См. новый мой текст "Многомирное бессмертие"с подробным изложением вопроса
http://www.proza.ru/2009/12/27/1308
10th November, 1998
Означает ли многомирная интерпретация квантовой механики бессмертие?
Джеймс Хигго
Does the 'many-worlds' interpretation of quantum mechanics imply immortality?
James Higgo
18 Harcourt Terrace
London SW10 9JR
e-mail: j@higgo.com (не работает, Хигго погиб в авиакатастрофе, по словам его матери, но она верит, что он жив в других мирах)
оригинал:
http://www.higgo.com/quantum/qti.htm
Перевод: Алексей Валерьевич Турчин, avturchin * mail.ru
Разрешено некоммерческое использование перевода.
Краткое содержание.
Многомирная интерпретация (MWI) квантовой физики Эверретом постулирует, что все системы развиваются согласно уравнению Шрёдингера, тогда как более конвенциональная Копенгагенская интерпретация говорит, что это так только до момента восприятия, в момент которого уравнение коллапсирует. Предлагаемая статья рассматривает некоторые философские вопросы, возникающие в связи с MWI интерпретацией. Опираясь на мысленный эксперимент Тегмарка (Tegmark, 1997) о «квантовом самоубийстве» и анализ Стаппом (Stapp, 1998) квантовых эффектов с ионами кальция в синапсах нейронов, MWI может быть логическим основанием для «Квантовой теории бессмертия» (QTI).
Многомирная интерпретация квантовой физики.
Для начала, дисклеймер для тех, кто новичок в предмете: Нильс Бор, основатель современной квантовой теории, сказал: «Любой, кто не шокирован квантовой теорией, не понимает её». И он не знал о многомирной интерпретации (MWI). Квантовая механика (QM), о которой здесь идёт речь, является вполне мэйнстримом современной науки, хотя она до сих пор кажется безумной физикам, у которых нет другого выбора, кроме как принимать её. Основное допущение, которое я здесь делаю, это принятие MWI Эверетта (Everett's,1957), которое – только одно из полудюжины интерпретаций QM. Согласно разным опросам MWI и оригинальная Копенгагенская интерпретация 1927-ого года имеют равные доли голосов среди физиков, но многие из великих (Хогинг, Феман, Дойч, Вайнберг), как говорят, выступали за MWI. (Price, 1995)
Таинственность квантовой физики может быть продемонстрирована в знаменитом эксперименте с параллельными щелями. Он показывает, что отдельные фотоны как бы разделяются на две частицы, которые, тем не менее, интерферируют одна с другой, как если бы они были волнами. Копенгагенская интерпретация этого феномена и уравнения, его описывающие, были согласованы на конференции 1927 года в Солвее (Solvay); они утверждают, по существу, что волновой пакет частиц неким образом коллапсирует, когда он наблюдается - это с необходимостью означает связь между сознанием наблюдателя и частицей.
MWI, с другой стороны, утверждает, что уравнения, используемые для предсказания квантово-механических явлений, продолжают действовать и после наблюдения – а именно так, что все события происходят одновременно, но в силу «декогеренции» мы не можем в действительности видеть радиоактивный источник одновременно распавшимся и не распавшимся. За объяснением, почему это означает параллельные миры, см. Vaidman (1996).
Есть один путь доказать истинность MWI и ложность Копенгагенской и других интерпретаций. К сожалению, экспериментатор может доказать это только для себя, и никогда не сможет убедить кого-либо другого в своей правоте.
Мысленный эксперимент Тегмарка «Квантовое самоубийство».
Тегмарк (1997) описывает эксперимент «Квантовое самоубийство» следующим образом (я упростил текст и убрал математическое доказательство):
«Пусть у нас есть аппарат, называемый «квантовое ружьё», который, каждый раз при нажатии спускового крючка производит измерение z-спина какой-нибудь частицы. (Частицы могут иметь спин, направленный вверх или вниз, по-видимому, по воле случая.) он соединён с пулемётом, который выпускает одну-единственную пулю, если результат «вниз» и издаёт лишь негромкий щелчок, если результат «вверх»… Экспериментатор вначале помещает мешок с песком напротив пулемёта и просит своего ассистента нажать на спусковой крючок десять раз. Все интерпретации квантовой механики предполагают, что экспериментатор услышит выглядящей случайной последовательность выстрелов и осечек, вроде: «бах-щёлк-бах-бах-бах-щёлк-щёлк-бах-щёлк-щёлк». Затем экспериментатор инструктирует своего ассистента нажать на спуск ещё десять раз и помещает свою голову напротив ствола. В этом случае призывы «заткнись-и-считай» не-MWI интерпретаций квантовой механики не имеют значения для мёртвого наблюдателя… И эти интерпретации будут отличаться в своих предсказаниях. В интерпретациях, где имеет место явным образом обозначенный коллапс волновой функции в разные состояния, экспериментатор будет либо жив, либо мёртв, после первого запуска аппарата, так что он может ожидать услышать, возможно, один или два щелчка (если он умеренно везуч), а затем игра закончена, ничего больше. В MWI, с другой стороны, … предсказание состоит в том, что экспериментатор услышит щелчок со 100 процентной вероятностью. Когда ассистент закончит выполнять эти незавидные предписания, экспериментатор услышит десять щелчков и заключит, что все интерпретации квантовой механики с коллапсом волновой функции следует исключить с достоверностью 1-0,5**n = 99.9%. Если экспериментатор хочет исключить эти интерпретации с достоверностью «десять сигма», ему достаточно просто продолжить эксперимент достаточно долго. Однажды, чтобы проверить, что аппарат работает, он может убрать свою голову в сторону от пулемёта тут же услышать, как он стреляет. Отметьте, однако, что почти во всех случаях ассистент обнаружил, что убил своего босса».
Это означает, что в большинстве вселенных экспериментатор отсутствует, но сам экспериментатор не испытывает смерти.
Теория квантового бессмертия формируется путём переформулирования эксперимента с «квантовым самоубийством» , таким образом, что движение ионов кальция в мозгу используется в качестве заменителя «квантового ружья», согласно работе Стаппа.
Работа Стаппа по поводу «Квантовой теории сознания».
Стапп не принимает MWI, но предпочитает Копенгагенскую интерпретацию по причинам, – по существу, чисто философского порядка – разъяснённым в Stapp (April, 1996) и (July 21, 1998). Это не влияет на полезные соображения, которые он высказал по поводу квантовых эффектов в синапсах. Стапп показывает, что квантовые эффекты в действительности важны в том, как мозг работает. Фактически, они могут оказывать мощнейший эффект на функционирование мозга, если он позволяет выступать им как своего рода аналог квантового компьютера и использовать преимущества поисковых алгоритмов, подобных тем, что предлагал Grover (1997).
Доказательства Стаппа (Stapp, April, 1996), что квантовые эффекты должны присутствовать в мозгу, следующие:
«Ион кальция, входящий в бутон (расширение на конце аксона, которое формирует синапс – прим.пер.) диаметром х, по принципу неопределённости Гейзенберга, имеет разброс момента hbar/x, и таким образом, разброс скорости в (hbar/x)/m, и соответственно неопределённость положения во времени, если частица свободно движется, t(hbar/x)/m. Предполагая, что t= 200 микросекунд – типичное время диффузии иона из отверстия микротрубки до места запуска процесса выделения нейротрансмиттеров, и предполагая, что h = 1 нанометр и включая множитель 10Е-5 в связи с диффузным замедлением, можно вычислить, что диаметр волновой функции будет около 40 раз от 10Е-8 сантиметров, что сравнимо с размерами самого иона кальция».
Другими словами, вполне возможно, что в некоторых вселенных нейротрансмиттер активирует свою цель, в то время как в других – нет, просто в силу принципа неопределённости Гейзенберга.
Это важно для попыток понять, как мозг может работать в качестве квантового компьютера, и очень интересно, если мы объединим эти идеи с экспериментов Тегмарка.
Тегмарк и Стапп.
Рассмотрим ион кальция, который имеет 50 процентную вероятность активировать, согласно принципу неопределённости Шредингера, рецептор, на который он нацелен. Представим, что этот рецептор определяет разницу между двумя возможными состояниями ума: одно, связанное с решением мотоциклиста обогнать автомобиль на опасной дороге, и другое, связанное с противоположным решением. Предположим, что обгон будет фатальным.
Мотоциклист – это экспериментатор в квантовом самоубийстве Тегмарка . Согласно предсказанию MWI, мотоциклист обнаружит, что он принял решение, соответствующее сохранению в живых, со 100 процентной уверенностью. Конечно, внешние наблюдатели в 50 процентах вселенных увидят ужасную аварию.
Теория Квантового Бессмертия, развиваемая здесь, доказывает, что все решения о жизни-и-смерти связаны с одними и теми же квантово-механическим упражнениями. Во всех случаях выбора жизни или смерти «экспериментатор» обнаружит, что он выбрал жизнь.
Дальнейшие выводы.
Дойч (1997) доказывает, что из MWI следует, что всё возможное существует – где-нибудь в «мультиверсе». Если это правда, мы можем сказать, что имеется множество вселенных, где вы, дорогой читатель, достигли миллиардолетнего возраста.
Следует ли из этого, что сознание экспериментатора неизбежно «закончит» в одной из этих вселенных? Если да, то мы бессмертны – с нашей точки зрения.
Проблемы с теорией квантового бессмертия.
Теория квантового бессмертия базируется на нескольких спорных предположениях: на усовершенствованной Дойчем пост-Эвереттовской гипотезы «многих миров»; на эксперименте Тегмарка о квантовом самоубийстве, на работах Стаппа о квантовых эффектах в мозгу, и более чувствительно, на идее о том, что особая разновидность квантового ружья может быть обобщена на любой сценарий выбора жизни-или-смерть.
Bibliography
Deutsch, David, The Fabric of Reality, (Penguin Books, 1997)
DeWitt, B. S. and N. Graham, eds., The Many Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, (Princeton University Press, Princeton, 1973).
Grover, L. K, 'Quantum mechanics helps in searching for a needle in a haystack', Phys. Rev. Lett 79, 325-328 (1997)
Price, Michael Clive, Many-Worlds FAQ (Website, 1995)
Stapp, Henry P., Quantum Ontology and Mind-Matter Synthesis (Lawrence Berkeley National Laboratory, July 21 1998)
Stapp, Henry P., Science of Consciousness and the Hard Problem (Proceedings of the Conference Toward a Science of Consciousness, University of Arizona, April 8-13,1996)
Steane, Andrew, Quantum Computing (Preprint, July 1997)
Tegmark, Max, 'The Interpretation of Quantum Mechanics: Many Worlds or Many Worlds', (Preprint, September 15, 1997)
Комментарии переводчика:
Я сам открыл эту теорию в 1990 году, размышляя над концепцией «вечного возвращения» Фридриха Ницше. Увы, я тогда не умел и не хотел обеспечить свой приоритет, по теме – впрочем, Эверетт сию мысль высказывал ещё 50 лет назад, так что потеря не велика.
1. Эвереттовская многомирная интерпретация не является необходимым условием «квантового бессмертия». Инфляция, хаотическиея инфляция, параллельные миры и общие соображения о бесконечности вселенной каждое независимо приводят к тезису, что всё возможное существует, причём в бесконечном числе копий.
2. Доказать, что смерть есть – значит доказать, что нечто не существует – то есть, что не существует продолжения меня. Это всегда трудно.
3. Мысль о собственной смерти является логической ошибкой, связанной с учетверением терминов. В умозаключении «Все люди смертны – я человек – значит я умру» идея о смерти используется в двух разных значениях, а именно, «смерть-для-других» и «смерть для себя», то есть исчезновение наблюдателя. Можно сказать и иначе: Понятие о смерти-для-себя, то есть исчезновении наблюдателя, выводится из аналогии со смертью для других. Однако определение нельзя использовать в качестве доказательства. Nabokov, ‘Pale fire’: Another will die, I am not another, I will not die. – похожий ход мысли, хотя умозаключение неверное.
4. основные попытки опровержения этой идеи стоят на том, что моя копия – это не я. Если я – не моя копия, значит, во мне есть некий субстрат идентичности, условно говоря, душа, который не является информацией. (Ибо вся информация есть в копии)
Что может быть этим?
А) непрерывность сознания.
Б) атомы опыта – моя точка зрения
В) существо из матрицы более высокого порядка, которое живёт внутри меня, как классическая душа в теле.
Однако, чем бы это ни было, оно должно быть бессмертным, иначе к нему в равной мере применимо квантовое бессмертие. Таким образом, рассуждение о квантовом бессмертии означает наличие некой формы бессмертия, независимо от того, истинно оно или ложно.
Копенгагенская интерпретация не позволяет «избежать» бессмертия, поскольку в нём сознание оказывается необходимой частью по «производству» вселенной.
5. Квантовое бессмертие может быть трансформировано в универсальный исполнитель желаний. Если сделать устройство, которое убивает меня во всех мирах, кроме того мира, где выполняется некое заданное условие.
Возможно, некоторая форма такого устройства связана с фактами магии и телепатии в обычном мире. Тогда я не умираю, но уменьшается моя «толщина» как множества когерентных миров. Это объясняет редкость таких способностей и то, что они легко истощаются.
6. Если человека заморозить в жидком азоте, то через 100 лет его разморозят только в той цивилизации, которая преодолела все экзистенциальные риски.
7. Если есть два класса миров, реальные и матрицы, и среди этих матриц есть подкласс, которые настроены на постоянное выживание меня, то рано или поздно этот подкласс станет доминирующим в моём опыте.
Непонятно, как это соотносится с историей цивилизации в целом.
Например, есть мнение, что поскольку выживание индивида без поддерживающей культуры невозможно, то раз я доживу силами квантового бессмертия до 22 века, то и некая цивилизация должна до него дожить.
Это означает квантовое бессмертие цивилизации как целого
8. Многомирная интерпретация будущего порождает проблемы с планированием. Если в обычном планировании мы обычно учитываем только самые вероятные исходы, то здесь мы должны принять самые невероятные исходы как неизбежные. Поскольку представить это невозможно, любое сознание равно или поздно вернётся к обычному миропониманию. Есть вопрос и о том, как мы должны считать количество возможных будущ – по количеству возможностей, или с учётом веса каждой возможности – её вероятности.
9. Квантовое бессмертие означает только непрерывность осознания в ближайшие будущие моменты времени, но ничего не говорит о длительном сохранении жизненного опыта. Оно ничего не может поделать с болезнью Альцгеймера. (Точно так же мы могли бы продолжить непрерывность своего сознания в прошлое, но наша память ограничена и имеет некий объём, не превышающий истории нашей жизни на земле, за исключением недоказанных случаев вспоминания прошлых жизней.)
Однако среди всех будущ маразматика, больного Альцгеймером, есть одно, в котором он выздоровеет и вспомнит весь свой прошлый опыт. С точки зрения самого жизненного опыта период маразма будет лишь короткой лакуной, как дневной сон. (Это подразумевает привязку системы координат к определённой информации. Например, к вопросу «Где я?»)
10. Нет никакой принципиальной связи самого рассуждения с квантовыми кальциевыми каналами в мозгу. Любые химически процессы квантовые, и разброс в порогах срабатывания нейронов с этим связан.
Более того, даже если бы мозг был механическим конечным автоматом, то рассуждение бы работало ещё лучше! И вполне возможно, что роботы, которые точно знают, что у них нет души, смогут им пользоваться, чтобы оказаться в каком-то одном им нужном мире.