а чо собсно догогой нашъ Ильич (и его губъчека) были неква? даёшь научныхъ ква-чекiстiв!
flib../b/735698 - Квантовая механика и парадоксы сознания - НиконовМы живем в мире чувств и ощущений. Для нас только этот иллюзорный мир и реален. Ничего другого для нас нет, мы ведь видим не внешний мир, а только его восприятие нашими органами чувств, и каков мир «на самом деле», мы не знаем. Мы даже не знаем, есть ли он, можем только предполагать, постулировать его наличие, строго говоря. Единственное, в чем мы твердо можем удостовериться, так это в наличии собственных ощущений и мыслей. Как наш друг Декарт.
Тем не менее на тонкие вопросы ощущений наука до начала XX века не обращала внимания, беззаботно отмахиваясь от них. К чему вся эта
бессмысленная схоластика и пустое философствование, если вот он, реальный мир вокруг нас?! Упадешь – набьешь шишку, так тебе и надо! Уравнения Ньютона прекрасно работают, угол падения равен углу отражения, Земля притягивает, чего еще желать?
И только в XX веке физики начали «чесать репу», а президент Лондонского общества физиков Артур Эддингтон после всех триумфальных успехов квантовой науки начала прошлого века признал, что единственное, что мы действительно знаем об окружающей реальности, состоит в том, что часть ее обладает сознанием; да и то знаем это лишь потому, что непосредственно осознаем свое сознание.
Но что это вообще за вопрос такой дурацкий – «существует ли реальность»? Да вот она – вокруг нас, шишки набивает! И что такое реальность, каждому школьнику прекрасно известно. Материя! Отсюда и материализм. Вон
дедушка Ленин учил пионеров, что «материя есть объективная реальность, данная нам
в ощущении»1. Я лично это со школьной скамьи помню, ночью подними…
Но обратите внимание, что ведь и в этом классическом и вполне материалистическом определении вдруг неожиданно
вылезают ощущения. И, чтобы избавиться от этого
«идеализма», материалистическая философия расставила приоритеты: материя первична, а сознание – продукт сложно организованной материи, и оно вторично, оно возникло в результате эволюции. Нормально.
Правда,
догмат о вторичности – чисто религиозный и ниоткуда не вытекающий, но он настолько вошел в плоть и кровь современной науки и западной цивилизации, что нами даже не замечается. А ведь это – чистой воды аксиоматика, то есть недоказуемое предположение, принимаемое на веру, как и само существование мира за пределами нашего сознания.
Но, в общем, это работает. Точнее, работало до поры до времени…
Как я уже сказал, до начала XX века физика изучала мир в отрыве от сознания. То есть в изучаемом наукой мире сознания как бы не было, оно было словно «вне мира» и как раз занималось постижением мира. При этом оставалось неясным, является ли сознание частью мира, а значит, вносит ли помеху в его изучение. Примерно, как электрическое сопротивление амперметра, вносящее собой помеху в измерение электрического тока (амперметр ведь не меряет силу тока в изучаемой цепи, он меряет силу тока в цепи с амперметром). С одной стороны, разумеется, сознание – это часть мира, а как иначе! С другой, философия говорила: есть материальный мир, а есть мир идеальный – это мир наших мыслей, и он совершенно нематериален.
Я до сих пор помню ту страницу
из учебника марксистской философии, где говорилось про критику разных оппортунистических философий. Там премудрые
марксисты, сами будучи материалистами, критиковали в том числе так называемых вульгарных материалистов, которые уверяли, будто «мысль материальна». Кстати, эту наиглупейшую фразу, которую я взял в кавычки, до сих пор часто приходится слышать от экзальтированных и особо духовных барышень, склонных к эзотерике. Они являются любителями восточных практик, верят в бога и при этом самым парадоксальным образом
повторяют чушь самых примитивных материалистов про материальность мысли!.. Идею о том,
что мысль материальна, отважные марксистско-ленинские философы разбивали простейшим аргументом: – Мысль, хоть и продукт человеческого тела,
не материальна, ведь ее нельзя собрать в пробирку, как желчь, также выделяемую телом.
Логично, что ж…
Получалось следующее: есть мир материи и есть наш внутренний мир мыслей и ощущений. «Однако, материя первична, не забывайте!» – строго поднимали вверх палец марксисты. А тех, кто про это забывал, сбрасывали с колоколен.
Физики такого не допускали! Они своих оппонентов с высоты не кидали, но, правда, и философией в массе своей не сильно увлекались за некоторым небольшим исключением, о котором мы еще поговорим. А остальным вполне хватало математики.
Но в XX веке на арену вышла квантовая механика и за ручку вывела на сцену общественного внимания те самые коварные вопросы, которые раньше скромно стояли за занавесом. И главными из них оказались вопросы реальности и сознания. Наконец-то физика, изучающая мир, вплотную столкнулась с сознанием, ранее не замечаемым, хотя и бывшем у всех на виду,
ведь именно оно, сознание, и изучало мир, вмещая его в себя. Но при этом притворялось, что его как бы нет и мир нужно изучать «объективно», без учета субъективности, присущей сознанию. И вот теперь сознание само стало фактором, в который физика уперлась.
Это было своего рода мировоззренческой катастрофой. Недаром тьма-тьмущая великих физиков XX века, столкнувшись с проблемой интерпретации квантовой механики, то есть желая понять ее физический смысл, ударилась в мистицизм и изучение восточной философии. И какие это были физики! Столпы науки! Настоящие титаны, творившие науку о квантах:
Бор, Гейзенберг, Планк, Паули, Йордан, Дирак, Борн, Эверетт, Шрёдингер и даже Эйнштейн – все они морщили лбы, пытаясь понять, что же они такое сотворили и насколько изменился в глазах ученых сам вопрос о существовании физической реальности.
Вот, например, что пишут российские публикаторы, представляя нашему читателю одну из философских работ Шрёдингера: «Существенно то, что все создатели квантовой механики, в том числе и Э. Шрёдингер, наряду с естественнонаучными исследованиями,
вынуждены были размышлять над философскими проблемами, поставленными новой физикой… естественнонаучная проблематика привела их к переосмыслению фундаментальных
философских понятий, таких, как «реальность», «мир», «действительность», «сознание», «познающий субъект», «нравственный закон» и др.»2.
На этом, пожалуй, можно было бы и закончить пролог, но, поскольку в нем я припомнил свои школьные годы и дедушку Ленина, с него я, пожалуй, и начну первую часть книги. Воздадим должное старику, его гопническим повадкам в философии и его неистовой материалистической нетерпимости. В конце концов, я родился и вырос в те годы, когда любой диплом и любую диссертацию нужно было начинать с цитат из основоположников, будь они неладны,
с отсылок к очередному съезду партии, работам Ленина и прочей мерзости.
Тряхну стариной! Главное, чтобы старина не отвалилась…
Часть 1. Ледокол реальности Ленин и квантовая механика Интересно, что открытие радиоактивности и электрона, рождение квантовой механики и теории относительности пришлись на эпоху становления Ильича нашего, Ульянова-
Ленина. Вот тут бы мне и привести какую-нибудь
цитату Ленина о квантовой механике, но в голову приходит только его изречение про электрон, который, с точки зрения всезнающего дедушки, «также неисчерпаем, как и атом».3
Критикуя всякие буржуазные и потому весьма реакционные и вредные для пролетариата теории (у рабочего человека от них может голова сломаться), не
истовый Ильич на голубом глазу полагал, будто существует объективная истина, и один только этот догмат безошибочно относит весь марксизм-ленинизм к религии и выносит за рамки науки.Наука ведь не ищет истину, она строит модели –
такова философия современной научной мысли. И, кстати, это понимание сложилось только после появления эйнштейновской относительности и оформления квантовой механики, а до того физики вообще и Эйнштейн, в частности, искали именно Истину и веровали в нее. Эйнштейн так до конца и не согласился с завершенностью квантовой механики и эфемерностью физической реальности и упорно продолжал искать твердую Истину, забыв, что все относительно.
Впрочем, в философию мы особо углубляться не станем, и вождя мирового пролетариата я упомянул здесь только вот по какой причине…
Поскольку речь у нас в книге пойдет о сознании, я бы хотел обратить внимание почтенной публики на следующий интересный момент: мало кто знает, но в физике мысленные эксперименты порой могут играть роль не меньшую, а иногда и большую, чем эксперименты лабораторные, осуществленные в железе. Мы с этим парадоксом на примере великих мысленных экспериментов (в том числе придуманных автором этой книги) еще столкнемся не раз в дальнейшем, а пока расскажу об одном великом мысленном эксперименте физика Эрнста Маха. Того самого Маха, именем которого названа безразмерная величина скорости в гидродинамике и газодинамике (
т. н. «число Маха»). Того самого Маха, философия которого настолько возмутила Ленина, что подвигла написать работу, которую в мое время изучали в школе на уроках обществоведения. Ее давали школьникам, поскольку сия работа считалась знаковой в
коммунистической философии, и называлась она «
Материализм и эмпириокритицизм. Критические заметки об одной реакционной философии».
Эмпириокритицизм – это второе название
махизма. Соответственно, в своей работе дедушка
Ленин бесстрашно бичевал Маха и его философию.
Мах был известным физиком и членом Венской императорской академии наук.
Ленин был неудавшимся юристом, физикой никогда не занимался, но решил старого физика поучить. И зря. Потому что Мах был совсем не прост! Именно идеи Маха побудили Эйнштейна создать две свои теории относительности – специальную и общую, о чем мало кто знает. Причем, создавая общую теорию относительности,
Эйнштейн даже написал Маху письмо о том, что его, Маха, принципы непременно восторжествуют в новой теории Эйнштейна. Потому что именно Мах впервые отказался от ньютоновского пространственного абсолютизма и принял принцип релятивизма (относительности).
За что же невзлюбил Ленин Маха? Ведь Мах был вполне себе рационалистом и позитивистом, то есть считал, что знание должно быть эмпирическим, а мир надо изучать экспериментально, да физик и не мог не быть позитивистом! Правда, он говорил и о важности мысленного эксперимента. А вообще
взгляды Маха, так взбесившие Ленина и весь мировой пролетариат, были реакцией великого физика на кризис в физике, постепенно сложившийся к концу XIX века.
Однако
нефизик Ленин специально в 1908 году приехал в Лондон, чтобы расправиться с Махом путем написания своего философского труда. И наскоро расправился, используя такие сильные аргументы и выражения, как
«безмозглая философия Маха», «нелепая и реакционная теория», «учено-философская тарабарщина», «профессорская галиматья», «претенциозный вздор» и т. п. Резкий был мужик!
Лезть в
ленинскую философскую скучищу, слегка разбавленную ругательствами, мы не будем, поскольку книжка наша посвящена не столько философии, сколько физике и вообще мы приличные люди. Поэтому, наступив на Ленина, поговорим далее про Маха и его мысленный опыт, мощно качнувший физику того времени и давший Эйнштейну путеводный
пинок к научному бессмертию, а Ленину в итоге – повод для пролетарской ярости.
Разговор придется начать с ведра. И с Ньютона. И с абсолютной безысходности бытия, от которой ломит зубы…
Мне, честно говоря, удивительно, что примерно с восемнадцатого века параллельно бурному развитию науки по Европе семимильными шагами начал распространяться атеизм. Понятно, что развитым интеллектуалам той поры библейские сказки и малограмотные проповедники уже казались смешными, поэтому французские философы-просветители начали религию всячески высмеивать. Но ведь строго говоря, физика XVII–XIX веков не оставляла атеистам никакой надежды! Мы, люди современности, привыкли, что наука противостоит религии и всячески ее разоблачает. Но, если вдуматься, ведь нет ничего страшнее и религиознее ньютоновской физики! Она ведь фатальна. Точнее, фаталистична.
Ньютоновская физика совершенно кошмарна и абсолютно безальтернативна, если вдуматься. Она не только
не оставляет человеку свободной воли, но и самым парадоксальным образом научно доказывает существование бога, с одной стороны, а с другой – противоречит основным догматам христианства, которое постулирует свободу воли. Мол, бог дал человеку свободу самим решать, например, куда пойти: налево или направо.
Ньютоновская механика, которую все мы проходили в школе как базу, как первую ступеньку в доме физики, изучала мир твердых тел и их столкновений. Вспомните школьные уроки: шарики на деревянных желобах, параболические траектории на страницах учебника, три закона Ньютона плюс его же закон всемирного тяготения. Скорости, импульсы, моменты количества движения. То, что сейчас проходят дети, когда-то постигали мудрые дяди в париках. И когда прекрасное здание ньютоновской механики было выстроено и проверено практикой, оказалось, что мир – это часы, точнее, огромный часовой механизм с неизменными «шестеренками», который подчиняется железным законам механики. И если бы мы знали координаты и импульсы (скорость и массу) всех частиц во вселенной, то могли бы с любой точностью предсказать будущее на сколь угодно большой срок, будь у нас соответствующие вычислительные мощности. И восстановить прошлое тоже могли бы, запустив уравнения в обратную сторону.
То есть мир трагически фатален.
Впервые я столкнулся со словом «фаталист» на уроке литературы. Так называлась глава в романе Лермонтова «Герой нашего времени», которую мы проходили. Я тогда не знал значения этого слова, а когда узнал, по-детски тяжело задумался. Ведь слово «фаталист» обозначало странного человека, который верит в то, что все в мире предопределено и ничего изменить нельзя. С ньютоновской механикой у меня это тогда никак в голове не пересекалось. Мне чудилась какая-то невидимая книга, в которой неизвестно чья невидимая рука записала невидимыми чернилами невидимый мировой текст, от которого никакие события никоим образом не могли отклониться. Что написано, то и сбудется. Аминь.
А почему? Ведь люди говорят о какой-то свободной воле! Она тоже прописана в невидимых анналах? Тогда какая же это свобода?
Однако именно такая картина вытекала из физики XIX века, которую студенты учили в эпоху Лермонтова, наверняка не отдавая себе отчета в том, что из нее прямо вытекает
тотальная детерминированность мира, состоящего из частиц, поскольку все частицы подчиняются законам механики. А раз так, мир фатален! Так говорит наука!
Но при этом возникало два вопроса.
Первый. Ну, если мы, допустим, пусть и теоретически, но можем просчитать и предсказать как будущее, так и прошлое, получается, что предопределен был и этот расчет? А если он покажет какие-то нехорошие события в скором будущем, то почему мы не можем их предотвратить? Например, получив расчетное предсказание, просто взять и не пойти в ту сторону, где на голову упадет кирпич? Или мы непременно туда попремся?.. И дело тут не в том, что нам неоткуда узнать координаты и импульсы всех частиц мироздания и нет мощностей для такого просчета, тут дело в самом принципе: если можно просчитать и узнать, почему нельзя изменить? Что помешает-то повернуть влево, а не вправо? Мы же не бессознательные автоматы, и, если нам скажут: пойдешь направо – умрешь, почему бы, осознав это, не свернуть налево?
Получается, что в ньютоновском мире не может быть сознания, а только чистый автоматизм?
Вопрос второй. Мы видим усложнение в мире. В нем существуют немыслимо сложные системы типа организмов. В нем строятся дома там, где раньше их не было. Вон паровоз еще изобрели. Получается,
что это все тоже следствие простых механических столкновений частиц, из которых состоим мы и все вокруг? Но это значит, что есть какая-то заранее заданная программа, то есть кто-то таким образом толкнул в изначальный момент все частицы вселенной, чтобы в результате всех последующих соударений их друг с другом получались все более сложные системы. И кто же этот Великий Программист?
Недаром Ньютон верил в бога.
///Макс Тегмарк (а до него аналогичные идеи выдвигали и другие ученые) заявил, что физический мир сводится к миру математических объектов. Сейчас мы это сведение проследим для более глубокого понимания.
Дедушка недоброй памяти Ленин, с которого мы для смеха начали данную книгу, уверял, будто электрон неисчерпаем. Зная старика, можно предположить, что эта неисчерпаемость представлялась ему весьма примитивно – как бесконечное погружение вглубь материи, когда нам открываются все более мелкие винтики вещества (хотя «более мелкие» звучит забавно). Молекулы сделаны из атомов, атомы – из протонов, нейтронов и электронов, протоны – из кварков…
Методом индукции,
следуя за детской логикой Ильича, мы можем предположить, что электрон тоже состоит из более мелких частичек и так до бесконечности.
Но к чему приводит эта логика бесконечной регрессии? Следите за мыслью. Мы знаем, что уже атом практически пуст внутри: плотное ядро атома на четыре порядка меньше объема всего атома. Если присмотреться к этому «плотному» ядру, состоящему из протонов и нейтронов, мы увидим, что каждый из них образован мечущимися внутри тремя кварками. Ометаемый кварками объем – это и есть объем протона, и он относится к объему малюсенького кварка, примерно как объем атома к его ядру, то есть кварк на порядки меньше протона.
Чувствуете, чем пахнет? Чем дальше в лес, тем меньше дров!
Материя куда-то стремительно исчезает, с каждым шагом теряя по нескольку порядков величины и стремительно обращаясь в ничто. Соответственно,
бесконечная регрессия дает пустоту. Получается, материя сделана из ничего? Или есть все-таки истинно элементарная, то есть более неделимая частица? Или не частица, а струна, как о том говорит нам теория струн?
То же самое и с пространством. Как мы рассуждаем, говоря о его делимости? Да точно так же, как и с материей, – бесконечно делим! Представляем отрезок, делим-делим-делим, потом мысленно увеличиваем самый малюсенький – и снова делим… Но, по сути, увеличивая каждый отрезок в этом мысленном эксперименте, мы ведь каждый раз возвращаемся на шаг назад и делим один и тот же воображаемый отрезок! А если ли какой-то физический предел делимости пространства – квант пространства, который более разделить нельзя?
Ну, раз мы живем в квантовом мире, какие-то неделимые кванты пространства, времени и материи, наверное, есть. И тогда возникает естественный вопрос: а из чего они состоят и почему их нельзя дальше разделить?
Давайте подумаем. Увеличение сложности материальных структур, наворачивание материи саму на себя приводит к тому, что у этих структур появляется все больше разных свойств. Такая сложная структура, как мозг, обладает свойством думать мысли. А такая простая, как металлический кубик, не обладает. У яблока, упавшего на голову Ньютона, свойств больше, чем у железа, входящего в его состав. Яблоко имеет цвет, вкус, твердость, запах, температуру, оно может дать новую жизнь в виде яблони. А у атома железа, которое входит в ряду прочих составных элементов в конструкцию яблока, нет ни вкуса, ни запаха, ни цвета, ни твердости. Даже электропроводности у единственного атома железа нет. Как и теплопроводности, теплоемкости… Это все – коллективные свойства структуры.
Сложные свойства приобретаются в результате эволюции систем, в результате надстройки. Сложными свойствами система обрастает, как шубой, по мере своего усложнения. А что с этими свойствами случается по мере разборки объекта? Свойства постепенно исчезают. Как уже было сказано, отдельные атомы не обладают цветом, температурой, твердостью…
Теория струн считает истинно элементарными объектами струны – некие двумерные отрезки или петельки, разные колебания которых нами воспринимаются как разные элементарные частицы (примерно как колебания гитарной струны разной частоты производят разные ноты). Спрашивается, какими же физическими свойствами обладают сами струны, а не их колебания? Из чего сделаны эти струны?
Они ни из чего не сделаны, и никаких свойств у них нет. У них даже массы нет. Их масса (а также спин, заряд) – это видимое проявление колебания струны.
Истинно элементарные или предельно элементарные… э-э-э… как их назвать? частицы? элементы?.. Эти слова уже заняты. Поэтому назовем их объектами… Так вот, предельно простые объекты не имеют никаких свойств, зато они могут вступать друг с другом в отношения, которые и проявляются как свойства. А поскольку они,
не имея никаких физических свойств, характеризуются только некими числами, то представляют собой истинно математические объекты. Что понятно: ну, какие физические свойства есть у цифры?
Собственно, все сказанное можно уяснить и без столь глубокого погружения в пучины материи, на одном только примере, который мы чуть выше затронули – про металлический кубик и тело человека. Смотрите, весь окружающий нас с вами мир состоит всего из трех частиц: протона, нейтрона и электрона. У них, малюток, не так уж много свойств. Но из них можно сделать металлический кубик, а можно – человека. Согласитесь, у человека разных свойств больше, хотя и железный кубик, и человек состоят только из протонов, нейтронов и электронов. Разница только в их взаимном расположении в пространстве. Разница в связях между этими наборами частиц. Эти связи и образуют новые свойства. Чем больше простых чисел, характеризующих элементарные объекты, сплетается между собой воедино, вступая с собой в сложные отношения, тем сложнее становится математика нашего мира, все более и более «уплотняясь в физику». А при разборке, напротив, физический мир постепенно превращается в чистую математику.
И то же самое, что происходит в отношении материи, касается пространства – изучая физическое пространство, мы изучаем… что? Геометрию как раздел математики!
То есть мир описывается математикой только потому, что из нее, в сущности, и состоит. И больше не из чего. И здесь хороший пример – как раз квантовая механика. Помните, мы упоминали, что волновая функция, описывающая квантовую систему, есть не что иное, как вектор в гильбертовом пространстве, то есть сугубо математический объект? Вы можете возразить:
– Ну и что? Любая математическая формула, которую мы проходили в школе на уроках физики, описывает какую-то физическую реальность – какой-то объект или процесс. За формулой всегда стоит какая-то описываемая ею реальность!
Тогда спросим себя:
а что описывает волновая функция – какой физический объект? Какая физическая реальность за ней стоит?
А никакая! Волновая функция описывает ведь не реальный физический квант (он еще не проявился как конкретная частица ни в каком месте), а лишь волну
вероятности его появления – вот что описывает волновая функция! За этой формулой стоит не физический объект типа баллона с газом, летящего по параболе снаряда или электрически заряженного шарика на крутильных весах, а всего лишь волна вероятности, то есть чистая абстракция. Голая математика.