量子自殺と不死

量子自殺は量子力学と物理学の哲学における思考実験である。伝えられるところによると、猫の視点からシュレーディンガーの猫の思考実験のバリエーションによって、エヴェレットの多世界解釈以外の量子力学のあらゆる解釈を偽ることができる。量子不死とは、量子自殺を生き延びるという主観的な経験を指す。この概念は現実世界の死因にも当てはまると推測されることもある。 ^{[1] [2]}

思考実験としての量子自殺は、抽象的な設定を論理的帰結までたどって理論上の論点を証明するだけの知的訓練である。量子自殺について、特に一般向けの説明で説明したほぼすべての物理学者と科学哲学者は、^[3]量子自殺が、現実の生活では実現不可能または極めて困難な、人為的で理想的な状況に依存していること、そしてその理論的前提が多世界解釈の支持者の間でさえ議論の的になっていることを強調している。したがって、宇宙学者のアンソニー・アギーレが警告しているように、「[...] 生死に関わる問題において、この可能性を行動の指針とするのは極めて愚かで（そして利己的である）」^[4]

ヒュー・エヴェレットは、量子自殺や量子不死について文章で言及していない。彼の著作は量子力学のパラドックスの解決を意図したものだった。エヴェレットの伝記を書いたユージン・シホフツェフは、「エヴェレットは、多世界理論が不死を保証すると固く信じていた。彼の意識は、分岐のたびに死に至らない道に従うよう定められていると彼は主張した」と述べている。^[5]エヴェレットの伝記を書いたピーター・バーンは、エヴェレットが量子自殺（高額のロシアンルーレットをプレイして勝った分岐で生き残るなど）についても個人的に議論していたと報告しているが、「しかし、エヴェレットがこの[量子不死]の見解に賛同していたとは考えにくい。なぜなら、それが保証する唯一の確実なことは、自分のコピーの大半が死ぬということであり、それは決して合理的な目標ではないからだ」と付け加えている。^[6]

科学者の間では、この思考実験は1986年にユーアン・スクワイアズによって導入されました。^[7]その後、1987年にハンス・モラベック^[8]、1988年にブルーノ・マルシャルによって独立して発表されました。^{[9] [10]また、1997年には}ヒュー・プライスによって説明され、ディーター・ツェー^[11]に功績が認められ、1998年にはマックス・テグマークによって独立して正式に発表されました。 ^{[12]その後、2000年に哲学者のピーター・J・ルイス[2]}、2001年にデイヴィッド・ルイスによって議論されました。^[13]

量子自殺の思考実験には、シュレーディンガーの猫に似た装置が使われる。量子不確定性により、一定時間内に半分の確率でその中の人間を殺す箱である。^{[注 1]}唯一の違いは、観察を記録する実験者が箱の中にいることである。この思考実験の重要性は、生死が量子ビットに左右される人物は、量子力学の解釈を区別できる可能性があるということである。定義上、固定された観察者は区別できない。^[12]

最初の反復の開始時には、どちらの解釈でも、波動関数のノルムの二乗で与えられるように、実験を生き残る確率は 50% です。2 番目の反復の開始時には、量子力学の単一世界解釈 (広く受け入れられているコペンハーゲン解釈など) が正しいと仮定すると、波動関数はすでに崩壊しています。したがって、実験者がすでに死んでいる場合は、それ以降の反復で生き残る可能性は 0% です。ただし、多世界解釈が正しい場合は、生きている実験者の重ね合わせが必然的に存在します (死んだ実験者も同様です)。さて、死後の世界の可能性を除けば、すべての反復の後、2 つの実験者の重ね合わせのうち、生きている実験者だけが何らかの意識体験を持つことができます。個体のアイデンティティとその持続性に関する哲学的問題はさておき、多世界解釈によれば、実験者、または少なくともそのバージョンは、実験の結果が彼らが生きることであるすべての重ね合わせを通して存在し続ける。言い換えれば、実験者のバージョンは実験のすべての反復を生き残る。実験者のバージョンが生きる重ね合わせは量子必然性によって発生するため（多世界解釈によれば）、実現可能な回数の反復の後でも彼らが生き残ることは物理的に必然的である。したがって、量子不死の概念が生まれる。^[12]

実験者が生き残るという解釈は、コペンハーゲン解釈の含意とはまったく対照的である。コペンハーゲン解釈によれば、生存結果はどの反復でも起こり得るが、反復回数が増えるにつれてその確率はゼロに近づく。多世界解釈によれば、上記のシナリオは逆の性質を持つ。つまり、実験者が生き残る確率は、反復回数に関係なく必ず1である。^[12]

マックス・テグマークは著書『Our Mathematical Universe』の中で、量子自殺実験が抽象的に満たさなければならない 3 つの基準を示しています。

• 乱数ジェネレーターは決定論的ではなく量子的である必要があり、実験者は死んでいる状態と生きている状態の重ね合わせ状態に入る必要があります。
• 実験者は、量子測定の結果を認識できる時間よりも短い時間スケールで、死んでいる（または少なくとも意識不明になっている）必要があります。^{[注 2]}
• 実験は実験者を単に傷つけるだけではなく、確実に殺すものでなければならない。^[14]

通常の死因から「主観的不死」について質問されたテグマークは、その推論の欠陥は、死が思考実験のように二元的な出来事ではないことにあると示唆した。死は進行するプロセスであり、意識が徐々に低下していく状態である。彼は、ほとんどの実際の死因では、このように徐々に自己認識が失われるのを経験する、と述べている。観察者が、それがあらゆる可能性に逆らっていると気づくのは、抽象的なシナリオの範囲内でのみである。^[1]上記の基準について、彼は次のように詳しく説明している。「[ほとんどの]事故や一般的な死因は、明らかに3つの基準すべてを満たしていないため、結局不死だと感じることはないだろう。特に、基準2に関しては、通常の状況では、死は生きているか死んでいるかの二元的なものではない[...] 量子自殺が機能するのは、突然の移行を強いるからだ。」^[14]

哲学者デイヴィッド・ルイスは、2001 年の「シュレーディンガーの猫は何度命を宿すか」と題した講義で、量子不死の可能性について論じた。これは、ルイスが量子力学の解釈の分野に初めて学術的に進出したものであり、4 か月も経たないうちに死去したため、これが最後の講義となった。ルイスの死後 2004 年に出版されたこの講義で、ルイスは多世界解釈を否定し、当初は理論的に魅力的であったものの、主に確率に関して修復不可能な欠陥があると主張し、代わりにギラルディ・リミニ・ウェーバー理論を暫定的に支持するに至った。ルイスは、量子自殺の思考実験を現実世界の死因に適用した場合、彼が「恐ろしい帰結」と考える結果をもたらすだろうと述べて講義を締めくくった。死因はすべて究極的には量子力学的性質を持つため、多世界解釈が正しいとすれば、ルイスの見解では、観察者は主観的に「どんな危険に遭遇しても永遠に生き続けることを確実に期待する」べきであり、どんなに可能性が低くても生存の可能性は常に存在する。生存と死の分岐イベントに直面した場合、観察者は「生と死を等しく経験することを期待する」べきではない。なぜなら、死を経験するなどということはなく、したがって、自分が生き残る分岐にのみ期待を分割すべきである。しかし、生存が保証されているとしても、これは健康や完全性には当てはまらない。これは、ティトノスのような身体の衰弱につながり、それが無期限に続き、対象者は死の直前に永遠に残ることになる。^{[2] [15]}

2004年に出版された著書『シュレディンガーのウサギ』のインタビューで、テグマークは「意識の薄れは継続的なプロセスだ。自分が完全に不在になる世界線を体験することはできないが、思考速度が落ち、記憶やその他の機能が薄れていく世界線に入ることはできる。[...] [テグマーク]は、たとえ一気に死ぬことはできなくても、ゆっくりと消えていくことはできると確信している」という理由で、このシナリオを否定した。同じ本の中で、科学哲学者で多世界説の提唱者であるデイビッド・ウォレス^[16]は、死は時間だけでなく空間においても意識の減少する連続体として理解できるという根拠で、現実世界の量子不死のケースを弱めている。「我々の意識は脳内の特定の一点に存在しているのではなく、おそらく十分に大きなニューロン群のある種の創発的または全体的特性である[...]我々の意識は光のように消えることはできないかもしれないが、実質的には消えるまで指数関数的に減少することはできる。」^[17]

ルイスの講義に直接反応した英国の哲学者で多世界説の提唱者であるデイビッド・パピノーは、ルイスの多世界解釈に対する他の反論は不十分だとしながらも、死亡状況において通常の確率規則のいかなる修正も正当化されないことを強く否定している。量子自殺の考えから主観的生存の保証が得られるのは、行為者が「次に何が起こるか、経験されるかどうかはともかく」というより明白な観点ではなく「次に何を経験するか」という観点で推論する場合のみである。彼は次のように書いている。「エヴェレット主義者が強度ルール^{[注 3]}をこのように修正する理由はまったく明らかではない。なぜなら、他の場合と同様に、生死に関わる状況では、修正されていない強度ルールをまったく適用できると思われるからだ。彼らがこれを行えば、その未来に生き残った後継者が含まれているかどうかに関係なく、すべての未来をその強度に比例して予測できる。たとえば、あなたが 50 対 50 のシュレーディンガー実験の被験者になることがわかっている場合でも、あなたが生き残る未来の分岐を予測するのと同じ程度に、あなたが死ぬ未来の分岐を予測するべきである。」^[15]

同様の論調で、科学哲学者チャールズ・セベンスは、死は経験として期待されるべきではないというルイスの立場を引用し、量子自殺実験では「確実に生き残ると期待すべきだと考えたくなる」と認めている。しかし、量子分岐と死が完全に同時である場合にのみ、生き残ると期待できると述べ、そうでなければ通常の死亡確率が適用される。「1 つを除くすべての分岐で死が実際に即時である場合、その考えにはいくらかの妥当性がある。しかし、遅延がある場合は拒否するべきである。そのような場合、あなたのコピーが複数存在し、それぞれが (事実上) 因果的に他のコピーから分離され、自分が生き残るだろうという確信を与えることができる短い期間がある。生き残るのは 1 人だけである。そのようなシナリオでは、合理性によって最大限に楽観的になるよう強制されることはないのは確かだ」。セベンスは、死が分岐と同時ではない可能性も探究しているが、それでも人間が実験の結果を精神的に理解できるよりも速い。繰り返しますが、エージェントは通常の確率で死ぬことを想定する必要があります。「コピーは、問題を引き起こす思考を持つのに十分な長さ存続する必要がありますか？^{[注 4]}私はそうは思いません。生き残った場合、分裂後の短い期間に他のコピーと共存していたときに、どのような信念を割り当てるべきだったかを検討できます。」^[18]

哲学者イシュトヴァーン・アランヨシは、雑誌Ratioに寄稿し、「状態が現実と確率の両方であるという考え方の間の緊張関係は、量子力学の多世界解釈の主な弱点とみなされている」と指摘しながら、ルイスの不死の議論に対する批判的な論評のほとんどがその前提を中心に展開してきたとまとめている。しかし、議論のためにルイスの仮定を完全に受け入れるとしても、アランヨシは「恐ろしい帰結」が前述の前提の正しい含意であるとは強く否定している。代わりに、最も可能性の高い 2 つのシナリオは、アランヨシが「慰めとなる帰結」と表現するもの、つまり観察者がそもそも重病になることを決して期待すべきではない、または「瞬間的な生命」の図、つまり観察者が「ほとんど完全に無意識の状態で過ごす永遠の生命」を期待すべきであり、非常に短い、記憶喪失の意識の瞬間が中断される、というものである。したがって、アランヨシは、「[2つの代替シナリオの]どちらかが、自己認識と互換性のある枝に関連する全体的な強度の大部分を獲得するかどうかを評価することはできませんが、[...]それらが一緒に（つまり、それらの分離）確かに最大のシェアを獲得することは確実であり、それは非常に安心できる」と結論付けています。^[19]

物理学者デイヴィッド・ドイチュは多世界解釈の支持者ではあるが、量子自殺に関して「確率を適用するその方法は、通常の方法のように量子論から直接導かれるものではない。それは、決定を下す際に、意思決定者が不在の履歴を無視すべきであるという追加の仮定を必要とする。…[私の]推測では、その仮定は誤りである」と述べている。^[20]

テグマークは現在、実験者は不死ではなく、通常の生存確率のみを期待すべきだと考えている。実験者の波動関数における確率振幅は大幅に減少し、これは彼らが以前よりもはるかに低い尺度で存在することを意味する。人間原理によれば、人は自分が存在する可能性が低い世界にいることに気づく可能性が低くなる。つまり、尺度の低い世界は彼らに観察される可能性が低い。したがって、実験者が生き残る世界を観察する確率は、実験を設定した以前の世界よりも低くなる。^{[14]この尺度低下の問題は、}スタンフォード哲学百科事典でレフ・ヴァイドマンによって指摘されている。^[21] 2001年の論文「確率と量子論の多世界解釈」で、ヴァイドマンは、エージェントは量子自殺実験を受けることに同意すべきではないと書いている。「死んだ後継者を持つ世界の『尺度』が大きいことは、実験に参加しない十分な理由である。」ヴァイドマンは、死の瞬間性は実験者の主観的な生存を意味するように見えるかもしれないが、それでもこの特別なケースでも通常の確率が適用されなければならないと主張している。「確かに、瞬間性は確率の仮定を確立することを困難にするが、他のさまざまな状況でそれが正当化された後では、すべてのケースに仮定を適用するのは自然である。」^[22]

2013年の著書『The Emergent Multiverse』で、ウォレスは思考実験で主観的な生存を期待する理由は「実際には綿密な検証に耐えない」と述べているが、「死は哲学的に複雑であるため、私の反論は決定的な反駁には至らないと言ってもおそらく公平だろう」と認めている。何が起こるかという期待ではなく経験の期待の観点から推論する動機はないように思われると再度述べるほか、彼は意思決定理論の分析により「確実な死よりも確実な生を好む行為者は、その反対よりも重みの高い枝での生と重みの低い枝での死を合理的に選ばざるを得ない」ことが示されていると示唆している。^[3]

多世界解釈のもう一人の提唱者である物理学者ショーン・M・キャロルは、量子自殺に関して、世界が分裂すると自分自身の未来のバージョンは別々の人物になるため、経験も報酬も未来のバージョン間で共有されると考えるべきではないと述べている。さらに、自分の未来のバージョンの一部を「本当の自分」として他のものより選び出すことはできないと述べ、量子自殺はこれらの未来の自己の一部の存在を依然として断ち切るため、あたかも世界が単一であるかのように異議を唱える価値があると述べている。^[23]

宇宙学者のアンソニー・アギーレは、多世界解釈のほとんどの説明に個人的には懐疑的であるが、著書『宇宙論の公案』の中で、「おそらく現実は実際にはこのように奇妙であり、我々は瞬間的かつ二元的なあらゆる形態の死を主観的に『生き延びる』のである」と書いている。しかし、アギーレは、ほとんどの死因はこれら 2 つの要件を満たしていないと指摘している。「生き延びる程度があれば、状況はまったく異なる」。思考実験のように意識喪失が二元的であれば、量子自殺効果により、観察者は主観的に眠りに落ちたり、麻酔状態になったりするのを防ぐことができる。麻酔状態になると、精神活動は大幅に減少するが完全になくなるわけではない。その結果、ほとんどの死因では、たとえ外見上は突然であっても、量子自殺効果が当てはまる場合、観察者は、非常にありそうもない手段で完全に目覚めたままでいるよりも、徐々に意識が弱まった状態に陥る可能性が高くなる。アギーレはさらに、量子自殺は全体として、多世界解釈と心の理論の両方の現在の理解に対する一種の不合理化として特徴付けられるかもしれないと述べています。彼は最後に、心と時間の関係についての異なる理解は、必然的な主観的生存の奇妙な意味合いを取り除くはずだと仮説を立てています。^[4]

物理学者で作家のフィリップ・ボールは、多世界解釈の批評家だが、著書『Beyond Weird』の中で、量子自殺実験は「認知的に不安定」であり、確率を伴う多世界理論の難しさを例示するものだと述べている。ボールは、実験者は結果が起こる世界の「存在の尺度」に比例して結果を主観的に期待すべきだというレフ・ヴァイドマンの主張を認めながらも、最終的にはこの説明を否定している。「これは結局、MWI における確率の解釈に帰着する。すべての結果が 100% の確率で起こるとしたら、量子力学の確率的特徴はどうなるのか?」さらに、ボールは、このような議論は、確率の問題とは関連しているがそれとは独立している、多世界解釈のもう 1 つの大きな問題、つまり自己の概念との不一致を浮き彫りにしていると説明している。ボールは、多世界解釈における確率を正当化しようとする試みのほとんどを「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の量子力学の姿にすぎない」としているが、「実際には、そのような制限を説明したり正当化したりする意味のある方法はない」としている。量子測定を行う前に、「以前のアリス」の実験者は「量子力学を使用して、明確に表現できる方法で彼女に何が起こるかを予測することはできない。なぜなら、意識のある現在 (激しく分裂している宇宙では、意識のある現在が存在しない) 以外に、いかなる瞬間においても「彼女」について話す論理的な方法がないからだ。以前のアリスの知覚を [実験] 後のアリスに結び付けることは論理的に不可能であるため、「アリス」は消えている。[...] [MWI] は、私たちが経験できること、経験したこと、または現在経験していることに関する一貫した概念を排除する。」^[24]

多世界解釈の批判者である科学哲学者ピーター・J・ルイスは、この思考実験全体を、多世界枠組み内で確率を適応させることの難しさの一例とみなしている。「標準的な量子力学は、さまざまな将来の出来事の確率を生み出し、これらの確率を適切な決定理論に組み込むことができます。しかし、現在の状況の物理的に起こり得るすべての結果が確実に起こるとしたら、何を基準に何をすべきかを決めればよいのでしょうか。たとえば、銃を頭に向け、引き金を引いた場合、エヴェレットの理論によれば、確実に生き残り、確実に死ぬことになるようです。これは少なくとも心配であり、おそらく理性的に無力です。」^[25]ルイスは著書『量子オントロジー』で、主観的不死の議論を多世界理論から引き出すには、確率の理解、いわゆる「枝数え」アプローチを採用する必要があると説明している。このアプローチでは、観察者は「測定後のどの枝に行き着くのか」を意味のある形で尋ねることができるが、これは実験的、経験的証拠によって排除されている。なぜなら、このアプローチは、十分に確認されたボルンの規則に一致しない確率を生み出すからである。ルイスは代わりに、ドイチュ＝ウォレスの決定理論的分析において、枝の数（および同様に、各枝に「行き着く」人物の数）を数えることができない多世界解釈における確率を扱う最も有望な（ただし、彼の判断では、まだ不完全である）方法を特定している。ルイスは次のように結論付けている。「彼は不死の議論は、おそらく、確率に関する枝数え（または人数え）の直感と意思決定理論のアプローチとの間の根本的な対立を劇的に実証したものとして捉えるのが最も適切だろう。多世界理論は、それが実行可能である限り、永遠に生きることを期待すべきであることを意味するものではない。」^[26]

• マルチバース
• クアランティン– オーストラリアのSF作家グレッグ・イーガンによる、量子力学のコペンハーゲン解釈、自殺、不死を探求する