Глава 2 Квантовая волна и сознание человека
Ученые умы утверждают, что сегодня нет научных оснований утверждать, что человеческое сознание «формирует» квантовую волну. Все наблюдаемые эффекты коллапса и перехода от суперпозиции к определенному состоянию можно объяснить взаимодействием системы с окружающей средой, приборами или внутренними квантовыми процессами (декогеренцией). И хотя дискуссии о роли сознания в фундаментальных законах физики продолжаются, они скорее относятся к философии и метафизике, чем к общепризнанной научной теории.
В современной науке нет общепризнанного механизма, согласно которому человеческое сознание «формирует» или напрямую «создаёт» квантовую волну (волновую функцию). Однако споры на эту тему ведутся с начала XX века, практически со времени зарождения квантовой механики. Ниже рассмотрены основные подходы и аргументы, а также указывается, почему вопрос остается открытым с философской точки зрения, но не подтверждён экспериментально.
1. Коротко о квантовой волне
В квантовой механике состояние любой микрочастицы (например, электрона или фотона) описывается волновой функцией.
Эта волновая функция:
Не является «физической волной» в привычном смысле (как волна на воде), а представляет собой математический объект, в котором зашифрованы вероятности возможных исходов при измерении.
Коллапсирует или «схлопывается» (согласно копенгагенской интерпретации), когда мы совершаем измерение. Коллапс означает переход от суперпозиции (нескольких потенциальных исходов) к одному определённому результату.
2. Исторические корни вопроса о сознании
Идеи фон Неймана и Вигнера
– Математик Джон фон Нейман (1920—1930-е гг.) детально изучал проблему измерения и пришёл к выводу, что в уравнениях квантовой механики «коллапс» не следует из одного лишь взаимодействия с прибором: где-то должен присутствовать «наблюдатель».
– Физик Юджин Вигнер развил эту мысль, предполагая, что сознание наблюдателя способно вызвать коллапс волновой функции.
– Эти идеи долго обсуждались, но не получили консенсусной поддержки, поскольку экспериментально не показано, что именно сознание запускает коллапс.
Принцип неопределённости и роль наблюдателя
– Принцип Гейзенберга говорит, что нельзя одновременно точно знать и импульс, и координату частицы.
– В классической физике наблюдатель практически не влияет на поведение системы, но в квантовой физике сам факт измерения (даже машинного детектора) может менять состояние частицы.
– Это «влияние наблюдателя», однако, часто трактуют в смысле физического взаимодействия прибора с системой (абсорбция, рассеяние и т. д.), а не обязательно участия человеческого сознания.
3. Различные интерпретации квантовой механики
Копенгагенская интерпретация
– Утверждает, что система описывается волновой функцией вплоть до измерения, когда происходит «коллапс».
– Но «наблюдатель» здесь чаще понимается как любой классический прибор, а не обязательно сознание.
Многомировая интерпретация (Эверетт)
– Говорит, что коллапса вообще нет: при измерении Вселенная «разветвляется» на набор «миров», в каждом из которых фиксируется один из возможных результатов.
– Нет необходимости апеллировать к сознанию для объяснения измерения.
Теории декогеренции
– Указывают, что переход от квантовых суперпозиций к классическим результатам объясняется взаимодействием системы со средой (тепловым шумом, фотонами, атомами).
– С точки зрения декогеренции, коллапс – это удобное «эффективное» описание, а реальной причиной исчезновения суперпозиции является необратимое смешение квантовых состояний в результате контакта с окружающей средой.
Спонтанная локализация (GRW, CSL)
– Предполагает, что волновая функция может «схлопываться» сама по себе с некоторой маленькой вероятностью, не требуя никакого сознательного наблюдателя.
Таким образом, большинство современных интерпретаций квантовой механики обходится без предположения о том, что сознание непосредственно формирует волновую функцию.
4. Попытки связать сознание и квантовые процессы
Теории квантового сознания (Пенроуз—Хамерофф)
– Предлагают, что в микротрубочках нейронов могут сохраняться квантовые когерентные состояния, которые играют роль в осознании и мышлении.
– Эти идеи не получили широкой экспериментальной поддержки и остаются гипотезами, часто оспариваемыми нейрофизиологами.
Парапсихологические эксперименты
– Некоторые исследователи (например, Дин Радин и др.) пытались увидеть статистические сдвиги в квантовых экспериментах (двойной щели и генераторы случайных событий) при «мысленном воздействии».
– Достоверных и воспроизводимых результатов, подтверждающих управление сознанием волновыми функциями, не обнаружено.
Психосоматика vs. «квантовое влияние»
– Известно, что сознание (стресс, эмоции, волевой настрой) влияет на тело через физиологические и биохимические пути, а не через прямое «формирование квантовой волны».
– Многие эффекты, приписываемые «квантовым» процессам, можно объяснить психосоматикой и плацебо-эффектом.
Роль сознания: взгляд с разных сторон
Фон Нейман и Вигнер
– В 1930—1940-х годах математику Джону фон Нейману и физику Юджину Вигнеру приписывают гипотезу о том, что сознание наблюдателя может играть решающую роль в «коллапсе» волновой функции.
– Вигнер, например, предполагал, что без осознанного наблюдателя процесс измерения не завершён.
Современные интерпретации без сознания
Декогеренция: в распространенном ныне подходе считается, что суперпозиция «разрушается» (становится практически неотличимой от классического состояния) за счёт взаимодействия с окружающей средой. Этот процесс не требует участия разума, достаточно любого макроскопического взаимодействия, «проникающего» в квантовую систему.
Многомировая интерпретация (Хью Эверетт) убирает сам коллапс из формализма: волновая функция продолжает существовать во множестве «ветвлений» вселенной, а сознание наблюдателя «разделяется» вместе с ней. Здесь тоже нет особой роли сознанию для «создания» квантовой волны – она есть всегда.
Теории спонтанной локализации (GRW, CSL) вводят маленькую вероятность самопроизвольного «захлопывания» без учёта наблюдателя.
Почему сознание часто упоминают
– На заре квантовой механики в представлениях о коллапсе волновой функции оставался «зазор» – где заканчивается квантовое и начинается классическое. Некоторые учёные (фон Нейман, Вигнер) предположили, что именно сознательный наблюдатель завершает «измерительный процесс».
– На практике экспериментальные данные можно интерпретировать без привлечения сознания как особой сущности, поскольку достаточно физического взаимодействия квантовой системы с макроскопической средой.
Почему нет экспериментов, подтверждающих «создание волны сознанием»
Фактор воспроизводимости
– Если бы человеческое сознание буквально генерировало волновую функцию или «запускало» её коллапс, мы могли бы зафиксировать это в четко поставленных опытах с приборами, исключающими все остальные каналы взаимодействия.
– На практике, все наблюдаемые эффекты можно объяснить декогеренцией и обычной физикой измерений (рассеянием частиц детектора, тепловым шумом и т. д.). Специальной роли сознания нигде не требуется.
Попытки «мысленного воздействия»
– В парапсихологических исследованиях (например, эксперименты Д. Радина с двойной щелью) испытуемых просили силой мысли влиять на интерференционную картину. Статистически надежных и воспроизводимых результатов, показывающих, что человеческая мысль меняет волновую функцию, не получено.
Предсказательная мощь стандартных теорий
– Существующие интерпретации и законы квантовой механики (включая декогеренцию) хорошо описывают результаты опытов без привлечения гипотезы о сознании.
– Чтобы ввести сознание в уравнения, нужен либо новый постулат, либо аномалия в экспериментах, которую невозможно объяснить стандартными теориями. Ничего подобного пока не обнаружено.