Квантовое самоубийство и бессмертие: мысленный эксперимент.

Введение

Мысленный эксперимент

Квантовое самоубийство — это мысленный эксперимент в квантовой механике и философии физики. Утверждается, что он может опровергнуть любую интерпретацию квантовой механики, кроме многомировой интерпретации Эверетта, посредством вариации мысленного эксперимента с котом Шрёдингера, рассмотренного с точки зрения кота. Квантовое бессмертие относится к субъективному переживанию выживания в результате квантового самоубийства. Иногда предполагается, что эта концепция применима и к реальным причинам смерти. Питер Бирн, автор биографии Эверетта, сообщает, что Эверетт также в частных беседах обсуждал квантовое самоубийство (например, игру в русскую рулетку на высокие ставки и выживание в выигрышной ветви), но добавляет, что «вряд ли Эверетт разделял эту точку зрения [квантового бессмертия], поскольку единственное, что она гарантирует, — это смерть большинства ваших копий, что вряд ли является рациональной целью». В научном сообществе этот мысленный эксперимент был представлен Юаном Сквайрсом в 1986 году. Впоследствии он был независимо опубликован Гансом Моравецем в 1987 году и Бруно Маршалом в 1988 году; он также был описан Хью Прайсом в 1997 году, который приписал его Дитеру Цеху, и независимо формально представлен Максом Тегмарком в 1998 году. Позже его обсуждали философы Питер Дж. Льюис в 2000 году и Дэвид Льюис в 2001 году.

Мысленный эксперимент

Эксперимент с мыслью о квантовом самоубийстве использует аппарат, аналогичный аппарату кота Шрёдингера – коробку, которая с вероятностью в половину, обусловленной квантовой неопределенностью, убивает находящегося внутри в течение определенного промежутка времени. Единственное отличие состоит в том, что экспериментатор, ведущий записи наблюдений, находится внутри коробки. Важность этого заключается в том, что человек, чья жизнь или смерть зависит от кубита, потенциально может различать различные интерпретации квантовой механики. Фиксированные наблюдатели, по определению, не способны на это. Эксперимент должен быть практически гарантированно смертельным для экспериментатора, а не просто приводить к травмам.

Анализ реальности

В ответ на вопросы о «субъективном бессмертии» от естественных причин смерти, Тегмарк предположил, что изъян в этом рассуждении заключается в том, что смерть – это не бинарное событие, как в мысленном эксперименте; это прогрессивный процесс, представляющий собой континуум состояний снижающегося сознания. Он утверждает, что в большинстве реальных случаев смерти человек испытывает такую постепенную потерю самосознания. Лишь в рамках абстрактного сценария наблюдатель обнаруживает, что ему удается преодолеть все шансы. Это подрывает аргументы в пользу квантового бессмертия в реальном мире, основываясь на том, что смерть можно понимать как континуум уменьшающихся состояний сознания не только во времени, как утверждает Тегмарк, но и в пространстве: «наше сознание не локализовано в одной конкретной точке мозга, но, предположительно, является своего рода эмерджентным или целостным свойством достаточно большой группы нейронов [ ] наше сознание может не погаснуть мгновенно, но может экспоненциально угасать, пока не исчезнет для всех практических целей». Непосредственно отвечая на лекцию Льюиса, британский философ и сторонник многомировой интерпретации Дэвид Папино, признав, что другие возражения Льюиса против многомировой интерпретации не имеют под собой оснований, решительно отрицает необходимость какой-либо модификации обычных правил вероятности в ситуациях, связанных со смертью. Гарантированное субъективное выживание может следовать из идеи квантового самоубийства только в том случае, если агент рассуждает в терминах «что будет пережито дальше», а не в более очевидных «что произойдет дальше, будет ли это пережито или нет». Он пишет: «[ ] ни в коем случае не очевидно, почему сторонники многомировой интерпретации должны модифицировать свое правило интенсивности таким образом. Кажется вполне допустимым для них применять неизмененное правило интенсивности в ситуациях, связанных с жизнью и смертью, как и в других случаях. Если они это сделают, то смогут ожидать все будущие в соответствии с их интенсивностью, независимо от того, содержат ли эти будущие их живых потомков. Например, даже если вы знаете, что собираетесь стать субъектом в эксперименте Шредингера с равными шансами, вы должны ожидать ветвь будущего, где вы погибнете, в той же степени, в которой вы ожидаете ветвь будущего, где вы выживете». Подобным образом, цитируя позицию Льюиса о том, что смерть не должна восприниматься как переживание, философ науки Чарльз Себенс признает, что в эксперименте квантового самоубийства «[ ] заманчиво думать, что вы должны ожидать выживания с уверенностью». Однако он отмечает, что ожидание выживания может возникнуть только в том случае, если квантовое ветвление и смерть были абсолютно одновременными, иначе применяются обычные шансы на смерть: «[ ] если смерть действительно мгновенна во всех ветвях, кроме одной, эта мысль имеет некоторую правдоподобность. Но если есть какая-либо задержка, ее следует отвергнуть. В таком случае существует короткий период времени, когда есть несколько копий вас, каждая из которых (фактически) причинно изолирована от других и способна присвоить степень уверенности тому, кто выживет. Только одна выживет. Разум, конечно, не обязывает вас быть максимально оптимистичным в таком сценарии». Себенс также исследует возможность того, что смерть может не быть одновременной с ветвлением, но все же происходить быстрее, чем человек может мысленно осознать исход эксперимента. Опять же, агент должен ожидать смерти с нормальными вероятностями: «[ ] должны ли копии существовать достаточно долго, чтобы иметь мысли, которые могут создать проблемы? Думаю, нет. Если вы выживете, вы сможете обдумать, какие степени уверенности вам следовало бы присвоить в течение короткого периода после разделения, когда вы сосуществовали с другими копиями». Пиша в журнале Ratio, философ Истван Араньоши, отмечая, что «[ ] напряжение между идеей состояний, которые являются одновременно реальными и вероятными, рассматривается как главная слабость многомировой интерпретации квантовой механики», резюмирует, что большая часть критических комментариев к аргументу бессмертия Льюиса вращается вокруг его предпосылок. Но даже если ради аргументации кто-то был готов полностью принять предположения Льюиса, Араньоши решительно отрицает, что «ужасающее следствие» было бы правильным выводом из этих предпосылок. Вместо этого два сценария, которые, скорее всего, последуют, будут тем, что Араньоши описывает как «утешительное следствие», в котором наблюдатель никогда не должен ожидать серьезного заболевания, или картина «сиюминутной жизни», в которой наблюдатель должен ожидать «вечной жизни, проведенной почти полностью в бессознательном состоянии», прерываемой чрезвычайно короткими, амнезическими моментами сознания. Таким образом, Араньоши заключает, что, хотя «[ ] мы не можем оценить, какая из двух альтернативных сценариев получает большую часть общей интенсивности, связанной с ветвями, совместимыми с самосознанием, [ ] мы можем быть уверены, что вместе (то есть их дизъюнкция) они действительно получают большую часть, что гораздо более обнадеживает».

In response to questions about "subjective immortality" from normal causes of death, Tegmark suggested that the flaw in that reasoning is that dying is not a binary event as in the thought experiment; it is a progressive process, with a continuum of states of decreasing consciousness. He states that in most real causes of death, one experiences such a gradual loss of self awareness. It is only within the confines of an abstract scenario that an observer finds they defy all odds. undermines the case for real world quantum immortality on the basis that death can be understood as a continuum of decreasing states of consciousness not only in time, as argued by Tegmark, but also in space: "our consciousness is not located at one unique point in the brain, but is presumably a kind of emergent or holistic property of a sufficiently large group of neurons [ ] our consciousness might not be able to go out like a light, but it can dwindle exponentially until it is, for all practical purposes, gone." Directly responding to Lewis' lecture, British philosopher and many worlds proponent David Papineau, while finding Lewis' other objections to the many worlds interpretation lacking, strongly denies that any modification to the usual probability rules is warranted in death situations. Assured subjective survival can follow from the quantum suicide idea only if an agent reasons in terms of "what will be experienced next" instead of the more obvious "what will happen next, whether will be experienced or not". He writes: "[ ] it is by no means obvious why Everettians should modify their intensity rule in this way. For it seems perfectly open for them to apply the unmodified intensity rule in life or death situations, just as elsewhere. If they do this, then they can expect all futures in proportion to their intensities, whether or not those futures contain any of their live successors. For example, even when you know you are about to be the subject in a fifty fifty Schrödinger’s experiment, you should expect a future branch where you perish, to just the same degree as you expect a future branch where you survive." On a similar note, quoting Lewis' position that death should not be expected as an experience, philosopher of science Charles Sebens concedes that, in a quantum suicide experiment, "[i]t is tempting to think you should expect survival with certainty." However, he remarks that expectation of survival could follow only if the quantum branching and death were absolutely simultaneous, otherwise normal chances of death apply: "[i]f death is indeed immediate on all branches but one, the thought has some plausibility. But if there is any delay it should be rejected. In such a case, there is a short period of time when there are multiple copies of you, each (effectively) causally isolated from the others and able to assign a credence to being the one who will live. Only one will survive. Surely rationality does not compel you to be maximally optimistic in such a scenario." Sebens also explores the possibility that death might not be simultaneous to branching, but still faster than a human can mentally realize the outcome of the experiment. Again, an agent should expect to die with normal probabilities: "[d]o the copies need to last long enough to have thoughts to cause trouble? I think not. If you survive, you can consider what credences you should have assigned during the short period after splitting when you coexisted with the other copies." Writing in the journal Ratio, philosopher István Aranyosi, while noting that "[the] tension between the idea of states being both actual and probable is taken as the chief weakness of the many worlds interpretation of quantum mechanics," summarizes that most of the critical commentary of Lewis' immortality argument has revolved around its premises. But even if, for the sake of argument, one were willing to entirely accept Lewis' assumptions, Aranyosi strongly denies that the "terrifying corollary" would be the correct implication of said premises. Instead, the two scenarios that would most likely follow would be what Aranyosi describes as the "comforting corollary", in which an observer should never expect to get very sick in the first place, or the "momentary life" picture, in which an observer should expect "eternal life, spent almost entirely in an unconscious state", punctuated by extremely brief, amnesiac moments of consciousness. Thus, Aranyosi concludes that while "[w]e can't assess whether one or the other [of the two alternative scenarios] gets the lion's share of the total intensity associated with branches compatible with self awareness, [ ] we can be sure that they together (i. e. their disjunction) do indeed get the lion's share, which is much reassuring."

Анализ других сторонников многомировой интерпретации

Физик Дэвид Дойч, хотя и является сторонником интерпретации множества миров, заявляет относительно квантового самоубийства, что "этот способ применения вероятностей не вытекает непосредственно из квантовой теории, как это происходит обычно. Он требует дополнительного допущения, а именно, что при принятии решений следует игнорировать истории, в которых принимающий решение отсутствует [М]ое предположение состоит в том, что это допущение ложно". Тегмарк теперь полагает, что экспериментаторы должны ожидать лишь нормальную вероятность выживания, а не бессмертия. Амплитуда вероятности экспериментатора в волновой функции значительно уменьшается, что означает, что он существует с гораздо меньшей мерой, чем раньше. В соответствии с антропным принципом, человек с меньшей вероятностью обнаружит себя в мире, где его существование менее вероятно, то есть мир с меньшей мерой имеет меньшую вероятность быть им наблюдаемым. Следовательно, вероятность того, что экспериментатор наблюдает мир, в котором он выживает, ниже, чем в мире, в котором он изначально проводил эксперимент. В статье 2001 года "Вероятность и многомировая интерпретация квантовой теории" Вайдман пишет, что агент не должен соглашаться на проведение эксперимента квантового самоубийства: "Большая 'мера' миров с мертвыми последователями – веская причина не играть". Вайдман утверждает, что именно мгновенность смерти может создавать иллюзию субъективного выживания экспериментатора, но нормальные вероятности, тем не менее, должны применяться даже в этом особом случае: "[Д]ействительно, мгновенность затрудняет установление постулата вероятности, но после того, как он был обоснован в широком диапазоне других ситуаций, естественно применять этот постулат ко всем случаям". В своей книге 2013 года "Эмерджентная мультивселенная" Уоллес полагает, что причины ожидать субъективного выживания в этом мысленном эксперименте "на самом деле не выдерживают серьезной проверки", хотя он признает, что "вероятно, справедливо сказать, что именно из-за философской сложности смерти мои возражения не являются окончательным опровержением". Помимо повторения того, что, по-видимому, нет оснований рассуждать с точки зрения ожиданий опыта, а не ожиданий того, что произойдет, он предполагает, что анализ теории принятия решений показывает, что "агент, который предпочитает определенную жизнь определенной смерти, рационально обязан предпочесть жизнь в ветвях с высокой мерой и смерть в ветвях с низкой мерой, а не наоборот". Физик Шон М. Кэрролл, еще один сторонник интерпретации множества миров, заявляет относительно квантового самоубийства, что ни опыт, ни вознаграждения не следует рассматривать как разделяемые между будущими версиями себя, поскольку они становятся различными личностями, когда мир расщепляется. Он далее утверждает, что нельзя выделить некоторые будущие версии себя как "настоящее я" по сравнению с другими, и что квантовое самоубийство все равно прерывает существование некоторых из этих будущих "я", против чего следует возражать так же, как если бы существовал только один мир.

Physicist David Deutsch, though a proponent of the many worlds interpretation, states regarding quantum suicide that "that way of applying probabilities does not follow directly from quantum theory, as the usual one does. It requires an additional assumption, namely that when making decisions one should ignore the histories in which the decision maker is absent [M]y guess is that the assumption is false." Tegmark now believes experimenters should only expect a normal probability of survival, not immortality. The experimenter's probability amplitude in the wavefunction decreases significantly, meaning they exist with a much lower measure than they had before. Per the anthropic principle, a person is less likely to find themselves in a world where they are less likely to exist, that is, a world with a lower measure has a lower probability of being observed by them. Therefore, the experimenter will have a lower probability of observing the world in which they survive than the earlier world in which they set up the experiment. In the 2001 paper, "Probability and the many worlds interpretation of quantum theory", Vaidman writes that an agent should not agree to undergo a quantum suicide experiment: "The large 'measures' of the worlds with dead successors is a good reason not to play." Vaidman argues that it is the instantaneity of death that may seem to imply subjective survival of the experimenter, but that normal probabilities nevertheless must apply even in this special case: "[i]ndeed, the instantaneity makes it difficult to establish the probability postulate, but after it has been justified in the wide range of other situations it is natural to apply the postulate for all cases." In his 2013 book The Emergent Multiverse, Wallace opines that the reasons for expecting subjective survival in the thought experiment "do not really withstand close inspection", although he concedes that it would be "probably fair to say [ ] that precisely because death is philosophically complicated, my objections fall short of being a knock down refutation". Besides re stating that there appears to be no motive to reason in terms of expectations of experience instead of expectations of what will happen, he suggests that a decision theoretic analysis shows that "an agent who prefers certain life to certain death is rationally compelled to prefer life in high weight branches and death in low weight branches to the opposite." Physicist Sean M. Carroll, another proponent of the many worlds interpretation, states regarding quantum suicide that neither experiences nor rewards should be thought of as being shared between future versions of oneself, as they become distinct persons when the world splits. He further states that one cannot pick out some future versions of oneself as "really you" over others, and that quantum suicide still cuts off the existence of some of these future selves, which would be worth objecting to just as if there were a single world.

Анализ скептиков многомировой интерпретации

Космолог Энтони Агирре, хотя лично он скептически относится к большинству объяснений многомировой интерпретации, в своей книге «Космологические коаны» пишет, что «возможно, реальность действительно настолько странна, и мы действительно субъективно «выживаем» любую форму смерти, которая является одновременно мгновенной и бинарной». Агирре, однако, отмечает, что большинство причин смерти не удовлетворяют этим двум требованиям: «Если существуют степени выживания, ситуация кардинально меняется». Если бы потеря сознания была бинарной, как в мысленном эксперименте, квантовый эффект самоубийства предотвратил бы субъективное засыпание или анестезию наблюдателя – состояния, при которых умственная деятельность значительно ослабевает, но не прекращается полностью. Следовательно, при большинстве причин смерти, даже кажущихся внезапными, если квантовый эффект самоубийства верен, наблюдатель с большей вероятностью постепенно погрузится в ослабленное состояние сознания, чем останется полностью бодрствующим каким-либо крайне маловероятным образом. Агирре далее утверждает, что квантовое самоубийство в целом можно охарактеризовать как своего рода reductio ad absurdum, опровергающее современное понимание как многомировой интерпретации, так и теории сознания. Наконец, он предполагает, что иное понимание взаимосвязи между сознанием и временем должно устранить странные последствия необходимого субъективного выживания. Физик и писатель Филипп Болл, критик многомировой интерпретации, в своей книге «Beyond Weird» описывает эксперимент с квантовым самоубийством как «когнитивно нестабильный» и демонстрирующий трудности многомировой теории с вероятностями. Хотя он признает аргумент Льва Вайдмана о том, что экспериментатор должен субъективно ожидать результатов пропорционально «мере существования» миров, в которых они происходят, Болл в конечном итоге отвергает это объяснение. «В конечном счете, это сводится к интерпретации вероятностей в ММИ. Если все исходы происходят со 100% вероятностью, то какое место остается вероятностной природе квантовой механики?» Более того, Болл объясняет, что подобные аргументы подчеркивают еще одну серьезную проблему многомировой интерпретации, связанную, но независимую от вопроса вероятности: несовместимость с понятием самости. Болл приписывает большинство попыток оправдать вероятности в многомировой интерпретации утверждению, что «квантовые вероятности – это то, как выглядит квантовая механика, когда сознание ограничено только одним миром», но «на самом деле нет осмысленного способа объяснить или оправдать такое ограничение». Перед проведением квантового измерения экспериментатор «Алиса до» не может использовать квантовую механику для предсказания того, что с ней произойдет, поскольку нет логического способа говорить о «ней» в какой-либо момент, кроме сознательного настоящего (которого, в безумно разветвляющейся вселенной, не существует). Поскольку логически невозможно связать восприятие Алисы до и Алисы после эксперимента, «Алиса» исчезает. [ ] [ММИ] исключает любое последовательное понятие того, что мы можем испытывать, испытывали или испытываем прямо сейчас. Философ науки Питер Льюис, критик многомировой интерпретации, считает весь мысленный эксперимент примером трудности согласования вероятности с многомировой структурой: «Стандартная квантовая механика дает вероятности для различных будущих событий, и эти вероятности можно использовать в соответствующей теории принятия решений. Но если все физически возможные последствия текущего состояния дел неизбежны, на каком основании мне следует решать, что делать? Например, если я направлю пистолет в голову и нажму на курок, теория Эверетта, похоже, предполагает, что я непременно выживу и непременно умру. Это, по крайней мере, вызывает беспокойство и, возможно, парализует рациональное мышление». В своей книге «Квантовая онтология» Льюис объясняет, что для того, чтобы аргумент субъективного бессмертия был выведен из многомировой теории, необходимо принять понимание вероятности – так называемый подход «подсчета ветвей», в котором наблюдатель может осмысленно спросить: «на какой ветви измерения я окажусь?» – что исключено экспериментальными и эмпирическими данными, поскольку это привело бы к вероятностям, не соответствующим хорошо подтвержденному правилу Борна. Вместо этого Льюис считает наиболее перспективным (хотя все еще, по его мнению, неполным) способом решения проблемы вероятностей в многомировой интерпретации анализ принятия решений Дойча-Уоллеса, в котором невозможно подсчитывать ветви (и, аналогично, людей, которые «оказываются» на каждой ветви). Льюис заключает, что аргумент о бессмертии, возможно, лучше рассматривать как драматическую демонстрацию фундаментального конфликта между интуицией о вероятности, основанной на подсчете ветвей (или людей), и подходом, основанным на теории принятия решений. Многомировая теория, в той мере, в которой она жизнеспособна, не подразумевает, что вы должны ожидать жить вечно.

Cosmologist Anthony Aguirre, while personally skeptical of most accounts of the many worlds interpretation, in his book Cosmological Koans writes that "[p]erhaps reality actually is this bizarre, and we really do subjectively 'survive' any form of death that is both instantaneous and binary." Aguirre notes, however, that most causes of death do not fulfill these two requirements: "If there are degrees of survival, things are quite different." If loss of consciousness was binary like in the thought experiment, the quantum suicide effect would prevent an observer from subjectively falling asleep or undergoing anesthesia, conditions in which mental activities are greatly diminished but not altogether abolished. Consequently, upon most causes of death, even outwardly sudden, if the quantum suicide effect holds true an observer is more likely to progressively slip into an attenuated state of consciousness, rather than remain fully awake by some very improbable means. Aguirre further states that quantum suicide as a whole might be characterized as a sort of reductio ad absurdum against the current understanding of both the many worlds interpretation and theory of mind. He finally hypothesizes that a different understanding of the relationship between the mind and time should remove the bizarre implications of necessary subjective survival. Physicist and writer Philip Ball, a critic of the many worlds interpretation, in his book Beyond Weird, describes the quantum suicide experiment as "cognitively unstable" and exemplificatory of the difficulties of the many worlds theory with probabilities. While he acknowledges Lev Vaidman's argument that an experimenter should subjectively expect outcomes in proportion of the "measure of existence" of the worlds in which they happen, Ball ultimately rejects this explanation. "What this boils down to is the interpretation of probabilities in the MWI. If all outcomes occur with 100% probability, where does that leave the probabilistic character of quantum mechanics?" Furthermore, Ball explains that such arguments highlight what he recognizes as another major problem of the many worlds interpretation, connected but independent from the issue of probability: the incompatibility with the notion of selfhood. Ball ascribes most attempts of justifying probabilities in the many worlds interpretation to "saying that quantum probabilities are just what quantum mechanics look like when consciousness is restricted to only one world" but that "there is in fact no meaningful way to explain or justify such a restriction." Before performing a quantum measurement, an "Alice before" experimenter "can't use quantum mechanics to predict what will happen to her in a way that can be articulated – because there is no logical way to talk about 'her' at any moment except the conscious present (which, in a frantically splitting universe, doesn't exist). Because it is logically impossible to connect the perceptions of Alice Before to Alice After [the experiment], "Alice" has disappeared. [ ] [The MWI] eliminates any coherent notion of what we can experience, or have experienced, or are experiencing right now." Philosopher of science Peter J. Lewis, a critic of the many worlds interpretation, considers the whole thought experiment an example of the difficulty of accommodating probability within the many worlds framework: "[s]tandard quantum mechanics yields probabilities for various future occurrences, and these probabilities can be fed into an appropriate decision theory. But if every physically possible consequence of the current state of affairs is certain to occur, on what basis should I decide what to do? For example, if I point a gun at my head and pull the trigger, it looks like Everett's theory entails that I am certain to survive—and that I am certain to die. This is at least worrying, and perhaps rationally disabling." In his book Quantum Ontology, Lewis explains that for the subjective immortality argument to be drawn out of the many worlds theory, one has to adopt an understanding of probability – the so called "branch counting" approach, in which an observer can meaningfully ask "which post measurement branch will I end up on?" – that is ruled out by experimental, empirical evidence as it would yield probabilities that do not match with the well confirmed Born rule. Lewis identifies instead in the Deutsch Wallace decision theoretic analysis the most promising (although still, to his judgement, incomplete) way of addressing probabilities in the many worlds interpretation, in which it is not possible to count branches (and, similarly, the persons that "end up" on each branch). Lewis concludes that immortality argument is perhaps best viewed as a dramatic demonstration of the fundamental conflict between branch counting (or person counting) intuitions about probability and the decision theoretic approach. The many worlds theory, to the extent that it is viable, does not entail that you should expect to live forever."