Продолжение. См. № 2, 4, 6/07

Проф. М.Б.МЕНСКИЙ,
ФИАН им. П.Н.Лебедева, г. Москва

mensky@lebedev.ru

Странности квантового мира и тайна сознания

(Печатается выборочно и в сокращении по книге М.Б.Менского «Человек и квантовый мир (странности квантового мира и тайна сознания)» (Фрязино: Век2, 2005; vek-2@mail.ru)).

ГЛАВА 6. ТАЙНА СОЗНАНИЯ (продолжение)

6.1. Квантовый мир, сознание и тайна жизни

Если рассматривать альтернативные результаты непрерывного измерения (альтернативные коридоры путей) {} в рамках квантовой теории измерений, то их следует выбрать так, чтобы они были (приближённо) классическими¹. Требование классичности вводится для того, чтобы теория соответствовала эксперименту.

Действительно, проводя любые измерения, экспериментатор может получать различные альтернативные результаты измерения, но каждый из этих результатов , согласно его наблюдениям, совместим с законами классической физики (шрёдингеровский кот либо жив, либо мёртв, но нет суперпозиции живого и мёртвого кота). Чтобы теория описывала именно то, что наблюдается на опыте, требуется, чтобы каждый коридор представлял (квази)классическую эволюцию измеряемой системы и её окружения. Если мы выберем неклассические альтернативы, то это будет противоречить тому, что наблюдается экспериментально.

Таким образом, требование классичности альтернатив соответствует наблюдениям. Однако нельзя ли теоретически обосновать требование классичности альтернатив? Другими словами, нельзя ли без всякой ссылки на эксперимент показать, что при разделении эволюции квантового мира на альтернативные эволюции эти альтернативные эволюции обязательно должны быть классическими?

Мы увидим сейчас, что это оказывается возможным, если принять интерпретацию Эверетта и её расширение, т.е. отождествить разделение альтернатив с сознанием. Мы покажем, что раз разделение на альтернативы – это сознание живого существа, то альтернативы обязательно являются классическими.

Ключевую роль в таком доказательстве играет тот факт, что состояния, близкие к классическим, остаются стабильными, а их эволюция близка к тому, что предсказывают классические законы. Другими словами, будущее классических состояний предсказуемо². Значит, классические альтернативы описывают управляемый классическими законами, т.е. предсказуемый мир.

Если мы принимаем расширенную концепцию Эверетта, то разделение альтернатив – это не что иное, как сознание, т.е. функция, которой обладают только живые существа. Значит, и набор альтернатив, т.е. определение того, на какие состояния разделяется состояние квантового мира, следует рассматривать, имея в виду, что использовать этот набор будут живые существа, когда они реализуют функцию сознания³. Мы можем, следовательно, задаться вопросом: какой набор альтернатив с точки зрения живых существ является предпочтительным среди всех возможных наборов? Это может привести к объяснению того, почему альтернативы оказываются классическими.

Каждая альтернатива описывает поведение микроскопической измеряемой системы и её макроскопического окружения так, как это поведение воспринимается сознанием. В данном случае для нашего рассуждения важно не то, что коридор путей представляет измеряемую систему, а то, что он представляет также всё её (макроскопическое) окружение, т.е. весь мир. Это та картина мира, которая возникает в сознании живого существа. И вот это как раз и позволяет обосновать классичность каждой альтернативы .

Действительно, если – классическая альтернатива, то это значит, что в картине, которая возникает в сознании живого существа, мир ведёт себя в соответствии с классическими законами. Это, в частности, означает, что этот мир «локально предсказуем», т.е. будущее некоторой небольшой области этого мира можно с достаточно большой вероятностью предсказать, даже не зная, что происходит за пределами этой области. Более того, для предсказания будущего такого мира несущественны даже детали того, что происходит в локальной области, достаточно знать лишь основные «опорные» параметры состояния материи в этой области. Видя вокруг предсказуемый мир, живое существо может выработать оптимальную стратегию выживания в этом мире. В классическом мире возможна жизнь.

Если бы альтернативы не были классическими, то в сознании возникала бы картина непредсказуемого мира. В частности, в том, как будет происходить эволюция локальной области этого мира, существенную роль могли бы играть состояние материи за пределами этой области (за счёт квантовых нелокальностей) и самые мелкие детали начального состояния в самой этой области. В таком случае выработка оптимальной стратегии вообще была бы невозможна для локального живого существа, которое ничего не воспринимает за пределами небольшой области и даже в этой области воспринимает далеко не всё. Это значит, что невозможна была бы жизнь в той форме, в которой мы её знаем.

Предсказуемость эволюции, характерная для классических коридоров (представляющих собой огрублённые образы классических траекторий), в рамках расширенной концепции Эверетта оказывается абсолютно необходимой для существования жизни.

Таким образом, в расширенной концепции Эверетта классичность эвереттовских миров оказывается необходимой для самого существования сознающих живых существ (сознающих хотя бы на примитивном уровне, ощущающих). По сути дела, в рамках расширенной концепции Эверетта квантовая механика проливает свет на само понятие жизни, живой материи. Живое существо в отличие от неживой материи обладает способностью особым образом воспринимать квантовый мир. Этот мир, с его характерной квантовой нелокальностью, живое существо воспринимает не в целом, а в виде отдельных классических проекций. Каждая из таких проекций является «локально предсказуемой». В каждой из них живое существо осуществляет сценарий, называемый жизнью, тогда как без этого расслоения само понятие жизни (по крайней мере в известном нам локальном варианте) представляется невозможным.

Итак, выбор именно классических эволюций в качестве тех альтернатив, которые в сознании наблюдателя разделяются, благоприятен для живых существ. Это делает правдоподобным предположение, что явление разделения альтернатив, отождествляемое с сознанием, есть на самом деле не закон природы (как явно или неявно предполагалось обычно при работе над «проблемой измерения», а способность, которую живые существа выработали в процессе эволюции.

Если выражаться точнее, то эта способность должна была появиться в процессе возникновения жизни, ибо только после появления этой способности возникло качество, необходимое для выживания, т.е. собственно возникли живые существа. Впрочем, и это может быть недостаточно точной, слишком приземлённой формулировкой. Скорее сознание (= разделение альтернатив) есть не что иное, как определение того, что такое жизнь в самом общем понимании этого слова.

Если принять концепцию, которая таким образом вырисовывается, то можно сказать, что классического мира объективно не существует, а иллюзия классического мира возникает лишь в сознании живого существа. Интересно, что к такому странному с точки зрения физики выводу приводит сама физика, правда, лишь в том случае, когда мы доводим её до логической полноты, избегая удобной эклектики типа копенгагенской интерпретации с постулатом редукции⁴.

6.2. Модель сознания на основе квантового компьютера

Нарисованная картина функционирования сознания и его роли в выживании живого существа кажется настолько далёкой от того, что мы непосредственно видим в нашем классическом мире, что невольно возникает сомнение в том, можно ли эту картину каким-то образом проверить или она обречена оставаться лишь умозрительным предположением. В следующих разделах мы обсудим, как можно подтвердить это предположение наблюдениями над сознанием. А сейчас заметим, что прямыми физическими экспериментами можно проверить по крайней мере принципиальную возможность реального существования такого «квантового сознания». Для этого нужно построить модель «квантового сознания» на основе квантового компьютера.

Действительно, в квантовом компьютере эволюционируют квантовые состояния, представляющие собой суперпозиции с большим числом компонент. Каждая компонента суперпозиции несёт некоторую классическую информацию (скажем, двоичное число), а эволюция всей суперпозиции обеспечивает квантовый параллелизм, т.е. одновременное преобразование всех этих вариантов классической информации.

В модели квантового сознания отдельные компоненты суперпозиции могут моделировать альтернативы, на которые сознание разделяет квантовое состояние, а информация, содержащаяся в каждой компоненте, – состояние живого существа и его окружения. Задача конструирования модели состоит в том, чтобы сформулировать критерий выживания и подобрать закон эволюции таким образом, чтобы эволюция каждой из альтернатив (компонент суперпозиции) была предсказуемой и выживание в этой эволюции возможным. Разумеется, задача построения такой модели отнюдь не проста, но при наличии квантового компьютера принципиально разрешима.

Как известно, «большие» квантовые компьютеры, которые сулят необыкновенные новые возможности, до сих пор не реализованы, и некоторые специалисты даже сомневаются в том, что такие квантовые компьютеры будут вообще реализованы (хотя, с другой стороны, невозможность их реализации тоже не доказана). Однако это относится лишь к квантовым компьютерам с числом ячеек порядка тысячи и более. Что же касается квантовых компьютеров с числом ячеек порядка десяти, то они реализованы уже сейчас. Очевидно, что достигнутое число ячеек будет ещё расти, хотя, может быть, медленно. Возможно, что даже на таких «маломощных» квантовых компьютерах, которые уже построены или будут построены в сравнительно близком будущем, можно попытаться реализовать игрушечную модель «квантового сознания».

Кроме того, работу квантового компьютера можно симулировать на обычном классическом компьютере. Поэтому если квантовый алгоритм, имитирующий работу «квантового сознания», будет создан, то проверить его корректность можно, симулируя работу квантового компьютера на достаточно мощном, но обычном классическом компьютере.

6.3. На краю сознания

Те представления о взаимоотношениях квантового мира, его классических проекций и роли сознания, которые были намечены в главе 5 и в разделе 6.1, кажутся правдоподобными в контексте интерпретации Эверетта. Однако этого, конечно, недостаточно. Возникают вопросы: можно ли подтвердить эти представления каким-то более убедительным способом? Можно ли, наоборот, опровергнуть их? Мы обсудим эти вопросы с точки зрения научной методологии (критериев истинности) в разделе 6.4.2. Пока же попытаемся выяснить, какие конкретные следствия может иметь развиваемая концепция «квантового сознания». Ведь если следствия этой концепции соответствуют каким-то известным фактам, то это может служить косвенным подтверждением самой концепции, какой бы фантастической она ни казалась на первый взгляд.

Мы увидим, что в рамках развиваемой концепции возникает возможность объяснить некоторые до сих пор непонятные феномены в области сознания. Представляется, что естественность и логическая стройность той картины, которая при этом возникает, делает предлагаемую концепцию если не доказанной, то в большой степени правдоподобной.

По-видимому, строгих доказательств её в обычном смысле (в рамках обычной научной методологии) и не может существовать (см. раздел 6.4.2). Зато, видимо, уже давно существуют доказательства, основанные на наблюдениях за работой сознания. Такие доказательства можно искать целенаправленно.

_________________________

¹Классичность альтернатив предполагает также их декогерентность. Это значит, что интерференция между различными альтернативными эволюциями мала, так что альтернативы можно характеризовать вероятностями вместо амплитуд вероятности.

²В отличие от этого суперпозиция классических состояний нестабильна и в течение короткого времени под влиянием окружения превращается в одну из своих классических компонент, причём можно лишь вероятностным образом предсказать, в какую именно.

³Заметим, что сознанием в том смысле, который мы вкладываем в это слово, т.е. самой примитивной функцией сознания, обладают все живые существа, а не только человек (быть может, скорее следовало бы обозначить его словом «ощущение»).

⁴Заметим, что попытки построить теорию эволюции живых существ в рамках многомировой интерпретации предпринимались неоднократно различными авторами. Мы не ставим перед собой задачи дать обзор этих попыток.

Продолжение в № 10