Quantentheorie ohne Prozess-Typ 2

Lösung des Messproblems der Quantenmechanik durch Verwendung eines einzigen Prozess-Typs - Einführung eines Zeitoperators - Abfolgen von Blockuniversen, die physikalische (scheinbare) Zeiten beinhalten, in der psychischen (wirklichen) Zeit - Schmidt-Zerlegungen des Hilbertraums, Verschränkung und Entropie definiert durch die Beobachter

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Das Messproblem der Quantenmechanik ist wohlbekannt. Ein bedeutender Versuch zu dessen Lösung wurde durch Hugh Everett III unternommen. Er meinte, das Problem der zwei verschiedenen Zukunftsarten, die sich an jeden Zeitpunkt anschließen können, durch die Leugnung einer der beiden Arten gelöst zu haben, was zur ungeheuerlichen Vorstellung vieler linear unabhängiger Welten (many-worlds), die sich sogar zu jedem Zeitpunkt in unendlich viele neue verzweigen sollen, führte. Doch seiner Lösung fehlt ein Modell für das Erleben des einzelnen Subjekts, das sich ja nur in jeweils einer der vielen Welten wiederfinden soll. Das “problem of outcomes” bleibt folglich bestehen, welches den Kern des Messproblems darstellt.

Nichtsdestotrotz erscheint uns Everetts anfängliche Argumentation logisch und wir müssen ihm und seinem Doktorvater John Archibald Wheeler danken, das Problem auf den Punkt gebracht zu haben. Was wäre, wenn ihnen auf ihrem Weg ein kleiner technischer Fehler unterlaufen wäre? Was wäre, wenn sie die falsche Zukunftsart entsorgt hätten?

Diese Gedanken hatte ich um das Jahr 2018, und ein erster Artikel mit den Ideen ist Ideas about a Quantum Theory without Process Type 2. Wesentlich inspiriert dazu wurde ich nicht nur von physikalischer Seite sondern auch von psychologischer. Die Arbeiten Donald David Hoffmans, seine Observer Mechanics und Conscious Agents schienen vernünftige Modelle der Psyche zu sein. Wo wäre dann das Interface seiner Interface Theory of Perception in unserer physikalischen Wissenschaft zu finden?

Die Quantentheorie kann nicht gänzlich von einem subjektiven Anteil befreit werden. Dasselbe trifft für die Relativitätstheorie zu. Mir wurde irgendwann klar, dass das Zwillingsparadoxon nicht durch die unterschiedliche Bahn entsteht, auf der sich die Zwillinge bewegen. Es entsteht auch nicht dadurch, dass einer eine Beschleunigung erfährt und der andere nicht. Das Zwillingsparadoxon entsteht dadurch, dass eine Lorentz-Transformation die Perspektive eines Subjekts verändert und der eine Zwilling seine Perspektive beibehält, während der andere sie wechselt, wogegen das Weltgeschehen, welches vor diesen beiden Perspektiven steht, ein und dasselbe ist. An dieser Stelle der Subjektivität oder Beobachterabhängigkeit müssen Quantentheorie und Relativitätstheorie zusammenhängen.

Eine wichtige Erkenntnis auf meinem Weg war, dass Quantenverschränkung genauso subjektiv wie Superposition ist. Die menschliche Vorstellungswelt basiert auf Teilen, die Systeme bilden, indem die Teile miteinander wechselwirken. Doch die Quantentheorie funktioniert anders. Die Quantentheorie handelt von einem all-einen Weltzustandsvektor, der nacheinander verschiedene Zustände annimmt. Er bewegt sich in einem mathematischen Gesamtraum, der auf unendlich viele Arten zweigeteilt werden kann. So wie es keinen Lichtäther gibt, so gibt es auch keine Struktur, die uns sagen würde, wo die natürlichen Grenzen für eine Teilung des Hilbertraums wären. Durch die Zweiteilung des Hilbertraums erscheint je nach Zustand mehr oder weniger Verschränkung zwischen den beiden Teilen.

Wie wäre es denn, wenn die Perspektive des Subjekts eine bestimmte Zweiteilung des Gesamtraums wäre, wodurch eindeutig eine Schmidt-Zerlegung und damit eine subjektive Sicht auf den aktuellen Weltzustand entstünde? So allmählich wurde klar, dass die folgenden Probleme alle miteinander zusammenhängen:

  • das Messproblem (measurement problem)
  • das Problem der Zeit (problem of time)
  • das Problem der Entropie (problem of entropy)
  • das Leib-Seele-Problem (mind-body problem)

Ein unabhängiges Argument für einen Zusammenhang dieser Probleme ist das free-will Theorem.

Einen ersten Probeschuss, ob die Beschränkung auf den stochastischen Prozesstyp 1 irgendwelche Probleme lösen könnte, stellt der Artikel Über psychische und physikalische Zeit dar. Ein einfaches Beispiels eines stochastischen Weltprozesses, der von zwei Subjekten an ihren beiden Schnittstellen zum gemeinsamen physikalischen Kanal, einem Produktraum aus zwei Qutrits, angetrieben wird, liefert immerhin schon einmal wachsende Entropie und beobachterabhängige physikalische Zeiten.

Die Idee der Trennung in gerichtete psychische und umkehrbare physikalische Zeit erschien mir sehr fruchtbar. Der Artikel Eine Abfolge von Blockuniversen untersucht allgemein, was geschähe, wenn man die Sonderrolle der physikalischen Zeit bereits in der nicht-relativistischen Quantenmechanik aufgäbe unter Zuhilfenahme psychischer Zeit. Wie der Name des Artikels andeutet wird damit das Problem der Zeit nicht nur adressiert, sondern ganz allgemein gelöst.