провокативно
заявляет, будто все духовное в человеке – это только функция
материального (мозга). Не знаю, насколько он на самом деле так думает,
а насколько сократствует эллински. Но, во всяком случае, подобную точку
зрения я нахожу вполне естественной для врача, особенно невролога,
наблюдавшего за долгую практику многочисленных пациентов с
последствиями инсульта. Как там сказано у Александра Введенского (не
обновленческого митрополита и не профессора философии, а
поэта-обэриута):
Паралич, ты царь болезней!
Было б во сто крат полезней,
Чтобы этот полутруп
Умер завтра бы к утру б.
Но
не так все просто с точки зрения физики. Сейчас я попытаюсь изложить
проблему интерпретации квантовой механики. Еще раз говорю: это только
интерпретация, результаты расчетов от нее не зависят, для них вообще
никакая метафизическая, гносеологическая или эпистемологическая
интерпретация не нужна – бери ручку, бумажку, и считай! Я буду говорить
для простоты о нерелятивистской квантовой механике, но в релятивистской
квантовой теории поля картина, в сущости, та же. Постараюсь обойтись
минимумом формул.
Итак,
состояние физической системы в некоторый момент времени в квантовой
механике полностью определяется волновой функцией (иначе называемой
вектором состояния), которую мы обозначим эллинской литерой Ψ. Волновая
функция зависит от времени и от совокупности координат системы (или, в
импульсном представлении, от импульсных переменных, канонически
сопряженных координатам). Эволюция волновой функции задается
диференциальным уравнением Шредингера и является строго
детерминистской: если мы задали начальные (в нулевой момент времени) и
граничные условия для Ψ, то решение уравнения Шредингера для всех
последующих моментов времени существует и единственно.
Но
волновая функция выражается в общем случае не вещественным, а
комплексным числом и не соответствует никакой наблюдаемой реальности,
которую можно пощупать, понюхать, увидеть, услышать или в рюмку налить.
Нет, волновую функцию можно только помыслить. И тут встает проблема
измерения в квантовой механике. Допустим, интересующая нас физическая
(измеримая) величина принимает дискретный ряд значений Xj, j
=1, 2, 3, … . В случае непрерывного ряда значений в последующих
формулах суммирование заменится интегрированием, но интеграл я писать
не хочу, во-первых, лень, во-вторых, девушки испугаются. Собственные
функции кватово-механического оператора этой физической величины,
соответственно, ψj. Они обладают свойством ортогональности: грубо говоря, если система обнаружена в состоянии с номером j, ее в этот момент с гарантией нет в состоянии с любым другим номером k, не равным j.
В
квантовой мханике действует принцип суперпозиции, и волновая функция
общего вида может быть разложена по ортогональному базису, где каждое
базисное состояние соответствует вполне определенному исходу измерения,
не совместимому с остальнми:
Ψ = a1 ψ1 + a2 ψ2 + a3 ψ3 + … . (1)
Коэффициенты разложения aj (в
общем случае комплексные, т.е. состоящие из вещественной и мнимой
части) называются амплитудами вероятности и имеют следующий физический
смысл: если сама волновая функция и базисные вектора нормированы на
единицу, то квадрат модуля коэффициента aj (а это уже вещественное число!) дает вероятность того, что при измерении значение физической величины X окажется равно Xj:
P(Xj) = | aj |2 . (2)
Переход
от уравнения (1) к уравнению (2) в квантовой механике постулируется
(проективный постулат Дирака – фон Неймана). Никакого физического
механизма квантовая механика здесь не предлагает, более того, с
физичностью механизма измерения (иначе называемого коллапсом волновой
функции или редукцией состояния) возникают преогромные проблемы. Дело в
том, что любая эволюция волновой функции согласно уравнению Шредингера
должна обладать свойством унитарности, но именно оно нарушается при
переходе от (1) к (2)!
Итак,
квантовая механика не предсказывает с достоверностью исход измерения,
но лишь предсказывает вероятности различных исходов. Например, если мы
очень-оченьмного раз риготовим систему в состоянии (1), где
коэффициенты будут (для примера) a1 = 0,6 и a2 = 0,8 (а все остальные равны нулю), то в 36% измерений будем иметь результат X1, а в 64% – результат X2. Но почему именно такой, а не иной результат выпал в опыте номер 128765 – этого понять нельзя.
Были
попытки дополнить квантовую механику: предполагалось, что есть некие
скрытые параметры, которые на самом деле с точностью определяют исход
каждого отдельного измерения, просто мы до них добраться не можем
(наиболее известный пример – квантовая механика со скрытыми параметрами
Давида Бома). Но вот беда: из подобных теорий, обладающих свойствами
локального реализма, следуют некоторые жесткие ограничения на
нелокальные корреляции в квановых системах (неравенства Белла).
Экспериментально доказано, что неравенства Белла нарушаются, и
квантовая теория к классической (в духе лапласовского детерминизма) не
сводится принципиально.
Оставим
в стороне парадокс суперпозиции макроскопически различных состояний
(кошка Шреднгера). Пожертвуем даже чистотой состояния, и от волновой
функции перейдем к матрице плотности. Но принципиальный вопрос
останется: как из всего набора возможных исходов измерения отбирается
только один (на статистическом уровне, конечно, уравнеие (1)
соблюдается)? Кто применяет проективный постулат Дирака – фон Неймана?
Для
меня единственный разумный и логически непротиворечивый ответ состоит в
следующем: квантовая механика описывает бездушную материю, которая сама
по себе есть чистая потенция. Чтобы ее оформить, актуализовать,
требуется нефизическая сущность (разумный наблюдатель), несводимая ни к
какой физике. Вот разумный наблюдатель и применяет этот пресловутый
постулат. На парадокс с кошкой Шредингера тогда ответ будет таков: если
у кошки есть хотя бы зачатки сознания, она будет либо жива, либо
мертва. Но если кошка – это лишь очень хитро устроенный бездушный
автомат (как думал Декарт), тогда она может запросто находиться в
стостоянии суперпозиции «живого» и «мертвого» состояния (и только
человек, взглянув, спроецирует это состояние на тот или другой базисный
вектор).
Итак,
резюме: современная квантовая механика может быть логически
непротиворечиво истолкована лишь в предположении, что, помимо материи,
существует и некая нематериальная субстанция, физике принципиально не
подчиненная, но с физикой взаимодействующая и очерчивающая границы
применимости физики.