Глаз разума - Даглас Хофштадтер

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?