Сознающий ум. В поисках фундаментальной теории - Дэвид Чалмерс

4. Интерпретация Эверетта

Мотивы, стоящие за этой интерпретацией, очевидны. Ядром квантовой механики является уравнение Шредингера. Постулат измерения и все другие предлагавшиеся принципы кажутся какими-то добавками. Так почему бы не избавиться от них? В равной степени очевидна и проблема, связанная с этой интерпретацией. Если все исчерпывается уравнением Шредингера, то на каждом из своих уровней мир оказывается в состоянии суперпозиции. Но он не выглядит таковым: мы никогда не наблюдаем стрелки, оказывающиеся в суперпозиции двух состояний. Почему же?

Эта интерпретация в самом лучшем случае крайне контринтуитивна. Согласно этому воззрению, суперпозицией лучше всего описывать не только состояние электрона, но и состояние измеряющей его стрелки! Если рассуждать объективно, то, строго говоря, неверно утверждать, что стрелка показывает вверх или вниз. Скорее, она находится в суперпозиции состояний указывания вверх и указывания вниз. Это же верно для макроскопических состояний почти всего, что находится в состоянии, описываемом волновой функцией, которая почти никогда не соответствует единичному «дискретному» состоянию. Согласно этому воззрению, суперпозиция существует повсюду. Но почему же тогда мир кажется дискретным?

Ответ Эверетта состоит в том, чтобы расширить суперпозицию до такой степени, чтобы она затрагивала и сознание. Если мы принимаем уравнение Шредингера всерьез, то если стрелка, измеряющая электрон, находится в суперпозиции состояний, то суперпозиция будет свойственна и мозгу субъекта, наблюдающего эту стрелку. Состояние мозга будет описываться как суперпозиция состояния, в котором он воспринимает стрелку, направленную вверх, и состояния, в котором он воспринимает стрелку, направленную вниз. Ключевой шаг Эверетта состоит в предположении, что каждое из этих двух состояний должно связываться с отдельным наблюдателем. В результате такого измерения порождаются два наблюдателя. Один из них ощущает стрелку-«вверх», другой — стрелку-«вниз». Это значит, что каждый из них будет ощущать дискретное состояние мира.

Далее Эверетт показывает, что при такой схеме эти наблюдатели будут наделены большинством из тех свойств, которые мы ожидаем у них найти, и что отсюда можно извлечь большинство предсказаний квантово-механического исчисления. Нетрудно, к примеру, увидеть, что каждое из двух состояний, накладывающихся друг на друга, не будет иметь здесь доступа к другому состоянию такого рода, так что суперпозиция сознания не будет чем-либо выдавать себя ни в одном из состояний. Можно даже показать, что когда наблюдатель, производящий измерение, воспринимает другого наблюдателя, измеряющего ту же самую величину, воспринятые результаты измерения будут согласовываться друг с другом, так что мир будет казаться чем-то вполне когерентным. Одним словом, любой наблюдатель будет воспринимать мир во многом именно так, как мы ожидаем, хотя сам мир и находится в состоянии суперпозиции.

Эту интерпретацию не надо смешивать с интерпретацией расщепляющихся миров, согласно которой мир в буквальном смысле расщепляется на множество отдельных миров всякий раз, когда производится измерение. Существует один мир, в котором стрелка направлена вверх, и совершенно обособленный мир, в котором стрелка направлена вниз. При таком рассмотрении эта позиция менее всего напоминает что-то простое. Начать с того, что она требует наличия нового и предельно фундаментального принципа для описания процесса «расщепления». Далеко не очевидно, когда именно должно осуществляться «расщепление» (проблема «измерения» возобновляется в новом виде), и крайне неясно, что должны представлять собой миры, возникающие в результате расщепления. Для осуществления буквального расщепления волновая функция должна «разделиться» на множество компонентов, но имеется множество вариантов декомпозиции волновой функции, и квантовая механика ничего не говорит о предпочтительности какого-либо базиса для подобной декомпозиции. Эта интерпретация кажется даже более сложной — и в большей степени имеющей ad hoc характер — чем разного рода «коллапсионные» интерпретации, и не существует серьезных оснований принимать ее.

Концепция расщепления часто приписывается Эверетту (во многом благодаря изложению работ Эверетта в трудах Девитта (DeWitt 1970, 1971)), но ее невозможно найти в его сочинениях. Собственная позиция Эверетта не вполне ясна, но гораздо более естественно толковать ее в моем ключе; и именно такую интерпретацию рекомендуют Алберт и Левер (Albert and Loewer 1988), а также Локвуд (Lockwood 1989). Согласно этой трактовке, никакого объективного «расщепления» не происходит. Скорее, волновая функция трансформируется в суперпозицию состояний, при которой состояния, находящиеся в отношении суперпозиции, лучше всего рассматривать в качестве компонентов одного-единственного мира. Концепция Эверетта иногда называется интерпретацией множественных миров (наводя тем самым на мысль о расщепляющихся мирах), но обсуждаемую мной позицию точнее назвать интерпретацией одного большого мира. Есть только один мир, но он больше, чем мы могли бы подумать[195].

В соответствии с этой концепцией, если расщепление и происходит, то оно происходит только в умах наблюдателей. Поскольку суперпозиции влияют на состояние, в котором находится мозг субъекта, возникает множество обособленных сознаний, соответствующих компонентам суперпозиции. Каждое из них воспринимает отдельный дискретный мир, соответствующий тому типу мира, который воспринимаем мы — назовем его мини — миром, в противоположность макси-миру суперпозиции. Реальный мир — это макси-мир, а мини — миры существуют лишь в сознаниях субъектов. Эверетт называет эту позицию интерпретацией относительности состояния: состояние минимира, в котором стрелки указывают на дискретные точки, считается его состоянием лишь относительно спецификации наблюдателя. Объективное состояние мира — это суперпозиция.

Ключевой элемент этой концепции, однако, остается без анализа. Почему мы вправе отождествлять каждый компонент такого состояния мозга с отдельным наблюдателем? Почему вместо этого не существует один-единственный наблюдатель со спутанным суперпозиционным ментальным состоянием? И вообще, почему подобное некогерентное состояние мозга порождает сознания? Эверетт обходит эти ключевые вопросы. Более того, может показаться, что увязывая волновую функцию состояния мозга с множеством сознаний, каждое из которых воспринимает какое-то дискретное состояние, Эверетт незаконным образом отсылает к предпочтительному базису, так же как и интерпретация расщепляющихся миров. Волновая функция не является объективно делимой на какие-то компоненты, а может быть разложена самыми разными способами, в зависимости от того, какой базис для соответствующего векторного пространства мы выбираем. Зачастую в наших целях естественным может быть разложение волновой функции каким-то одним способом, опираясь на конкретный базис, но подобное разложение не отражает какого-либо объективного свойства волновой функции. Там, где состояние мозга может быть разложено на состояния «восприятия — верхнего» и «восприятия — нижнего», оно в равной степени может быть разложено на два таких состояния, с каждым из которых будет связаны спутанные восприятия. Создается впечатление, что, постулируя объективную декомпозицию, Эверетт выходит за те пределы, которые определяются уравнением Шредингера.

Ключевым элементом, упущенным Эвереттом при рассмотрении этих проблем, является анализ отношения между сознанием и телом. Эверетт допускает, что суперпозиционное состояние мозга будет связано со множеством отдельных субъектов опыта, но он даже не пытается обосновать это утверждение. Ясно, что этот вопрос существенным образом зависит от теории сознания. Сходное предположение высказывает Пенроуз:

В частности, я не понимаю, почему сознающее существо должно осознавать лишь «одну» из альтернатив линейной суперпозиции? Что есть такого в сознании, что требует признания невозможности «осознания» той заманчивой линейной комбинации мертвой и живой кошки? Думаю, что для согласования концепции множественных миров с тем, что мы действительно наблюдаем, нам потребовалась бы некая теория сознания (Penrose 1989, с. 296).

В самом деле, главный вопрос квантовой механики можно понять как вопрос об отношении между физическими процессами и опытом. Центральное место в квантовой механике занимает картина, на которой микроскопическая реальность описывается суперпозиционной волновой функцией, изменяющейся в соответствии с уравнением Шредингера. Но в опыте мир дискретен. И главный вопрос: как это получается? Различные интерпретации дают разные ответы на него. Некоторые (к примеру, бомовская) отрицают первую посылку, полагая, что реальность дискретна даже на базовом уровне. Другие выдвигают базовые принципы (постулат измерения или закон коллапса в интерпретации ЖРВ) для опосредования перехода от того, чему свойственна суперпозиция, к дискретному. Ряд теорий (см. второй вариант) пытается объяснить, как суперпозиционные микроскопические состояния могут статистически порождать дискретную макроскопическую реальность. Все три последние стратегии — непрямые, старающиеся объяснить дискретность опыта объяснением дискретности макроскопической реальности, которая лежит в основании этого опыта.