量子力学の堀田解釈

Masahiro Hotta @hottaqu

陰謀論や変な非局所的実在を排して、量子力学をすっきり理解したいならば、単に局所的認識論である現代的コペンハーゲン解釈を採用すればいいだけ。非局所実在論者が従来宣伝しているような欠陥は何もない、整合した唯一の完成した理論。一方ボーム理論や多世界解釈は、理論としても未完成のままだ。

Masahiro Hotta @hottaqu

量子力学は素朴な実在を扱う理論ではなく、情報を扱う認識論的理論です。世界は量子情報からできている。量子重ね合わせにある自分自身を認知できない古典性がある意識を持った＜私＞が、世界の量子情報の独立背反事象の中から、各時刻に唯１つの事象を確率的に体験するという事実があるだけなのです。

Masahiro Hotta @hottaqu

@CordwainersCat そしてこの「波動関数の収縮」は、各時刻にただ１つの体験をするという「意識」の性質からの帰結です。ですから量子だけではなく、古典確率でも厳密な議論を展開したいときには「意識」は必須の概念であり、前提となります。

Masahiro Hotta @hottaqu

「そもそも何をもって「観測」と言うのか？」観測者の脳に、はっきりした結果の記憶が残った状態を「観測」と呼びます。

Masahiro Hotta @hottaqu

「波動関数が収縮しているときに時間がかかるのか、かからないのか？」も、標準的な量子力学の範疇で答えが出る問題です。答えは「かかる」でして、その時間間隔は量子的に揺らいで確率分布をしています。その平均値は脳の中での信号伝達時間程度だと考えられます。

Masahiro Hotta @hottaqu

例えば不安定原子から出てくる光子を観測者Aが認識する（観測して、原子の波動関数は収縮する）のに必要な時間も、（原子＋A）という合成系を観測する外部観測者Bの立場では、シュレディンガー方程式から計算できます。 pic.twitter.com/my2khkRvT6

拡大

Masahiro Hotta @hottaqu

補足ですが、「観測者」は人間でないとダメということはありません。測定器やAIでも量子力学は同じ答えを出します。その「機械」が、波動関数の収縮を起こす意識を持っていると考えても、意識をもっていない粒子の集まりに過ぎないと考えても、どちらでも良いのです。 pic.twitter.com/abl7KXRg8t

拡大

Masahiro Hotta @hottaqu

@NakataMaho @x_seek0 デコヒーレンスでは、純粋状態が多数成分をもつ混合状態になります。測定による波動関数の収縮では、重ね合わせ状態にある純粋状態や、多成分の混合状態において、その中にある、ただ１つの状態が選ばれます。この収縮は意識によって引き起こされます。

Masahiro Hotta @hottaqu

親猫からその猫が生まれてくる前の状態を量子的な純粋状態として準備すると、時間発展によって異なる様々な猫が生まれる歴史との線形重ね合わせが生じます。これは外部観測者にとっては確かに事実であり、その異なる歴史の間の干渉効果も、原理的にはその外部観測者は実験で測定することもできます。

Masahiro Hotta @hottaqu

つまりその外部観測者にとっては、「ある特定の猫がその親猫から生まれ、実在していた」と述べることはできません。その猫が実在した歴史もあるし、実在しなかった歴史もあります。そしてその系は量子的な純粋状態として、それらの歴史の重ね合わせにあるからです。

Masahiro Hotta @hottaqu

その歴史の内部の観測者にとっては、その猫は実在したか、またはしなかったかのどちらかになります。しかしその孤立系外部の観測者にとっては、その内部観測者の記憶自体も異なる、様々な歴史状態の線形重ね合わせになってます。内部観測者が何を確認したかは、外部観測者にとっては意味がありません。

Masahiro Hotta @hottaqu

たとえば、仮に人類が生まれる前に外部観測者が地球全体を純粋状態に設定できたとして、その後エネルギーはコヒーレントにしか出入りさせないとしながら、地球の量子状態の純粋性を保つ思考実験をすれば、その外部観測者にとっては、「徳川家康は実在したか？」という問いは意味を持たないのです。

Masahiro Hotta @hottaqu

その外部観測者にとっては、家康が実在した歴史の状態も、いない歴史の状態もあり、そして地球系全体の量子純粋状態は、その異なる歴史の状態の線形重ね合わせになってます。また原理的には、その外部観測者は異なる歴史の干渉項も測定できることになります。家康のいる歴史といない歴史の干渉項です。

Masahiro Hotta @hottaqu

対象系のAの感覚でいうと、干渉実験前でも２つの意識状態の１つだけを確かに"体験"していたことでしょう。しかしBの実験装置はAの脳の原子分子レベルを操作してしまいます。Aの記憶を量子的に書き換えて捏造します。実験終了後に、BがAに実験前の記憶を訊ねても、Aが答えるのはこの作られた記憶です。 pic.twitter.com/aAEZyhW7Jn

拡大

Masahiro Hotta @hottaqu

『シュレーディンガーの猫』の話は、世間でも人気があります。「実際は生きてるか死んでるかのどちらかでしょ？」と言われたら、きちんと物理学徒は「違います。」と説明してあげましょう。まずは量子力学自体が情報理論の一種であり、波動関数は観測者毎に違って構わないという辺りを、皮切りにして。 pic.twitter.com/AHSgGaOc34

拡大

Masahiro Hotta @hottaqu

「猫と飼い主で感じてることが違うということ？」「まぁ、そういう言い方もアリですかね。」「干渉実験ですが、中の猫が生きてても死んでいても、飼い主の実験装置が猫の全ての原子分子に作用して、猫の残っていた記憶まで全て書き換えてしまう凄モノなんです。」

Masahiro Hotta @hottaqu

星の外の部観測者が持つこの干渉測定実験装置は、星の全ての住民の脳の分子原子にも作用して、その記憶を完全に書き換えてしまいます。その結果、干渉実験終了後には、実験前に自分達がどんな歴史を体験したのかをはっきり断定できなくなるのです。それで全体の話の辻褄が合うようになっています。

Masahiro Hotta @hottaqu

@znR4RmksNBXH6g2 ですから、「外部観測者視点では異なる歴史の可能性が並走しており、測定により実在している歴史がただ一つ特定される」ということで、問題ないとおもいます。

Masahiro Hotta @hottaqu

@znR4RmksNBXH6g2 その場合の答えとしては、ある確率でそのような歴史の改変が起きることになります。

Comfortable Sharing @comfortablesha

堀田先生の現代的コペンハーゲン解釈は、私には多世界解釈だと思える。