ウィグナーの友人

量子力学の標準理論によると、測定対象とする系の状態は、測定していないときには因果的に連続的に変化し、異なる状態の重ね合わせとなる。そして、測定が行われる瞬間、つまり観測する側と観測される側が相互作用する時点で、系の状態は不連続に変化し、1つの特定の状態に収縮する。ジョン・フォン・ノイマンは1932年の著書『量子力学の数学的基礎』で、この測定に伴う非因果的変化（波動関数の収縮）が生じる位置、つまり観測する側と観測される側の境界を、測定装置から人間の観察者の脳までの任意の位置に置くことができると論じた[1]。 これは測定対象だけでなく測定装置やそれを見る人間も同じように量子力学に従う粒子から成るため、一連の測定プロセスのどこに観測する側と観測される側の境界を引いても、数学的には同じように扱えるということを示したのである。

量子力学の測定対象を前述のようにマクロにまで拡張すると、エルヴィン・シュレーディンガーが1935年にシュレーディンガーの猫の思考実験で示したように、猫が生きている状態と死んでいる状態の重ね合わせのような奇妙な状況が生じる。「ウィグナーの友人」の思考実験は、このようなマクロな重ね合わせを人間にまで適用したものである。ウィグナーが1961年の論文「心身問題に関する考察」[2]で提示した思考実験を要約すると[注 1]：

ウィグナーは、とある確率で光を発する量子系を測定する。この系の状態は、測定時に光を見たときには状態1に、光を見なかった場合は状態2に変化する。この測定を友人に任せ、ウィグナーは友人から測定結果を聞くことにする。すると対象とする系だけを考えることはできないとウィグナーは説明する。そうではなく系と友人が相互作用すると「対象系×友人」という結合した系となり、「状態1×友人が光を見た」と「状態2×友人が光を見なかった」の重ね合わせ状態になる。ウィグナーは友人から結果を聞き、友人が光を見たと答えると「状態1×友人が光を見た」に収縮する。友人が光を見なかったと答えると「状態1×友人が光を見なかった」に収縮する。

以上はウィグナー自身が「究極観測者（ultimate observer）」として特権的な立場をもつならば論理的に一貫しているとウィグナーは説明する。しかし友人も同じように意識や感覚をもっており、ウィグナーが尋ねる前に友人の心の中では光を見たか見なかったかが決まっていた。ここで見かけの矛盾が生じる。測定結果はいつ決まったのか？（収縮はいつ起きたのか？）。それは友人が測定を終えたときだったのか、それともその情報がウィグナーの意識に入ったときだったのだろうか？

ウィグナーは意識に積極的な役割を負わせたが、そのような解釈をとる物理学者は極めて少数である[5][6]。ここではそれ以外の解釈を挙げる。

もともとのウィグナーの友人の思考実験は、単に友人に結果を聞くという受動的なものだった。それに対し、1985年にデイヴィッド・ドイッチュはウィグナーの友人を拡張して、ある観測者（友人）に対し、外部から別の観測者（ウィグナー）が量子操作を加え、干渉を引き起こす思考実験を提案した[11]。これに影響された2016年のFrauchigerとRennerの思考実験[12]では、友人のいる部屋全体に対して外部から量子操作を行い、その結果を測定する。そして複数の観測者の間での整合性を確認する。著者は特定の仮定が成り立つ場合、矛盾が生じるとしている。 QBism（量子ベイズ主義）、関係解釈、ド・ブロイ＝ボーム理論で、FrauchigerとRennerの思考実験のようなマクロな量子操作で生じる矛盾の回避が議論がされている[13][14][15]。2016年以後、マクロな量子操作を用いたウィグナーの思考実験の拡張については多数の論文が出版されている[14]（例えば[16][17][18][19]）。こういったマクロ量子操作は原理的に不可能とは考えられていないが実現困難で、理論の整合性を確認する思考実験として用いられている。ただ友人が量子コンピューターでシミュレートされた環境にいる人工知能である場合には実現可能性がある[16]。こういったマクロ量子操作を実行する観測者は「超観測者（superobserver）」と呼ばれる[16]。

スティーヴン・バクスターが1992年に発表した小説『時間的無限大』には、「ウィグナーの友人（The Friends of Wigner）」と名乗るカルト集団が登場する[20]。彼らは、時間の終わりにいる究極観測者が、宇宙の始まり以来生成されたすべての波動関数を収縮させ、抑圧のない現実を選ぶことができると信じている。

石井茂『ハイゼンベルクの顕微鏡 不確定性原理は超えられるか』日経BP、2005年。 - ウィグナーとエヴェレットの思考実験の要約を含んでいる。

• 観測問題
• 実体二元論
• 量子脳理論 - ハメロフによる解釈や、スタップによる解釈などがある

量子力学
全般	序論 数学的定式化
背景	古典力学 前期量子論 量子論 量子力学の歴史 量子力学の年表
基本概念	量子状態 波動関数 重ね合わせ 不確定性原理 可観測量 相補性 二重性 不確定性 トンネル効果 排他原理 エーレンフェストの定理 量子もつれ デコヒーレンス
定式化	シュレーディンガー描像 ハイゼンベルク描像 相互作用描像 波動力学 行列力学 経路積分 GNS表現
方程式	シュレーディンガー方程式 ハイゼンベルク方程式 パウリ方程式 クライン＝ゴルドン方程式 ディラック方程式
実験	二重スリット実験 シュテルン＝ゲルラッハの実験 デイヴィソン＝ガーマーの実験 ベルの不等式の検証実験 ポパーの実験 シュレーディンガーの猫 爆弾検査問題 量子消しゴム実験
解釈	観測問題 ボーム解釈 無矛盾歴史 コペンハーゲン解釈 アンサンブル解釈 隠れた変数理論 多世界解釈 客観的収縮 量子論理 関係性量子力学 (RQM) 確率過程量子化 交流解釈 フォン・ノイマン＝ウィグナー解釈
人物	ジョン・スチュワート・ベル デヴィッド・ボーム ニールス・ボーア マックス・ボルン サティエンドラ・ボース ルイ・ド・ブロイ ポール・ディラック ポール・エーレンフェスト ヒュー・エヴェレット3世 リチャード・P・ファインマン ヴェルナー・ハイゼンベルク パスクアル・ヨルダン ヘンリク・アンソニー・クラマース ジョン・フォン・ノイマン ヴォルフガング・パウリ マックス・プランク エルヴィン・シュレーディンガー アルノルト・ゾンマーフェルト ヴィルヘルム・ヴィーン ユージン・ウィグナー
関連項目	散乱理論 相対論的量子力学 場の量子論 量子情報 量子カオス 量子コンピューター
カテゴリ