観測者の存在の必要性

「観測者の意識の必要性」を最初に見出したのはフォンノイマンで
観測者の観測にょって、フォンノイマン鎖が終結します。
ここでは、何故、観測者の存在が必要か説明します。

尚、EMANさんの記事：　量子雑談　
観測の何が状態を確定させるのか｜EMAN｜note　
も併せてお読み下さい。
＞「観測者の意識が状態を確定させた」というような表現
＞をすることがあるわけだが、
＞なんら神秘的なことを言っているわけではない
のです。

まず、測定対象系をｓとし、そのスピンの↑↓を射影測定するとします。
１．測定器ばかりのフォンノイマン鎖の場合
　　ｓ→d1→d2→d3→d4→d5→d6、、、

　　ｄ３から見れば、合成系は最大もつれ状態の場合
　　|↑ｓ>|↑d1>|↑d2>+|↓ｓ>|↓d1>|↓d2>
　　という量子もつれ状態です。
　　各部分系は、一般には干渉項が０でない混合状態になり、
　　測定器も混合状態になり、何を示すか分かりません。
　　これらの測定器が、いくつつながっていても、
　　決して、スピンが１つだけの「固有状態」にはなりません。
　　現実には、ただ１つだけの「固有状態」＝純粋状態ですから
　　この状況は、現実と合いません。

２．測定器のフォンノイマン鎖の最後に観測者ｏが居る場合
　　ｓ→d1→d2→d3→d4→ｏ

　　ｏから見れば、合成系は最大もつれ状態の場合
　　|↑ｓ>|↑d1>|↑d2>|↑d3>|↑d4>+|↓ｓ>|↓d1>|↓d2>|↓d3>|↓d4>
　　という量子もつれ状態です。
　　各部分系は、一般には干渉項が０でない混合状態になります。
　　しかし、実験事実は、
　　ｏは、d4（部分系＝混合状態）を見て、ｏの意識＝脳の状態は
　　スピンが↑か↓どっちか１つの固有状態＝純粋状態になります。

これだけでは、まだ十分ではないので
３．測定器のフォンノイマン鎖の最後が観測者ｏと脳の測定器dBである場合
　　ｓ→d1→d2→d3→ｏ→dB

　　ｏから見れば、合成系は最大もつれ状態の場合
　　|↑ｓ>|↑d1>|↑d2>|↑d3>+|↓ｓ>|↓d1>|↓d2>|↓d3>
　　dB から見れば、合成系は
　　|↑ｓ>|↑d1>|↑d2>|↑d3>|↑ｏ>+|↓ｓ>|↓d1>|↓d2>|↓d3>|↓ｏ>
　　という量子もつれ状態です。
　　測定が終わった時、２に書いたように、
　　ｏの脳の状態は、↑か↓どっちか１つの固有状態＝純粋状態
　　になります。
　　（もし、ｏが観測者でなく測定器であれば１の状況です）
　　測定器dBが、ｏの脳の状態を、何らか必ず示すとすると、
　　ｏの脳は、どっちか１つの固有状態＝純粋状態であり
　　純粋状態は、確定した直後では、誰が測定しても、何回しても
　　同じ結果なので、dBが示す＝dBの状態は、
　　↑か↓どっちか１つの固有状態です（誰も見なくても）

　　もし、ｏが観測者でなくただの測定器とすると、
　　dBは混合状態です。

したがって、観測者の存在は、必須です。
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