Сегодня следует проявлять осторожность, когда мы используем слова «квантовый» и «сознание» в одном контексте, чтобы не быть заподозренными в мистицизме или шарлатанстве. Юджин Вигнер не беспокоился об этом, когда писал свою статью «Замечания по вопросу о разуме и теле» в 1967 году. Возможно, его обнадежила недавно полученная Нобелевская премия за вклад в математические основы квантовой механики, что придало ему немалый авторитет в этой области.Вигнер рассматривает вопрос о разуме и теле как полноценный философский вопрос о «отношении разума к телу» и утверждает, что квантовая механика имеет много что сказать по этому поводу. Основу его аргумента составляет мысленный эксперимент, который теперь известен как «Друг Вигнера». Примерно пятьдесят лет спустя Даниэла Фраухигер и Ренато Реннер сформулировали другой, более сложный мысленный эксперимент для решения связанных вопросов в основах квантовой теории.В этой статье я представлю цели и аргументы Вигнера, а также оценю утверждения Фраухигер и Реннера о недостаточности его подхода, придя к выводу, что они не совсем справедливы, но их мысленный эксперимент действительно интересен и уникален. Наконец, я опишу свою недавнюю статью, в которой формализую аргумент Фраухигер и Реннера таким образом, чтобы прояснить его статус и выделить математическое происхождение их парадокса.
Позиция Вигнера
Вигнер придерживается дуалистического взгляда на разум, то есть он считает его нематериальным. Для него это представляет собой здравый смысл, но тем не менее является новым мейнстримом. Действительно, ещё не так давно большинство физиков-исследователей страстно отрицали «существование» разума или души. Блестящие успехи механистической и, в более общем смысле, макроскопической физики и химии затмили очевидный факт, что мысли, желания и эмоции не материальны, и среди физиков-исследователей почти повсеместно считалось, что кроме материи ничего нет.Вигнер считает, что появление квантовой механики привело к возвращению большинства физиков к духу декартовского «Я мыслю, следовательно, я существую», который признаёт мысль, то есть разум, первичным. С созданием квантовой механики понятие сознания снова вышло на первый план: оказалось невозможным сформулировать законы квантовой механики полностью последовательно без ссылки на сознание.Под этим Вигнер подразумевает, что стандартное представление квантовой механики говорит об определённых результатах, получаемых, когда наблюдатель проводит измерение. Конечно, это также верно и для классической физики. Однако в квантовой теории принципы линейного развития и суперпозиции вместе с правдоподобным предположением, что психические явления соответствуют физическим явлениям в мозге, приводят к ситуациям, в которых нет механизма для возникновения таких определённых наблюдений. Таким образом, существует противоречие между тем фактом, что мы хотим приписать определённые наблюдения сознательным агентам, и тем фактом, что мы хотим рассматривать эти наблюдения как соответствующие определённым физическим ситуациям, происходящим в их мозге.Как только мы убедимся, что в свете квантовой механики психические явления должны рассматриваться наравне с физическими явлениями, мы столкнёмся с вопросом о том, как они взаимодействуют. Вигнер считает само собой разумеющимся, что «если выполняются определённые физико-химические условия, возникает сознание, то есть свойство иметь ощущения». Воздействует ли сознание на материю? Вигнер утверждает, что традиционный ответ заключается в том, что нет, но аргументирует, что на самом деле такое влияние действительно должно существовать.
Критика Фраухигер и Реннера
Десятилетия спустя после публикации эссе Вигнера Даниэла Фраухигер и Ренато Реннер сформулировали новый мысленный эксперимент, включающий наблюдателей, проводящих измерения других наблюдателей, который, по их замыслу, должен был исправить то, что они считали слабостью в аргументе Вигнера. Они утверждают, что аргумент Вигнера не достигает своей цели, и что его парадокс может быть разрешён просто путём указания на различие в том, что знает каждая сторона.Эта критика кажется мне несколько несправедливой по отношению к Вигнеру. На самом деле, возражение Вигнера против признания двух разных состояний как одинаково допустимых описаний заключается в том, что эти два состояния соответствуют разным наборам физических свойств совместной системы, состоящей из Алисы и системы, которую она измеряет. Для Вигнера физические свойства физических систем отличаются от психических свойств сознаний.Тем не менее мысленный эксперимент, разработанный Фраухигер и Реннером, достигает чего-то уникального и интересного. Мы можем понять теорему Вигнера как имеющую следующую форму: «В рамках модели, включающей как психические, так и физические явления, набор очевидно разумных условий того, как модель трактует физические явления, психические явления и их взаимодействие, не может быть полностью удовлетворён». Мысленный эксперимент Фраухигер и Реннера может быть сформулирован в той же форме, с другим выбором того, как реализовать модель и какие условия рассмотреть.
Мой подход
В своей недавней статье «Рассуждения о пространственно-подобных поверхностях в мысленном эксперименте Фраухигер-Реннер» я предоставляю две тесно связанные формализации аргумента Фраухигер-Реннер. Они мотивированы несколькими наблюдениями:1. Предположение C должно ссылаться на (возможно, различные) времена, в которые агенты уверены в своих соответствующих суждениях, поскольку эти состояния знания меняются.2. Поскольку Фраухигер и Реннер не подписываются под сильным дуализмом Вигнера, уверенность агента в данном предложении, как и любое другое психическое состояние, соответствует в их неявной модели физическому состоянию. Таким образом, утверждения типа «Алиса знает, что P» следует понимать как утверждения о состоянии некоторой части мозга Алисы. Условные утверждения типа «если при измерении величины q Алиса наблюдает результат, она знает, что P» следует понимать как утверждения о состоянии составной системы, состоящей из части мозга Алисы, отвечающей за знание P, и части, отвечающей за регистрацию результатов измерения q.3. Поскольку причинно-следственная структура протокола не зависит от абсолютного времени каждого события, внешний агент, описывающий протокол, может выбирать различные «пространственно-подобные поверхности», соответствующие фиксированным временам в различных вложениях протокола в пространство-время (или различным инерциальным системам отсчёта). Нет причин отдавать предпочтение одной из этих поверхностей перед другой, поэтому каждой из них должна быть назначена квантовая состояние. Это можно рассматривать как реализацию релятивистского принципа.После разработки математической основы, основанной на этих наблюдениях, я формулирую предположение C Фраухигер и Реннера двумя способами: во-первых, в терминах утверждения о валидности итерации конструкции «относительного состояния», которая описывает, как условные утверждения интерпретируются в терминах квантовых состояний; во-вторых, в терминах дедуктивного правила, позволяющего связывать выводы в системе квантовой логики. Доказав, что эти утверждения ложны в математической основе, я предоставляю более формальную версию теоремы невозможности. Я также показываю, что первое утверждение может быть спасено, если итерация конструкции относительного состояния разрешена только «вдоль» одной пространственно-подобной поверхности, а второе — если дедукция позволяет связывать выводы только «вдоль» одной поверхности. Другими словами, условие ментальной транзитивности, желаемое Фраухигер и Реннером, фактически может быть объединено с универсальной физической применимостью унитарной квантовой механики, но только если мы ограничим наш анализ одной пространственно-подобной поверхностью.Таким образом, я надеюсь, что предлагаемый мной анализ даёт некоторое представление о том, что именно происходит в мысленном эксперименте Фраухигер и Реннера, что он говорит нам о сочетании физического и психического в свете квантовой механики и как он соотносится с мысленным экспериментом Вигнера.