Сегодня, когда мы говорим о «квантовом» и «сознании» в одном контексте, лучше проявлять осторожность, чтобы не быть обвинёнными в мистицизме или шарлатанстве. Однако Юджин Вигнер не беспокоился об этом, когда писал свои «Замечания о вопросе разума и тела» в 1967 году. (Возможно, его вдохновила недавняя Нобелевская премия за вклад в математические основы квантовой механики, которая придала ему немалый авторитет в технических вопросах.)
Вигнер рассматривает вопрос о соотношении разума и тела как философский вопрос о «связи разума и тела» и утверждает, что квантовая механика может многое сказать по этому поводу. Рабочей лошадкой его аргумента является мысленный эксперимент, который теперь называется «Друг Вигнера».
Около пятидесяти лет спустя Даниела Фраучигер и Ренато Реннер сформулировали другой, более сложный мысленный эксперимент, чтобы рассмотреть связанные вопросы в основах квантовой теории.
Взгляды Вигнера
Вигнер придерживается дуалистического взгляда на разум, то есть считает его нематериальным. Для него это представление соответствует общепринятому взгляду, но тем не менее является новым мейнстримным подходом.
Он считает, что квантовая механика возвращает большинству физиков дух декартовского «Cogito ergo sum», который признаёт мысль, то есть разум, как первичную. С созданием квантовой механики концепция сознания вышла на первый план: было невозможно сформулировать законы квантовой механики полностью последовательно без ссылки на сознание.
Вигнер считает, что стандартное представление квантовой механики говорит об определённых результатах, получаемых при измерении наблюдателем. Конечно, это также верно в классической физике. Однако в квантовой теории принципы линейной эволюции и суперпозиции вместе с правдоподобным предположением, что ментальные явления соответствуют физическим явлениям в мозге, приводят к ситуациям, в которых нет механизма для возникновения таких определённых наблюдений.
Таким образом, существует напряжение между фактом, что мы хотели бы приписать определённые наблюдения сознательным агентам, и фактом, что мы хотели бы рассматривать эти наблюдения как соответствующие определённым физическим ситуациям, происходящим в их мозге.
Аргументы Вигнера
Вигнер утверждает, что «если выполняются определённые физико-химические условия, возникает сознание, то есть свойство иметь ощущения». Но работает ли влияние в обратном направлении? Вигнер утверждает, что «традиционный ответ» — нет, но утверждает, что на самом деле такое влияние действительно должно существовать.
Он рассматривает три утверждения:
1. Изолированные физические системы развиваются унитарно.
2. У каждого сознания есть определённый опыт в любое время.
3. Определённый опыт соответствует чистым состояниям субстратов разума и возникает для сознания именно тогда, когда соответствующий субстрат разума находится в соответствующем чистом состоянии.
Первое и второе предположения ограничивают способ трактовки физических и ментальных явлений в модели соответственно.
Мысленный эксперимент Вигнера
Предположим, что наблюдатель, Алиса (назовём так друга), может выполнить измерение некоторой физической величины частицы, которая может принимать два значения. Если Алиса выполняет это измерение, когда частица находится в состоянии суперпозиции, совместная система мозга Алисы и частицы окажется в запутанном состоянии.
Теперь субстрат разума Алисы не находится в чистом состоянии, поэтому, согласно предположению 3, у неё нет определённого опыта. Это противоречит предположению 2. Предложенное Вигнером разрешение этого парадокса состоит в том, что на самом деле предположение 1 неверно, и что существует влияние ментального на физическое, а именно объективный коллапс.
Критика Фраучигера и Реннера
Спустя десятилетия после публикации эссе Вигнера Даниела Фраучигер и Ренато Реннер сформулировали новый мысленный эксперимент, в котором наблюдатели проводят измерения других наблюдателей, чтобы исправить то, что они считали слабостью в аргументе Вигнера.
Они утверждают, что парадокс Вигнера может быть разрешён просто путём указания на разницу в том, что знает каждая сторона. В то время как Вигнер, описывая ситуацию извне, изначально не знает результата измерения своего друга, и поэтому присваивает «абсурдное» запутанное состояние совместной системе, состоящей из её тела и системы, которую она измерила, сама его подруга вполне осведомлена о том, что она наблюдала, и поэтому присваивает системе либо одно, либо другое из состояний, соответствующих определённым результатам измерения.
Эта критика кажется мне несколько несправедливой по отношению к Вигнеру. На самом деле Вигнер возражает против признания двух разных состояний одинаково действительными описаниями на том основании, что эти два состояния соответствуют разным наборам физических свойств совместной системы, состоящей из Алисы и системы, которую она измеряет.
Заключение
В своей недавней статье «Рассуждение через пространственно-подобные поверхности в мысленном эксперименте Фраучигера-Реннера» я представляю две тесно связанные формализации аргумента Фраучигера-Реннера. Они основаны на нескольких наблюдениях:
1. Предположение C должно содержать ссылку на (возможно, разное) время, в которое агенты A и A’ уверены в своих суждениях, поскольку эти состояния знаний меняются.
2. Поскольку Фраучигер и Реннер не разделяют сильный дуализм Вигнера, уверенность агента в данном предложении, как и любое другое ментальное состояние, соответствует в их неявной модели физическому состоянию.
3. Поскольку причинная структура протокола не зависит от абсолютного времени каждого события, внешний агент, описывающий протокол, может выбрать различные «пространственно-подобные поверхности», соответствующие фиксированному времени в разных пространственно-временных вложениях протокола (или в разных инерциальных системах отсчёта).
После разработки математического фреймворка, основанного на этих наблюдениях, я переформулировал предположение C Фраучигера и Реннера двумя способами: во-первых, в терминах утверждения о допустимости итерации конструкции «относительного состояния», которая фиксирует, как условные утверждения интерпретируются в терминах квантовых состояний; во-вторых, в терминах дедуктивного правила, которое позволяет связывать умозаключения в системе квантовой логики.
Доказав, что эти утверждения ложны в математическом фреймворке, я предоставил более формальную версию теоремы о невозможности. Я также показал, что первое утверждение может быть спасено, если конструкция относительного состояния допускается для итерации только «вдоль» одной пространственно-подобной поверхности, а второе — если дедукция позволяет связывать умозаключения «вдоль» одной поверхности.
Таким образом, я надеюсь, что предлагаемый мной анализ проясняет, что именно происходит в мысленном эксперименте Фраучигера и Реннера, что он говорит нам о сочетании физического и ментального в свете квантовой механики и как он соотносится с мысленным экспериментом Вигнера.