これは、量子力学が解釈されてきたすべての方法の中で最も驚異的で、魅力的で、示唆に富むものです。多世界解釈 (MWI) は、最もよく知られている形で、私たちがほぼ無限の宇宙に住んでおり、すべてが同じ物理空間に重ね合わされているが、相互に分離され、独立して進化していることを示唆しています。これらの宇宙の多くには、あなたと私のレプリカが存在し、ほとんど見分けがつきませんが、別の人生を送っています.
MWI は、量子論がいかに特異に私たちに思考を強いるかを示しています。それは激しく物議を醸す見解です。量子力学の解釈に関する議論は、客観的な証拠によって解決できない意見の相違がありがちであるため、その情熱で知られています。しかし、MWI が写っている場合、それらの情熱は非常に極端になる可能性があるため、単純に科学的パズルの解決よりも、この問題により多くの投資が行われているのではないかと疑う必要があります。
MWI は、量子力学の他の解釈とは質的に異なりますが、それが認識または認められることはめったにありません。解釈は、量子力学そのものだけでなく、知識と理解が科学において意味すると私たちが考えるものについても語っているからです。それは、最終的に、世界を知るという主張として、どのような理論を要求または受け入れるかを私たちに尋ねます.
デンマークの物理学者ニールス・ボーアが、コペンハーゲン解釈として知られるようになった解釈 (量子力学の正統な見解として広く認識されている) を 1930 年代と 40 年代に明確にし、改良した後、量子力学の中心的な問題は、観測によって作成された不可解な破裂であると思われました。または「波動関数の崩壊」のルーブリックにパッケージ化された測定。
波動関数は、粒子のさまざまな可能な位置など、量子システムのすべての可能な観測可能な状態を定義する数式です。測定が行われて波動関数が崩壊するまでは (それが何を意味するにせよ)、可能な状態のいずれかが他の状態よりも現実性が高いと考える理由はありません。量子システムが実際にこれらの状態のいずれかにあるというわけではありませんが、どの状態かはわかりません。これらの状態のいずれにも当てはまらないと自信を持って言えますが、波動関数自体によって適切に記述されており、ある意味でそれらすべてを観測結果として「許可」しています。では、波動関数が崩壊すると、それらはすべてどこに行くのでしょうか?
一見すると、多世界解釈は、その神秘的な消失行為に対する楽しくシンプルな答えのように見えます。私たちの知覚を除いて、どの状態もまったく消えないと言っています。要するに、波動関数の崩壊を完全にやめようということです。
この解決策は、1957 年のプリンストン大学での博士論文の中で、若い物理学者ヒュー エベレット III によって提案され、ジョン ウィーラーの指導を受けました。それは、私たちがすでに知っていること、つまり量子力学が機能することのみを使用して、「測定問題」を解決すると主張していました.
しかし、ボーアと同僚は、物事を困難にするためだけに波動関数の崩壊を図に持ち込んだわけではありません。それが起こっているように見えるので、彼らはそれをしました。測定を行うと、実際には、量子力学が提供する多くの結果から 1 つの結果しか得られません。波動関数の崩壊は、量子論を現実に結び付けるために要求されたようです.
エヴェレットが言っていたのは、私たちの現実の概念が間違っているということでした。私たちは、測定結果は 1 つしかないと考えています。しかし、実際にはそれらすべてが発生します。私たちはそれらの現実の 1 つしか見ていませんが、他の現実も別の物理的存在を持っています.
実際、これは、宇宙全体が巨大な波動関数によって記述され、その中にすべての可能な現実が含まれていることを意味します。この「普遍的な波動関数」は、エベレットが論文で呼んだように、その構成粒子のすべての可能な状態の組み合わせまたは重ね合わせとして始まります。進化するにつれて、これらの重ね合わせの一部が崩壊し、特定の現実が互いに区別され、分離されます。この意味で、世界は測定によって正確に「作成」されるわけではありません。それらは分離されているだけです。これが、厳密に言えば、あたかも 1 つから 2 つが生成されたかのように、世界の「分割」について (エベレットが話したとしても) 話すべきではない理由です。むしろ、以前は単一の現実の可能性のある未来であった 2 つの現実の解明について話すべきです。
(多世界の解釈は、別の宇宙が別のビッグバンで誕生し、私たち自身の宇宙から常に物理的に切り離されていると想定する多元宇宙仮説とは異なります。)
エベレットが論文を発表し、同時にそのアイデアを尊敬される物理学雑誌に発表したとき、それはほとんど無視されました。人々が注目し始めたのは 1970 年のことでした。広く読まれている雑誌 Physics Today でこのアイデアに関する解説が発表された後です。 アメリカの物理学者ブライス・デウィットによる.
この精査により、エベレットの論文が幾分かすり抜けていたという疑問が生じました。量子測定のすべての可能な結果が実際に存在する場合、それらはどこにあり、なぜ 1 つしか見えない (または見えると思う) のでしょうか?これが、多くの世界の出番です。DeWitt は、測定の別の結果は並行現実、つまり別の世界に存在しなければならないと主張しました。電子の経路を測定すると、この世界ではこのように進んでいるように見えますが、別の世界ではそのように進んでいました.
これには、電子が横断するための並列の同一の装置が必要です。さらに、それを観察するには平行線が必要です — 測定の行為を通してのみ、状態の重ね合わせが「崩壊」しているように見えるからです。この複製プロセスは、いったん始まると終わりがないように思われます。電子が移動した場所を除いてすべての点で同一の、1 つの電子の周りに完全な平行宇宙を構築する必要があります。波動関数の崩壊の複雑さを回避できますが、別の宇宙を作成することを犠牲にします.この理論は、科学理論が通常予測する方法で他の宇宙を正確に予測するわけではありません。これは、他の電子経路も実在するという仮説からの推論にすぎません。
測定とは何かを理解すると、この写真は本当に贅沢になります。ある見方では、1 つの量子実体と別の量子実体 (原子から跳ね返る光の光子) の間の相互作用は、別の結果を生み出す可能性があるため、平行宇宙が必要になります。デウィットが言ったように、「すべての星、すべての銀河、宇宙の隅々で起こるすべての量子遷移は、地球上のローカルな世界を無数のコピーに分割しています。」この「多元宇宙」では、物理学者であり多世界の支持者であるマックス・テグマークは、「すべての可能な状態があらゆる瞬間に存在する」と述べています。パラレル ユニバースの 1 つです。
特に、測定が行われると、以前は 1 つだったオブザーバーのバージョンが 2 つ (またはそれ以上) 存在します。 「決定を下す行為」と Tegmark は言います。ここでの決定は測定としてカウントされ、さまざまな可能性から特定の結果を生成します。「人は複数のコピーに分割されます。」両方のコピーは、ある意味で最初の観察者のバージョンであり、どちらも「現実世界」であると確信している、独特で滑らかに変化する現実を経験しています。最初は、これらの観察者はすべての点で同一であるが、1 人は電子のこの経路 (または測定されているもの) を観察し、もう 1 人はその経路を観察した。しかし、その後、誰が言うことができますか？彼らの宇宙はそれぞれの道を歩み、絶え間なく解き明かされる軌跡をたどります。
MWI がすべての魅力と宣伝を勝ち取る量子力学の解釈である理由がわかるでしょう。それは、私たちには複数の自己があり、別の宇宙で別の生活を送り、夢見ても決して達成できない (または挑戦する勇気がない) すべてのことを実行している可能性が高いことを示しています。取らなかった道はありません。グウィネス・パルトロウのキャラクターが多世界にインスパイアされた 1998 年の映画 Sliding Doors でバンにひかれるなど、すべての悲劇について 、救いと勝利があります。
誰がその考えに抵抗できるでしょうか?
もちろん、いくつかの質問があります。
手始めに、世界を分岐させるというこのビジネスについて。分割は実際にどのように行われるのですか?
これは現在、「デコヒーレンス」と呼ばれるプロセスを通じて、微視的な量子イベントがどのようにして巨視的で古典的な動作を引き起こすかという問題にかかっていると考えられています。定義上、デコヒーリングされた波動関数は互いに直接的な因果関係を持つことができないため、並列量子世界はデコヒーリングされると分割されます。このため、1970 年代と 80 年代に開発されたデコヒーレンスの理論は、以前は漠然とした不測の事態に明確な根拠を提供することで、MWI を活性化するのに役立ちました。
この見方では、分割は突然の出来事ではありません。それはデコヒーレンスを通じて進化し、デコヒーレンスが宇宙間の干渉の可能性をすべて取り除いたときにのみ完成します。ホルヘ・ルイス・ボルヘスの物語「分岐路の庭」における未来の分岐に似ていると、異なる世界の出現を考えるのが一般的ですが、より良い例えは、振ったサラダドレッシングが油の層に徐々に分離するようなものかもしれません.そして酢。その場合、いくつの世界があるかを尋ねることは無意味です — 物理学の哲学者であるデイビッド・ウォレスが適切に述べているように、この質問は「昨日あなたはいくつの経験をしましたか?」と尋ねるようなものです。それらのいくつかを特定することはできますが、それらを列挙することはできません.
もう少し正確に言えるのは、どのような現象が分裂を引き起こすのかということです。要するに、めまいがするほど大量に発生する必要があります。私たち自身の体の中で、少なくとも同じ時間空間で分子同士が遭遇するのと同じくらい多くの分裂イベントが毎秒私たちに影響を与えているに違いありません.これらの数字は天文学的です。
MWI の主な科学的魅力は、量子力学の標準的な数学的表現に変更や追加を必要としないことです。波動関数の神秘的でアドホックで突然の崩壊はありません。そして事実上、定義上、観察結果と完全に一致する実験結果を予測します。
しかし、それが言っていることを真剣に受け止めれば、量子力学の概念的および形而上学的な問題は、この明らかな仮定の倹約と予測の一貫性によっては解消されないことがすぐに明らかになります。
MWI は確かに解釈の中で最も分極化しています。一部の物理学者は、それをほとんど自明の理にかなっていないと考えています。一方、「エヴェレッティ派」は、これが量子力学について考える最も論理的で一貫した方法であるという信念を揺るぎないものにすることがよくあります。彼らの何人かは、それが唯一のもっともらしい解釈であると主張します — エベレッティアンのデイビッド・ドイチュにとって、それは実際には量子論の「解釈」ではなく、恐竜が化石記録の「解釈」であるのと同じです。それはまさに量子力学です。 「唯一驚くべきことは、それがまだ物議を醸していることです」と Deutsch 氏は言います。
私自身の見解では、MWI の問題は圧倒的であるというものです。それは、MWI が間違っているに違いないことを示しているからではなく、一貫性を欠いているからです。それを意味のある形で明確に表現することはできません。
問題を要約しようと思いますが、最初に、間違った異議を省きましょう。審美的な理由で MWI を批判する人もいます。人々は、ナノ秒ごとに 1 兆倍になる無数の他の宇宙すべてに反対します。私の他のコピー？他の世界史？私が存在しなかった世界？正直なところ、次は何でも！この反論は、自分の正当性に対する侮辱は理論を拒否する理由にはならないということで、正当に却下されます。世界がどのように振る舞うべきか、誰に言えばいいでしょうか?
世界の増殖に対するより強い異議は、あなたが作っているこの余分なものすべてではなく、それが作られている無頓着さです. Roland Omnès は、すべての小さな量子「測定」が世界を生み出すという考えは、「量子イベントによって生成された小さな違いに過度の重要性を与える.まるでそれらのそれぞれが宇宙にとって不可欠であるかのように」.これは、私たちが物理学から一般的に学ぶこととは正反対であると彼は言います。つまり、細部のほとんどは、より大きなスケールで起こることにはまったく違いがないということです.
しかし、MWI の最も深刻な問題の 1 つは、MWI が自己の概念に及ぼす影響です。分割によって私のコピーが生成されるとはどういう意味ですか?それらの他のコピーはどのような意味で「私」ですか?
エベレッティ派の傾向を持つ有名な物理学の普及者であるブライアン・グリーンは、「すべてのコピーはあなたです」と単純に主張しています。 「あなた」が何を意味するかについての偏狭な考えを超えて、心を広げる必要があるだけです。これらの個人はそれぞれ独自の意識を持っているため、それぞれが自分が「あなた」であると信じていますが、本当の「あなた」はそれらの合計です.
このアイデアには魅力的なフリッソンがあります。しかし、実際には、何世紀にもわたるドッペルゲンガーの比喩の非常に親しみやすさにより、私たちはそれをかなり気軽に受け入れる準備ができています。 「スタートレック」のエピソードでうまくいかなかった。私たちは驚いているのではなく、これらのイメージにうれしく思っています。小説や映画の筋書きとして簡単に認識できる一方で、非常にエキサイティングに聞こえます。
Tegmark は彼のコピーについて叙情的に語っています。彼らは私の価値観、感情、記憶を共有しており、兄弟よりも私に近い存在です。」しかし、このロマンティックなイメージは、実際には、MWI の現実とはほとんど関係がありません。 「量子兄弟」は、私たちの人気のある空想と一致するように厳選された非常に小さなサンプルです。ささいなことから完全に変革をもたらすものへと、細部が異なるすべての「コピー」についてはどうですか?
物理学者のレフ・ベイドマンは、この量子の若さの問題についてかなり慎重に考えました。 「現時点では、さまざまな世界にさまざまな「レフ」がいますが、別の「私」がいると言っても意味がありません。分裂の時) これらの他の世界で、私たち全員が同じ源から来ました — それは今の「私」です.」
あらゆる瞬間における「私」は、彼の体と脳の状態の完全な古典的記述によって定義されると彼は言います。しかし、そのような「私」は決してその存在を意識することはできません.
意識は経験に依存しており、経験は瞬間的な性質ではありません。特に、脳のニューロン自体が発火するのに数ミリ秒かかるため、時間がかかります。夏を一日に収めることができないのと同じように、1 ナノ秒ごとに無数に分裂している宇宙で意識を「見つける」ことはできません。
これらすべての分割を通る連続性の認識がある限り、これは問題ではないと答える人もいるかもしれません。しかし、意識的な存在ではないにしても、その知覚は何に存在するのでしょうか?
そして、意識、または心、あなたが望むように、量子多元宇宙のたった1つの道に沿って蛇行することができた場合、私たちはそれを（量子）物理学の法則に免疫のある非物理的な実体と見なす必要があります.他に何もできないのに、どうやってそれができるのでしょうか?
最も独創的なエヴェレッティ派の 1 人であるデイビッド ウォレスは、純粋に言語学的に言えば、アイデンティティ/意識/心が量子多元宇宙の単一の枝に限定されている場合にのみ、「私」の概念が意味を成すことができると主張しています。それがどのように起こり得るかは明らかではないので、ウォレスは、MWI が結局「複数の自己」のうぬぼれを提案していないことを不注意に示したかもしれません。それどころか、それは自我という概念全体を解体しています。それは「あなた」の本当の意味を否定しています。
私がこれに屈辱を感じていると誰にも思われたくないのです。しかし、MWI が自我について有意義に考える可能性を犠牲にするのであれば、私たちは少なくともこれがそうであることを認めるべきであり、「量子の兄弟姉妹」のイメージでそれを覆い隠す必要はありません。
それにもかかわらず、「複製された量子自己」のサイエンスフィクションのビジョンは、いくつかの空想的で紛れもなく面白いイメージをもたらしました.量子プロセスの結果が測定される実験によって分割が保証される場合、「量子スプリッター」を作成することを想像できます。たとえば、電子の固有の量子角運動量またはスピンを測定するハンドヘルドデバイスです。上向きまたは下向きの 2 つの状態があると考えてください。次に、結果をダイヤル上の「上」または「下」を指す巨視的な矢印に変換します。この変換により、スピン状態の最初の重ね合わせが完全に古典的な結果に分解されることが保証されます。デバイスのボタンを押すだけで、これらの測定を何度でも行うことができます。あなたがそうするたびに (物語が進むにつれて)、2 つの異なる「あなた」が生まれます。
世界と自己を生成するこの力で何ができますか?量子ロシアン ルーレットで億万長者になれるかもしれません。眠っている間に量子スプリッターがアクティブになり、ダイヤルがアップを示している場合、目が覚めたときに 10 億ドルが与えられます。それがDownを示している場合、あなたは睡眠中に痛みを伴わずに死にます.コイントスでこれらのオッズを受け入れる人はほとんどいないと思います。しかし、献身的なエベレッティアンは、量子スプリッターを使用してそうすることにためらうべきではありません.このビューでは、目を覚ますと現金が提示されることを確信できます。もちろん、目を覚ますのは「あなた」の 1 人だけです。他の人は殺されました。しかし、他のあなたは彼らの死について何も知りませんでした。確かに、別の世界で家族や友人が苦しむ悲しみについて心配するかもしれません。しかし、それはさておき、合理的な選択はゲームをプレイすることです。何が問題になる可能性がありますか?
遊びませんか？わかりました、理由がわかりました。その結果、確実に死ぬのではないかと心配しています。しかし、ほら、あなたも絶対確実に生きて金持ちになるでしょう。
意味が分からなくて困っていませんか？もちろんそうですね。言葉の通常の意味では意味がありません。この主張は、別の文脈で物理学者のショーン・キャロルによって適切に造語された言葉 (皮肉なことに、キャロルは最も発言力のあるエベレッティ派の 1 人です) であり、「認知的に不安定」です。
それにもかかわらず、何人かのエベレッティ人は意味を明確にしようとしました。彼らは、すべての結果の確実性にもかかわらず、特定の結果の主観的確率がその世界の波動関数の振幅に比例すると考えるのはどの観察者にとっても合理的であると主張しています。世界。
多くの世界のいずれかが存在しないという意味がないため、これは誤解を招く用語です。ある世界に行き着く「自分」は、良くも悪くもそれしかない。それでも、Vaidman は、この存在の尺度に比例して、分割後の世界を合理的に「気にかけるべき」であると主張しています。これに基づいて、量子ロシアン ルーレットを何度もプレイすること (または、「良い」結果の存在の尺度が非常に低い場合は 1 回でも) は、道徳に関係なく、悪い考えと見なされるべきであると彼は感じています。レフが死んでいる世界の存在の尺度は、金持ちで生きているレフがいる世界の存在の尺度よりもはるかに大きくなります。」
これが要約すると、MWI における確率の解釈です。すべての結果が 100% の確率で発生する場合、量子力学の確率論的性質はどこに残るのでしょうか?そして、2 つ (さらに言えば、1000) の相互に排他的な結果がすべて 100% の確率であるとはどうすればよいでしょうか?
この問題については膨大な未解決の文献があり、一部の研究者は、この問題をアイデアの立脚点となる問題と見なしています。しかし、議論の多くは、私が間違っていると思いますが、この問題は自我の概念に関する質問とは無関係であると仮定しています.
MWI 内の確率の出現を説明しようとすると、量子確率は、意識が 1 つの世界だけに制限されているときに量子力学がどのように見えるかということになります。これまで見てきたように、実際には、そのような制限を説明または正当化する有意義な方法はありません。しかし、ここでは、それがどこにつながるかを確認するために、MWI の一般的な見解を受け入れましょう。観測者の 2 つのコピーが、測定前に存在する 1 つから出現し、両方のコピーが独自のものとして経験するというものです。
私たちのオブザーバーであるアリスが、50:50 の重ね合わせで準備された原子のスピン状態の測定に依存する単純なコイントスギャンブルゲームの量子バージョンをプレイしていると想像してください。上下。測定値が上がると、彼女はお金を 2 倍にします。ダウンした場合、彼女はすべてを失います。
MWI が正しければ、ゲームは無意味に見えます。なぜなら、アリスは確実に勝ったり負けたりするからです。そして、彼女が「はい、でも私はどの世界に行き着くのですか？」と言っても意味がありません。測定が行われると存在する 2 つのアリスはどちらも、投げる前の「彼女」に何らかの意味で存在します。
でも今は寝技をやってみましょう。アリスは、結果に応じて 2 つの同一の部屋のいずれかに移動することを知っており、測定が行われる前に眠らせられます。どちらの部屋にもチェストがあります。 1 つは彼女の賭け金の 2 倍で、もう 1 つは空です。彼女が目を覚ますと、チェストを開けなければ、賞金が入っているかどうかを知る方法がありません。しかし、彼女は、50% の確率でそうなる可能性があると有意義に言うことができます。さらに、彼女は実験の前に、彼女が目を覚ますと、彼女がまだ閉じた胸を考えているときに、目覚めた自分から推測されるオッズになると言うことができます.それは意味のある確率の概念ではありませんか?
ここでの概念は、MWI で確実に発生する量子イベントは、オブザーバーがどのブランチにいるかを知らないという理由だけで、オブザーバーに確率論的信念を引き出すことができるということです。
しかし、それはうまくいきません。アリスが細心の注意を払って言ったと仮定します。エベレッティアンは、アリスの発言は正しいと言うでしょう:それは合理的な信念です.
しかし、アリスが「私が経験することは、100％の確率で空の箱がある部屋で目を覚ますということです」と言ったらどうなるでしょうか?エベレッティアンは、この声明を真実かつ合理的な信念としても受け入れなければなりません。ここでの最初の「私」は、将来、両方のアリスに適用されなければならないからです.
言い換えれば、アリス・ビフォアは、明確な方法で彼女に何が起こるかを予測するために量子力学を使用することはできません.必死に分裂する宇宙は存在しません)。アリス・ビフォアの認識をアリス・アフターに結びつけることは論理的に不可能なため、「アリス」は姿を消しました。代名詞の連続性を否定した場合、「オブザーバー」を呼び出して議論を行うことはできません。
MWI が実際に否定しているのは、事実の存在です。それはそれらを疑似事実の経験に置き換えます（たとえそれが起こったとしても、私たちはこれが起こったと思います）.そうすることで、私たちが経験できること、経験したこと、または今経験していることについての首尾一貫した概念を排除します。残っているものに何らかの価値 (意味) があるかどうか、そして犠牲に値するものがあるかどうか、当然疑問に思うかもしれません.
すべての科学理論 (少なくとも、私には例外は思いつきません) は、世界の物事が私たちが認識している方法である理由を説明するための定式化です。理論が私たちの認識された現実を回復しなければならないというこの仮定は、一般的に非常に明白であるため、口に出されません。進化論やプレートテクトニクスの理論には、「あなたはここにいて、これを観察している」という要素を含める必要はありません。私たちはそれを当然のことと考えています。
しかし、MWI はそれを許可することを拒否します。確かに、「あなた」がここで電子スピンが下ではなく上にあることを観察しているように見える理由を説明していると主張しています。しかし、実際には、この根本的なグラウンド トゥルースに戻ることはまったくありません。正しく考えれば、事実もそれを観察するあなたも存在しないと言っているのです。
個人としての私たちのユニークな経験は、単に少し不完全で、少し信頼できず、あいまいであるだけでなく、完全な幻想である.もし私たちが量子兄弟を与えてくれるふりをするのではなく、本当にその考えを追求するなら、私たちは意味のある真実と見なすことができるものについて何も言うことができないことに気づきます.私たちは言語で中断されているだけではありません。私たちは言語の代理店を否定しました。 MWI は、真剣に考えれば、想像を絶するものです。
その影響は、世界の科学的記述を、そのライバルの記述よりもはるかに深刻に損なう. MWI は、経験主義をまったく信用しないように指示しています。観察者を現場に押し付けるのではなく、観察者が何者であるかについての信頼できる説明を破壊します。一部のエベレッティ人は、これは問題ではなく、気にするべきではないと主張しています。あなたは違うかもしれませんが、私はそうです。
それでも、私は MWI を破壊しようとするのではなく、MWI の欠陥が明らかになれば有益であることを示すために、MWI に強く反対してきました。コペンハーゲン解釈 (これにも重大な問題があります) のように、難しい哲学的問題に立ち向かわせるという点で評価されるべきです。
量子論が主張しているように見えるのは、基本的なレベルでは、世界は、額面どおりに見えるすべての質問に対して明確な「はい/いいえ」の経験的回答を提供できないということです。コペンハーゲンの解釈によるその事実の冷静な受け入れは、正当な理由により、あまりにも不十分で自己満足しているように見える. MWI は、「はい/いいえ」の両方を一度に認めることで、「はい/いいえ」を救おうとする熱狂的な試みです。しかし、結局のところ、すべてが真実であると言うなら、あなたは何も言わなかったということになります。
巨視的な現実に対する私たちの見方を変える科学的アイデアを恐れる必要はありません。しかし、私たちがそれを真剣に追求するとき、その見解を幼稚で言葉にできないものにするような考えは、科学の機能を果たしません。したがって、多くの世界の価値は、それらが簡単な出口を閉じることです。それらが行き止まりであることを発見するために、それらを認めることは価値がありました。しかし、そこに座って、出口を見つけたと主張しても意味がありません。戻って検索を続ける必要があります。
