До конца времен. Сознание, материя и поиск смысла в меняющейся Вселенной - Брайан Грин

Квантовая механика — самая точная теоретическая конструкция для описания физических процессов. Нет ни одного предсказания квантовой механики, которое удалось бы опровергнуть при помощи воспроизводимых экспериментов, а результаты некоторых наиболее детальных квантово-механических расчетов совпадают с экспериментальными данными с точностью выше, чем один к миллиарду. Если вы не любите иметь дело с числами и количественными оценками, в большинстве случаев на них можно просто не обращать внимания. Но не в этот раз. Осознайте число, которое я только что привел: квантово-механические расчеты, основанные на уравнении Шрёдингера, согласуются сэкспериментальными измерениями с точностью до девятого знака после запятой, а то и больше35. Звучат фанфары, и наш биологический вид выходит на поклон, потому что это настоящий триумф человеческого разума.

Тем не менее в самом основании квантовой теории есть загадка.

Главная новая черта квантовой механики состоит в том, что ее предсказания носят вероятностный характер. Теория может утверждать, к примеру, что электрон будет обнаружен здесь с вероятностью в 20 %, там — в 35, а вон там — в 45 %. Если затем измерить координаты этого электрона в большом числе идентично подготовленных вариантов одного и того же эксперимента, то обнаружится впечатляющая точность: в 20 % измерений электрон действительно обнаружится здесь, в 35 % измерений — там, а в 45 % измерений — вон там. Вот почему мы уверены в квантовой теории.

Опора квантовой теории на вероятности, возможно, покажется вам не слишком экзотичной. В конце концов, когда мы кидаем монетку, мы тоже используем вероятности для описания возможного исхода: с вероятностью 50 % монета упадет вверх орлом, с вероятностью 50 % — решкой. Но здесь есть разница, знакомая многим, но до сих пор глубоко шокирующая: в обычном классическом описании после того, как вы бросили монетку, но до того, как посмотрели на нее, монетка уже лежит орлом или решкой кверху — мы просто не знаем, как именно. В квантовом описании, напротив, до момента проверки местонахождения частицы, такой как электрон, которая с вероятностью в 50 % находится здесь и в 50 % — там, частица не находится или здесь, или там. Вместо этого частица, по утверждению квантовой механики, пребывает в неопределенном эфире бытия одновременно и здесь и там. И если вероятности дают электрону ненулевой шанс находиться во множестве разных локаций, то, согласно квантовой механике, он будет пребывать в неопределенной смеси одновременного бытия во всех них. Это так фантастически странно и настолько противоречит повседневному опыту, что вы, возможно, испытываете искушение сразу же отбросить эту теорию. И если бы не неповторимая способность квантовой механики объяснять экспериментальные данные, такая реакция была бы всеобщей и оправданной. Однако объективные данные вынуждают нас относиться к квантовой механике с величайшим уважением, поэтому мы, ученые, неустанно работаем, пытаясь разобраться в этом контринтуитивном свойстве36.

Проблема в том, что чем больше мы работаем, тем более странной становится ситуация. В квантовых уравнениях нет ничего, что показывало бы, как реальность переходит от состояния неопределенной смеси множества возможностей к единственному вполне определенному исходу, который мы видим после измерения. Мало того, если считать — а это представляется полностью разумным, — что одни и те же успешные квантовые уравнения применимы не только к тем электронам (и другим частицам), которые вы, возможно, исследуете, но и к тем электронам (и другим частицам), из которых состоит ваше оборудование, и вы сами, и ваш мозг, то, если верить математике, никакого перехода быть не должно. Если какой-то электрон пребывает одновременно здесь и там, то ваши приборы, по идее, должны обнаружить его одновременно здесь и там, и ваш мозг, считав показания приборов, должен решить, что электрон находится одновременно здесь и там. То есть после измерения квантовая неопределенность частицы, которую вы изучаете, должна заразить ваше оборудование, ваш мозг и, предположительно, ваше осознанное восприятие, заставив ваши мысли запутаться в неопределенной смеси множества возможных исходов. И все же после любого и каждого измерения вы ничего подобного не сообщаете. Вы сообщаете один-единственный определенный результат. Так называемая проблема квантового измерения состоит в том, чтобы разобраться в загадочном неравенстве между размытой квантовой реальностью, описываемой уравнениями, и знакомой отчетливой реальностью, с которой вы привыкли иметь дело37.

Еще в 1930-е гг. физики Фриц Лондон и Эдмонд Бауэр38, а несколькими десятилетиями позже нобелевский лауреат Юджин Вигнер39 предположили, что ключевым моментом здесь может быть сознание. В конце концов, загадка становится загадочной, только когда вы сообщаете о своем осознанном опыте определенной реальности, выявляя таким образом несоответствие между тем, что вы говорите, и тем, что предсказывает математический аппарат квантовой механики. В таком случае представьте, что правила квантовой механики применимы по всей цепочке, от измеряемого электрона до частиц в составе измерительного оборудования и частиц, из которых складывается показание на приборной доске. Но когда вы смотрите на дисплей и сенсорные данные от него текут вам в мозг, кое-что меняется: стандартные квантовые законы перестают действовать. Вместо них, когда речь идет об осознанном восприятии, в дело вступает какой-то другой процесс, который и гарантирует, что вы получаете единственный определенный результат. Таким образом, сознание становится активным участником квантовой физики; именно оно диктует, что по мере развития мира все возможные варианты будущего, кроме одного, устраняются — либо из реальности вообще, либо из нашего осознанного восприятия.

Вы видите, насколько привлекательна эта гипотеза. Квантовая механика загадочна. Сознание загадочно. Как приятно представить, что эти загадки связаны между собой, или представляют собой одну и ту же загадку, или взаимно разрешают одна другую. Но за десятки лет моего погружения в квантовую физику я не встречал ни математических аргументов, ни экспериментальных данных, которые изменили бы мою давно сложившуюся оценку этой гипотетической связи: она чрезвычайно маловероятна. Наши эксперименты и наблюдения поддерживают точку зрения, по которой, когда в квантовую систему вмешиваются (не важно, осуществляется вмешательство существом, которое обладает сознанием, или неразумным зондом), система схлопывается из вероятностного квантового тумана и становится определенной однозначной реальностью. Взаимодействие, а не сознание вынуждает реальность к проявлению определенности. Разумеется, чтобы в этом убедиться — или чтобы сделать хоть что-нибудь, — мне придется применить сознание; я не могу воспринять результат без участия в этом процессе моего осознанного разума. Так что неопровержимых доказательств того, что сознание не играет особой квантовой роли, просто не может быть. Тем не менее даже в самых проработанных подходах, которые зашли намного дальше поверхностного обозначения двух отдельных, на первый взгляд, загадок, гипотетические квантово-сознательные связи не слишком убедительны.

По мере того как наше понимание квантовой механики становится глубже, углубляются и наши представления о микрофизических процессах, лежащих в основе функционирования всего на свете, включая тело и мозг. С физической точки зрения сознание тоже относится к таким функциям и потому когда-нибудь будет включено в квантовый перечень. Однако, если не произойдет чего-то сверхнеожиданного, учебники по квантовой механике ни ближайшего будущего, ни отдаленного не будут содержать особых инструкций по использованию уравнений в присутствии сознания. Как ни великолепно сознание, оно будет осмыслено как еще одно физическое свойство, возникающее в квантовой Вселенной.