Роджер Пенроуз - Большое, малое и человеческий разум

• Название: Большое, малое и человеческий разум
• Автор: Роджер Пенроуз
• Издательство: Мир
• Жанр: Физика
• Год: 2004
• ISBN: 5-03-003390-4

Книга написана известным английским ученым-астрофизиком и популяризатором науки Роджером Пенроузом на основе престижных Теннеровских лекций (прочитанных им в 1995 г.) и материалов вызванной этими лекциями полемики. Поэтому она включает в себя разделы, написанные крупными английскими учеными Нэнси Картрайт и Абнером Шимони, а также знаменитым физиком -теоретиком Стивеном Хокингом. Книгу отличают оригинальность идей автора, разнообразие обсуждаемых проблем (парадоксы квантовой механики, астрофизика, теория познания, проблемы художественного восприятия) и исключительно высокий научный и философский уровень изложения.

---

Реальное применение квантовомеханических подходов к исследованиям мозга потребует также изучения математической структуры пространства психических состояний и множества наблюдаемых переменных. Ранее этим структурам уделялось явно недостаточное внимание, например, в стандартной квантовой механике и квантовой теории поля их определяют самым разным образом, используя представления пространственно-временных групп, эвристические оценки (основанные на классической механике и классической теории поля) или экспериментальные измерения. Эрвин Шредингер (в одной из статей знаменитого цикла 1926 г. по волновой механике) предложил замечательную и исключительно плодотворную аналогию — геометрическая оптика соотносится с волновой оптикой так, как механика частиц соотносится с гипотетической волновой механикой. Было бы интересно продолжить эту аналогию в следующей форме — не относится ли классическая физика к квантовой так, как классическая психология относится к гипотетической квантовой психологии? Использование этой интересной аналогии значительно осложняется тем, что «структуры классической психологии» мы представляем себе гораздо хуже, чем структуры классической механики.

Я рискну высказать еще одну идею. Предположим, что квантовые понятия действительно можно использовать в психологии, но соответствующие этому подходу геометрические структуры значительно отличаются от привычных. Можно представить себе пространство состояний мозга, но должно ли оно иметь знакомую нам структуру проективного пространства Гильберта? В частности, должно ли быть определено в этом пространстве внутреннее произведение двух психических состояний, соответствующее вероятности перехода между ними? Не обнаружатся ли в природе структуры «слабее» квантовых? В очень интересных работах Миелника[13] предлагается некая минимальная квантовая концепция, в рамках которой «смешанные» состояния могут быть выражены различными методами через так называемые выпуклые сочетания чистых состояний (в отличие от классической статистической механики, где смешанные состояния могут быть определены через чистые одним-единственным образом). В качестве примера возможного использования идей Миелника можно привести феноменологию цветового восприятия, поскольку известно, что создать «восприятие» белого цвета удается несколькими комбинациями различным образом окрашенных световых лучей.

4.3. ПРОБЛЕМА АКТУАЛИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

В гл. 2 Роджер Пенроуз отнес проблему актуализации потенциальных возможностей (называемую также проблемой редукции волнового пакета и проблемой измерения) к классу X-тайн, которые нельзя раскрыть без решительной ломки всей существующей теории (этим Х-тайны отличаются от Z-тайн, из которых «дьявол таинственности» может быть изгнан привычкой к сосуществованию или известными заклинаниями). В этом вопросе я целиком согласен с Пенроузом. Если квантовая теория действительно описывает некоторую физическую систему, то это означает наличие параметров (наблюдаемых величин), которые в данном состоянии объективно не определены, но могут быть определены проведением соответствующих измерений. Однако линейная динамика квантовой механики препятствует актуализации при измерении, поскольку из-за линейности сложной системы (измерительный прибор + объект измерения) ее конечное состояние представляет собой суперпозицию условий, при которых «стрелка прибора» может указывать на разные значения. Поэтому я разделяю скептицизм Роджера относительно любых попыток раскрыть эту тайну за счет, например, так называемой «многомировой» концепции, декогеренции, скрытых параметров и т. п. Во всех этих подходах на какой-то стадии измерительного процесса унитарная эволюция квантового состояния нарушается, в результате чего и осуществляется актуализация вероятностей.

Вопрос заключается лишь в том, на какой стадии измерения это происходит, поскольку существует много вариантов актуализации. Например, она может происходить на физической стадии из-за того, что макроскопическая система «запутана» с микроскопическим объектом или пространственно-временная метрика «запутана» с материальной системой. С другой стороны, возможна актуализация на ментальной стадии, происходящая в psyche[14] наблюдателя. Пенроуз считает актуализацию физическим процессом, происходящим вследствие нестабильности суперпозиции двух (или большего числа) состояний пространственно-временной метрики. При этом он полагает, что чем больше разница в энергии состояний, составляющих суперпозицию, тем короче время ее жизни (TP, с. 339-346). Однако это предположение очень трудно совместить с другим утверждением, в соответствии с которым в сознании «учитывается» актуальный опыт. Суперпозиция состояний мозга, как отмечалось выше, нужна автору для объяснения глобальности сознания, однако существование суперпозиций, соответствующих, например, восприятию отдельных цветов (различению зеленых или красных световых сигналов), представляется нелепым или весьма маловероятным. Очень осторожно и сдержанно Пенроуз пытается доказать читателю, что разность энергий таких состояний мозга может быть достаточно велика, чтобы время существования суперпозиции было незначительным. Однако в своих рассуждениях он неоднократно попадает в ситуацию, когда когеренция одновременно должна сохраняться (для обеспечения глобальности сознания) и разрушаться (для учета конкретных актов сознания). В этих случаях автору, по его собственному признанию (см. TP, с. 409, 410, 419, 342—3), приходится «балансировать на канате», однако его объяснения недостаточно убедительны, и вопросы взаимодействия мозга и сознания в обычных условиях остаются совершенно неясными.

В принципе квантовая динамика содержит много других, никем не рассмотренных возможностей введения объективной актуализации. Я отмечу лишь две из них, представляющиеся мне особо интересными. Пенроуз очень убедительно раскритиковал (TP, с. 344) модель спонтанной редукции Джирарди-Римини-Вебера, однако она содержит и варианты, не учтенные его критикой. Еще одна возможность (о которой Пенроуз даже не упомянул) связана с возможным наличием в природе «правил суперотбора», препятствующих суперпозиции различных изомеров или конформаций макромолекул. Однако такая возможность очень важна, поскольку именно макромолекулы обычно осуществляют «переключение процессов» в клетках, направляя или прекращая их в соответствии с определенной структурой макромолекул. При суперпозиции двух различных конформаций в клетке постоянно возникал бы «клеточный аналог» кота Шредингера, и процессы попадали бы в некое «чистилище» (между сбывшимся и несбывшимся). Однако если в природе существует какое-то правило суперотбора, запрещающее такие суперпозиции, то процессы будут идти нормально. Правда, при этом возникают вопросы о том, почему природа запрещает суперпозицию состояний сложных молекул (каждое из которых по отдельности разрешено!), и где, собственно, проходит граница, соответствующая такому запрету. Однако наличие таких правил могло бы играть важнейшую роль в решении проблемы актуализации возможностей в наиболее вероятных ситуациях, а также создать условия экспериментального изучения соответствующих процессов, например, методами молекулярной спектроскопии[15].

И наконец, я хотел бы отметить, что уайтхедовская идея о том, что актуализация возможностей достигается в phyche воспринимающего субъекта, вовсе не является столь нелепой, антропоцентрической, мистической и ненаучной, как это кажется на первый взгляд. Уайтхед считал, что нечто, подобное ментальности, пронизывает всю природу, однако высокоорганизованное сознание возникает случайным образом при эволюции особых, «благоприятных» комплексов событий. Способность какой-либо системы к актуализации содержащихся в ней возможностей (посредством некоторой модификации линейной динамики квантовой механики) существует в природе, но осуществляется в заметной степени лишь в системах с очень высоким уровнем ментальности. Я бы назвал это утверждение принципом умеренности, отметив особо, что способность редуцировать суперпозиции в psyche серьезно проявляется лишь тогда, когда ее использование не только тщательно проверено на целом ряде психологических явлений, но и представляет собой единственный способ доведения гипотезы до уровня убедительной экспериментальной проверки.

Глава 5. Почему именно физика? Нэнси Картрайт

Я помню обсуждение книги Роджера Пенроуза «Тени разума» на совместных семинарах по теме «Философия: наука или теология» LSE (Лондонской школы экономики и политики) и Кингз Колледжа в Лондоне, и поэтому мне хочется начать с вопроса, который я еще тогда задала одному из участников семинара: «Почему, собственно, Пенроуз считает, что поиски ответов на вопросы, связанные с мышлением и сознанием, следует искать в физике, а не в биологии?» Насколько я помню, доводы Пенроуза можно разбить на три основные группы.