量子力学の最も不可解な点の一つは、小さな素粒子が、外部の観測者が測定するまで状態を「選択」していないように見えることである。測定という行為は、何が起こりうるかという漠然とした可能性を、明確で具体的な結果に変換するのである。量子力学の数学は、このプロセスがどのように機能するかのルールを提供しますが、その数学は、実際の用語でそれが何を意味するのかを説明しません。
そのひとつは、「意識」（自分自身や周囲に与える影響についての認識）が測定に重要な役割を果たし、宇宙を単なる想像から真の現実へと変えるのは、私たちの経験であるという考え方です。
しかし、もしそうだとしたら、人間の意識が量子力学の奇妙なところを説明できる可能性はないのだろうか？
量子計測
量子力学は、宇宙を構成する素粒子の動物園を支配するルールである。量子力学は、私たちが基本的に非決定論的な世界に生きていることを教えてくれる。つまり、少なくとも小さな粒子の世界に関しては、科学者がどんなに巧妙に実験を設計しても、あるいは実験の初期条件を完璧に知っていても、どんな実験の結果も確実に予測することは不可能なのです。陽子に働く力を知っていますか？数秒後に確実に存在する場所はなく、存在しうる場所の確率があるだけだ。
マクロの世界では、すべてが決定論的な物理法則に従って動いている（なぜそのような分裂が起こるのか、正確にはわからないが、それはまた別の日の問題である）。
物理学者が量子系の実験（例えば、原子中の電子のエネルギー準位を測定する）を行う場合、どのような答えが得られるかは全く分からない。しかし、量子力学の方程式は、エネルギー準位がどのような確率で現れるかを予測する。例えば、電子のエネルギー準位がわかると、その「波動関数」が崩壊し、粒子があるエネルギー準位を選択するため、電子が何をするのかが正確にわかるのです。
この不確定性から決定性への反転は、まったくもって奇妙であり、物理学上、同じように動作する理論は他にないのである。測定という行為は、なぜそんなに特別なのだろうか？宇宙では、無数の量子相互作用が常に起こっている。では、それらの相互作用は、誰も見ていないときでも、同じような反転を経験しているのだろうか？
意識の役割
量子力学の標準的な解釈は、コペンハーゲン解釈と呼ばれ、これらのことを無視して、ただ結果を得ることだけに集中するようにと言うものである。この解釈では、素粒子の世界は基本的に不可解であり、人々は何が起こっているのかについて首尾一貫した絵を描こうとすべきではないとされている。その代わり、少なくとも量子力学の方程式を使って予測を立てることができるのは、科学者にとって幸運なことだと考えるべきでしょう。
しかし、多くの人にとって、それは納得のいくものではありません。測定というプロセスには、量子論にのみ現れる何か特別なものがあるようなのです。この特殊性は、例えば、他のあらゆる相互作用と測定とを比較すると、さらに顕著になります。
例えば、星間空間の奥深く、はるか彼方のガス雲の中では、誰もいない、誰も見ていない。そのガス雲の中で、2つの原子がぶつかったとしたら、それは量子力学的な相互作用であり、量子力学のルールが適用されるはずである。しかし、「測定」も「結果」もない。これは、人間が観測していない、毎日起きている何兆ものランダムな相互作用の1つに過ぎない。そのため、量子力学のルールでは、この相互作用は非決定的なままであるとされています。
しかし、同じ2つの原子が実験室でぶつかり合うと、科学者は何が起きたかを測定し記録することができます。測定が行われたからこそ、量子力学のルールと同じように、不確定性が反転して決定論的なものになったということで、具体的な結果を書き出すことができたのです。
この2つのケースは何がそんなに違うのでしょうか？どちらも素粒子が他の素粒子と相互作用しています。そして、測定プロセスのすべての段階で素粒子が関与しているので、結果は不確定であるべきという通常の量子法則から逃れることはできないはずです。
量子物理学の先駆者ユージン・ウィグナー（新しいタブで開きます）のように、この2つのシナリオの唯一の違いは、一方には意識的で考える観察者がいて、もう一方にはいないことだと指摘する理論家もいます。つまり、量子力学でいうところの「崩壊」（不確定な確率から具体的な結果への移行）には、意識が必要なのです。
宇宙の夢
人間にとって意識は非常に重要であるため、何か特別なものがあると考えがちです。結局のところ、動物は宇宙に生息する唯一の意識体であることが知られている。そして、量子力学のルールを解釈する一つの方法は、上記の論理を極限まで追求することである。私たちが測定と呼んでいるものは、実は、ありふれた素粒子の相互作用の連鎖に意識的な存在が介入したものなのである。
このような考え方では、意識は宇宙の他のすべての物理学とは異なるものである必要があります。そうでなければ、科学者は意識それ自体が様々な素粒子の相互作用の総和に過ぎないと主張することができますし、実際そうしています。もしそうであれば、測定の連鎖に終点はないのです。そして、もしそうであれば、科学者が実験室で行っていることは、ランダムなガス雲で起こっていることと何ら変わりはないことになるのです。
厳密には物理学的な理論ではないが、意識が物質的な宇宙とは異なるものであるという考え方は、哲学や神学において長い伝統を持っている。
しかし、この意識が他の物理法則から切り離されているという概念を科学的な実験で検証する方法を誰かが見つけ出すまでは、哲学や憶測の領域に留まらざるを得ないだろう。
この記事は、量子力学の解釈の可能性について解説するシリーズの一部です。
