Если правда, что Земля круглая и что Бог может видеть всех, означает ли это, что Он (окружает землю) и похож на круг?
Причинные законы Ньютона безраздельно и безмятежно царствовали с 1600-х гг. вплоть до начала XX в. отчасти из-за конформистского коллективного мышления. В этой главе мы будем вместе исследовать, как законы физики отражают изменения в коллективном осознании.
Мы видели, что законы Ньютона адекватно объясняют поведение крупных объектов при скоростях, значительно меньших скорости света. Кроме того, мы узнали, что дифференциальное исчисление, которое выражает законы движения, никогда не может обеспечивать абсолютно точное измерение. Не существует способа прослеживать процесс с той точностью, которую предполагает математика. Дифференциальное исчисление подразумевает, что со всеми физическими процессами движения связана неопределенность.
Между 1905 и 1927 гг. физики, работавшие в области квантовой механики, пришли к сходным выводам о неопределенности не на основе анализа математики, а путем исследования поведения атомов и субатомных частиц. Из всех формулировок квантовой механики сегодня получила наибольшее признание так называемая Копенгагенская, или индетерминистическая, интерпретация экспериментальных событий. Другие формулировки, например причинная теория Дэвида Бома, предлагают другие интерпретации тех же самых событий, но в настоящее время разработаны менее полно.
Нерешенные загадки субатомной физики не станут для нас большой неожиданностью, поскольку мы видели, что даже использовавшиеся Ньютоном понятия силы, массы и частицы, которые основывались на макроскопических аспектах общепринятой реальности, а не на событиях субатомного измерения, уже были неопределенными.
Квантовая механика
Примерно до 1900 г. и до появления квантовой механики материя считалась совокупностью воображаемых частиц. В механике Ньютона каждая частица в большей степени представляет собой математическое понятие, нежели реальность. Такая частица обладает массой и определенным положением в пространстве и времени, однако не имеет никакой протяженности в пространстве, никакого объема.
Исследования атомов породили новое отношение к частицам. Было обнаружено, что свойства частиц, например их положение в пространстве и времени, необходимо понимать в терминах вероятных положений. Теперь субатомные частицы были уже не простыми точками в четко определенных положениях, а скорее сущностями, которые имели определенную вероятность нахождения в данном положении в данное время.
Более того, их энергии не могли иметь любую величину, а были квантованными, то есть атомы поглощали и испускали энергию небольшими порциями, или квантами, как их называл Эйнштейн, которые могли иметь только определенную величину. Например, было обнаружено, что если атом нагревать, то испускаемое им излучение, в котором проявляется его энергия, имеет только определенные цвета или частоты. Примерно с 1905 г. энергия материи считается квантованной.
Физики все еще верили в законы движения Ньютона; они просто считали их верными только для макроскопической материи. Уравнение f = m х а достаточно хорошо описывает крупные объекты; в этом уравнении силаf масса m и ускорение а понимаются в терминах повседневной жизни. Но среди физиков больше не было согласия в отношении смысла математических уравнений, описывающих атомные явления. Эти уравнения, которые мы вскоре будем рассматривать, оказались полными мнимых чисел.
Для объяснения неожиданного поведения частиц в субатомном мире разрабатывались новые формулы, названные волновыми уравнениями. Новые волновые уравнения уже использовались ранее для описания всевозможных волн, например волн на воде океанов или озер. Однако, отчасти из-за мнимых чисел, никто точно не знает, что представляют собой волны в волновом уравнении для атомных событий.
До сих пор не существует согласия по поводу того, как из волновых уравнений возникает макроскопический мир наблюдения. Мюррей Гиллман так выражал недовольство физиков современным статусом квантовой механики.
Квантовая механика – это та загадочная, сбивающая с толку дисциплина, которую по-настоящему не понимает никто из нас, но которую мы умеем использовать. Насколько мы знаем, она превосходно описывает физическую реальность, но это, как сказал бы социолог, – «контринтуитивная дисциплина». Квантовая механика – это не теория, а скорее концептуальная схема, которой, как мы полагаем, должна соответствовать любая правильная теория. (1981)
Лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман (Feynman, 1965. С. 127-128) добавляет: «Можно с уверенностью сказать, что квантовую механику не понимает никто». Я помню замечательные уроки Ричарда Фейнмана, начинавшего свои лекции по физике словами: «Мы не сумеем понять, что происходит с материей». Он имел в виду, что математическую формулу, описывающую основную структуру материи (волновые уравнения), невозможно непосредственно измерить, равно как нельзя точно измерить частицы, которые описывают эти волны.
Продолжающийся спор о теории квантовой физики напоминает мне историю, которую я слышал, будучи студентом в МИТ в начале 1960-х гг. В ней изображено современное состояние дел в квантовых исследованиях. Широко известный в 1930-х гг. математик Герман Вейль пригласил на вечеринку Альберта Эйнштейна и Нильса Бора. Эти два физика расходились во мнениях относительно интерпретации квантовой механики. Вейль устроил вечеринку в надежде объединить эти две школы физики. Но Эйнштейн и его ученики оставались на одной стороне комнаты, а Бор и его ученики – на другой. У них были две отдельных вечеринки в одной комнате.
Сегодня дела обстоят не намного лучше. Некоторые физики соглашаются с Эйнштейном в том, что квантовая механика неверна, что она слишком неопределенна или даже неправильна, так как ее законы не согласуются с наблюдаемым миром. Другие физики говорят, что неопределенность и противоречивость лежат в основе природы.
Этот конфликт хорошо известен и в психологии. Одни психологи утверждают, что в людях нет ничего загадочного, в то время как другие говорят, что люди непостижимы и никогда не смогут быть поняты.
Эти споры полезны, так как напоминают нам о том, что наши теории и интерпретации математики неполны. Можно с уверенностью сказать, что теории – это не истины. Теории – это умственные построения в отношении процессов, которые невозможно полностью постичь с помощью формулировок ОР. По мере того как в исследованиях открываются новые факты, теории преобразуются.
Частицы и волны
В 1690 г., когда Ньютон писал свои «Принципы», в которых выражались его идеи относительно физики и математики, европейское Возрождение было в самом разгаре. Ньютон представлял себе частицы как неделимые порции материи с конкретным известным местоположением во времени.
Еще до появления квантовой теории некоторые физики подвергали сомнению теории Ньютона. Например, Дэвид Бом рассказывает о двух математических физиках – Уильяме Г амильтоне и Джейкобе Якоби, – которые за сорок лет до квантовой теории говорили, что вместо того, чтобы использовать закон движения Ньютона f = m х а, мы с тем же успехом могли бы думать о частицах как о волнах! Они показывали, что повседневные события, описываемые частицами Ньютона, можно было бы столь же легко описывать как волны.
Иными словами, мы не обязаны думать о частице, двигающейся по конкретной траектории. Другие математические формулы тоже описывали движение частиц, и новые формулы обладали волноподобными свойствами. По словам Гамильтона и Якоби, то, что кажется частицей, движущейся по своей собственной траектории, можно было бы с тем же успехом считать точкой на гребне волны. Например, вместо щепки, движущейся по инерции, мы могли бы представлять себе эту щепку движущейся вперед вместе с движением вперед волны, которая ее несет.
Эти два физика предлагали корпускулярно-волновое описание материи, но на это никто не обратил внимания. Никто не знал, что могли представлять собой волны. Ученым того времени казалось абсурдным, что частица может быть аспектом волны. Как может быть волновое описание частицы? Эксперименты квантовой физики, которые показывали, что частицы иногда ведут себя как волны, еще не были проведены. Сами Гамильтон и Якоби считали корпускулярно-волновой дуализм, проявлявшийся в их математических уравнениях, просто причудой математики, аномалией. Такого просто не могло быть.
Мораль этой истории состоит в том, что если математика описывает еще не обнаруженный аспект физической, общепринятой реальности, то этот аспект со временем появится. Иными словами, математика представляет собой фундаментальную форму физики. Как мы уже видели, математика описывает и общепринятую, и необщепринятую реальности, которые неотделимы друг от друга. Продолжая думать в том же ключе, мы можем видеть, что физическая реальность – это один аспект общей единой реальности, подразумеваемой математикой. Это не удивительно, так как математика, подобно другим отображениям и формулам, описывающим мир, возникает из нашего глубочайшего опыта. Как мы уже видели, математика представляет собой проявление того, как из единого мира за пределами двойственности, из несказанного Дао развертывается наше восприятие. Было бы даже оправданно называть математику самой фундаментальной из всех наук.
Ребенок и физик
То, как мы создаем теории, в глубоком смысле похоже на игру ребенка. Создание теорий – это дело чисел, линий, кругов и квадратов. Оно зависит от мимолетных фантазий, переживаний и образов нас самих и окружающего мира. Например, если вы просите трехлетнего ребенка изобразить самого себя, то что он нарисует? Первый автопортрет ребенка выглядит как круг с лицом. Пока еще нет ни рук, ни ног – просто большой круг с глазами и ртом.
Рис. 13.1. Представление ребенка о себе: никаких рук или ног
Такие рисунки представляют собой теории, поскольку у ребенка имеется знание и переживания самого себя, и он изображает свой опыт. Его теория говорит: «Вот как я выгляжу!» Он изображает свое переживание самого себя – глаза, которые видят, рот, который ест, более или менее симметрично лицо.
Что случилось с его руками и ногами – теми четырьмя конечностями, которые можем видеть мы? Его теория, так сказать, маргинализировала эти конечности, отчасти потому, что они пока еще не входят в его осознание, не находятся под его контролем – в отличие от глаз, носа и рта. Это только мы думаем, что у него есть руки и ноги, и в ОР они у него действительно есть. Но в его собственной реальности, он просто круг, движущийся по жизни[15].
Когда ребенок становится старше, его рисунок меняется. Теперь он рисует тело с руками и ногами и добавляет под лицом шею. Это новые аспекты его теории самого себя.
Рис. 13.2. Более развитая теория-рисунок
Тело еще не очень большое, а руки и ноги – очень схематичные, поскольку эти характеристики соответствуют опыту ребенка.
Теоретическая физика делает то же самое, создавая теории не о людях, а о материи. В 1500-х гг. Лейбниц думал, что у материи есть сознание. Некоторые люди, подобно Лейбницу, считали, что частицы обладают душой. В их представлении у материи были, так сказать, лицо и внутренняя жизнь.
Рис. 13.3. Изображение элементарной частицы согласно представлениям Лейбница
Вскоре после этого, в середине 1700-х гг., эта картинка немного изменилась: душу отняли у материи и сохранили для людей. Европейская наука пришла к общему мнению в отношении того, что в материи нет души, поскольку ее нельзя измерить. Такова была теория материи эпохи Возрождения.
Рис. 13.4. Изображение частицы согласно представлениям Ньютона и других физиков эпохи Возрождения
Незадолго до начала XX в. образ материи снова изменился. Элементарные частицы, утратившие свои лица, приобрели ядро и несколько электронов, двигавшихся по кругу.
Рис. 13.5. Атом (примерно 1900 г.): ядро и движущиеся вокруг него электроны
Сегодня, снова на пороге столетия, считается, что атом больше нельзя представлять себе как круг, в котором находятся частицы. Фактически, он не похож ни на что известное нам в обычной реальности. Большинство физиков говорят, что его вообще невозможно себе представить. Скрепляющие его силы – это даже не силы; они могут быть обменами призрачных вещей. Некоторые физики зрительно представляют атомы как облакоподобные формы, в большей или меньшей степени находящиеся в данной области. Наиболее темная область соответствует наибольшей вероятности нахождения атома или субатомной частицы.
Рис. 13.6. Представление атома как невидимого облака (1925-2000 гг.)
Ученые, работающие на переднем крае физики, сегодня говорят, что этих представлений недостаточно для описания реальности материи. Как мы будем узнавать в последующих главах, частицы ведут себя так, будто они обладают элементарной формой осознания. Физика скоро снова будет изображать атом с лицом, создавая у нас впечатление возвращения духа к материи.
Рис. 13.7. Сознание материи, 2010 г.
Что произойдет с нашими представлениями в 2010 году? Мы могли бы высказать догадку, что это снова будет возвращение к кругу, к всеобъемлющему, богоподобному осознанию НОР. Я предполагаю, что само это осознание будет подобным субстанции и будет пониматься как сущность материи.
Единственным общепринятым положением с 1550-х гг. осталась теория, согласно которой материя состоит из конечных элементарных частиц. Хотя эти бесконечно малые частицы может быть трудно измерять и воображать и хотя, возможно, их даже теоретически неправильно представлять в ОР, так как их невозможно подвергнуть проверке, мы все равно пытаемся их представлять. Образы, которые мы получаем, напоминают то, как мы видим самих себя; они походят на автопортрет ребенка.
Слово «теория» происходит от древнегреческих слов «теос» (бог) и «теориа» (предполагать). Наши образы самих себя и наших миров – это предположения; они представляют собой религиозные верования. Для тех, кто в них верит, они психологически верны, поскольку эти верования описывают не только внешние события, но и внутренние процессы.
Теории хрупки. Теории выражают меняющийся внутренний опыт, который мы находим более или менее подтверждаемым экспериментами с материей в ОР Теории носят психологический характер. Они описывают то, как события ОР отражаются во внутреннем опыте. Теории, особенно в их математической формулировке, маргинализируют феномены, которые мы не способны или еще не готовы наблюдать.
Теории – не объективные факты. В лучшем случае, их можно считать полезными объяснениями переживаемой нами Вселенной. Мы заблуждаемся, если считаем их объективными фактами ОР, не связанными с нашим личным и культурным развитием1.
Проблема, разумеется, состоит в том, что поскольку теории соответствуют определенным внутренним процессам, мы привязываемся к ним и не можем от них отказываться. С аналогичной проблемой сталкиваются психологи. Люди, у которых в раннем детстве были болезненные переживания, отдают предпочтение теориям жестокого обращения, шока и травмы; те, кто ищут превосходства над повседневной реальностью, описывают мир так, словно его социальные проблемы не слишком важны. Терапевты, получавшие воспитание и образование в привилегированной среде, редко интересуются этническим конфликтами больших групп. Все эти теории бывают полезными в то или иное время. Проблема возникает, когда мы привязываемся к одной теории и отрицаем ее взаимосвязь со всеми другими.
Наш современный образ материи
По мере взросления науки ее представления о материи менялись. Сегодня физики полагают, что квантовый объект – например, электрон – можно наблюдать в точке A, а позднее – в точке B, но нельзя наблюдать в промежутке между ними, не нарушая полностью его траекторию.
Рис. 13.8. Электрон, движущийся в пространстве, подвергается измерению в точках A и B
Ситуация представляет собой нечто вроде сновидения. Вечером вы ложитесь спать в точке A, а утром просыпаетесь в точке B и вспоминаете образ того, что мы называем сновидением. Мы можем наблюдать вас в точке A перед тем, как вы ложитесь в постель, и в точке B, когда вы просыпаетесь, но где вы были в промежутке?
Что мы имеем в виду, когда говорим, что вы сновидели? Что происходило в промежуток времени между тем, когда вы заснули в точке A и когда вы проснулись в точке B? Вы можете использовать общепринятый термин «сновидение», но это только то, что вы вспоминаете в точке B – только то, что вы считаете или рассказываете.
Рис. 13.9. В течение ночи вы движетесь от A до B и утром в точке B даете себе отчет о происходившем
По аналогии, электрон тоже находится в измененном состоянии, подобном сновидению, пока его не измеряют или не «пробуждают» посредством наблюдения. Мы можем проводить эту аналогию между людьми и частицами еще дальше. До того как их измеряют, частицы могут быть где угодно, и люди тоже могут быть где угодно всякий раз, когда ночью видят сны.
Будущий образ материи может отражать эту тему пробуждения и становления сознательным. Когда электрон не измеряет или не наблюдает наблюдатель в ОР, он как бы сновидит. Сегодняшняя физика не может прослеживать электрон во время его сновидения, но будущая физика, возможно, будет способна это делать, если расширится, включив в себя психологию. Тогда физика будет постоянно прослеживать электрон с помощью людей, способных к чувственному осознанному сновидению.
Рис. 13.10. Образ материи, связанный с чувственным осознанием
Душа в современной физике
Копенгагенская интерпретация квантовой механики (Бор, Борн, Гейзенберг и др.), с которой сегодня согласны большинство физиков, учит, что мир вокруг нас представляет собой полуматериальный туман вероятностей, полный «тенденций вещей происходить». Бор предполагал, что для описания субатомных событий нам нужды две точки зрения общепринятой реальности, два измерения особых качеств любого материального события. Он называл эти две точки зрения дополнительными. Принцип дополнительности гласит, что для понимания квантового мира нам необходимы два или более классических (то есть относящихся к общепринятой реальности) описаний одного и того же события. Например, частица при измерении в один момент выглядит волноподобной, а в другой момент имеет характеристики, присущие частицам. И частица, и волна представляют собой дополнительные описания одного и того же квантового объекта.
В этой интерпретации квантовая механика оказывается полным математическим описанием материи2. Это описание сопровождается предостережением: нельзя говорить или даже думать о частице с точки зрения ОР. Следует говорить лишь о том, что поддается проверке. То, что происходит между измерениями, считается не относящимся к сфере физики.
Против этого утверждения, которое скрывается на заднем плане науки и подразумевает, что вам не позволено думать о том, что вы не можете проверить, резко возражают такие физики, как Дэвид Бом. Однако, если вы встречаетесь с физиками, поддерживающими Копенгагенскую интерпретацию, в частном порядке, они могут признаваться, что не верят в официальную точку зрения. Например, Ричард Фейнман писал (Feynman at all, 1965), что он верит в Копенгагенский подход к квантовой теории. Однако в личной беседе он говорил, что на самом деле не считает его верным. Эйнштейн также говорил, что не верит в идеи Бора.
Старый раскол между Эйнштейном и Бором остается до сих пор. Многие физики подозревают, что физика не дает полного описания материальной Вселенной. Некоторые признают возможность духа в материи. Им кажется, что маргинализация процессов НОР, начатая в эпоху Возрождения, была ошибкой. В некотором смысле, они возвращаются к первоначальному изображению трехлетним ребенком самого себя как лица с сознанием – без рук или ног, которые дают ему возможность самомотивируемого действия.
Смелые физики, вроде Стивена Хоукинга, Фреда Алена Вольфа, Роджера Пенроуза, Амита Госвами и многих других, выходят за пределы существующих представлений, пытаясь выяснить, каким образом в физику входит сознание. Например, Госвами говорит, что сознание создает события3. Некоторые нейрофизиологи утверждают обратное: сознание возникает из материи. Другим ученым кажется, что если бы сознание воздействовало на материю, оно должно было бы быть отдельным от нее.
Единственное, что мы можем сказать с уверенностью, – это то, что мы стоим на границе между механистическими воззрениями и новой точкой зрения, согласно которой материя обладает чувственным способностями, в чем-то подобными способностям человеческих существ. Эта новая точка зрения требует как фактов ОР, так и знания вневременной Вселенной. Эта нарождающаяся точка зрения должна удовлетворять двум ограничивающим условиям: миру ОР воспроизводимых фактов и цифр и миру НОР чувственной психологии и духовности. Многообещающее направление в физике, которое считает материю обладающей чем-то вроде духа, вполне может идти рука об руку с более чувственной психологией, ведущей к философии жизни, новой биологии и западной медицине, основывающейся на осознании как в дневном бодрствовании, так и в сновидении.
Примечания
1. Теоретик Кэшинг высказывает предостережение в отношении нашей тенденции формулировать теории и факты. Он цитирует несколько высказываний Бора, Эйнштейна и Гезенберга (Quantum Mechanics 1994, Chap. 3), показывающих, как эти физики – подобно всем нам – ошибочно принимают наши теории за факты общепринятой реальности.
2. Квантовая механика является полной и выражается на языке того, что называется векторами состояния, волновыми функциями и амплитудами вероятности.
3. Точнее, Амит Госвами в книге «Самоосознающая Вселенная» говорит, что сознание создает события, коллапсируя волновую функцию. На это же намекали и другие физики, в частности Зукав, Капра и Вольф. Выдающийся математический физик Джон Нейман еще в 1932 г. говорил, что в квантовой механике существует сознание, однако никто точно не знает, где именно.