Люди думают, что физика показала, что материальный мир — это закрытая система причины и следствия (которые не позволяют нам путешествовать во времени), ограниченная от всяких проявлений нефизической реальности — если таковая существует. И поскольку наши мысли и разум влияют на физический мир, значит они и сами должны быть физическими явлениями. Нет в нашем мире места для души или свободы воли: для материалистов мы — «машины из мяса».
Квантовая механика, как ни странно, бросает вызов материалистическому взгляду на вещи. Юджин Вигнер (Eugene Wigner), лауреат Нобелевской премии по физике, заявил, что материализм — как минимум, по отношению к человеческому разуму — «логически не согласуется с настоящей квантовой механикой». Руководствуясь основами квантовой механики, сэр Рудольф Пайерлс (Rudolf Peierls), другой выдающийся физик 20-го века, сказал, что «мнение, что вы можете описать физическими терминами все функции человеческого существа, включая его знания и сознание, несостоятельно. Кое-что упущено».
Как — спросите вы — квантовая механика может что-то рассказать о человеческом разуме? Разве это не работа описываемых физикой частиц и сил? Да, так и есть, но сознание нельзя измерить, в конце концов, оно измеряется другими умами. А это, как мы увидим позднее, нельзя проигнорировать квантовой механикой. Если кто-то считает, что это возможно (в принципе) — дать полное физическое описание того, что происходит во время измерения разума, включая разум человека, который проводит измерение, — он столкнется с некоторыми трудностями. Это подметил в 1930 годах один из величайших математиков Джон фон Нейман. Не будем вдаваться в технические детали его эссе, но попробуем подробно описать его аргументы.
Все начинается с того, что квантовая механика, по сути, вероятностная. Конечно, еще классическая физика (то есть та, которая предшествовала квантовой механике и до сих пор используется для разных целей) предполагала вероятности, но их не было, если информации хватало. Квантовая механика принципиально отличается: она говорит, что даже если у нас будет полная информация о состоянии физической системы, законы физики смогут только предсказать будущие результаты. Эти вероятности закодированы в систему, которая называется «волновой функцией».
Известным примером является идея полураспада. Радиоактивное ядро «распадается» на мелкие ядра и другие частицы. Если у определенных ядер период полураспада, скажем, час, это значит, что у ядер этого типа есть 50-процентный шанс разложиться в течение часа, 75-процентный — за два часа и т.д. Уравнения квантовой механики не скажут (и не могут), когда радиоактивные частицы распадутся, только вероятность, что это произойдет в определенный промежуток времени. Для ядер это не то, чтобы свойственно. Принципы квантовой механики распространяются на все физические системы, и эти принципы неизбежны и по сути вероятностны.
Отсюда начинаются проблемы. Парадоксален, но вполне логичен факт того, что вероятность имеет смысл только в том случае, если вероятность предсказывает что-то определенное. К примеру, у Веры есть шанс 70% сдать экзамен по русскому языку, если она подготовится и получит хорошую оценку. Несмотря на это колебание, вероятность меняется до 100% (если экзамен проходит успешно) или до 0% (если Вера не сдаст). Другими словами, вероятность событий, которая лежит между нулем и сотней, в определенный момент должна выбрать одну из чаш весов, иначе не будет вероятностью.
И здесь в квантовой механике рождается сложный вопрос. Главное уравнение, которое отвечает за изменение волновой функции с течением временем (уравнение Шрёдингера) не отвечает за то, что вероятность внезапно выберет 0 или 100 процентов, но постулирует, что она плавно перетечет в нечто, что выше нуля и меньше сотни. Радиоактивные ядра — хороший пример. Уравнение Шрёдингера утверждает, что «вероятность выживания» ядра (то есть, вероятность, что оно не распадется) начинается на 100% и постепенно сходит к 50% (после одного времени полураспада), к 25% (после двух периодов полураспада) и так далее, но никогда не достигнет нуля. Другими словами, уравнение Шрёдингера только выводит вероятность распада, но не сам распад. Если распад произойдет, вероятность «выживания» будет равна 0.
Теперь давайте подумаем, как разум вписывается в этот натюрморт? Традиционно считается, что существуют «определенные события», вероятность которых в квантовой механике вычисляется как результат «измерения» или «наблюдения» (слова-синонимы). Если кто-то (наблюдатель) хочет посмотреть, распалось ли ядро, например, используя счетчик Гейгера, он или она получает определенный ответ: да или нет. Очевидно, в этот момент вероятность того, что ядро распалось, должна прийти либо к нулю, либо к сотне процентов, поскольку наблюдатель получит определенный результат. Это подсказывает здравый смысл. Вероятности исхода события сводятся к чьему-либо знанию: до того, как мы узнаем результаты экзамена, который сдает Вера, мы дадим ей 70% на успешное прохождение. После этого нам придется выбрать одно из двух, либо да, либо нет.
Традиционная интерпретация вероятности в квантовой механики — и «волновой функции», которая ее описывает — сводится к уровню знаний наблюдателя. Как сказал известный физик сэр Джеймс Джинс, волновые функции — это «волны знаний». Знание наблюдателя — и волновая функция, которая описывает его — совершает короткий скачок к определенному результату, когда он или она хочет узнать наверняка результат исследования (знаменитый «квантовый скачок», известный как «коллапс волновой функции»). Но уравнения Шрёдингера, которые описывают любой физический процесс, не совершают таких скачков. А значит, есть что-то большее, что входит в игру, когда знание изменяется вне зависимости от физических процессов.
Закономерный вопрос: почему нам вообще стоит говорить о знании и о разуме? Может ли неодушевленный предмет (тот же счетчик Гейгера) измерить, что нам нужно? И здесь рождается проблема, которую описал тот же фон Нейман: если «наблюдатель» будет исключительно физическим объектом, как счетчик Гейгера, кому-то придется описывать большую волновую функцию, которая будет включать не только измеряемый объект, но и наблюдателя. По уравнению Шрёдингера, большая волновая функция тоже не схлопнется. То есть, пока участвуют только физические элементы, указанные в уравнении, вероятности не будут совершать скачки.
Вот почему, когда Пайерлс задался вопросом, может ли машина быть наблюдателем, он ответил «нет», объясняя это тем, что «квантовая механика описывается терминами знаний, и знание требует кого-то, кто знает». Не физический механизм, но разум.
Но что если кто-то откажется принять это заключение и будет утверждать, что существуют только физические вводные данные, а все наблюдатели и их сознание могут быть описано физическими уравнениями? В таком случае, квантовые вероятности останутся в подвешенном состоянии, колеблясь не от 0 до 100 процентов, но находясь где-то между. Они никогда не представят определенных ответов, но будут оставаться в состоянии игры. И здесь нам волей-неволей придется задуматься о том, что называется «многомировой интерпретацией квантовой механики».
В таком истолковании реальность делится на много разветвлений, соответствующим всем возможным результатам развития всех физических ситуаций. Если вероятность события составляет 70%, то оно случится не в нулевом или стопроцентном случае, а останется 70-процентной — после измерения один результат в одном разветвлении состоится, а другой (который отвечает за 30%) — нет, породив другую реальность, где Вера не сдает экзамен. Представьте, что существует две реальности, в одной из которых ядро распалось, а в другой — нет, и вы являетесь наблюдателем одного из событий. Или не вы, а ваша «другая» версия, в другой реальности. В многомировой картине мира вы существуете в бесконечном количестве вариантов: в некоторых из реальностей вы читаете эту статью, в других — спите, в третьих вовсе не рождались. Многомировая интерпретация сводит с ума.
