Страница 32 из 39
4.2. ПРИМЕНИМОСТЬ ИДЕЙ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ К ПРОБЛЕМЕ СВЯЗИ СОЗНАНИЯ И ТЕЛА
Одна из основных идей квантовой механики состоит в том, что комплексное состояние системы (которое соответствует ее максимально полному описанию) не исчерпывается списком реальных (актуальных) характеристик системы, но включает в себя ее некоторые потенциальные возможности и характеристики. Если свойство А и вектор состояний Фф квантовой системы определены (для простоты описания мы примем, что все функции нормированы на единицу), то Ф можно записать в виде Σiciui, где каждая из функций ui представляет собой нормированный на единицу вектор состояния (в котором свойство А имеет значение ai), а ci — комплексные числа, удовлетворяющие условию |ci|2 = 1. Таким образом, вектор ф записан в виде суперпозиции функций ui с соответствующими весами и (поскольку в сумму входят лишь одиночные члены этого вида) значение свойства А в описываемом состоянии ai остается неопределенным. При реалистической трактовке понятия квантового состояния (т.е. если оно рассматривается как представление системы, а не просто как набор ее описаний) эта неопределенность становится объективной и очевидной (я предполагаю, что квантовое описание является полным, и не рассматриваю проблему так называемых «скрытых параметров»). Кроме того, если взаимодействие с окружением делает систему определенной (например, таким взаимодействием выступает процесс измерений), то результат имеет вид объективной случайности, а экспериментатор «на выходе» получает соответствующий набор объективных вероятностей типа |ci|2. Объективная неопределенность, объективная случайность и объективная вероятность являются отличительными особенностями квантового состояния и заставляют рассматривать его в качестве набора потенциальных возможностей.
Еще одной важной особенностью квантовой механики выступает наличие запутанности. Если ui являются нормированными на единицу векторами состояний системы 1 (с некоторым значением свойства А в этих состояниях), a vi — векторами состояний системы 2 (с некоторым значением свойства В), то вектор состояний X = Σiciuivi (где сумма |ci|2 нормирована на единицу) описывает смешанную систему (1 + 2) с особыми свойствами. Дело в том, что ни одна из систем 1 и 2 уже не находится в «чистом» квантовом состоянии. В частности, система 1 уже не описывается суперпозицией функций ui, а система 2 — суперпозицией функций vi, поскольку эти суперпозиции не включают в себя корреляции между ui и vi. Следовательно, состояние X должно рассматриваться как некоторое целостное состояние, называемое запутанным, в результате чего в квантовой механике возникает новый тип составного, или смешанного, состояния, не имеющий аналогов в классической физике. Если в процессе актуализируется свойство A (например, со значением ai), то автоматически актуализируется и свойство В (со значением bi), т. е. вследствие запутанности состояний потенциальные возможности систем 1 и 2 актуализируются только совместно (попарно).
Модернизированный уайтхедизм, о котором я кратко упомянул в конце предыдущего раздела, учитывает потенциальные возможности и запутанность квантовых состояний довольно своеобразным путем. Потенциальные возможности рассматриваются в качестве «средства», позволяющего преодолеть «пропасть» между миром материи (обладающей только зачатками сознания, протоментальностью) и миром высокоразвитого сознания. Даже крупные организмы со сложным мозгом могут не обладать сознанием, поэтому переход между сознанием и бессознательностью должен рассматриваться не в качестве онтологического перехода, а как изменение состояния, при котором осуществляется преобразование свойств от определенности к неопределенности, и наоборот. В случае простой системы (типа электрона) такой переход можно рассматривать как трансформацию «полной неопределенности» в «слабое мерцание разума». Именно на этом этапе приобретает особое значение концепция запутанности состояний. В системе из многих тел запутанность состояний создает значительно более богатые возможности для проявления наблюдаемых свойств, чем в случае отдельной частицы. Спектр наблюдаемых «коллективных» свойств смешанной системы оказывается значительно шире, чем у составляющих ее частиц. Вследствие квантовой запутанности элементарных систем (каждая из которых обладает лишь очень небольшим набором ментальных свойств) составная система проявляет весьма широкий спектр свойств, что позволяет материи постепенно пройти весь путь развития от полной бессознательности до высокоразвитого сознания.
Естественно возникает вопрос о том, каким образом модернизированный уайтхедизм может быть связан с идеями Пенроуза о квантовом состоянии систем многих тел. Обе упомянутые концепции (наличие потенциальных возможностей и существование квантовой запутанности состояний) широко используются Пенроузом при рассмотрении многих вопросов (гл. 2 и 3 данной книги, а также гл. 7 в TP). Проявление потенциальных возможностей может быть напрямую связано с его предположением о «квантовых вычислениях», осуществляемых нейронной системой таким образом, что каждая «ветвь» суперпозиции осуществляет вычисления независимо от других (см. TP, с. 355-6). Запутанность (которую Пенроуз предпочитает называть когеренцией) предположительно тоже играет важную роль на многих стадиях таких вычислений. В частности, предполагается, что микротрубки на границах клеток играют организующую роль в работе нейронов, для чего автор даже специально постулирует наличие запутанных состояний в микротрубках (TP, с. 364-5). Предполагается также, что запутанные состояния присутствуют не только в микротрубках отдельных нейронов, но и в предполагаемом конечном состоянии ансамбля нейронов. Крупномасштабная необходимость существенно важна для идей Пенроуза, поскольку «отдельное сознание может возникать только в случае, когда какая-то квантовая когеренция существует в некоторой части мозга» (TP, с. 372). Пенроуз считает, что эта идея вполне разумна в свете последних открытий в области сверхпроводимости и сверхтекучести, среди которых можно выделить последние достижения в высокотемпературной сверхпроводимости и расчеты Фрёлиха, подтверждающие возможность наличия крупномасштабных запутанностей в биологических системах при обычных температурах (TP, с. 367-8). Еще одна идея Пенроуза связана даже не с современной квантовой механикой, а с ее предполагаемым будущим вариантом, некоторые черты которого он пытается предсказать (этот вопрос рассматривается подробнее ниже, в разд. 4.3). Идея заключается в том, что объективная редукция суперпозиции состояний (обозначаемая аббревиатурой OR) позволяет отбирать актуальное значение некоторой переменной А из широкого набора возможных значений. Такая актуализация существенно необходима для объяснения нашей несомненной способности к восприятию определенных чувственных и мыслительных процессов. Аналогичная актуализация необходима даже в предполагаемых Пенроузом квантовых вычислениях, так как после завершения параллельных расчетов в различных ветвях суперпозиции полученный результат должен быть каким-то образом прочитан (TP, с. 356). И наконец, упомянутая выше операция OR является ключевой в предлагаемой автором «невычислимой» схеме мыслительной деятельности.
В своих теориях Пенроуз не использует (намеренно или по невнимательности) одну из важнейших идей упомянутого мною модернизированного уайтхедизма, а именно: предположение о том, что ментальность является онтологически фундаментальным свойством Вселенной. Подход Пенроуза подозрительно напоминает квантовую версию физикализма (о нем я говорил выше, в разд. 4.1), в которой мыслительные способности рассматриваются как структурные свойства состояний мозга или как вычислительные программы нейронных ансамблей. Пенроуз вводит новые ингредиенты в программу физического (или физикалистского) обоснования ментальности, а именно: крупномасштабную квантовую когеренцию и возможную модификацию квантовой динамики, для учета редукции суперпозиций. Однако эти «ухищрения» вовсе недостаточны для серьезного ответа на несколько наивные и простые возражения против физикализма, предложенные выше в разд. 4.1. Проявления нашей умственной деятельности не «укладываются» в онтологию физикализма, даже если физикализм основан на квантовой механике. Предложенная Уайтхедом философия организма на самом деле является принципиально нефизикалистской, поскольку в ней ментальные свойства приписываются всем (даже самым элементарным) объектам Вселенной, что значительно расширяет и обогащает возможности физического описания таких объектов. В модернизированной версии уайтхедизма, предложенной мною выше, квантовая механика используется не в качестве «суррогатной» базы обоснования онтологии ментальности, а лишь как некий интеллектуальный инструмент, позволяющий рассматривать всю гамму проявлений ментальности, от полной бессознательности элементарных частиц до развитого сознания высших организмов.