Это всё квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего - Жереми Харрис

Коллапс, вызываемый сознанием, и физика души

Древние египтяне, когда у них болели зубы, ловили мышь, растирали в пасту и мазали этой пастой из дохлой мыши больной зуб.

Если вы в последнее время видели рекламу какой-нибудь зубной пасты, вы наверняка знаете, что девять из десяти стоматологов можно заставить согласиться приблизительно с чем угодно. Но, сдается мне, даже они сказали бы решительное «нет» пасте с добавлением дохлых мышей, в какие бы красивые тюбики производитель ее ни заталкивал.

Это я вот к чему: если нужно решить важную задачу, первое, что приходит нам в голову, обычно так себе вариант, и прежде чем мы изобретем зубную щетку, придется миновать этап пасты из мышатины. Это справедливо и для стоматологии, и для квантовой механики.

Когда была сформулирована проблема зомбокотов, все решили, что это загадка без решения. Насколько все могли судить, квантовая механика предсказывала, что наша вселенная полным-полна одновременно и живых, и мертвых котов и бейсбольных мячей, способных лететь во все стороны сразу. Однако простой житейский опыт этому противоречил.

Физики столетиями убеждали себя, будто могут объяснить практически любое явление во вселенной, поэтому их корежило от одной мысли, что их новенькая блестящая теория так плохо описывает очевидную реальность. Именно поэтому они рады были любому решению, любой, даже самой сырой гипотезе, лишь бы она давала ответ на загадку зомбокотов.

И этим решением – пастой из мышатины применительно к квантовой теории – стала интерпретация квантовой механики по Бору, идея коллапса. Как мы уже знаем, по мысли Бора, мы не видим зомбокотов (а также другие крупные объекты, которые делают много всего одновременно) потому, что акт наблюдения заставляет эти нечеткие системы коллапсировать только в одно какое-то состояние, которое мы и воспринимаем.

Но тогда возникает следующий больной вопрос: что считать наблюдением?

Вернемся к эксперименту с зомбокотом. У нас есть серый электрон, его сканирует датчик, этот датчик заставляет (или не заставляет) пистолет выстрелить, и это определяет судьбу кота, о коей затем узнает экспериментатор. Когда же происходит «наблюдение», вызывающее коллапс зомбокота, – в момент, когда экспериментатор открывает коробку и заглядывает внутрь? Или когда кот слышит выстрел? Или когда пистолет получает сигнал от датчика? Или, если уж на то пошло, когда датчик только сканирует электрон?

Похоже, «наблюдением» можно считать любой из этих этапов. Однако всякая неоднозначность физикам не по душе, и очень скоро главной задачей Бора стало объяснить, когда именно должен происходить этот его волшебный коллапс.

Ответ Бора состоял в том, что объекты во вселенной делятся на два типа: «маленькие» вроде атомов и электронов, которые могут существовать в нескольких местах одновременно (или делать сразу много всего), и «большие», которые умеют вызывать коллапс этих «маленьких» объектов в одно из множества их состояний, когда бы крупные объекты ни использовались для «наблюдения» мелких.

Поэтому, согласно Бору, только «большие» объекты способны вызывать коллапс маленьких, и это вызвано… хм… полагаю, их большими размерами. Подробнее Бор не объяснил. С другой стороны, «маленькие» объекты, например наш электрон, могут существовать в нескольких местах сразу или делать много всего одновременно, зато начисто лишены способности вызывать коллапс.

Бор утверждал, что к «большим» объектам применимы иные правила – иные законы физики, – чем к «маленьким». Вселенная, говорил он, ведет двойную бухгалтерию.

Чем же это большие объекты так отличаются от маленьких, спросите вы? Как вселенная решает, какие объекты могут вызывать коллапс других?

Ответа на этот вопрос у Бора не было. И вместо того чтобы работать над поиском ответа, он тратил время на придумывание броских афоризмов, лишь бы от него отстали с вопросами про его тяп-ляп-теорию. Одним из его любимых высказываний стало вот это: «Все, что мы называем реальным, создано из того, что реальным считать нельзя». Понимай как хочешь.

Несмотря на явные огрехи в логике Бора, физики так отчаянно хотели решить проблему зомбокота, что большинство просто согласилось с теорией коллапса, не задавая лишних вопросов, и довольно долго нелепая идея поделить вселенную на «все большое» и «все маленькое» была позицией по умолчанию у многих ведущих специалистов по квантовой механике в мире. Как определить «большое» и «маленькое», никто толком не понимал, но почти всем было наплевать. «Молчи и вычисляй!» – гласил неписаный закон.

Кстати, такой подход – молчи и вычисляй – практиковался не только в квантовой механике. Есть много ученых и философов, которые вообще не считают, что наука должна ставить себе цель «понять мироустройство». По их мнению, единственное, чем стоит заниматься науке, – это делать хорошие прогнозы. Тогда можно не ввязываться в ожесточенные споры о том, что такое атом, «реальна» ли энергия и так далее, а деньги налогоплательщиков пускать на более «интересные» задачи, например на вычисление отношения заряда электрона к его массе с точностью до десятого знака после запятой или чего-то в этом роде.

По правде говоря, мне кажется, это довольно дурацкая точка зрения, которая к тому же тормозит научный прогресс. Самые крупные достижения в естественных науках, а особенно в физике, обычно начинаются с предположения, что в реальном мире существует какой-то новый тип предметов или явлений, а затем ученые, опираясь на это предположение, делают прогнозы, которые можно проверить. Например, чтобы открыть атомы, кто-то должен был сначала предположить, что атомы существуют, и на основании этого предположения сделать прогноз, как должна вести себя жидкость, если атомы действительно существуют, а затем этот прогноз проверить. Этот процесс приносит результаты только при условии, что ученые осмеливаются утверждать что-то об устройстве мира, а не тешатся со своими формулами тайком от всех, помалкивая насчет природы вещей.

Между тем описания реальности делают науку сильнее, однако не все они полезны, что возвращает нас к Бору и его нелепой теории. Если вы, как и я, считаете, что задача физики – не просто делать хорошие предсказания, а еще и объяснять, что на самом деле происходит во вселенной, вам наверняка кажется весьма глупой и обидной сама мысль, будто законы физики проводят некую загадочную грань между «большими» и «маленькими» объектами, а нам нельзя даже интересоваться, что это за грань и откуда она взялась.

К счастью, последнее слово осталось не за Бором: многие физики продолжали требовать, чтобы им четко сказали, где и почему проходит грань между большим и маленьким. Оказывается, стремление это объяснить возымело очень серьезные и совершенно неожиданные последствия.

Впервые в истории ученым пришлось включить в уравнение сознание.

Джон фон Нейман овладел высшей математикой к восьми годам, а к девятнадцати успел опубликовать две научные статьи, и все были уверены, что он вот-вот получит национальную венгерскую премию по математике. Вероятно, он самый умный из всех, о ком