Дональд Хоффман - профессор когнитивных наук Калифорнийского университета в Ирвине. Несколько лет назад он дал интервью журналу The Atlantic под названием «Дело против реальности» и исследовал поразительный факт человеческого сознания: наш вид бодрствует и осознает, что нас окружает. Предлагаю вам прочитать всего один абзац из этого интервью:
Мало того, что [многие нейробиологи и философы сознания] игнорируют прогресс в фундаментальной физике, они часто прямо говорят об этом. Они открыто заявят, что квантовая физика не имеет отношения к тем аспектам работы мозга, которые причинно связаны с сознанием. Они уверены, что это должны быть классические свойства нейронной активности, которые существуют независимо от каких-либо наблюдателей - частота всплесков, сила связи в синапсах, возможно, также и динамические свойства. Все это очень классические понятия ньютоновской физики, где время абсолютно, а объекты существуют абсолютно. И тогда [нейробиологи] недоумевают, почему они не добиваются прогресса. Они не пользуются невероятными открытиями и открытиями, сделанными физикой. Мы можем использовать эти идеи, и тем не менее мое поле говорит: «Мы будем придерживаться Ньютона, спасибо. Мы останемся на 300 лет позади в нашей физике».
Эта цитата заставляет нас задуматься о том, что мы знаем о физике здесь, в начале двадцать первого века, и о том, какие последствия это может иметь для нашего понимания нейронауки, человеческого сознания и нашего места во вселенной.
Обо всем этом можно многое сказать, поэтому я предлагаю нам начать размышлять над этой областью через призму знаменитого скептицизма Альберта Эйнштейна в отношении научных теорий, которые, по его словам, представляют собой «жуткие действия». на расстоянии» (Мюссер 9). Эйнштейн думал, что наука в конце концов найдет локальное действие, которое объяснит жуткие явления. Но вот в чем дело: чем больше ученые изучают это, тем больше кажется, что действительно существует «действие в расстояние. Являются ли эти отдаленные действия действительно жуткими, зависит от вашей точки зрения.
Выступая против «призрачного действия на расстоянии», Эйнштейн отстаивал ньютоновскую точку зрения, которую иногда называют локальностью. Когда вы думаете о слове «местность», оно может показаться вам несколько причудливым или устаревшим способом обозначения области, района или места, где что-то находится. Можно сказать, что это здание находится в округе Фредерик. Дело в том, что в нашем повседневном образе мышления каждый объект во Вселенной по определению имеет заданную местность, то есть место (3).
Если вы согласны со мной, я кратко изложу два важных аспекта локальности для Эйнштейна - отделимость и локальное действие. Моя версия будет казаться очень простой, что объясняет, почему обнаружение действий, которые, казалось, нарушают ранее принятые научные законы, было таким преследующим:
- Разделимость - «говорит, что вы можете разделить любые два предмета или части предмета и рассмотреть каждый по отдельности…» Например, мы могли бы разделить группу стульев по разным углам комнаты, и «они не будут перестают существовать и не теряют ни одной из своих особенностей» - размера, стиля, мягкости и т. д. Пока не очень жутко.
- Local Action - «говорит, что объекты взаимодействуют, только ударяясь друг о друга или нанимая какого-то посредника, чтобы преодолеть разрыв между ними». Если снова использовать мой пример с комнатой, если я хочу оказать на вас влияние, я должен каким-то образом преодолеть разделяющее нас расстояние. Типичные примеры того, как я могу это сделать: подойти, чтобы прикоснуться к вам, поговорить с вами или послать кого-нибудь пересечь расстояние, чтобы я подошёл к вам или поговорил с вами от моего имени.
Важно отметить, что:
Современные технологии не обходят этот принцип; он просто вербует новых посредников. Телефон преобразует звуковые волны в электрические сигналы или радиоволны, которые распространяются по проводам или открытому пространству, а затем преобразуются обратно в звук на другом конце. На каждом этапе пути что-то должно вступать в непосредственный контакт с чем-то другим… (5)
Пока все довольно просто.
Но вот тут-то и начинается самое интересное. Всякий раз, когда я думаю о скептицизме Эйнштейна в отношении «жутких действий на расстоянии», я вспоминаю три закона писателя-фантаста Артура Кларка из его эссе 1962 года «Опасности пророчества: провал воображения»:
- Когда выдающийся, но пожилой ученый утверждает, что что-то возможно, он почти наверняка прав. Когда он утверждает, что что-то невозможно, он, скорее всего, ошибается.
- Единственный способ обнаружить пределы возможного - это немного отважиться выйти за их пределы в невозможное.
- Любая достаточно продвинутая технология неотличима от магии.
Так как это относится к «жутким действиям на расстоянии»?
Ну, часть того, что делает жуткие действия возможными, - это явление, известное как квантовая запутанность. В отличие от разделимости и локального действия, квантовая запутанность говорит о том, что “ Две частицы, запутанные друг с другом, не переплетаются буквально, как клубки пряжи; скорее, они имеют своеобразную связь, выходящую за пределы пространства.». Они разделены. Итак, согласно Ньютону, единственный способ, которым они могут влиять друг на друга, - это какое-то локальное действие - либо напрямую, либо через какого-то посредника. Если все же они продолжают действовать друг на друга «жуткое действие на расстоянии!»
Точка зрения Эйнштейна на момент его смерти в 1955 году заключалась в том, что в современной теории квантовой физики должна быть серьезная проблема. Но в 1964 году, почти через десять лет после смерти Эйнштейна, физику Джону Стюарду Беллу пришла в голову блестящая идея проверить существование жутких явлений. «И когда эксперимент, описанный Беллом, был проведен - несовершенно в Беркли в 1970-х годах, более решительно в Париже в 1982 году и почти авторитетно в Нидерландах в 2015 году - «жуткие» предсказания квантовой механики подтвердились». ” (холт 231-232).
Если вам интересно узнать больше, наиболее доступной отправной точкой, которую я нашел, является книга отмеченного наградами научного журналиста Джорджа Массера под названием «Вы уже догадались!» «Жуткое действие на расстоянии», опубликованная несколько лет назад. назад журналом Scientific American. Для любителей естествознания и математики более техническим введением является 3-е издание книги «Квантовая нелокальность и относительность» профессора философии Университета Рутгерса Тима Модлина (Musser 20). А если серьезно, если вы не сильно увлекаетесь наукой и математикой, обязательно начните сначала с книги Мюссера.
А пока позвольте мне сказать еще немного о переходе от «отделимости» и «локальности» к «квантовой запутанности» и «нелокальности». Вот три странных, причудливых и жутких следствия квантовой теории, которые кажутся правдой в отношении этой интригующей вселенной, в которой мы находимся:
- Квантовая запутанность « не разбавляется расстоянием - в отличие от гравитации, сила которой падает по мере удаления одного объекта от другого.
- Квантовая запутанность - это « различение: эксперимент, проведенный с одним фотоном в запутанной паре, влияет только на его партнера, где бы этот партнер ни находился, оставляя все другие фотоны, близкие и дальние., нетронутый».
- Квантовая запутанность мгновенна: изменение состояния одной запутанной частицы немедленно дает о себе знать ее партнеру, какой бы огромной пропастью они ни были разделены» (Холт 238).
Действительно, одна из моих любимых частей квантовой запутанности заключается в том, что она ниспровергает смысл пространства. В нашем обычном образе мышления пространство - это буквально «между», отделяющее вещи друг от друга (Musser 36). Также в нашем повседневном образе мышления вы должны каким-то образом пересечь промежуточное пространство, чтобы повлиять на что-то еще. Но оказывается, что реальность иногда сложнее, чем. Жуткие вещи, но также увлекательные.
Эйнштейн умер в 1955 году в возрасте 76 лет, все еще думая, что что-то не так с теорией квантовой физики, которую он помог разработать. Но, как оказалось, во Вселенной на самом деле происходят жуткие действия на расстоянии! Для последнего поколения физиков основным отношением к квантовой запутанности, по-видимому, является базовое принятие «Вот так оно и есть» (Холт 240).
И хотя нелокальность и квантовая запутанность увлекательны сами по себе, было бы упущением не упомянуть некоторые практические последствия, которые ученые начинают исследовать:
Например, физики из Оксфордского университета доказали в 1991 году, что запутанные частицы могут создать канал связи, настолько безопасный, что даже самая хитрая правительственная программа наблюдения не сможет его прослушать Когда-то физики были осведомлены о важности запутанности, они начали видеть ее почти везде, куда бы ни посмотрели. Встречается даже в живых организмах. В фотосинтезе запутанность объясняет неожиданно высокую эффективность, с которой молекулы преобразуют световую энергию в химическую… (Мюссер 23)
И нет никаких сомнений в том, что мы едва ли находимся на грани того, что в конечном итоге станет возможным в отношении использования потенциала квантовой запутанности и нелокальности.
В том же духе в прошлом году я был очарован, прочитав статью BBC о китайских ученых, «телепортирующих» фотонную частицу с земли на спутник, находящийся на расстоянии 870 миль». Частью того, что они сделали, было создание:
4, 000 пар квантово-запутанных фотонов в секунду в их лаборатории… и выпускать один фотон из каждой пары в луче света на спутник… который имеет чувствительный приемник фотонов, который может обнаруживать квантовые состояния одиночных фотонов, выпущенных из-под земли.
По общему признанию, использование слова «телепортация» немного неточное и является явной попыткой привлечь внимание. В то же время это довольно круто. И хотя мы не готовы в ближайшее время телепортировать людей или космические корабли, по словам одного из оксфордских профессоров, «предстоит еще преодолеть серьезные препятствия. Но именно так начинаются преобразующие изменения».
Сейчас я подведу итог цитатой из книги Мюссера «Жуткое действие на расстоянии»:
Сегодня мы знаем, что во Вселенной есть нечто большее, чем вещи, расположенные в космосе. Нелокальные явления выпрыгивают из пространства… Они охотятся на более глубоком уровне реальности, чем пространство, где понятие расстояния перестает применяться, где вещи, которые кажутся лежащими далеко друг от друга, на самом деле находятся рядом или, возможно, являются одним и тем же. проявляется более чем в одном месте, как несколько изображений одного осколка калейдоскопического стеклаКогда мы думаем с точки зрения такого уровня, связи между субатомными частицами на лабораторном столе, между внутренней и внешней частью черной дыры и между противоположными сторонами Вселенной больше не кажутся такими уж жуткими… «Если вы согласны с тем, что фундаментальный уровень физики не является локальным, то все естественно, потому что эти две далекие друг от друга частицы исследуют один и тот же фундаментальный нелокальный уровень. Для них время и пространство не имеют значения». Только когда вы пытаетесь визуализировать эти явления в терминах пространства - что простительно, потому что нам трудно мыслить иначе, - они не поддаются пониманию». (168)
Что касается понятности, вы можете быть знакомы с новой версией Cosmos, организованной Нилом де Грассом Тайсоном. В связи с этим мне вспоминается одно из его любимых высказываний, что «Вселенная не обязана доносить до вас смысл». С одной стороны, это правда. С другой стороны, я поражен и невероятно благодарен за идеи, которые ученые продолжают предлагать нам почти каждый день и которые делают нашу вселенную более понятной.
Преподобный доктор Карл Грегг является сертифицированным духовным руководителем, D. Min. выпускник теологической семинарии Сан-Франциско и священник Унитарной универсалистской конгрегации Фредерика, штат Мэриленд. Подпишитесь на него в Facebook (facebook.com/carlgregg) и Twitter (@carlgregg).