И. П. Павлов
Стараясь досконально изучить свойства материи, физики открыли феномен дополнительности – возможность одновременного существования материи в двух разных состояниях. Признать это значило больше, чем просто расширить границы физики. Для исследования природы требовалось новое мышление, которое не укладывалось в рамки представлений, основанных на наблюдениях за естественными явлениями. В наши дни те, кто изучает дуализм психики и мозга, нуждаются в новом мышлении и богатом воображении. Нам нужен такой человек, который в своих рассуждениях пойдет дальше накопленного человечеством за двадцать пять веков набора интуитивных знаний и привычных суждений. Кто дотошно изучил все достижения и ошибки современной физики и сознает, насколько важна комплементарность. Кто понимает, что в последние тысячелетия философы совершенно напрасно искали истину там, где ее нет – в высокоразвитом человеческом мозге. Нам нужен такой человек, как Говард Патти, физик, выпускник Стэнфордского университета, многого добившийся в Бингемтонском университете, где он увлекся теоретической биологией. Патти самым внимательным образом изучал человеческое мышление и считает, что к разрыву в понимании связи психики с мозгом философы подобрались не с того края эволюции[1]. Он сам за свою жизнь пришел к поразительному выводу: дуализм – обязательный признак и неотъемлемое свойство любой цельной системы, способной к эволюционному развитию.
Говард Патти не рассматривает разрыв между материальным мозгом и нематериальной психикой. Он копает куда глубже. Подлинный источник проблемы, самый первый разрыв, образовался задолго до мозга. Главная пропасть пролегает между живой и неживой материей. Основные трудности начались вместе с зарождением жизни на Земле. Нельзя все сводить к разрыву между физическим мозгом и бесплотной психикой. Надо понимать разницу между скоплениями вещества, образующими неживое материальное тело и полное жизни существо. Разрыв между психикой и мозгом берет начало в разрыве между живым и неживым – там-то и следует искать подход к решению проблемы дуализма психики и мозга.
К идее Патти надо еще привыкнуть, нельзя забывать о том, что если мы хотим разобраться в сути сознания – некоего свойства, полностью сформировавшегося в развитой живой системе, – то сначала надо понять, почему вообще живая система способна жить и эволюционировать. Что такого произошло, из-за чего все разделилось на два типа – живое и неживое? Большинству из нас первым делом приходит на ум мысль о «возникновении жизни из материи», но мы быстро отбрасываем ее как чересчур сложную и, по своему обыкновению, принимаемся оценивать то, что находится перед глазами. Однако не таков был Патти. Вопросы происхождения жизни начали волновать его в подростковом возрасте, в конце 1930-х, когда он, еще школьником, делал первые шаги в науке. Доктор Пол Лютер Карл Гросс, преподаватель естествознания и директор частной школы, где учился Патти, дал ему на лето книжку. Но не обычную книжку, какие задают читать на каникулах. Это была «Грамматика науки» выдающегося математика и статистика Карла Пирсона (впервые она увидела свет в 1892 году).
Сначала Патти удивился, зачем ему предложили, судя по всему, устаревшую научную работу, написанную еще до появления квантовой теории. Однако в главе «Связь биологии и физики» он обнаружил фразу, которая на много лет стала для него стимулом к раздумьям: «Каким образом… мы отличаем живое от неживого, если и то, и другое можно объяснить, в сущности, движением неорганических частиц?»[2] Логика вопроса была ему понятна, но он понимал также, что применение одних и тех же законов к описанию одушевленной и неодушевленной материи – не самый удовлетворительный ответ. Собственно, это вообще не ответ. Должно быть что-то еще.
Камень преткновения в квантовой механике
Патти невероятно повезло с незаурядным учителем. Доктор Гросс призывал своих учеников думать и водил их на разные интересные научные мероприятия, например, в Калифорнийский технологический институт на вечерние лекции нобелевского лауреата Лайнуса Полинга. В один из таких вечеров Патти узнал от Полинга о знаменитом парадоксе кота Шрёдингера – о том, что кот может быть одновременно и жив, и мертв. Суть этого парадокса заключается в следующем: в стальную камеру поместили кота, маленький кусочек радиоактивного вещества и счетчик Гейгера для измерения уровня радиации, излучаемой этим веществом. Скорость радиоактивного распада вещества такова, что с вероятностью 50 % в течение часа не выделится ни один атом. Однако и вероятность излучения, естественно, тоже составляет 50 %, и в таком случае в счетчике Гейгера произойдет разряд. В этой конструкции разряд в счетчике Гейгера приведет в движение молоток, который разобьет колбочку с синильной кислотой, и кот отравится. При такой хитроумной схеме реализуется сценарий, когда к концу часа кот с вероятностью 50 % будет жив и с такой же – мертв. Вывод верный, хотя и кажется странным. Однако в квантовой механике он представлялся не как вероятность двух исходов. Это было выражено в так называемой волновой функции (пси-функции), описывающей квантовое состояние всей системы. Волновая функция несчастного кота Шрёдингера равномерно распределяла его по мертвому и живому состояниям! Патти слушал Полинга в недоумении. Как квантовая механика, теория, которая прекрасно объясняла всю химию и почти всю физику, могла произвести эту несусветную чушь – парадокс кота Шрёдингера? С того дня Патти посвятил свою жизнь решению этой дилеммы.
Юного Патти озадачила известная проблема измерения. В 7 главе мы говорили о том, что в квантовой системе существуют пары дополнительных свойств и их невозможно измерить одновременно. На квантовом уровне трудно провести измерения по трем причинам. Во-первых, для измерения нужен наблюдатель – сам исследователь или посредник, не имеющий отношения к измеряемому объекту. Во-вторых, поскольку процесс измерения необратим, он не подчиняется законам классической физики. В-третьих, в измерениях есть доля необъективности – выражающие результат символы (сами по себе необъективные), а также время, место и цель измерения выбирает наблюдатель. Измерение – процесс выборочный, и на самом деле большая часть свойств объекта игнорируется. Допустим, я хочу описать вас. Какой параметр мне выбрать, чтобы составить представление о вас? Допустим, можно измерить ваш вес. Я возьму результат одного взвешивания и на его основании составлю ваш портрет на всю вашу жизнь. Но когда я должен измерить ваш вес? Когда вы были ребенком? А может, когда вы уже стали взрослым – в двадцать, тридцать пять или шестьдесят лет? До или после праздничного обеда? Что из этого будет самым репрезентативным результатом? Можно ли считать адекватным параметром для вас один только вес? А что если взять и рост, и вес? Измерение может быть точным и объективным, но процесс измерения субъективен.
Условность процесса измерения означает, что его нельзя описать объективными законами, хоть квантовыми, хоть классическими. Это создает проблемы не только в квантовой физике, но и во всех ее областях. Чтобы сделать предположения о состоянии системы в будущем, физик должен знать начальные условия. Откуда? Начальные параметры системы можно измерить. Вместе с тем, измерения субъективны и, выполняя их, физик вмешивается в начальные условия. Когда детерминисты выдвигают тезис об абсолютной предсказуемости мира, они обычно игнорируют субъективность исходных измерений. Но с этим ничего не поделаешь. Как бы вы ни старались соблюсти объективность, самим фактом измерения вы вносите в систему элемент необъективности. «Проблема измерения» создает массу неприятностей в физике, зато для нейробиологии, возможно, именно это и требуется.
