ウィグナーの友人

ウィグナーの友人とは、量子力学の観測問題に関する思考実験「シュレーディンガーの猫」のユージン・ポール・ウィグナーによる拡張版である。この例は、量子力学の理想的または主観的な解釈、またはそのようなものに関するその後の推測を示している。オリジナルの「ウィグナーの友人」の思考実験では、デコヒーレンス効果が考慮されていない。そのため、ウィグナーの主張は1970年代に放棄され、ウィグナーの形式そのままのものは、今日の科学的および哲学的言説では時代遅れと見なされている。ただし、さらに発展させたバージョンの思考実験も公表されている。

1. 基本と思考実験
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量子力学の公準は、現在のバージョンでは、量子力学系は観測時までいわゆる重ね合わせ状態にあると仮定している。ただし、観測するとすぐに、あいまいな「重ね合わせ」の値ではなく、正確な離散状態の値が「確定」される。これを説明することは、量子力学の解釈にとって最も重要な課題の1つであり、いわゆる量子力学の観測問題である。現在、さまざまな一般的な処理方法により、観測の時点が、系が「絡み合った」重ね合わせ状態から「収縮した」明確な状態に変化する時点で識別される。

ウィグナーの思考実験は、多少異なる見方を説明することを目的としている。猫だけでなく、観測者も、量子実験を使用して猫の死を誘発する施設の内部にいると仮定する。遅くとも、外部の観測者が彼から観測結果を伝えられるとすぐに、観測された系の状態が明確に記述される──その点は議論の余地がほとんどないようである。しかし、収縮が以前にすでに起こっていたかどうか、つまりウィグナーの友人がそれを観測した時点でそれが起こっていたかどうかは不明である。ウィグナーの友人の代わりに物理的な装置があった場合、その状態は猫の状態と絡み合い、猫が死ぬ前に引き金になる。したがって、そのような装置自体は重ね合わせ状態になる。ただし、第二の観測者の観点からは、収縮は後で行われる。両方の観測者は同類のものであるため、これは逆説的である。

2. より発展した実験
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2020年に、研究者たちは「シュレーディンガーの猫」と「ウィグナーの友人」をさらに発展させた実験モデルを発表した。量子論がより巨視的なレベルの「観測者」でも有効である場合、少なくとも3つの結論のいずれかを出さなければならないことを示し、そのいずれもが現代の現実の理解と調和することが非常に難しく、ベルの不等式の結論を深化させている。すなわち、「観測された事象の絶対性」、「局所性」、または「非超決定論」などのいずれかが、誤りであるとする。彼らの思考実験では、「観測者」は人間ではなく光子であるか、人間の観測者に最も類似した研究としては、量子コンピューターのシミュレーションによる人工知能である可能性がある。

3. 哲学的議論
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ウィグナー自身はこれから、彼を物質的な世界から区別するのは観測者の非物質的な意識であると結論付けた。したがって、少なくとも存在論的二元論を表している。観念論ではないにしても、そこには物質以外に少なくとも1つの他のタイプの存在がある。ただし、すべてのタイプが重要というわけではない。

ウィグナーによれば、物質と非物質の間のこの境界は、量子力学と古典力学の間の境界であり、これはハイゼンベルク切断と呼ばれる。このような制限は通常定式化されていないが、物質的な系と「意識を持つ観測者」は原則として同じように扱われる。しかし、観測問題は単純に開かれたままであり、意識を持つ観察者は、少なくとも重ね合わせと収縮の間の「終着駅」である。一部の理論家は強固な二元論的、観念論的、あるいは構成主義的な考えを持っており、フォン・ノイマン以来の一部の解釈者は、意識を構成的役割に取り入れて、量子状態の収縮または現実の創造に割り当てる。そのような理論のよく知られた代表者は、例えば、ヘンリー・スタップである。

より一般的な見方は、巨視的な物体との相互作用を介した収縮またはデコヒーレンスを説明する傾向がある。「巨視的」という用語を物理的に指定できる限り、「意識としての収縮」の理論の批判者が反対するように、量子力学に物理的でない要素を持ち込むことは避けられるようである。さらに、多くの批判者によると、「意識」という物理学的に不正確な用語は、意識が存在する場合の基準などに関して、悪名高いほど不明確である。

系の状態の収縮は通信時にのみ行われるという主張を放棄することによって、記述されたパラドックスは、明らかに回避できる。ただし、特定の観念論的な解釈では、これは発生し得ないことになっている。代わりに、代替の存在論と認識論を提案して、例を分析し、それを用いて観念論的な理論を説明する。

その極端な例は、構成主義的系理論家のJohn L. Castiである。第二の観測者の場合、最初の観測者は猫と同じように波動関数の系に属する。ウィグナーにとって、全世界はその一部である。その結果、意識は波動関数を収縮させる決定的な役割を割り当てられる。逆に言えば、「世の中にあるものは、有用な構造にすぎない」。そして、意識から独立した現実の世界は全く存在しないのである。Castiのような推測は、これまでのところ、物理学の哲学の専門家の中に賛同者はほとんどいない。しかし、それらは量子力学の哲学に関する構成主義的理論家による他の主張と類似している。

相対論的解釈の型は、ウィグナーの解釈と構成主義的見解に最も近いものである。これによると、系の状態の記述は、記述された系に対して相対的であり、空間と時間の概念が記述された系の動きと相対的であるという事実に類似している。このアナロジーがどのように正確に解決されるかは不明である。これらの理論の変種によれば、客観性は、記述された系が相互作用するときにのみ発生する。

量子力学のさまざまな解釈の中で、エヴェレットの多世界解釈について述べることは無意味ではない。すなわち、さまざまな系の状態はこの世界では重ね合わされず、代わりに多数の世界に分岐する。観測するとすぐに、これらのうち、どちらが私たちの世界であるかが判明する。この解釈の問題の1つは、予測される観測結果の確率割り当ての説明である。ウィグナーの解釈にもこの問題があるようである。

「多くの心の理論」は複雑な混合形式である。これによると、異なる系の状態は、異なる意識に分岐する。これらの理論はより現実的であり、ウィグナーの理論スケッチや、「意識としての収縮」、およびいくつかの相対論的な理論と共通するものがある。

ウィグナーのシナリオは、より非現実的な答えを導くようである。 しかし、一般に非現実主義的なタイプの解釈のなかでも、van Fraassensのよく洗練された見解は言及に値すると言える。この見解は、意識の特別な状態よりも、より一般的な非現実主義的科学理論的基盤に依存している。

4. フィクション
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スティーヴン・バクスターが1992年に発表したSF小説『Timelike Infinity』には、「ウィグナーの友」を自称し、パラドックスの解釈で破壊的な行為を正当化するカルト集団が出てくる。

5. 脚注
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5.1. 注釈
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5.2. 出典
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6. 参考文献
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7. 関連項目
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観測問題
コペンハーゲン解釈
実体二元論
量子脳理論 - ハメロフによる解釈や、スタップによる解釈などがある