Конец локального реализма и ограничения квантовой теории

Самой необычной чертой квантовой реальности является ее независимость от пространственно-временных ограничений классической физики, которые предполагают локальный реализм и локальную обусловленность. Локальный реализм — это комбинация двух интуитивных представлений: 1) принцип локальности, который гласит, что физическое воздействие обладает конечной скоростью распространения, и 2) принцип реальности, который означает, что свойства частиц имеют определенные ценности, независимые от акта наблюдения. Парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР) явился первой формулировкой дилеммы: законы квантовой механики не согласуются с предположениями локального реализма. Основываясь на парадоксе ЭПР, Альберт Эйнштейн и другие ученые[258]предположили, что теория квантовой механики несовершенна. Согласно теореме Джона Белла[259], локальный реализм требует инвариантов, которые не представлены в квантовой механике, и ученый делает вывод, что квантовая механика не может удовлетворять требованиям локального реализма. Эксперименты Белла[260]предоставили большое количество эмпирических доказательств против локального реализма и продемонстрировали, что при специальных условиях «кошмарное дальнодействие» (выражение Альберта Эйнштейна) действительно происходит. Различные интерпретации квантовой механики отвергают многие компоненты локального реализма.

В одной из трактовок доказывается несостоятельность локального реализма с помощью принципа нелокальности, который утверждает, что отдаленные объекты могут оказывать непосредственное и мгновенное воздействие друг на друга. Принцип нелокальности восходит к понятию квантовой сцепленности: ряд частиц, взаимодействующих как части одной и той же квантовой системы, влияют друг на друга и после разделения, несмотря на пространственно-временные ограничения. Квантовые состояния двух или более сцепленных объектов должны описываться со ссылкой друг на друга, даже если отдельные объекты разделены световыми годами [261]в пространстве и тысячелетиями во времени. Состояние корреляции сохраняется между наблюдаемыми физическими свойствами систем, связанных в квантовой сцепленности. Сцепленность означает, что вовлеченные системы взаимосвязаны, но это не подразумевает, что сигналы проходят между ними. Выражаясь проще и антропоморфно, сцепленные системы «чувствуют» друг друга вне зависимости от пространственно-временных ограничений.

Если мы добавим к квантовой механике некоторые кажущиеся вполне убедительными необходимые условия, такие как локальность, реализм и завершенность, возникнет противоречие. По существу, квантовая механика с волновой функцией в ее основе не может быть завершенной, унитарной, реальной, локальной, нелинейной и причинно-обусловленной одновременно. Противоречивые интерпретации квантовой механики различаются в выборе условий, которыми можно пожертвовать ради главного, или в выборе того, что можно модифицировать с последующим изменением других показателей. Существующая постквантовая теория является нелинейной, неунитарной и спонтанно самоорганизующейся с «двусторонней связью»[262].

Несмотря на то что квантовая механика обладает совершенной внутренней последовательностью и достаточной предсказательной силой, она имеет слабую внешнюю согласованность в сравнении с другими областями современного знания. Тем не менее, она согласуется с теорией относительности. С помощью принципа неопределенности Гейзенберга общая теория относительности не нарушается из-за нелокальных действий, потому что некоторая необходимая информация приобретается в процессе. Эта информация может быть получена нелокально, но никто не способен контролировать информацию заранее легко воспроизводимым способом: двунаправленный обмен информацией не происходит со сверхсветовой скоростью. Вследствие этого недостаток локального реализма не приводит к тому, что имеет отношение к «кошмарному дальнодействию».

Некоторые интерпретаторы современной физики считают, что нелокальность не является эзотерической идеей. Как раз наоборот, она очень реалистична. С их точки зрения нелокальность — основной принцип универсума, который означает, что вся Вселенная взаимосвязана и сцеплена во всей своей полноте. Согласно этому взгляду, сознание в основе своей также нелокально. Эта фундаментальная нелокальность разума и универсума разрушается в обычном состоянии сознания. Пространство и время сами по себе подтверждают это разрушение, а с ними и разделенная масса частиц, доминирующих в больших областях Вселенной. Согласно этой интерпретации, индивидуальное сознание возникает в результате взаимодействия разума — развивающегося внутри нелокального аспекта универсума — и материи, являющейся локализованным аспектом этого же самого универсума.

Где в мозге происходит это взаимодействие? Какая часть мозга служит общей границей между нелокальными и локальными процессами, между разумом и материальной Вселенной?

МАТРИЦА

В результате развития квантовой механики многие физики, а впоследствии другие ученые и популяризаторы решили, что квантовая теория сможет объяснить тайну сознания. Существует точное соответствие между физической реальностью и логикой, и, в соответствии с законами матричной логики[263], одна и та же вещь обладает двумя аспектами. Поразительное сходство между основными квантовыми и мыслительными процессами послужило поводом для возникновения квантовой гипотезы разума. Открытие квантовых вычислений стало еще одним импульсом и породило множество моделей мозга, разработанных на основе квантовых принципов вычисления. Среди них самой детально разработанной является модель Пенроуза-Хамероффа[264], хотя она необязательно является совершенно точной или окончательной [265]. Тем не менее, справедливость нашей концепции связана не с обоснованностью одной модели, но с аргументацией, обрисованной в общих чертах в предыдущих параграфах, позволяющей избежать ловушки радикального редукционизма.

Роджер Пенроуз и Стюат Хамерофф предположили, что сознание возникает в результате биофизических процессов, действующих на внутриклеточном уровне и вовлекающих цитоскелетные структуры. В их модели сознание приписывается квантовому вычислению в цитоскелетных белках, организованных в сеть микротрубочек внутри нейронов мозга. Цитоскелет является «опорой», сетью трубочек и волокон, предоставляющих структурную опору и средства транспортировки внутриклеточных веществ. Хотя цитоскелет традиционно ассоциируется с чисто структурными функциями, последние исследования показали, что он также принимает участие в процессе обработки сигналов и информации. Периодическая решетчатая структура микротрубочек (см. рис. 7.4), кажется, идеально подходит для вычислений в молекулярных масштабах и, вероятно, является причиной ловкости одноклеточных простейших животных. Эти крошечные одноклеточные организмы плавают, обучаются, передвигаются вокруг объектов, избегают хищников и находят пищу и партнеров — и все это они могут делать, не обладая нервной системой. В многоклеточных организмах микротрубочки соединены друг с другом структурно благодаря белковым связям и функционально с помощью щелевых контактов, самоорганизуясь при этом в сеть наномасштаба, которая является более крупной по сравнению с нейроаксонной системой. Человеческий мозг состоит приблизительно из 1011 нейронов и 1018 микротрубчатых соединений (белок тубулин). Размеры тела нейрона измеряются в микрометрах, диаметр — в нанометрах. Микротрубочки взаимодействуют с другими клеточными структурами: механически — с помощью белков, химически — благодаря ионам и сигналам «вторичных мессенджеров» и электрически — с помощью напряжения возбуждения. В мозге они организуют синаптические связи и регулируют синаптическую активность, ответственную за память и обучение.

Рис. 7.4. Матрица системы микротрубочек

Сеть микротрубочек — с количеством элементов, в 10 миллионов раз превышающим количество нейронов, и с размером компонентов, близким к размеру частиц квантовой физики, — вполне может стать основой квантовых вычислений и обработки нелокальной информации. Последний пример является сигнальной нелокальностью и означает, что совместные задачи, которые требуют обмена классическими сигналами, могут решаться без передачи какой бы то ни было информации в сцепленной системе. Сигнальная нелокальность обладает взаимной обусловленностью, она не включает в себя передачу информации со скоростью, превышающей скорость света. Следовательно, принцип Эйнштейна не нарушается. Кстати, как специальная теория относительности является отдельным случаем общей теории относительности, так и классическая квантовая механика с сигнальной локальностью является отдельным случаем постквантовой теории с сигнальной нелокальностью[266]. Последнее подразумевается в трубчатой модели квантового сознания и может помочь понять то, что происходит в мистическом и шаманском состояниях сознания.