других реальных системах, куда проще поверить в прямо мистические построения, чем в подобные научные гипотезы.
Первое предположение показывает, что речь идет о неизвестном явлении -Бог знает, сколько их еще. Второе связано, напротив, со сферой хорошо известного нам и находится в полном противоречии со всеми фундаментальными и человеческими законами. Именно поэтому мы должны относиться к нему с величайшим сомнением, к нему и его кажущейся рациональности.
(Д. Адамс. Долгое темное чаепитие души)
Впрочем, сама по себе попытка описать сознание как квантовый феномен кажется очень интересной. По крайней мере, квантовая картина мира, основанная на корпускулярно-волновом дуализме, действительно гораздо лучше соответствует структуре человеческой психики, чем компьютерный классический мир. В то же время попытки связать квантовый характер сознания с квантовыми свойствами его предполагаемых материальных носителей и с известными законами физики вызывает уже серьезные сомнения.
- А я думал, вы верите в чудеса, - не выдержал секретарь.
- Да, - ответил отец Браун, - я верю в чудеса. Я верю и в тигров-людоедов, но они не мерещатся мне на каждом шагу. Если мне нужны чудеса, я знаю, где их искать.
(Г. К. Честертон)
ГЛАВА 7.
Квантовый мир: конец классической причинности
Мне кажется, я смело могу сказать, что квантовой механики никто не понимает. Так что не относитесь к этой лекции слишком серьезно, не думайте, что вам действительно необходимо понять ее содержание и построить себе какую-то мысленную модель. Передохните и попытайтесь просто поразвлечься...
Если сможете, не мучайте себя вопросом: Но как же так может быть?, ибо в противном случае вы зайдете в тупик, из которого еще никто не выбирался. Никто не знает, как же так может быть.
(Р. Фейнман. Характер физических законов)
Обсуждение традиционных, прежде всего религиозных, представлений о реальности увело нас достаточно далеко от естественнонаучной проблематики, и читатель вправе спросить, перефразируя известный анекдот о поручике Ржевском: Ну а когда же про квантовую механику-то будет?. Отвечаем: сейчас.
Принято думать, и, как мы покажем, это мнение имеет под собой серьезные основания, что создание (в первой трети XX века) квантовой механики явилось неким рубежом, после которого физика не только может, но и вынуждена иметь дело с проблемами, ранее целиком относимыми к компетенции теологии и философии. По мнению многих физиков и философов, квантовая механика поставила такие вопросы, которые не могут адекватно обсуждаться в рамках традиционного естественнонаучного мировоззрения, сложившегося начиная с XVII века. Основным постулатом этого мировоззрения является возможность четкого разделения субъекта и объекта познания и связанное с этим резкое противопоставление материи и сознания. Явную философскую формулировку этого постулата принято связывать с именем Декарта, а примером его успешного применения к описанию части реальности (очень, правда, ограниченной) на многие века стали Математические начала натуральной философии Ньютона. Некоторые авторы называют такую фундаментальную мировоззренческую установку ньютоновско-картезианской парадигмой. Следует, правда, подчеркнуть, что взгляды самого Ньютона и особенно Декарта были намного более содержательными и интересными, чем эта парадигма (см., напр., обсуждение различия расхожего картезианства и мировоззрения Декарта в Картезианских размышлениях М. Мамардашвили). Как бы то ни было, именно этот дуализм, эмпирическая эффективность и полезность которого вне сомнения, радикально отличает естественнонаучную картину мира от других, как представляется, более глубоких подходов. Развитие квантовой физики заставило поставить вопрос о возможной недостаточности и исчерпанности данной парадигмы даже в рамках самого естествознания.
В возникших спорах приняли участие почти все выдающиеся физики нашего времени (кроме позитивистски настроенных исследователей, вообще не склонных обсуждать мировоззренческие вопросы как ненаучные). Хотя в книгах гуманитарной направленности изложение каких-то конкретных точек зрения по этому вопросу зачастую предваряется словами современная физика установила, что..., спор далеко не завершен. В этом разделе мы приведем - в той мере, как это необходимо для связности изложения, основные физические факты, которые в дальнейшем будут обсуждаться с более возвышенной точки зрения.
Ранний период развития квантовой физики (1900- 1924) характеризуется прежде всего формулировкой законов излучения в идеальной модели абсолютно черного (т. е. не отражающего) тела и введением кванта действия (М. Планк, 1900), открытием световых квантов и корпускулярно-волнового дуализма, т. е. двойственной природы света (А. Эйнштейн, 1905 и последующие работы), затем построением модели атома Бора (Н. Бор, 1913) и гипотезой Луи де Бройля о волновых свойствах электрона (1924). Ключевым моментом здесь является осознание корпускулярно-волнового дуализма как универсального свойства материи.
Второй этап, начавшийся с 1925 года, характеризуется построением формальной теории, описывающей этот дуализм (В. Гейзенберг, М. Борн, П. Иордан, Э. Шредингер, П. Дирак, В. Паули, 1925- 1927; 1925- 1927; Дж. фон Нейман, 1932; Р. Фейнман, 1948 и другие и глубоким обдумыванием возникших в связи с этим концептуальных проблем (принцип неопределенности Гейзенберга, статистическая интерпретация волновой функции Борна, принцип дополнительности Бора, теория измерений Дж. фон Неймана, и др.). Существуют хорошие популярные изложения физической сути корпускулярно-волнового дуализма (см., напр., прекрасные книги Р. Фейнмана Характер физических законов и КЭД: странная теория света и вещества), к которым мы и отсылаем читателя за более детальной физической информацией.
Наиболее удивительной чертой квантовой механики, радикально отличающей ее от всей предшествующей физики, служит придание вероятности статуса фундаментального понятия. В классической физике вероятность возникает как мера нашего незнания поведения системы, и ее использование носит, в общем, прагматический характер. Скажем, рассчитать точную траекторию падения монетки с учетом ее вращения, сил сопротивления воздуха и т. п. в рамках классической физики в принципе возможно, хотя это - достаточно сложная физическая задача. Вместо того, чтобы решать ее в каждом конкретном случае, мы прибегаем к вероятностным соображениям, когда говорим, что при достаточно большом числе испытаний приблизительно в половине случаев монетка упадет орлом, а в половине - решкой. Тем не менее, если нам очень уж захочется, мы вполне можем сделать гораздо больше, а именно, рассчитать движение монетки полностью и предсказать, как она упадет в данном конкретном случае. Другое дело, что во многих реальных задачах такая возможность остается только принципиальной - скажем, в задачах молекулярной физики, где нужно рассматривать совместно уравнения движения для колоссального числа частиц. Для многих физически важных задач движение к тому же оказывается неустойчивым, и уже малая неопределенность в задании начальных условий приводит к сколь угодно большой неопределенности в решении через большие промежутки времени. В таких случаях прагматически использование понятия вероятности оказывается не только возможным, но и неизбежным. Однако в принципе нет никаких ограничений на сколь угодно точное определение начальных условий и сколь угодно точное решение задачи.
В рамках ньютоновско-картезианской парадигмы казалось бесспорным, что в принципе можно предсказать или объяснить любое явление, если знаешь достаточно детально все причинно-следственные связи в системе. В квантовой механике основной математический объект - волновая функция -тоже подчиняется детерминистскому уравнению (уравнению Шредингера) и тем самым может быть в принципе найдена сколь угодно точно. Однако непосредственно она неизмерима и определяет лишь вероятности исхода различных физических экспериментов (статистическая интерпретация М. Борна). Важно подчеркнуть, что, в отличие от классической физики, никаких предсказаний для результатов индивидуального физического эксперимента в квантовой механике сделать нельзя. Например, квантовая механика может в принципе рассчитать, с какой вероятностью ядро радиоактивного изотопа распадется в определенный день с 10 утра до 5 вечера, и эти статистические предсказания при наличии достаточно большого числа ядер будут точны (скажем, если указанная вероятность была 20%, то в 5 вечера действительно останется лишь 80% ядер данного типа от числа бывших в 10 утра). Но она не может ответить на вопрос, когда именно распадется данное конкретное ядро, и распадется ли оно вообще в указанный промежуток времени. Более того, утверждается, что ответ на этот вопрос невозможен принципиально.
Внезапно они умирают; среди ночи народ возмутится, и они исчезают; и сильных изгоняют не силою... Он сокрушает сильных без исследования и поставляет других на их места.
(Иов 34:20,24)
В этом смысле фундаментальное для всей европейской науки понятие причинности радикально пересматривается. Скажем, данное конкретное ядро распалось ровно в 12 часов 37 минут 00 секунд; причину этого события, объясняющую, почему оно не произошло, скажем, на две минуты раньше или позже,
