Семинар «Космос- Мир- Человек»
М.Б. Менский
Физический институт РАН Феномен сознания с точки зрения квантовой механики
Что такое сознание, какую роль играет бессознательное, чем объясняются «внелогические» интуитивные прозрения, в том числе научные озарения, – это вопросы, на которые очевидных ответов пока нет. Как ни странно, помочь в ответах на эти труднейшие вопросы может квантовая механика. Причина в том, что, несмотря на математическую стройность квантовой механики и достоверность ее предсказаний, в ней есть странные и не поддающиеся нашему пониманию черты, которые указывают на особую роль сознания наблюдателя. Поэтому опыт, накопленный в рамках квантовой механики, помогает понять, что такое сознание, позволяет проникнуть в тайну этого феномена и даже более общо – в тайну феномена жизни. Возникающее таким образом сближение квантовой физики и теории психических феноменов продолжает и конкретизирует линию исследований, начатую еще в 1930-х годах в рамках сотрудничества великого психолога Карла Юнга и великого физика Вольфганга Паули.
Концептуальные проблемы квантовой механики.
Концептуальные проблемы (парадоксы) квантовой механики рассматриваются в теории измерения квантовых систем, потому что всегда связаны с наблюдением этих систем. Эти проблемы возникают из-за противоречия между линейностью квантовой механики (уравнение Шредингера линейно) и картиной редукции состояния квантовой системы при ее измерении. Редукция, или коллапс волновой функции, – это переход от исходного состояния системы к одному из множества альтернативных состояний, соответствующих альтернативным результатам измерения. В противоречие с этой картиной линейность означала бы, что конечное состояние должно быть суперпозицией (суммой) всех этих альтернативных состояний.
Попытки разрешить это противоречие, продолжавшиеся много десятилетий, показали, что этого не удается сделать в рамках привычного для классической физики объективного описания физических систем. Природа квантовой механики требует, чтобы описание физической системы было настолько полным, чтобы кроме самой измеряемой системы и прибора включать также ту картину, которая возникает в сознании человека, наблюдающего за эволюцией системы. Так с появлением квантовой механики в физику проникает в качестве необходимого элемента сознание наблюдателя.
Попытки решения концептуальных проблем, возникающих в квантовой физике, привели к многочисленным интерпретациям квантовой механики, которые имеют дело с одним и тем же математическим аппаратом и одними и теми же, достоверно установленными вычислительными процедурами, но отличаются тем, как осмысливаются наблюдаемые в квантовом мире события. По сути дела различные интерпретации отличаются философским осмыслением того, что предсказывается теорией и наблюдается в эксперименте. Ни одна из интерпретаций не стала до сих пор общепризнанной, и полного понимания квантовой механики нет до сих пор.
Квантовая реальность и роль сознания. Начиная со знаменитой работы Эйнштейна-Подольского-Розена (1935 г.), началось постепенное понимание того, что концептуальные трудности квантовой механики имеют принципиальный характер и связаны с тем, что квантовая механика предполагает иное понимание реальности, чем в классической физике. Постепенно формируется и углубляется понятие квантовой реальности, в котором непосредственно фигурирует сознание наблюдателя.
Понятие квантовой реальности связано с кругом явлений, объединяемых под названием квантовой нелокальности. В 1964 г. Джон Белл сформулировал теорему, которая дает простой экспериментально проверяемый критерий квантовой нелокальности: нарушение так называемых неравенств Белла. В 1981 г. группой американских экспериментаторов под руководством А.Аспека было показано, что неравенства Белла нарушаются. Это означает экспериментальное доказательство существования квантовой нелокальности, т.е. квантовый характер реальности в нашем мире. Возникла даже новая сфера приложений квантовой механики, которая целиком основана на квантовой нелокальности, т.е. на квантовом характере реальности. Это широко известные квантовые компьютеры, а также квантовая телепортация и квантовая криптография.
Все это доказывает, что в квантовом мире сознание наблюдателя неотделимо от явлений, происходящих в материальном мире. Поэтому глубокое понимание квантовых закономерностей может пролить свет на сам феномен сознания, который тоже в самых глубоких своих проявлениях остается таинственным и не поддается объяснению.
Интерпретация Эверетта («многомировая»). В 1957 году молодой американский физик Хью Эверетт III предложил новую интерпретацию квантовой механики, которая радикально отличалась от всех интерпретаций, предложенных ранее, начиная с наиболее популярной копенгагенской интерпретации, разработанной Нильсом Бором и его коллегами еще в 1927 году. Новая интерпретация была активно поддержана и несколько развита такими выдающимися физиками XX-го века как Джон Арчибальд Уиллер и Брайс ДеВитт и была названа многомировой интерпретацией.
Интерпретация Эверетта преодолевает концептуальные проблемы (парадоксальность) квантовой механики за счет того, что вместо обычного классического понимания реальности принимает квантовую реальность. Это означает, в частности, что состояние нашего мира, поскольку этот мир является квантовым, адекватно описывается лишь как семейство классических состояний, которые все равноправны, т.е. «одинаково реальны» несмотря на то, что с обычной точки зрения являются альтернативными, т.е. исключают друг друга. Сознание наблюдателя как бы параллельно живет во всех этих альтернативных классических реальностях (эвереттовских мирах). Однако наблюдатель воспринимает каждую из этих классических реальностей изолированно от остальных. Поэтому субъективно он видит вокруг себя картину лишь одной реальности (одного из эвереттовских миров). Таким образом, «альтернативные классические проекции» квантового мира одинаково реальны, но сознание разделяет эти альтернативы. Наша интуиция с трудом может принять такой странный вывод, однако именно он диктуется логикой квантовой механики (подтвержденной огромным количеством экспериментов).
Расширенная Концепция Эверетта (РКЭ), предложенная автором в 2000 году и развитая впоследствии в ряде статей и в книге «Человек и квантовый мир», представляет собой усовершенствованный вариант интерпретации Эверетта, который на самом деле выходит за рамки квантовой механики. Ключевым шагом при построении этой концепции является предположение, что сознание – это и есть разделение альтернатив. Такое отождествление упрощает логическую структуру теории, так как вместо двух первичных (неопределимых) понятий («сознание» и «разделение альтернатив») остается лишь одно, и это единственное первичное понятие становится интуитивно яснее, так как теперь оно опирается на опыт как психологии, так и квантовой механики.
Из этого предположения вытекает целый ряд следствий, которые позволяют объяснить хорошо известные, но без этого необъяснимые феномены. Среди них механизм выживания живых существ и абсолютная необходимость сна для человека и высших животных; свобода воли; внелогические прозрения, в том числе научные озарения; «вероятностные чудеса». Объясняется, почему эти феномены связаны с состояниями сна или транса, когда явное сознание (ощущения через органы чувств) отключено.