Может ли квантовый холизм объяснить работу сознания?
Аннотация:Автор данной статьи был и остаётся сторонником холистических концепций, как одного из самых перспективных направлений в философии науки, а возможно и философии вообще. В данной статье критикуются лишь некоторые наиболее популярные спекуляции на тему связи принципов устройства мышления и квантовой физики, которые своим полумистическим характером дискредитируют саму идею холизма, как ценного методологического подхода к проблемам науки.
Ключевые слова:реляционный холизм, квантовый холизм, проблема измерения в квантовой механике, холономный принцип, психофизическая проблема.
Квантовый холизм
Сам термин "холизм" введён в начале 20-го века в учении о целостности Яна Смэтса, основанном на ключевой формуле "целое больше своих частей", в большей степени на биологической аналогии "организм - нечто большее, чем совокупность органов", которые предполагалось распространить на все явления психологической, биологической, социальной и физической реальности. Вероятно, холизм так и остался бы не остался бы никем кроме мистиков не замеченным и по сути идеалистическим (не имеющим естественнонаучной базы) учением, если бы не его неожиданная поддержка со стороны молодой науки - квантовой физики.
В наиболее явном виде холистическая философия была использована для интерпретации явлений микромира физиком-теоретиком Давидом Бомом, предложившим трактовать нелокальные свойства объектов микромира как их нераздельность (например, две или более разнесённые в пространстве частицы в т.н. "запутанном состоянии" описываемые единой волновой функцией, предлагается считать несколькими сторонами одного и того же объекта). Такая интерпретация имеет право на жизнь, т.к. квантовая физика действительно рисует нам картину мира, в которой поведение "материальных", актуально существующих частиц регулируется волновыми функциями - "идеальными" структурами, не имеющими (установленного) материального носителя. Вполне возможно, что аппарат волновых функций - лишь математическая абстракция, описывающая какие-то более глубинные свойства микрообъектов; но на сегодняшний день мы этих свойств не знаем - на данном этапе развития физики в господствующей "копенгагенской интерпретации квантовой механики", считается что волновые свойства микрообъектов являются их целостной характеристикой, не имеющей никакого объяснения через внутренние (скрытые) параметры. Потому, говоря о свойствах микрообъектов мы вынуждены мириться с их дуалистической природой - каждый из них является и частицей и (де-бройлевской) волной одновременно - когда несколько разных (разнесённых в пространстве) частиц описываются одной и той же волной, мы вынуждены говорить о них, как о едином целом (когерентной системе).
После проведения экспериментов Аспекта в начале 80-х годов, почти окончательно убедивших учёный мир в достоверности положений копенгагенской школы в физике, философия холизма пережила своё "второе рождение", получив для себя естественнонаучную базу. П.Теллер предложил называть обновлённую её версию реляционным холизмом - концепцией, описывающей такие отношениям между отдельными объектами системы, которые не выводятся из нереляционных черт этих объектов, т.е. из их свойств "самих по себе". В англоязычных публикациях термин "реляционный холизм" довольно популярен; в русскоязычных же он практически не встречается (кроме работ И.З. Цехмистро [8] и ссылок на них). Данная концепция или ей подобные чаще называется просто квантовым холизмом, холистической парадигмой или холономным принципом. Между тем, путать эти понятия нельзя.
Холистическая парадигма как таковая - это философское течение, направленное на "целостное мировосприятие" - синтез, интеграцию, снятие противоречий между идеальным и материальным, субъективным и объективным, иррациональным и рациональным, интуитивным и логическим - очевидно, что касается это течение практически всех сфер философии, т.к. имеет дело с общими принципами познания.
Реляционный холизм - понятие более узкое, и касается только рассмотрения систем, целостные свойства которых не выводимы с достаточной очевидностью из свойств её частей (что вообщем-то на высшем уровне абстракции описывается старой формулой диалектики о переходе количественных изменений в качественные), более того - свойства самих частей в таких системах удобнее описывать через взаимодействие с системой в целом, а не с совокупностью остальных её частей (часто это и вовсе единственно возможный вариант описания); т.е. в нём основное внимание сосредоточено на отношении "части-целого". Реляционный холизм находит свои приложения преимущественно в философии науки, как удобный язык для описания физических систем (упомянутые уже квантовые эффекты в когерентных системах; принцип Паули, свойства атомного ядра, масса которого не равна сумме масс его частиц и т.д.), биологических (упомянутая формула - "организм - не просто совокупность органов", передача генетической информации в хромосомах), экологических, социальных организмов и т.д.
Квантовый холизм - это обобщение всех интерпретаций явлений квантового мира в духе холистической философии. Обратим внимание также на то, что он является лишь (вероятно наиболее успешным) приложением этой философии, но сама она не выводится прямо из свойств микромира и слепое их проецирование на другие приложения холизма столь же опасно, как и любое другое неоправданное и неподкреплённое дополнительными аргументами использование метода аналогии.
Что же касается холономого ("голографического") принципа (термин введён с легкой руки интерпретаторов Бома) - то с ним почему-то оказалось связано наибольшее количество около- и псевдонаучных спекуляций и домыслов, преимущественно на тему связи квантовых эффектов и сознания (замечательная сводка таких материалов приводится, например, на сайте "Квантовая магия" [10]). Действительно, о голографии - методе записи псевдотрёхмерных изображений с помощью когерентного излучения на фотопластинку - можно говорить в терминах холистического языка. Каждая точка такой пластинки несёт информацию о целом изображении, воспроизведение изображения формируется из освещением и отражением света (той же частоты что и при записи) от всех этих точек; потеря части этих точек ведёт не к потери части изображения, а лишь к снижению его чёткости - т.е. мы действительно имеем дело с диалектикой "части-целого". Но проецирование этих принципов на работу мозга, да ещё и привлекая "объяснения" из квантовой физики, имеющей к голографии весьма скромное отношение - это порой даже не спекуляция, а просто игра с ассоциациями.
Квантовая физика и сознание
Так уж получилось что холизм (во всяком случае, реляционный) изначально имеет дело и с квантовой физикой и с сознанием (если точнее, разумом - англ. "mind"). Всякий, кто глубоко занимается фундаментальными вопросами физики рано или поздно приходит к проблеме измерения (которую порой сводят к роли наблюдателя и даже его сознания); многие из тех, кто изучает сознание (разум, интеллект, мышление) с позиций холизма, рады обнаружить аналогии в физике (в лучшем случае - для использования наработанных в одной сфере методов для подхода к другой; в худшем - для подкрепления своих искусственных построений авторитетом естественной науки).
Начало этому положил, вероятно, Бор предложенным им принципом дополнительности, одна из формулировок которого - "измерение одного параметра объекта делает невозможным измерение другого, дополнительного к нему параметра" - например, точное измерение импульса делает невозможным измерение координаты, и наоборот. Также с измерением связана т.н. "редукция волновой функции" - до тех пор, пока мы не измерили состояние системы, мы вынуждены описывать его как суперпозицию нескольких возможных его состояний и согласно постулатам квантовой физики, система находится одновременно(!) во всех этих состояниях; после измерения (самим актом измерения) система приводится в одно из этих состояний, что и называется редуцированием. В обоих случаях речь идёт просто об измерении- но т.к. измерение проводит наблюдатель, иногда начинаются пространные разговоры о роли наблюдателя и его влиянии на судьбу квантовой системы, доходящие порой до абсурдных утверждений о том, что наблюдатель может изменить состояние этой системы своим сознанием.
Действительно, наблюдатель самим актом измерения изменяет состояние системы, т.к. измерение - это процедура взаимодействия измеряемого объекта (системы) с инструментом измерения. Но сознание к этому акту не имеет непосредственного отношения - такие акты "измерения" происходят каждое мгновение и без нашего активного участия - строго говоря, любое поглощение или испускание кванта энергии - это уже "самоизмерение", т.к., согласно постулатам квантовой механики, кванты распространяются как волны (т.е. находятся одновременно во всём пространстве, с разными вероятностями - в каждой его точке), а испускаются и поглощаются - как частицы (т.е. это происходит в одной конкретной точке пространства - на момент поглощения вероятность нахождения частицы в этой точке равна 1, а во всех остальных точках пространства - редуцируется к 0).
Сознание наблюдателя само по себе не влияет ни на что, кроме его собственного знания о состоянии системы. До измерения он описывает его как суперпозицию возможных состояний; после измерения - как одно установленное состояние. Кстати, не обязательно именно мы нашим актом измерения привели его в это состояние. Самый известный пример - "кошка Шредингера" - несчастное животное помещается в ящик вместе с капсулой яда, которая имеет некоторую (определяемую квантовыми закономерностями, точнее, квантовыми случайностями) вероятность самовскрытия. До тех пор пока мы не заглянем в ящик мы не знаем, жива кошка или мертва, т.к. не знаем, открылась капсула или нет - мы можем описывать состояние кошки лишь в терминах вероятности, как суперпозицию "живой и мёртвой кошки", т.е. как некую волновую функцию. Когда мы откроем ящик, мы узнаем, какое из этих состояний актуально, оно станет для нас 100%-но вероятным, вероятность другого - сведётся к нулю (если мы уже точно знаем что кошка жива, она точно не мертва, и наоборот). Но тут не происходит никакого измерения - капсула открылась (или не открылась) самостоятельно, самопроизвольно испустив (или не испустив) кванты излучения, т.е. произошло "самоизмерение" системы. Вигнер довёл этот пример до абсурда ("парадокс Вигнера") - даже после того как вы уже открыли ящик с кошкой и уже знаете, жива она или мертва, то для стоящего за дверью её состояние по-прежнему ещё не определено и остаётся суперпозицией. Иными словами, волновые (вероятностные) функции описывают не столько состояния объектов, сколько наши знания о них. Потому о нашем влиянии может идти речь только тогда, когда мы непосредственными механическими действиями производим измерение, но это никак не влияние сознания. Теория измерениядействительно является важной методологической проблемой, но сводится она к вопросам о том, как мы с помощью формул описываем своё знание или степень знания чего-то, вобщем-то, не выходящим за рамки философии науки и к проблеме устройства нашего сознания они никак не относятся.
Теории обусловленности (иногда даже взаимообусловленности) процессов в сознании (вообще говоря, в том что называется "разум" - mind) квантовыми эффектами можно разделить на две группы. В первых постулируется, на радость мистикам, "квантовая связь" между всеми сознаниями разумных существ, которые объединены в единую "квантовую систему", отождествляемую с юнговским коллективным бессознательным (которое порой и вовсе мыслится некоей независимой сущностью, "ментальным полем", что очень похоже на понятие "эгрегора" из эзотерики) - подобные учения объединяются под названием "трансперсональной психологии", наиболее известные её представители - С.Гроф [2], Р.Уилсон [7], М.Талбот, Дж.Кехо. Ко второй группе относятся более мягкие теории, не утверждающие ничего о связи мозга с надперсональными структурами, но предлагающие объяснить его работу через квантовые эффекты (или по аналогии с квантовыми эффектами) - наиболее известными фигурами тут являются Р.Пенроуз [4] и К.Прибрам [5], а также в некоторой степени М.Менский (благодаря широко цитируемой публикации [3] в УФН, где он предлагает отождествлять редукцию с осознанием, но тут допустимы неоднозначные интерпретации).
Все эти теории, которые можно условно назвать "холономными" (почти во всех за основу взят "голографический принцип") необыкновенно красивы и привлекательны для непросвещённого читателя, но:
- во-первых нет ни одного психофизического явления, которое нельзя было бы теоретически объяснить без привлечения квантовых эффектов;
- во-вторых нет ни одного научного доказательства того, что подобные эффекты вообще участвуют в деятельности мозга.
Да и сама "психофизическая проблема" (проблема связи сознания с его физическим субстанциональным носителем) во многом выглядит надуманной - нейрофизиология в настоящее время имеет достаточный теоретический аппарат для решения этой проблемы, работоспособность которого, к тому же, подтверждена кибернетикой, в разработках по созданию искусственного интеллекта на основе искусственных нейронных сетей [6].
Потому критику "холономных" теорий, собственно говоря, можно свести к старому (но не утратившему своей методологической ценности) принципу - "бритве Оккама", который призывает нас "не создавать сущностей сверх потребности"; т.е. не создавать новых (причём достаточно надуманных) теорий, если наблюдаемые факты можно объяснить в рамках старых теорий. Зачем создавать квантовые теории сознания, когда есть достаточно полная нейрофизиологическая теория, положения которой (в предельно краткой форме изложенные выше) подтверждены тысячами экспериментов, а также успешным математическим моделированием искусственных нейронных сетей? Создание таких новых теорий можно было бы оправдать их простотой по сравнению со старыми - но едва ли можно считать утверждения о том, что каждая клетка нашего мозга связана квантовыми корреляциями (для описания корреляции даже между двумя объектами требуется развитый математический аппарат матричной механики) чуть ли не со всей Вселенной (или хотя бы со всеми остальными клетками того же мозга) более простыми, чем "вульгарное" механистическое представление о нейроне как о устройстве с несколькими входами и выходами, преобразующее входной сигнал в выходной по формуле на уровне школьной арифметики. Достаточно широкая критика данных теорий с позиций современной нейрофизиологии приводится на сайте [11], подробное освещение которой выходит за рамки данной статьи.
Реляционный холизм и сознание
Так насколько правомерно вообще говорить о связи квантового холизма и "психофизической проблемы"? Ответим на это словами, сказанные почти полстолетия назад Д.Бомом, но не потерявшими своей актуальности и до сих пор. "Процессы мышления и квантовые системы подобны друг другу в том отношении, что их нельзя разложить на слишком мелкие независимые элементы, т.к. "внутренняя природа" каждого элемента не есть свойство, существующее отдельно и независимо от других элементов, а наоборот, это свойство возникает частично из связи одного элемента с другим" [1, 207]. "Даже если бы ... гипотеза оказалась неверной и мы могли бы описать работу мозга при помощи одной лишь классической теории, аналогия между мышлением и квантовыми процессами могла бы иметь важные следствия - мы имели бы пример классической системы, которая давала бы хорошую аналогию с квантовой теорией"[1, 207].
Даже если мы не обнаружили лежащих в основе устройства сознания квантовых эффектов (хотя и не можем отрицать такой теоретической возможности), и то и другое может рассматриваться в рамках общего методологического подхода, называемого реляционным холизмом - философской концепцией, описывающей такие отношения между отдельными объектами системы, которые не выводятся из нереляционных черт этих объектов, т.е. из их свойств "самих по себе", примеры такого рассмотрения - работы И.Цехмистро [8] и М.Эшфилда [9]. Такие отношения имеют место как в квантовых системах, так и в нейронных сетях - не случайно ведь их схожесть сделала возможными все рассуждения об их взаимообусловленности. Но при этом не стоит забывать, что речь идёт всего лишь об их аналогии, которая сама по себе (без экспериментальных доказательств или хотя бы теоретическим объяснений механизмов их взаимосвязи) не может быть достаточным основанием для выводов относительно их общей физической природы.
Перечень ссылок:
--
Бом Д., Квантовая теория, М, 1961;
--
Гроф С. За пределами мозга: пер. с англ. 2-е изд. - М: Изд-во трансперсонального института, 1993;
--
Менский М.Б. Квантовая механика: новые эксперименты, новые приложения и новые формулировки старых вопросов //УФН, 170, N6, 2000;
--
Пенроуз Р. Новый ум короля. О компьютерах, мышлении и законах физики - М.: Едиториал УРСС, 2003;
--
Прибрам К., Нелокальность и локализация голографическая гипотеза о функционировании мозга в процессах восприятия и памяти // Синергетика и психология, выпуск 1 - "Методологические вопросы" - Изд-во МГСУ "Союз", 1997.
--
Нейронные сети. Statistica Neural Networks: Пер. с англ. - М. Горячая линия-Телеком. 2001;
--
Уилсон Р., Квантовая психология - М.: "София", 2005;
--
Цехмистро И.З. Холистическая философия науки. - Издательск. дом "Университетская книга", Сумы 2002;
--
Michael Esfeld, Quantum Holism and the Philosophy of Mind // Journal of Consciousness Studies 6 (1999);