanikoje.

___

Nepaisant didelės neurologijos ir kvantinių technologijų pažangos, kvantinė mechanika ir sąmonė mūsų laikais tebėra dvi paslaptys.

___

Kaip optimistas tikiu, kad galiausiai sužinosime, kokia psichofizinio ryšio forma ir kuri kvantinė teorija yra teisinga. Tai yra viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl aš kvalifikuoju teiginį, kad kvantinėje mechanikoje protas yra svarbus dabar. Kita gilesnė priežastis yra ta, kad psichofizinio ryšio forma, kurią prisiima kvantinė teorija, turi atitikti mūsų dabartinį mokslinį ir filosofinį sąmoningo proto supratimą. Kitaip tariant, stebėtojų proto analizė gali padėti nustatyti, kuri kvantinė teorija yra klaidinga.

Paimkite Bohmijos mechaniką kaip pavyzdį. Bohmijos mechanikoje fizinė būsena, kuri lemia matavimo prietaiso rezultatą ir stebėtojo psichinę būseną, yra ne bangų funkcija, o Bohmo dalelių konfigūracija. Šios dalelės turi tik padėtis ir greičius trimatėje erdvėje, neturi masės ar krūvio, taip pat neturi sąveikos viena su kita (kai jų banginė funkcija nėra įsipainiojusi būsena). Tada kyla įdomus klausimas: ar šios Bohmijos dalelės gali sudaryti smegenis, kurios sukuria sąmoningą protą? Arba, kitaip tariant, ar Bohmos mechanikoje stebėtojai turi sąmoningą protą?




Varpų teorema ir Nobelio premija min

SIŪLOMAS SKAITYTI
Kas klaidinga Nobelio premijai apie kvantinę mechaniką
TimMaudlinas



Tai yra pagrindinis neurologijos ir proto filosofijos postulatas, kad sistemos dalys turi būti stipriai sujungtos viena su kita, kad ji galėtų generuoti sąmoningą protą. Tipiškas pavyzdys yra integruota informacinė sąmonės teorija, kuri yra viena iš pirmaujančių sąmonės teorijų. Pagal šią teoriją, sąmonė reikalauja sistemos elementų, turinčių fizinę priežastį-pasekmės galią vienas kitam, grupavimo, o sistemos sąmonės lygis apibūdinamas integruota sistemos informacija, kurią galima pavaizduoti tiksliu matematinis dydis Φ. Sistema, kurios elementai turi tvirtus ryšius, turės aukštą Φ, o sistema, kurios elementai turi silpnus ryšius, turės mažą Φ. Mūsų smegenys turi labai aukštą Φ, todėl jos yra labai sąmoningos. Priešingai, jei sistemos komponentai neturi ryšių, sistema turės nulį Φ, o tai reiškia, kad ji visiškai nesąmoninga.

Dabar pereikime prie pagrindinio klausimo: o kas, jei mūsų smegenys sudarytos tik iš Bohmo dalelių? Ar šios bohmiškos smegenys galėtų sukurti sąmoningą protą? Norint atsakyti į šį klausimą, mums reikia bendros neuromokslo ir proto filosofijos prielaidos. Tai yra tai, kad mūsų sąmoningas protas yra sukurtas kai kurių kvaziklasikinių sistemų, tokių kaip neuronai mūsų smegenyse, veikla, nedalyvaujant kvantiniam įsipainiojimui. Šiuo atveju šių kvaziklasikinių sistemų efektyvioji banginė funkcija yra produkto būsena, arba, kitaip tariant, kiekviena sistema turi savo efektyviąją bangos funkciją arba bangų paketą, o jos Bohmo dalelių judėjimas vadovaujasi tik jos bangų paketu.

Tada galime teigti, kad tokios bohmiškos smegenys negali generuoti sąmoningo proto. Pavyzdžiui, pagal integruotą informacinę sąmonės teoriją, Bohmo smegenys neturės nulio Φ ir todėl neturės sąmoningų patyrimų, nes nėra jokių sąsajų tarp nesusipainiojusių kvaziklasikinių sistemų Bohmo dalelių smegenyse ir visos sistemos. neintegruoja informacijos.

___

Be prielaidos apie ryšį tarp proto ir kvantinės mechanikos, negalime net patikrinti kvantinės teorijos prognozių.

___

Aukščiau pateiktas Bohmo mechanikos pavyzdys rodo, kad kvantinėje mechanikoje protas iš tikrųjų yra svarbus. Pagal dabartinį mūsų supratimą apie sąmoningą protą, mūsų baseinai negali būti sudaryti tik iš Bohmo dalelių, nes jie negali sukurti mūsų turimo sąmoningo proto, todėl tam tikros Bohmijos mechanikos versijos (kurios ontologija susideda tik iš dalelių) tikriausiai yra klaidingos.

Nepaisant didelės neurologijos ir kvantinių technologijų pažangos, kvantinė mechanika ir sąmonė mūsų laikais tebėra dvi paslaptys. Mano nuomone, kruopštus ir nuodugnus galimų sąsajų tarp jų tyrimas yra ne tik būtinas, bet ir netgi būtinas, norint įminti šias dvi paslaptis. Labai tikiuosi, kad šis straipsnis įkvėps daugiau žmonių prisijungti prie galutinės visatos tikrovės paieškų.