Interpretarea multor minți - Many-minds interpretation
Interpretarea cu multe minți a mecanicii cuantice extinde interpretarea mai multor lumi propunând că distincția între lumi ar trebui făcută la nivelul minții unui observator individual. Conceptul a fost introdus pentru prima dată în 1970 de H. Dieter Zeh ca o variantă a interpretării lui Hugh Everett în legătură cu decoerența cuantică , iar mai târziu (în 1981) a fost numită în mod explicit o interpretare multiplă sau multiconștientă. Denumirea de interpretare multi-minți a fost folosită pentru prima dată de David Albert și Barry Loewer în 1988.
Istorie
Interpretări ale mecanicii cuantice
Diferitele interpretări ale mecanicii cuantice implică de obicei explicarea formalismului matematic al mecanicii cuantice sau crearea unei imagini fizice a teoriei. În timp ce structura matematică are o bază puternică, există încă multe dezbateri cu privire la interpretarea fizică și filosofică a teoriei. Aceste interpretări vizează abordarea diferitelor concepte, cum ar fi:
- Evoluția stării unui sistem cuantic (dată de funcția de undă ), de obicei prin utilizarea ecuației Schrödinger . Acest concept este aproape universal acceptat și rareori este supus dezbaterii.
- Problema de măsurare , care se referă la ceea ce numim colapsul funcției de undă - prăbușirea unei stări cuantice într-o măsurare definită (adică un stat propriu specific al funcției de undă). Dezbaterea dacă se produce efectiv acest colaps este o problemă centrală în interpretarea mecanicii cuantice.
Soluția standard pentru problema măsurării este interpretarea „ortodoxă” sau „Copenhaga”, care susține că funcția de undă se prăbușește ca rezultat al unei măsurări efectuate de un observator sau aparat extern sistemului cuantic. O interpretare alternativă, Interpretarea Multe-lumi, a fost descrisă pentru prima dată de Hugh Everett în 1957 (unde a fost numită interpretarea statului relativ, numele Multe-lumi a fost inventat de Bryce Seligman DeWitt începând din anii 1960 și finalizat în anii 70). Formalismul său de mecanică cuantică a negat faptul că o măsurare necesită un colaps de undă, sugerând în schimb că tot ceea ce este cu adevărat necesar pentru o măsurare este că o conexiune cuantică se formează între particulă, dispozitivul de măsurare și observator.
Interpretarea multor lumi
În formularea originală a stării relative, Everett a propus că există o funcție de undă universală care descrie realitatea obiectivă a întregului univers. El a afirmat că atunci când subsistemele interacționează, sistemul total devine o suprapunere a acestor subsisteme. Aceasta include observatori și sisteme de măsurare, care devin parte a unei stări universale (funcția de undă) care este întotdeauna descrisă prin intermediul ecuației Schrödinger (sau a alternativei sale relativiste). Adică, stările subsistemelor care au interacționat devin „încurcate” în așa fel încât orice definiție a unuia trebuie să o implice în mod necesar pe cealaltă. Astfel, starea fiecărui subsistem poate fi descrisă numai în raport cu fiecare subsistem cu care interacționează (de unde și numele de stare relativă).
Acest lucru are câteva implicații interesante. Pentru început, Everett a sugerat că universul este de fapt nedeterminat ca întreg. Pentru a vedea acest lucru, luați în considerare un observator care măsoară o particulă care începe într-o stare nedeterminată, deopotrivă atât spin-up, cât și spin-down - o suprapunere a ambelor posibilități. Atunci când un observator măsuri care se rotesc de particule, cu toate acestea, întotdeauna registre ca , fie în sus sau în jos. Problema modului de a înțelege această trecere bruscă de la „atât în sus cât și în jos” la „fie în sus, fie în jos” se numește problema măsurării . Conform interpretării multor lumi, actul de măsurare a forțat o „împărțire” a universului în două stări, una spin-up și cealaltă spin-down, și cele două ramuri care se extind de la aceste două state independente ulterior. O ramură măsoară. Celelalte măsuri în jos. Privind instrumentul informează observatorul pe ce ramură se află, dar sistemul în sine este nedeterminat în acest sens și, prin extensie logică, probabil orice nivel superior.
„Lumile” din teoria multor lumi sunt apoi doar istoria completă a măsurătorilor până și în timpul măsurării în cauză, unde se produce divizarea. Aceste „lumi” descriu fiecare o stare diferită a funcției de undă universală și nu pot comunica. Nu există prăbușirea funcției de undă într-o stare sau alta, ci mai degrabă te regăsești în lume care duce la măsurarea pe care ai făcut-o și nu știi de celelalte posibilități care sunt la fel de reale.
Interpretarea multor minți
Interpretarea cu multe minți a teoriei cuantice este cu multe lumi, cu distincția dintre lumi construite la nivelul observatorului individual. Mai degrabă decât lumile care se ramifică, este mintea observatorului.
Scopul acestei interpretări este de a depăși conceptul fundamental ciudat al observatorilor care se află într-o suprapunere cu ei înșiși. În lucrarea lor din 1988, Albert și Loewer susțin că pur și simplu nu are sens ca cineva să se gândească la mintea unui observator pentru a fi într-o stare nedeterminată. Mai degrabă, atunci când cineva răspunde la întrebarea despre starea unui sistem pe care a observat-o, trebuie să răspundă cu certitudine deplină. Dacă se află într-o suprapunere de stări, atunci această certitudine nu este posibilă și ajungem la o contradicție. Pentru a depăși acest lucru, ei sugerează apoi că doar „corpurile” minților se află într-o suprapunere și că mințile trebuie să aibă stări definite care nu sunt niciodată în suprapunere.
Când un observator măsoară un sistem cuantic și se încurcă cu acesta, acesta constituie acum un sistem cuantic mai mare. În ceea ce privește fiecare posibilitate din funcția de undă, corespunde o stare mentală a creierului. Și în cele din urmă, doar o singură minte este experimentată, ceea ce îi determină pe ceilalți să se ramifice și să devină inaccesibili, deși reali. În acest fel, fiecare ființă simțitoare este atribuită cu o infinitate de minți, a căror prevalență corespunde amplitudinii funcției de undă. Pe măsură ce un observator verifică o măsurătoare, probabilitatea de a realiza o măsurare specifică se corelează direct cu numărul de minți pe care le au acolo unde văd acea măsurătoare. În acest fel, natura probabilistică a măsurătorilor cuantice este obținută prin Interpretarea Mintilor Multe.
Non-localitate cuantică în interpretarea cu multe minți
Luați în considerare un experiment în care măsurăm polarizarea a doi fotoni . Când fotonul este creat are o polarizare nedeterminată . Dacă un flux din acești fotoni este trecut printr-un filtru de polarizare, 50% din lumină este trecută. Aceasta corespunde fiecărui foton având 50% șanse să se alinieze perfect cu filtrul și să treacă astfel sau să fie aliniat greșit (cu 90 de grade față de filtrul de polarizare) și să fie absorbit. Cuantic mecanic, aceasta înseamnă că fotonul se află într-o suprapunere de stări în care este fie trecut, fie absorbit. Acum, luați în considerare includerea unui alt detector de fotoni și polarizare. Acum, fotonii sunt creați în așa fel încât să fie încurcați . Adică, atunci când un foton capătă o stare de polarizare, celălalt foton se va comporta întotdeauna ca și când ar avea aceeași polarizare. Pentru simplitate, luați al doilea filtru, fie pentru a fi perfect aliniat cu primul, fie pentru a fi perfect aliniat greșit (diferență de unghi de 90 de grade, astfel încât să fie absorbită). Dacă detectoarele sunt aliniate, ambii fotoni sunt trecuți (adică spunem că sunt de acord ). Dacă sunt aliniate greșit, doar primele treceri și al doilea este absorbit (acum nu sunt de acord ). Astfel, încurcarea provoacă corelații perfecte între cele două măsurători - indiferent de distanța de separare, făcând interacțiunea non-locală . Acest tip de experiment este explicat în continuare în Non-localitatea și relativitatea cuantică a lui Tim Maudlin și poate fi legat de experimentele de testare Bell . Acum, luați în considerare analiza acestui experiment din punctul de vedere al multor minți:
Niciun observator simțitor
Luați în considerare cazul în care nu există un observator simțitor, adică nu există minte în jurul său pentru a observa experimentul. În acest caz, detectorul va fi într-o stare nedeterminată. Fotonul este trecut și absorbit și va rămâne în această stare. Corelațiile sunt reținute prin faptul că niciuna dintre „mințile”, sau stările funcționale ale undei, nu corespund cu rezultate necorelate.
Un observator simțitor
Acum extindeți situația pentru ca un simțitor să observe dispozitivul. Acum și ei intră în starea nedeterminată. Ochii, corpul și creierul lor văd ambele rotiri în același timp. Cu toate acestea, mintea alege stocastic una dintre direcții și asta este ceea ce vede mintea. Când acest observator trece la al doilea detector, corpul lor va vedea ambele rezultate. Mintea lor va alege rezultatul care este de acord cu primul detector, iar observatorul va vedea rezultatele scontate. Cu toate acestea, mintea observatorului care vede un rezultat nu afectează direct starea îndepărtată - nu există doar o funcție de undă în care corelațiile așteptate nu există. Adevărata corelație se întâmplă doar atunci când trec de fapt la al doilea detector.
Doi observatori simțitori
Când doi oameni se uită la doi detectori diferiți care scanează particulele încurcate, ambii observatori vor intra într-o stare nedeterminată, ca și în cazul unui singur observator. Aceste rezultate nu trebuie să fie de acord - mintea celui de-al doilea observator nu trebuie să aibă rezultate care să se coreleze cu cele ale primului. Când un observator spune rezultatele celui de-al doilea observator, cele două minți ale acestora nu pot comunica și astfel vor interacționa doar cu corpul celuilalt, care este încă nedefinit. Când al doilea observator răspunde, corpul său va răspunde cu orice rezultat este de acord cu mintea primului observator. Aceasta înseamnă că ambele minți ale observatorului vor fi într-o stare a funcției de undă care obține întotdeauna rezultatele așteptate, dar individual rezultatele lor ar putea fi diferite.
Non-localitatea interpretării multor minți
După cum am văzut astfel, orice corelație văzută în funcția de undă a minții fiecărui observator este concretă numai după interacțiunea dintre diferiții polarizatori. Corelațiile la nivelul minților individuale corespund apariției nelocalității cuantice (sau echivalent, încălcării inegalității lui Bell ). Deci, lumea numeroasă este non-locală sau nu poate explica corelațiile EPR-GHZ.
A sustine
În prezent, nu există dovezi empirice pentru interpretarea multor minți. Cu toate acestea, există teorii care nu discreditează interpretarea multor minți. În lumina analizei lui Bell asupra consecințelor nelocalității cuantice, sunt necesare dovezi empirice pentru a evita inventarea unor concepte fundamentale noi (variabile ascunse). Două soluții diferite ale problemei măsurătorilor apar atunci concepute: prăbușirea lui von Neumann sau interpretarea stării relative a lui Everett . În ambele cazuri se poate restabili un paralelism psiho-fizic (modificat corespunzător).
Dacă procesele neuronale pot fi descrise și analizate, s-ar putea crea unele experimente pentru a testa dacă afectarea proceselor neuronale poate avea un efect asupra unui sistem cuantic. Ar putea apărea speculații cu privire la detaliile acestei cuplări conștientizare-sistem fizic local pe o bază pur teoretică, cu toate acestea ar fi ideală căutarea lor experimentală prin studii neurologice și psihologice.
Obiecții
La suprafață Multe-minți încalcă, fără îndoială, Razorul lui Occam ; susținătorii contestă faptul că, de fapt, aceste soluții minimalizează entitățile prin simplificarea regulilor care ar fi necesare pentru a descrie universul.
Nimic din teoria cuantică însăși nu necesită fiecare posibilitate în cadrul unei funcții de undă pentru a completa o stare mentală. Deoarece toate stările fizice (adică stările creierului) sunt stări cuantice, stările lor mentale asociate ar trebui să fie și ele. Cu toate acestea, nu este ceea ce experimentăm în realitatea fizică. Albert și Loewer susțin că mintea trebuie să fie intrinsec diferită de realitatea fizică descrisă de teoria cuantică. Prin urmare, ei resping fizicismul identității de tip în favoarea unei atitudini nereductive. Cu toate acestea, Lockwood salvează materialismul prin noțiunea de supraveghere a mentalului asupra fizicului.
Cu toate acestea, Interpretarea Multe-minți nu rezolvă problema hulks fără minte ca o problemă de supraveghere. Stările mentale nu supraveghează stările cerebrale, deoarece o anumită stare cerebrală este compatibilă cu diferite configurații ale stărilor mentale.
O altă obiecție serioasă este că lucrătorii din interpretările No Collapse nu au produs decât modele elementare bazate pe existența certă a dispozitivelor de măsurare specifice. Ei au presupus, de exemplu, că spațiul Hilbert al universului se împarte în mod natural într-o structură tensorială a produsului compatibilă cu măsurarea luată în considerare. De asemenea, au presupus, chiar și atunci când descriu comportamentul obiectelor macroscopice, că este adecvat să se utilizeze modele în care doar câteva dimensiuni ale spațiului Hilbert sunt utilizate pentru a descrie tot comportamentul relevant.
Mai mult, întrucât Interpretarea Mintilor Multe este coroborată de experiența noastră a realității fizice, o noțiune de multe lumi nevăzute și compatibilitatea acesteia cu alte teorii fizice (adică principiul conservării masei) este dificil de reconciliat. Conform ecuației lui Schrödinger, masa-energia sistemului combinat observat și a aparatului de măsurare este aceeași înainte și după. Cu toate acestea, la fiecare proces de măsurare (adică împărțirea), energia totală a masei ar crește aparent
Peter J. Lewis susține că Interpretarea cu multe minți a mecanicii cuantice are implicații absurde pentru agenții care se confruntă cu decizii de viață sau de moarte.
În general, teoria Mintilor Multe susține că o ființă conștientă care observă rezultatul unui experiment aleatoriu cu sumă zero va evolua în doi succesori în diferite stări de observator, fiecare dintre aceștia observând unul dintre rezultatele posibile. Mai mult, teoria vă sfătuiește să favorizați alegerile în astfel de situații proporțional cu probabilitatea ca acestea să aducă rezultate bune diferiților dvs. succesori. Dar într-un caz de viață sau de moarte, cum ar fi intrarea în cutie cu pisica lui Schrödinger, veți avea un singur succesor, deoarece unul dintre rezultate vă va asigura moartea. Deci, se pare că Interpretarea Multe-minți vă sfătuiește să intrați în cutie cu pisica, deoarece este sigur că singurul dvs. succesor va ieși nevătămat. Vezi și sinuciderea cuantică și nemurirea .
În sfârșit, presupune că există o oarecare distincție fizică între un observator conștient și un dispozitiv de măsurare neconștient, astfel încât pare să necesite eliminarea ipotezei puternice Church-Turing sau postularea unui model fizic pentru conștiință.