Размышления

Размышления

“Сад разветвляющихся троп” — это неполная, но не ошибочная картина вселенной в понимании Чжуй Пена. В отличие от Ньютона и Шопенгауэра… он не представлял время как нечто абсолютное и равномерное. Он верил в бесконечные ряды времен, в головокружительно растущую, вечно распространяющуюся сеть сходящихся, расходящихся и параллельных времен. Эта паутина времени, чьи нити приближаются одна к другой, раздваиваются, пересекаются или игнорируют друг друга в течение столетий, заключает в себе все возможности. В большинстве из них мы не существуем. В некоторых существуете вы, но не я, в других есть я и нет вас. Есть и такие, где существуем мы оба. В этой, куда забросил меня случай, вы пришли к моей калитке. В другой вы, пересекая сад, нашли меня — мертвого. В третьей я произношу все эти слова, но я там — ошибка, фантом.

Хорхе Луис Борхес

“Сад разветвленных троп”

Действительное кажется плавающим в море возможного, откуда оно было выбрано; нондетерминизм утверждает, что где-то эти возможности существуют и являются частью истины.

Виллиам Джеймс

Идея о том, что загадки квантовой механики и загадки разума едины, весьма привлекательна. Эпистемологическая петля, которую описывает Моровиц, имеет в себе достаточно от точной науки, красоты, странности и мистицизма, чтобы казаться правильной. Тем не менее эта идея во многом противоположна важной теме этой книги, утверждающей, что не квантово-механические вычислительные модели разума (и всего, что с ним связано) в принципе возможны. Еще рано судить, верны ли идеи, представленные Моровицем, но они безусловно достойны внимания, поскольку проблема взаимодействия субъективного и объективного взглядов вне всякого сомнения является концептуальной проблемой квантовой механики. В частности, квантовая механика, как она обычно рассматривается, придает привилегированный каузальный статус неким системам, называемым “наблюдателями”, не давая при этом точного определения, что такое “наблюдатель”, и не указывая, является ли сознание необходимым его качеством. Чтобы объяснить ситуацию, мы должны предоставить читателю краткий обзор так называемой “проблемы измерения” в квантовой механике; для этого мы прибегнем к помощи метафоры “квантового водопроводного крана”.

Представьте себе водопроводный кран с двумя ручками, для холодной и для горячей воды, каждую из которых вы можете поворачивать постепенно. Из крана вытекает вода — но эта система имеет странную особенность: вода либо совершенно холодная, либо совсем горячая, без промежуточных градаций. Эти состояния называются “собственными температурными состояниями” воды. Единственный способ определить, в котором из двух состояний находится вода — сунуть руку под струю. Правда, в ортодоксальной квантовой механике дело обстоит посложнее. Именно ваш акт засовывания руки под струю приводит воду в то или иное температурное состояние. Вплоть до этого момента говорится, что вода находится в ситуации наложения собственных температурных состояний.

В зависимости от положения ручек вероятность появления из крана холодной воды будет варьироваться. Разумеется, повернув только ручку ГОР, вы всегда получите горячую воду, а повернув ручку ХОЛ, вы можете быть уверены, что вода будет холодной. Однако, открыв оба крана, вы получите наложение температурных состояний. Много раз поэкспериментировав с определенным положением кранов, вы можете измерить вероятность получения холодной воды для этого положения. После этого вы можете поменять положение кранов и начать все сначала. При некоторых положениях окажется, что вероятности появления холодной и горячей воды совпадают. Ситуация сравнима с подбрасыванием монетки. (Этот квантовый водопроводный кран, к несчастью, напоминает краны во многих ванных комнатах.) В конце концов у вас накопится столько данных, что вы сможете нарисовать график вероятности появления холодной воды в зависимости от положения кранов.

Таковы квантовые феномены. Физики могут вертеть ручки и ставить системы в положение наложения собственных состояний, аналогичное наложению горячей и холодной воды в нашей аналогии. Пока в системе не произведены измерения, физики не могут узнать, в каком из собственных положений находится система. Более того, можно доказать, что в некотором фундаментальном смысле сама система “не знает”, в каком из собственных состояний она находится и решает это — наугад — только в тот момент, когда рука наблюдателя, так сказать, “проверяет температуру воды”. Вплоть до момента измерения система ведет себя так, словно не находится ни в одном из собственных состояний. Для практических и теоретических целей — для любых целей — можно считать, что так оно и есть.

Вы можете вообразить множество экспериментов с водой из квантового крана, позволяющих вам узнать ее температуру, не суя руку под струю (мы предполагаем, что видимые признаки, такие, как пар, при этом отсутствуют). Например, вы можете включить стиральную машину, наполнив ее водой из-под крана. Но и в этом случае вы не узнаете, сел ли ваш шерстяной свитер, пока не откроете дверцу машины (измерение, произведенное сознательным наблюдателем). Заварите чай водой из-под крана. Вы не узнаете, холодный или горячий он получился, пока не попробуете его (снова взаимодействие с сознательным наблюдателем). Прикрепите термометр под струей воды. Пока вы не увидите ртутный столбик, вы не можете знать температуру воды. Вы не можете быть более уверены в положении столбика термометра, чем в том, что вода имеет определенную температуру. Критический момент здесь состоит в том, что свитер, чай и термометр, не имея статуса сознательных наблюдателей, ведут себя так же, как и вода, и испытывают наложение собственных состояний — севший-не севший, холодный-горячий, столбик высоко-столбик низко.

Может показаться, что эта проблема не имеет ничего общего с физикой, и напоминает древние философские загадки типа “Шумит ли падающее в лесу дерево, если рядом нет никого, кто услышал бы этот шум”? Однако головоломки квантовой механики принципиально отличаются от подобных загадок: наложение собственных состояний имеет реальные и видимые последствия, диаметрально противоположные тем, которые бы вытекали из системы, в действительности находящейся в собственном состоянии, но “прячущей” его от наблюдателя до момента измерения. Иными словами, струя может-быть-холодной-может-быть-горячей воды будет вести себя иначе, чем струя горячей или холодной воды, поскольку обе альтернативы взаимодействуют друг с другом в смысле интерференции волн (нечто подобное происходит, когда одна часть волны от скоростного катера “гасит” другую, отраженную от пристани, или когда скачки по воде плоского камешка создают волны, причудливо перекрещивающиеся друг с другом на гладкой поверхности озера). Оказывается, что подобные эффекты — только статистические и становятся заметны лишь после многократных стирок свитера или завариваний чая. Интересующиеся читатели могут прочесть прекрасное изложение этой разницы в книге “Характер физического закона” Ричарда Фейнмана.

Опыт с котом развивает эту мысль еще дальше: даже кот может находиться в квантово-механическом наложении состояний, пока не вмешается человеческий наблюдатель. На это можно было бы возразить, что живой кот точно такой же наблюдатель, как и человек. Возможно — но обратите внимание, что с таким же успехом кот может быть и мертв, а мертвого кота никак не назовешь сознательным наблюдателем. На самом деле, в лице кота Шредингера мы создали наложение двух собственных состояний, одно из которых имеет статус наблюдателя, а другое этого статуса лишено! Что же нам теперь делать? Эта ситуация напоминает загадку дзен-буддизма, приписываемую мастеру Киогену и приведенную в книге Поля Репа “Плоть дзена, кости дзена”:

^{Кот Шредингера в наложении собственных состояний. (Взято из “Множественных миров квантовой механики” под редакцией Брайса С. Девитта и Нейла Грэхама).}

Дзен похож на человека, висящего на зубах на ветке дерева, растущего над пропастью. Ему не за что ухватиться руками, не на что поставить ногу. Человек, стоящий под деревом, спрашивает его: “Почему Бодхидхарма пришел из Индии в Китай?” Если человек на дереве не ответит, он изменит Учению, а если ответит, то он упадет и погибнет. Что ему делать?”

Многим физикам идея различения между системами со статусом наблюдателя и системами без такового кажется надуманной и даже отталкивающей. Более того, предположение о том, что в результате вмешательства наблюдателя происходит “коллапс волновой функции” — внезапный скачок в одно из избранных наудачу собственных состояний — вводит элемент каприза, случайности в основные законы природы. “Бог не играет в кости” (“Der Herrgott wurfelt nicht”), считал Эйнштейн до конца жизни.

В 1957 году Хью Эверетт III сделал попытку спасти непрерывность и детерминизм квантовой механики. Он выдвинул гипотезу, известную в квантовой механике как “интерпретация множественных миров”. Согласно этой весьма странной теории, никакая система никогда не совершает внезапный скачок в то или иное собственное состояние. Наложение состояний изменяется постепенно, и его ветви развиваются параллельно. По мере надобности собственное состояние выпускает новые “ветви”, несущие новые возможности. В случае кота Шредингера, например, имеются две ветви, и они развиваются параллельно. Вы можете спросить: “Но что же происходит в это время с котом? Он чувствует себя живым или мертвым?” Эверетт ответил бы вам так: “Это зависит от того, на какую ветвь вы смотрите. На одной из них кот живехонек, а на другой кота нет, и чувствовать там некому.” Ваша интуиция восстает против этого, и вы возражаете: “А как же те несколько секунд, пока кот на смертельной ветви еще жив? Что он чувствует тогда? Ведь не может же он одновременно чувствовать себя и живым и мертвым! На какой из двух ветвей находится настоящий кот?”

Проблема усугубляется, когда вы осознаете, какие последствия имеет эта теория лично для вас, здесь и теперь. Ведь в каждой точке каждой из квантово-механических ветвей вашей жизни (а этих точек были уже биллионы биллионов) вы разделялись на двух или больше вас, и каждый из вас развивался на одной из параллельных, но разъединенных ветвей одной гигантской “универсальной волновой функции”. Когда Эверетт в своей статье достигает этого критического момента, он невозмутимо добавляет следующую сноску:

В этот момент мы сталкиваемся с лингвистической трудностью. Дело в том, что до наблюдения мы имели дело с единственным состоянием наблюдателя, а после наблюдения таких состояний стало несколько и все они накладываются друг на друга. Каждое из этих состояний является состоянием наблюдателя, поэтому возможно говорить о различных наблюдателях, описанных в различных состояниях. С другой стороны, мы имеем дело с одной и той же физической системой, и с этой точки зрения у нас имеется один и тот же наблюдатель, находящийся в разных состояниях для разных элементов наложения (например, имеющий разные впечатления в отдельных элементах наложения). В этой ситуации нам придется употреблять единственное число, когда мы хотим подчеркнуть наличие единственной физической системы, и множественное число, когда мы хотим подчеркнуть разные впечатления в отдельных элементах наложения. (Например: “Наблюдатель замеряет количество A, после чего каждый из наблюдателей получившегося в результате наложения замечает одно из собственных состояний системы.”)

Все это говорится с серьезным лицом игрока в покер. Проблема субъективных ощущений не обсуждается, она просто-напросто отодвигается в сторону. Возможно, Эверетт считает ее бессмысленной.

И все же достаточно спросить себя: “Чувствую ли я, что нахожусь всего в одном мире?” Согласно Эверетту, вы этого не чувствуете — вы одновременно воспринимаете все альтернативы, и лишь тот из вас, который находится на данной ветви, этих альтернатив не воспринимает. Все это шокирует. Яркие цитаты, с которых мы начали эти размышления, снова приходят на ум и воспринимаются уже уровнем глубже. Мы задаемся решающим вопросом: “Почему этот я нахожусь на этой ветви? И почему я — этот я — ощущаю себя неделимым?”

Вечер. Солнце садится над океаном. Вы с группой приятелей стоите в разных точках вдоль кромки воды на мокром песке. Вода плещется у ваших ног, а вы наблюдаете, как красный шар катится ближе и ближе к линии горизонта. Слегка загипнотизированный этим зрелищем, вы внезапно замечаете, что отражения солнца на гребнях воли складываются в прямую линию, составленную из тысяч мгновенных оранжево-багровых бликов, — и эта линия указывает прямо на вас! “Как мне повезло, что я стою прямо на этой линии! — думаете вы. — Жаль, что не каждый из нас может сейчас насладиться таким полным единением с солнцем!” В этот момент каждый из ваших друзей думает совершенно то же самое… или не то же самое?

Подобные рассуждения лежат в основе вопросов, связанных с “поисками души”. Почему душа находится в этом теле? (Или на этой ветви универсальной волновой функции?) Почему этот разум оказался прикрепленным к этому телу, хотя существовало множество других возможностей? Почему моя индивидуальность не может принадлежать другому телу? Ясно, что ответы типа: “Вы в этом теле, потому что именно его произвели на свет ваши родители” неудовлетворительны и представляют из себя пример порочного круга. Почему именно эти двое (а не другая пара) оказались моими родителями? Кем были бы мои родители, если бы я родился в Венгрии? Каким бы я был, если бы я был кем-нибудь другим? Или кто-то другой был бы мною? А может быть, я и есть кто-нибудь другой? Существует ли единое мировое сознание? Когда мы ощущаем себя отдельными личностями, не иллюзия ли это? Не странно ли обнаружить все эти вопросы в самом сердце науки, которая традиционно считается самой устойчивой и точной?

И все же это не столь удивительно. Между воображаемыми мирами у нас в голове и альтернативными мирами, развивающимися параллельно с нашим, есть явная связь. Пресловутый молодой человек, обрывающий лепестки ромашки и бормочущий: “Любит — не любит, любит — не любит…”, представляет себе по меньшей мере два возможных мира, основанных на двух различных представлениях о его возлюбленной. Или, может быть, вернее было бы сказать, что у него в голове лишь одна модель возлюбленной, и эта модель является мысленным аналогом квантово-механического наложения собственных состояний?

А когда писатель одновременно обдумывает несколько разных способов продолжения своего очередного романа, не находятся ли его герои в некоем метафорическом наложении состояний? Если роман никогда не будет дописан, быть может, эти неопределенные герои смогут продолжать действовать в своих множественных историях в голове у автора? Более того, было бы странным вопрошать, какая из этих историй — настоящая версия. Каждый из этих миров одинаково настоящий.

^{Рисунок Рика Грэнгера}

Точно так же существует некий мир — ветвь универсальной волновой функции — в котором вы не сделали той нелепой ошибки, в которой теперь себя упрекаете. Не завидуете ли вы? Но как можно завидовать самому себе? Кроме того, существует и такой мир, в котором вы допустили еще худшую ошибку и завидуете тому вам, который находится в этом мире, здесь и сейчас!

Возможно, универсальную волновую функцию можно представить себе как разум великого небесного писателя, Бога, в котором одновременно развиваются все параллельные ветви. В такой интерпретации мы не более, чем подсистемы божественного мозга и нельзя сказать, что эти версии нас более привилегированные или настоящие, или что наша галактика — единственная действительная галактика. Мозг Бога, понятый таким образом, развивается плавно, не нарушая детерминизма, как всегда утверждал Эйнштейн. Физик Пол Дэйвис, писавший об этом в своей недавно вышедшей книге “Другие миры”, говорит: “Наше сознание прокладывает путь наудачу по вечно разветвляющимся и изменяющимся дорогам Космоса, так что это мы, а не Бог, играем в кости.”

И все же это оставляет без ответа основную загадку, которой должен задаваться каждый из нас: “Почему мое неделимое самосознание скользит вдоль именно этой случайной ветви, а не какой-нибудь другой? Какой закон стоит за выбором той ветви, на которой я себя ощущаю? Почему мое самосознание не разделяется и не следует за моими другими “я”, попадающими на другие ветви? Что привязывает мою самость к этому телу, следующему по данной ветви этой вселенной, в данный момент?” Этот вопрос настолько основной, что его даже трудно сформулировать словами. И ответ на него, по-видимому, надо искать не в квантовой механике. Коллапс волновой функции превращает проблему, проигнорированную Эвереттом, в проблему самоотождествления, не менее затруднительную, чем первоначальная загадка.

Парадокс становится еще более неразрешимым, когда мы понимаем, что на гигантском разветвленном древе универсальной волновой функции есть и такие ветви, на которых нет квантовой механики или множественных миров Эверетта. Есть ветви, на которых рассказ Борхеса никогда не был написан. Там есть даже ветвь, на которой все это “Размышление” написано точно так же, как вы его здесь видите, кроме последнего слова.

Д.Р.Х.