Космологические коаны. Путешествие в самое сердце физической реальности - Энтони Агирре Страница 35

Страница 3

В росинке отражается солнце, что висит на волоске и качается, подобно барахтающемуся пауку, запутавшемуся в чужой паутине. Даже величайшее мастерство не поможет отделить его нити от всех остальных. И перерезать паутинки может только лезвие.

Даже если мы не можем узнать квантовое состояние системы, с которой мы встретились в этом мире, приятно думать, что система, по крайней мере, имеет квантовое состояние, то есть — что существует некий способ, которым система «реализуется». В противном случае ее, в общем-то, нет.

В коане «РАЗДЕЛЕНИЕ МИРОВ» мы увидели, что из-за взаимодействий квантовое состояние фотонов в блике от меча перепутывается с состоянием клеток в глазу Муненори. Это запутывание означает, что мы больше не можем точно описать фотоны с помощью их собственных состояний: измерения или другие воздействия на клетки неизбежно воздействуют также и на фотоны, поскольку они входят в одни и те же члены квантовой суперпозиции.

Всякий раз, когда одна система взаимодействует с другой системой, на каком-то уровне происходит перепутывание. А форма уравнений Ньютона, Эйнштейна и Максвелла демонстрирует, что все время все взаимодействует почти со всем остальным. И это обстоятельство сразу поднимает два вопроса. Во-первых, как вообще что-то распутывается? Зачем говорить об определенном состоянии данной системы, если никогда нельзя сказать, что это за состояние? Во-вторых, как мы можем предсказать поведение системы, если не можем приписать этой системе состояние? Должны ли мы проследить за поведением всей вселенной, чтобы понять, что случится с песчинкой?

Что касается первого вопроса, то мы вправе утверждать, что любое возникающее взаимодействие может быть, в принципе, отменено. То есть если есть способ перепутать сетчатку Муненори с фотонами, то должен существовать способ обратить это взаимодействие, чтобы «распутать» систему «сетчатка-фотоны», разделив ее на две. Этот процесс распутывания требует тщательно продуманных процедур. В лаборатории мы могли бы, например, создать единичную изолированную квантовую систему — вроде электрона, вращающегося вокруг вертикальной оси и изолированного от своего окружения. Эта тонкая процедура превратила бы систему «электрон-остальной мир» в пару «электрон» и «мир», и тогда мы смогли бы — хотя бы какое-то время — рассматривать электрон как собственную систему. Плохие новости состоят в том, что этой изоляции очень трудно достичь и ее очень-очень трудно поддерживать. На самом деле это ключевая проблема при конструировании квантовых компьютеров. Они могут функционировать, только если окажется возможным удержание в изоляции квантовой системы, которая не должна перепутываться с окружающей средой. Поскольку даже малейшие взаимодействия приводят к перепутыванию (и, почти неизбежно, к декогерентности), это невероятно сложно осуществить на практике. Изолировать систему — все равно что освободиться из паучьей паутины, а поддерживать систему в таком состоянии — все равно что танцевать на этой паутине. Вы должны быть очень осторожны!

Это подводит нас ко второму вопросу: если так сложно распутать две системы и отделить одну от другой, как мы вообще можем использовать квантовую механику для предсказания чего-либо? Что ж, если перепутанность слишком велика, вы должны перерезать нить! Существует процедура, которую мы можем применить (математически) для того, чтобы вырезать часть мира и сформировать выбранную вами систему. Признав, что наша система перепутана с другими, а также решив не следить за этими другими, мы вынуждены будем при описании этой вырезанной нами системы добавить неопределенность. То есть при использовании такой процедуры мы можем только сказать, что эта квантовая система находится в данном состоянии с некоторой вероятностью. Например, мы могли бы оказаться в ситуации, когда система с вероятностью 50 % находится в состоянии [→] и с вероятностью 50 % в состоянии [←]. Это не означает, что система находится в суперпозиции состояний [→] + [←], иначе это состояние все еще было бы одним квантовым состоянием, готовым дать определенный ответ на некоторый вопрос. Напротив, наше состояние — смесь состояний 50–50, — хотя и позволяет определить вероятности результатов наблюдения, не дает определенного ответа ни на один вопрос.

Цена изоляции — незнание.

16. О чем мы говорим, когда говорим о свободе воли

(Аравийская пустыня, 1610 год)

К двенадцатому дню путешествия по пустыне с караваном ты уже чувствуешь, что почти готов вернуться в пещеру джинна. Там, по крайней мере, было прохладно.

Единственной компенсацией за бесконечную изнуряющую жару и верблюжью вонь были разговоры. Тебе повезло оказаться в компании довольно образованных студентов, которым нравилось не только учить тебя фарси, но и спорить о сущности свободы воли. Эта тема с недавних пор сильно тебя заинтересовала.

Решив не обсуждать джинна, ты сразу приступаешь к существу дела, сформулировав свой вопрос в религиозных терминах. Если твое решение уже известно Богу и, следовательно, предопределено, как ты можешь утверждать, что это твое решение? Ты спрашиваешь студентов (ты еще плохо говоришь на фарси, помнишь?):

«Когда я решил, я чувствую, что делаю мое решение. Но если мое решение уже Богу известно и так, могу я сказать, что решил сам?»

Один из студентов, хотя и выглядит слегка озадаченным, все-таки пытается ответить: «Если твой разум согласен, ты можешь считать решение свободным. Даже если конечный результат предопределен». Ответ тебя не удовлетворил, и ты пытаешься уточнить: «Но предположим, что Бог или любой его посредник используют всю вашу мощность способности мудро предвидеть. Тогда все внутренние раздумья важности нет».

Твои попутчики начинают быстро переговариваться, и ты уже не поспеваешь за смыслом беседы. Затем один из них говорит: «Возможно, мало определять свободу воли только как отсутствие внешнего принуждения. Второе же определение исходит из твоих решений, принятых по причинам, которые тебе ясны. Возможно, третье определение состоит в том, что ты вообще принял это, а не другое решение. И, наконец, заключительное определение — это принципиальная невозможность предсказать решение».

И так продолжалось час за часом, бесконечно.

Нет, называть подобные вещи причинами — полная бессмыслица. Если бы кто говорил, что без всего этого — без костей, сухожилий и всего прочего, чем я владею, — я бы не мог делать то, что считаю нужным, он говорил бы верно. Но утверждать, будто они причина всему, что я делаю, и в то же время, что в данном случае я повинуюсь

Уму, а не сам избираю наилучший образ действий, было бы крайне необдуманно. Это значит не различать между истинной причиной и тем, без чего причина не могла бы быть причиною.

Диалог Платона «Федон»