Материализм давно занимает командные высоты в спорах о сознании. Многие известные исследователи утверждают, что Вселенная полностью сводится к материи, а мозг — это просто активность нейронов. На первый взгляд, это трезвая и обоснованная позиция: нейробиология добилась впечатляющих успехов, снимки мозга показывают активность при решении задач, просмотре фильмов и сновидениях, а физические законы, казалось бы, давно известны.
Но у этой позиции есть слабое место, и оно просто, как и неоспоримо: после более чем века глубокого изучения субатомного мира наша лучшая теория материи до сих пор очень мало говорит о том, что такое материя. Материалисты ссылаются на физику, чтобы объяснить сознание, но в современной физике частицы, из которых состоит мозг, во многом остаются такими же загадочными, как и само сознание.
Что ответил профессор
Когда автор, тогда ещё студент-физик, спросил профессора, что такое электрон, ответ был ошеломляющим: «Электрон — это то, чему мы приписываем свойства электрона». Этот уклончивый и круговой ответ был далёк от мечты о теориях, которые идеально описывают реальность. Как и почти каждый студент за последние сто лет, автор был потрясён квантовой механикой. Вместо ясной картины маленьких кусочков материи, объясняющих всё большое, квантовая физика даёт мощное, но парадоксальное исчисление. С акцентом на волны вероятности, принципиальные неопределённости и экспериментатора, возмущающего измеряемую реальность, квантовая механика сделала невозможным представление о мире как о классических бильярдных шарах.
Что такое волновая функция
В ньютоновской физике состояние частицы определялось её положением и скоростью. Уравнение F = ma давало точное предсказание для любого момента времени. Измерение ничего не меняло. В квантовой механике уравнение Шрёдингера описывает не точное положение и скорость, а волновую функцию, или пси. Она не даёт конкретных значений, а только вероятности. Пси как будто говорит, что в любой момент частица имеет много положений и много скоростей. Кусочки материи из ньютоновской физики размазываются в наборы возможностей.
Это касается не только положения и скорости. Волновая функция обращается со всеми свойствами частицы — зарядом, энергией, спином — одинаково. Все они становятся вероятностями, содержащими множество возможных значений одновременно. Если принимать это всерьёз, частица вообще не имеет определённых свойств. Именно это имел в виду Вернер Гейзенберг, один из основателей квантовой механики, когда советовал не думать об атомах как о «вещах».
Дальше становится ещё страннее. Согласно стандартному способу обращения с квантовым исчислением, акт измерения «убивает» все части волновой функции, кроме той, которую зарегистрировали приборы. Волновая функция, как говорят, коллапсирует. Уравнение Шрёдингера, которое так хорошо описывает размазанную частицу до измерения, внезапно перестаёт действовать.
Проблема измерения
Это создаёт проблему для простой, основанной на физике картины объективного материального мира. Как может быть одно математическое правило для внешнего объективного мира до измерения и другое, которое вступает в силу после? Сто лет физики и философы бьются над тем, как интерпретировать волновую функцию и связанную с ней проблему измерения. Что именно квантовая механика говорит нам о мире? Что описывает волновая функция? Что происходит при измерении? И главное — что такое материя?
Сегодня нет окончательных ответов на эти вопросы. Нет даже консенсуса о том, как эти ответы должны выглядеть. Есть множество интерпретаций квантовой теории, каждая из которых соответствует совершенно разному взгляду на материю и всё, что из неё состоит.
Копенгагенская интерпретация и другие
Самая ранняя интерпретация, копенгагенская, связана с Нильсом Бором и другими основателями квантовой теории. В их взгляде говорить о свойствах атомов самих по себе бессмысленно. Квантовая механика — это теория, которая говорит только о нашем знании мира. Проблема измерения подчёркивает барьер между знанием и бытием, делая явной роль наблюдателя.
Не все были готовы отказаться от идеала объективного доступа к миру. Некоторые возлагали надежды на скрытые переменные — набор детерминистических правил, скрытых под вероятностями квантовой механики. Другие заняли более крайнюю позицию. В многомировой интерпретации Хью Эверетта авторитет волновой функции и уравнения Шрёдингера абсолютен. Измерения не отменяют уравнение и не вызывают коллапс волновой функции, они лишь заставляют Вселенную разделиться на множество параллельных версий самой себя. Для каждого экспериментатора, измеряющего электрон здесь, создаётся параллельная вселенная, в которой её копия находит электрон там. Многомировая интерпретация популярна среди материалистов, но у неё высокая цена.
Что не так с материализмом
Важнее другое: пока нет способа экспериментально различить эти интерпретации. Какую выбрать — вопрос философского темперамента. Как выразился американский теоретик Кристофер Фукс, с одной стороны есть пси-онтологи, которые хотят, чтобы волновая функция описывала объективный мир «там». С другой — пси-эпистемологи, которые видят в волновой функции описание нашего знания и его границ. Сейчас почти нет способа решить спор научно.
Эта произвольность выбора интерпретации полностью подрывает строгую материалистическую позицию. Проблема не в том, правильна ли позиция какого-то известного материалиста. Проблема в том, что в каждом случае сторонники свободны выбрать одну интерпретацию, потому что она им нравится. Все находятся в одной лодке. Нельзя сослаться на авторитет «того, что говорит квантовая механика», потому что квантовая механика почти ничего не говорит о своей собственной интерпретации.
Цена каждой интерпретации
У каждой интерпретации есть свои преимущества и своя цена. Одна заставляет делать огромный шаг от наивного реализма, возможного в ньютоновском мире. Переход к квантовому взгляду на «поля» проблему не решает.
Привлекательность многомировой интерпретации в том, что она сохраняет реальность в математической физике. Да, волновая функция реальна, да, она описывает мир материи, подчиняющийся математическим правилам, независимо от того, смотрит кто-то или нет. Цена — бесконечное число параллельных вселенных, бесконечно разделяющихся на бесконечность других параллельных вселенных. У пси-эпистемологических позиций цена тоже велика. Физика с этой точки зрения перестаёт быть описанием мира самим по себе. Она становится описанием правил нашего взаимодействия с миром. Как сказал американский теоретик Джозеф Эберли: «Это не волновая функция электрона, это ваша волновая функция».
QBism и возвращение наблюдателя
Особенно убедительная новая версия пси-эпистемологической позиции называется квантовым байесианизмом, или QBism. Она принимает вероятности в квантовой механике за чистую монету. Согласно Фуксу, ведущему стороннику QBism, неприводимые вероятности в квантовой механике говорят нам, что это теория о делании ставок на поведение мира через наши измерения и обновлении нашего знания после этих измерений. Таким образом, QBism прямо указывает на нашу неспособность включить наблюдающего субъекта, который лежит в основе квантовой странности.
Как писал Мермин в журнале Nature: «QBism приписывает путаницу в основаниях квантовой механики нашему непризнанному удалению учёного из науки».
Возвращение воспринимающего субъекта в физику, казалось бы, подрывает всю материалистическую перспективу. Теория сознания, которая зависит от материи, которая зависит от сознания, не может дать той твёрдой основы, к которой так стремятся материалисты.
Как мы здесь оказались
Материализм — привлекательная философия, по крайней мере, был таким до того, как квантовая механика изменила наше мышление о материи. «Я опровергаю это так», — сказал писатель XVIII века Сэмюэл Джонсон, пиная большой камень в ответ на аргументы против материализма. Этот пинок — суть твёрдолобого материалистического взгляда на мир. Он даёт объяснение того, из чего сделан мир: кусочков вещества, называемого материей. А поскольку материя имеет свойства, независимые от нас, мы можем использовать это вещество, чтобы построить полностью объективное описание полностью объективного мира. Эта картина реальности, кажется, вдохновляет большую часть общественной уверенности материализма в том, что он взломает тайну человеческого разума.
Сегодня трудно примирить эту уверенность с множественными интерпретациями квантовой механики. Ньютоновская механика может быть хороша для объяснения активности мозга. Она справляется с током крови через капилляры и химической диффузией через синапсы. Но основа материализма становится гораздо более шаткой, когда мы пытаемся схватить более глубокую тайну разума — странность бытия воспринимающим субъектом. В этой области не избежать научных и философских сложностей, которые приходят с квантовой механикой.
Что это значит
Различия между пси-онтологической и пси-эпистемологической позициями настолько фундаментальны, что, не зная, какая из них верна, невозможно понять, на что квантовая механика указывает по сути. Представьте на мгновение, что что-то вроде QBism верно. Если этот акцент на наблюдающем субъекте и есть правильный урок квантовой физики, то совершенный объективный доступ к миру, лежащий в сердце материализма, теряет много ветра. Иными словами, если QBism или другие копенгагенские взгляды верны, в исследовании субъекта и объекта нас могут ждать огромные сюрпризы, и их придётся включить в любое описание разума. С другой стороны, старый добрый материализм — будучи частной формой пси-онтологии — по необходимости будет слеп к таким добавлениям.
Второй и связанный момент: в отсутствие экспериментальных данных мы остаёмся с неприводимой демократией возможностей. На конференции по квантовой теории в 2011 году трое исследователей провели опрос, спросив участников: «Какая ваша любимая интерпретация квантовой механики?» Шесть разных моделей получили голоса, а также были предпочтения «другое» и «нет предпочтений». Полезно для оценки склонностей исследователей, но голосование за то, какая интерпретация должна стать «официальной», не приблизит нас к ответам.
Учитывая эти трудности, нужно спросить, почему определённые странные альтернативы, предложенные квантовыми интерпретациями, широко предпочитаются другими в исследовательском сообществе. Почему бесконечность параллельных вселенных в многомировой интерпретации ассоциируется с трезвой, твёрдой позицией, а включение воспринимающего субъекта осуждается как переход на берега антинауки в лучшем случае или мистицизма в худшем?
Тайна остаётся
В этом смысле незавершённое дело квантовой механики выравнивает игровое поле. Высота материализма падает, когда его прослеживают до квантовых корней, потому что тогда он требует принятия метафизических возможностей, которые кажутся не более «разумными», чем другие альтернативы. Некоторые исследователи сознания могут думать, что они твёрды и конкретны, когда ссылаются на авторитет физики. Но при нажатии на этот вопрос мы, физики, часто остаёмся смотреть себе под ноги, смущённо улыбаться и бормотать что-то о том, что «это сложно». Мы знаем, что материя остаётся загадочной, как и разум, и мы не знаем, какими должны быть связи между этими тайнами. Классифицировать сознание как материальную проблему равносильно признанию, что сознание тоже остаётся фундаментально необъяснённым.
Вместо того чтобы заметать тайну разума под ковёр, приписывая её механизмам материи, мы можем начать двигаться вперёд, признав, где нас оставляют множественные интерпретации квантовой механики. Прошло более 20 лет с тех пор, как австралийский философ Дэвид Чалмерс ввёл идею «трудной проблемы сознания». Вслед за работой американского философа Томаса Нагеля Чалмерс указал на яркость, внутреннюю данность опыта воспринимающего субъекта как проблему, которую никакое объяснительное описание сознания, кажется, не способно охватить. Позиция Чалмерса задела за живое многих философов, сформулировав ощущение, что в сознании происходит что-то большее, чем просто вычисления с мясом. Но что это «большее»?
Некоторые исследователи сознания видят трудную проблему реальной, но принципиально неразрешимой. Другие предлагают ряд вариантов для её объяснения. Эти решения включают возможности, которые чрезмерно проецируют разум на материю. Сознание может быть примером возникновения новой сущности во Вселенной, не содержащейся в законах частиц. Есть и более радикальная возможность: некоторая рудиментарная форма сознания должна быть добавлена в список вещей, таких как масса или электрический заряд, из которых построен мир. Независимо от того, какое направление примет это «большее», нерешённая демократия квантовых интерпретаций означает, что наше нынешнее понимание одной только материи вряд ли объяснит природу разума. С таким же успехом возможно и обратное.
Материалисты могут продолжать желать высокого положения трезвости и твёрдости, но им стоит помнить предупреждение американского поэта Ричарда Уилбера:
Пни камень, Сэм Джонсон, сломай свои кости:
Но облачно, облачно то, из чего сделаны камни.
Смысл в том, что на квантовом уровне камень не является твёрдым и определённым. Это скорее «облако» вероятностей, чем монолит. Поэт напоминает: то, что мы воспринимаем как нечто прочное, на глубинном уровне оказывается зыбким и неопределённым.
