Войти
Интерпретация фон Неймана – Вигнера, также описанный как «сознание вызывает коллапс », является интерпретацией квантовой механики, в которой сознание постулируется как необходимое для завершения процесса квантовое измерение.
В ортодоксальной копенгагенской интерпретации квантовая механика предсказывает только вероятности для различных наблюдаемых экспериментальных результатов. Что представляет собой наблюдатель или наблюдение, прямо не определяется теорией, и поведение системы при измерении и наблюдении полностью отличается от ее обычного поведения: волновая функция , описывающий систему, разбросанную по постоянно расширяющейся суперпозиции различных возможных ситуаций. Однако во время наблюдения волновая функция, описывающая систему, схлопывается до одного из нескольких вариантов. Если нет наблюдения, этого коллапса не произойдет, и ни один из вариантов никогда не станет менее вероятным.
С помощью квантовой механики можно предсказать, в отсутствие постулата коллапса, что наблюдатель, наблюдающий квантовую суперпозицию, превратится в суперпозицию разных наблюдателей, видящих разные вещи. У наблюдателя будет волновая функция, которая описывает все возможные результаты. Тем не менее, в реальном опыте наблюдатель никогда не ощущает суперпозиции, но всегда чувствует, что один из результатов произошел с уверенностью. Этот очевидный конфликт между описанием волновой функции и классическим опытом называется проблемой наблюдения (см. Задача измерения ).
В своей книге «Математические основы квантовой механики» 1932 года Джон фон Нейман утверждал, что математика квантовой механики допускает коллапс волны. функция должна быть помещена в любое место в причинно-следственной цепочке от измерительного устройства до «субъективного восприятия» человека-наблюдателя. В 1939 г. Фриц Лондон и Эдмонд Бауэр выступали за последнюю границу (сознание). В 1960-х годах Юджин Вигнер переформулировал мысленный эксперимент «кот Шредингера » мысленный эксперимент как «друг Вигнера » и предположил, что сознание Наблюдатель - это демаркационная линия, которая вызывает коллапс волновой функции, независимо от какой-либо реалистической интерпретации. См. Сознание и измерение. Постулируется, что нефизический разум является единственным истинным измерительным прибором.
Эта интерпретация была резюмирована следующим образом:
Правила квантовой механики верны, но есть только одна система, которую можно рассматривать с помощью квантовой механики. механика, а именно весь материальный мир. Существуют внешние наблюдатели, которые нельзя рассматривать в рамках квантовой механики, а именно человеческий (и, возможно, животный) разум, который выполняет измерения в мозге, вызывая коллапс волновой функции.
Генри Стэпп аргументировал эту концепцию следующим образом:
С точки зрения математики квантовой теории нет смысла рассматривать измерительный прибор как принципиально отличный от совокупности атомных составляющих, образующих это вверх. Устройство - это просто еще одна часть физической вселенной... Более того, сознательные мысли человека-наблюдателя должны быть самым непосредственным образом причинно связаны с тем, что происходит в его мозгу, а не с тем, что происходит на каком-то измерительном устройстве... Наши тела и мозг, таким образом, становятся... частями квантово-механически описанной физической вселенной. Такой единый подход ко всей физической вселенной обеспечивает концептуально простую и логически связную теоретическую основу...
Есть и другие возможные решения мысленного эксперимента «Друг Вигнера», которые действительно не требует, чтобы сознание отличалось от других физических процессов. Более того, Вигнер фактически перешел к этим интерпретациям (и от «сознание вызывает коллапс») в последние годы своей жизни. Это было отчасти потому, что он был смущен тем, что «сознание вызывает коллапс» может привести к своего рода солипсизму, но также потому, что он решил, что он ошибался, пытаясь применить квантовую физику в масштабе повседневной жизни ( в частности, он отверг свою первоначальную идею рассматривать макроскопические объекты как изолированные системы). См. Сознание и суперпозиция.
. Эта интерпретация опирается на интеракционистскую форму дуализма, которая несовместима с материализмом, который обычно используется для понимания мозг и принят большинством ученых. (Материализм предполагает, что сознание не играет особой роли по отношению к квантовой механике.) Несмотря на проблему измерения, они указывают на причинное завершение физики, предполагая проблему того, как сознание и материя могут взаимодействовать, напоминая возражения против субстанциального дуализма.
Декарта. Единственная форма интеракционистского дуализма, которая казалась хотя бы отдаленно приемлемой в современной картине, - это та, которая использует определенные свойства квантовой механики. Это может произойти двумя способами. Во-первых, некоторые [например, Eccles 1986] апеллировали к существованию квантовой неопределенности и предположили, что нефизическое сознание могло быть ответственным за заполнение возникающих причинных пробелов, определение, какие значения могут принимать некоторые физические величины в пределах явно «вероятностного » распределения… Это смелое и интересное предложение, но оно имеет ряд проблем… Второй способ, которым пользуется квантовая механика. Проблема причинного замыкания заключается в том факте, что в некоторых интерпретациях квантового формализма само сознание играет жизненно важную причинную роль, будучи обязанным вызывать так называемое «коллапс волновой функции. " Этот коллапс должен произойти при любом действии измерения ; и в одной интерпретации единственный способ отличить измерение от измерения, не являющееся измерением, - это присутствие сознания. Эта теория определенно не является общепринятой (для начала она предполагает, что сознание само по себе не физическое, что, безусловно, противоречит взглядам большинства физиков), и я сам не принимаю ее, но в любом случае она Кажется, что вид причинной работы, которую выполняет здесь сознание, весьма отличается от того типа, который необходим для того, чтобы сознание играло роль в направляющем поведении... В любом случае, все версии интеракционистского дуализма имеют концептуальную проблему, которая предполагает, что они менее успешно избегают эпифеноменализма, чем может показаться; или, по крайней мере, они не лучше, чем [натуралистический дуализм ]. Даже с учетом этих взглядов в некотором смысле феноменальное не имеет значения. Мы всегда можем вычесть феноменальный компонент из любого объяснительного объяснения, получая чисто причинный компонент.
— Дэвид Чалмерс, «Неприводимость сознания» в книге «Сознание: в поисках фундаментальной теории»Интерпретация также подвергалась критике за то, что не объясняла, какие объекты обладают достаточным сознанием, чтобы коллапсировать волновую функцию. Кроме того, он отводит важную роль сознательному разуму, и был поставлен вопрос, как это могло быть в случае более ранней вселенной, до того, как сознание эволюционировало или возникло. Утверждалось, что «[сознание вызывает коллапс] не допускает разумного обсуждения космологии Большого взрыва или биологической эволюции ». Например, Роджер Пенроуз заметил: «[T] Эволюция сознательной жизни на этой планете связана с соответствующими мутациями, происходившими в разное время. Это, по-видимому, квантовые события, поэтому они будут существовать только в линейно наложенной форме, пока они, наконец, не привели к эволюции сознательного существа, само существование которого зависит от того, что все правильные мутации «действительно» произошли! » Другие также предполагают универсальный разум (см. Также панпсихизм и панэкспериентиализм ). Другие исследователи выразили аналогичные возражения против введения любого субъективного элемента в коллапс волновой функции.
Все интерпретации квантовой механики эмпирически неразличимы, поскольку они все предсказывают одинаковые результаты квантово-механических экспериментов. Утверждалось, что результаты экспериментов с квантовым ластиком с отложенным выбором эмпирически опровергают эту интерпретацию. Однако было показано, что этот аргумент неверен, поскольку интерференционная картина будет видна только после того, как обнаружение после измерения будет коррелировано с использованием счетчика совпадений; если бы это было не так, эксперимент позволил бы сигнализировать о прошлом. Эксперимент с квантовым ластиком с отложенным выбором также использовался для обоснования этой интерпретации, но, как и в случае с другими аргументами, ни одна из процитированных ссылок не доказывает или не опровергает эту интерпретацию.
Опрос был проведен на конференции по квантовой механике в 2011 году с участием 33 участников (включая физиков, математиков и философов). Исследователи обнаружили, что 6% участников (2 из 33) указали, что, по их мнению, наблюдатель «играет важную физическую роль (например, коллапс волновой функции сознанием)». В этом опросе также говорится, что 55% (18 из 33) указали, что, по их мнению, наблюдатель «играет фундаментальную роль в применении формализма, но не играет особой физической роли». Они также упоминают, что «популярные источники иногда предполагают, что копенгагенская интерпретация приписывает такую роль сознанию. На наш взгляд, это означает неправильное понимание копенгагенской интерпретации».
Многие из создателей квантовой теории считали, что люди могут эффективно исследовать природу, взаимодействуя с ней, и что в этом отношении квантовая механика не отличается от классической механики. Кроме того, Вернер Гейзенберг утверждал, что коллапс волновой функции, «прерывистое изменение функции вероятности», имеет место, когда результат измерения регистрируется в сознании наблюдателя. Однако это происходит потому, что он понимал функцию вероятности как артефакт человеческого знания: он также утверждал, что реальность материального перехода от «возможного» к «действительному» не зависит от разума. Альберт Эйнштейн, который верил в реализм и не принимал теоретическую полноту квантовой механики, аналогично апеллировал к чисто эпистемической концепции волновой функции:
[я защищаю], что кто-то представляет себе пси-функцию [т.е., волновая функция] только как неполное описание реального положения дел, где неполнота описания вызвана тем фактом, что наблюдение за состоянием способно уловить только часть реальной фактической ситуации. Тогда можно, по крайней мере, избежать единичного представления о том, что наблюдение (рассматриваемое как акт сознания) влияет на реальное физическое состояние вещей; тогда изменение пси-функции посредством наблюдения не соответствует по существу изменению реального факта, а скорее изменению в наших знаниях об этом факте.
Гейзенберг и Бор описали квантовую механику в логический позитивист термины. Бор также проявлял активный интерес к философским последствиям квантовых теорий, например к его дополнительности. Он считал, что квантовая теория предлагает полное описание природы, хотя и не подходит для повседневных опытов, которые лучше описываются классической механикой и вероятностью. Бор никогда не указывал демаркационной линии, выше которой объекты перестают быть квантовыми и становятся классическими. Он считал, что это не вопрос физики, а вопрос философии или удобства.
