Теорема Белла 1 страница

В 1965 году Д. Белл опубликовал работу, которую физики кратко называют «теоремой Белла».Теорема Белла утверждает: если некоторая объективная Вселенная существует и уравнения квантовой механики структурно подобны этой Вселенной, то между двумя частицами, когда либо входившими в контакт, существует некоторый вид нелокальной связи [49]. Все доквантовые модели Мира, включая теорию относительности Эйнштейна, предполагали, что любые корреляции (взаимозависимости) требуют связей. В ньютоновской физике - связь механическая и детерминистская; в термодинамике-механическая и статистическая; в электромагнетизме эта связь выступает как пересечение или взаимодействие полей; в теории относительности - как результат искривления пространства, но в любом случае корреляция предполагает некоторую связь. В качестве простой модели Мира все физики доквантовой эпохи принимали биллиардный стол. Если лежащий на нем шар приходит в движение, причина лежит в механике (удар другого шара), полях (воздействие электромагнитного поля толкает шар в определенном направлении) или геометрии (стол наклонен). Но без причины шар двигаться не будет.

Однако Д.Белл математически очень точно доказал, что должны иметь место нелокальные эффекты, если квантовая механика действует в наблюдаемом Мире. То есть, если на биллиардном столе шар А внезапно поворачивается по часовой стрелке, то в этот же момент на другом конце стола шар Б так же внезапно повернется против часовой стрелки. Действительно, экспериментально был открыт ряд эффектов, объяснить которые можно было только влиянием некой потусторонней силы. Например, парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР-парадокс). Когда ученые в сильном магнитном поле расщепили частицу атома, обнаружилось, что разлетающиеся осколки мгновенно имеют информацию друг о друге. Между осколками распавшейся частицы сохраняется связь, вроде переносной рации, так что каждый осколок в любой момент знает, где находится другой и что с ним происходит. Поскольку никакого разумного объяснения этому факту не было, среди научной общественности практически единодушно существовало мнение, что ЭПР-парадокс имеет «метафизический» характер.

В теореме Белла, которую весьма тщательно проверил физик Д. Бом, нет ошибок, а подтверждающие ее эксперименты были многократно повторены физиком А. Аспектом. Причем нелокальные корреляции так же четко проявлялись в эксперименте, как и в уравнениях (в теории). Теорема Белла поставила ученых перед выбором между двумя «неприятностями»: либо примириться с фундаментальной неопределенностью квантовой механики, либо, сохранив классическое представление о причинности, признать, что в природе действует нечто вроде телепатии (эйнштейновская нелокальность). С точки зрения Д. Бома, эксперименты А. Аспекта поддержали позиции нелокальных скрытых переменных, существование которых предположил А. Эйнштейн.

Учитывая необычность и важность теоремы Белла, подтвержденной экспериментально, еще раз подчеркнем ее суть: не существует изолированных систем, каждая частица Вселенной находится в «мгновенной» связи со всеми остальными частицами. Вся Система, даже если ее части разделены огромными расстояниями и между ними отсутствуют сигналы, поля, механические силы, энергия и т. д., функционирует как Единая Система. При этом мгновенная «связь», описываемая теоремой Белла, не требует затрат энергии. Физик Д. Саффатти высказал предположение, что средством белловской связи должна служить информация, а его коллега Э. Уокер считал, что неизвестным элементом, передвигающимся быстрее света и соединяющим систему воедино, является «Сознание». Забегая вперед, укажем, что, согласно современным научным исследованиям, Сознание следует понимать как высшую форму развития информации - творящую информацию.
Совсем недавно еще раз были поставлены корректные эксперименты (К. Беннет, В. Зайлинер), доказывающие обоснованность ЭПР-парадокса и подтверждающие идею о том, что Сознание есть физическая реальность.

4.1.3. Физическая интерпретация квантовой механики

В настоящее время нерелятивистская квантовая механика с большой убедительностью описывается стандартным формализмом квантовой механики и подтверждается экспериментами. И нет никаких веских экспериментальных или теоретических оснований для утверждения о необходимости ревизии оснований нерелятивистской квантовой механики. В частности, имеет под собой основания существующая уже более 70 лет традиция, в рамках которой пытаются включить "феномен сознания" в основания квантовой механики (традиция, идущая от
Д. Неймана и представленная сегодня в мире такими весьма серьезными учеными как Е. Вигнером, Р. Пенроузом, а у нас в стране М. Менским). "Мы всегда должны делить Мир на две части-наблюдаемую систему и Наблюдателя», -утверждал Д. Нейман. То, что такую границу можно поместить сколь угодно далеко внутрь организма действительного Наблюдателя, и составляет содержание принципа психофизического параллелизма.

Эксперименты, проведенные группой А. Аспекта по проверке неравенства Белла, окончательно закрывают путь локально реалистическим моделям. Это однако не так, и сам А. Аспект это знал. Новым по сравнению с экспериментами, проведенными в предыдущие 10 лет, было быстрое переключение условий детектирования фотонов, что исключало возможность релятивистской информационной связи между частицами ЭПР-пары. Так родилась легенда о нелокальности, о "мгновенной" корреляции поведения ЭПР-пары, даже если частицы разнесены на сотни световых лет. Однако посмотрим, что пишет А.Аспект в конце своей статьи [99]: "Переключение света осуществлялось за счет акусто-оптического взаимодействия света с 25 мегагерцевой ультразвуковой стоячей волной, что обеспечивало 50-мегагерцевое переключение, т. е. изменение ориентации каждые 10 наносекунд. К сожалению, с этими устройствами было невозможно получить случайное переключение. Другой "experimentum crucis" -так называемый "задержанный выбор" ("delayed choice") -был выполнен группой К.Аллея [131]. Особенность состояла в том, что эта группа использовала случайное переключение ячейки Керра в одном из плеч интерферометра Маха- Цендера. В чем тут дело, почему А.Аспект и К.Аллей стремились к случайности? Сами они об этом не распространялись. Особенностью случайного ряда является непредсказуемость его членов. Поэтому можно предположить,что они подозревали о способности частиц предсказывать ситуацию и хотели им помешать.

В явном виде идея о способности частиц предсказывать ситуацию, насколько мне известно, была впервые высказана в 1992 году в работе группы А.Цайлингера [163].Эта идея ведет к Сознанию и его связи с Материей. Иными словами, предполагается, что сама Материя наделена Сознанием, тогда как Д. Нейманом и Е.Вигнером рассматривается только человеческое сознание. К этому вопросу мы вернемся позже, а пока заметим, что если Материя наделена способностью предсказывать, то теорема Белла теряет силу, локально-реалистические модели микромира возможны, а нелокальность изгоняется. Все это, включая Сознание Материи, может быть принято нашей интуицией и здравым смыслом. Если бы наш далекий предок-язычник, одушевлявший Природу, или сегодняшний маленький ребенок могли бы использовать современную экспериментальную аппаратуру, поведение элементарных частиц не вызвало бы у них удивления.

Предположение о решающей роли человеческого сознания в процессе измерения (Д. Нейман, Е. Вигнер,Д. Лондон и Л. Байер) вызывает ряд вопросов. Например, о чьем сознании идет речь, когда рассматривается не спланированный эксперимент, а нечто, происходящее "само по себе", где человек является лишь посторонним Наблюдателем, или его вообще нет поблизости? Автор полагает, что Сознание есть фундаментальное физическое свойство, которым обладает лишь живая Материя. Но достаточно ли быть живым, чтобы обладать Сознанием? И где граница между живым и неживым? А что было, когда "живой" Материи еще не было? Космология учит нас, что законы движения "неживой" Материи были тогда практически те же, хотя на нее вроде никакая "живая" Материя не оказывала влияния. Есть две возможности выйти из этого тупика. Первая возможность - предположить, что представления космологов иллюзорны по примеру разговора атеиста со священником:

Атеист: "Вот Вы говорите, что Бог сотворил Вселенную 6 тысяч лет назад, а наука доказала, что ей уже минимум 10 миллиардов лет".

Священник: "Бог сотворил ее 6 тысяч лет назад такой, что она выглядит на все 15 миллиардов лет".

Вторая возможность - предположить, что Сознанием наделена вся Материя как "живая", так и "неживая", причем именно Сознание последней играет решающую роль в физических процессах. Это имеющее давнюю традицию предположение освобождает нас от человеческого солипсизма и многомирового кошмара и позволяет естественно объяснить кажущуюся "нелокальность" и другие парадоксы квантового мира.

Последнее соображение связано с необходимостью информационной интерпретации квантовой механики. Элементарные частицы сами обладают сознанием. Места в них достаточно: в типичном размере 10^-18 м поместится порядка 10⁵⁰ планковских ячеек, что много больше не только числа нейронов в мозгу человека, но и суммарного числа атомов всех известных нам биологических объектов. Поведение частиц целенаправленно, что отражено в телеологическом характере физических законов (вариационные принципы). При взаимодействиях частицы обмениваются информацией. Они должны иметь коррелированные представления о пространстве и времени, и в этом смысле можно говорить о выделенной системе отсчета. Единство Мира имеет информационную природу, интернет Материи существует, вероятно, со времен "Большого Взрыва", а в соответствии с гипотезой автора-со времен распада БНТ. С тех пор прошло много времени, которое к тому же, если считать не на часы, а на события, в микромире течет быстрее. Можно ожидать, что цивилизация частиц прошла длинный путь эволюции. Может быть, ее лучшие времена уже позади, и сейчас она находится в состоянии застоя или упадка.

Волновая функция - это стратегия частицы. Она находится в сознании частицы и является результатом работы этого сознания над известной информацией о Мире. При этом частица решает квантово-механическую задачу. Многие правила решения люди уже угадали и изложили в статьях и книгах по квантовой механике. При получении новой информации частица корректирует свою стратегию, т.е. свою волновую функцию. Далее происходит так назывемый коллапс волновой функции. Он происходит не в реальном пространстве, как часто принято думать, а в сознании частицы, т. е. по обыденным масштабам локально и мгновенно. Вопреки мнению Д. Неймана, Е. Вигнера и др., человеческое сознание в общем случае не имеет к коллапсу никакого отношения.

Две и более частиц могут иметь общую стратегию. В этом случае они будут связаны, их общая волновая функция не разлагается на произведение частных функций. Будучи разделены, они, тем не менее, действуют согласовано. Информация, имеющаяся в распоряжении частицы, - это информация о прошлом. При решении вариационной задачи частица должна уметь предвидеть, где и что ожидает ее в будущем. Предвидение - это обязательное свойство любого сознания. Сознание, обладающее предвидением, это тот немеханический скрытый параметр, которым обладают частицы и который Д. Белл упустил из виду при выводе своей теоремы. В эксперименте группы А.Аспекта частицы ЭПР-пары в момент разделения могли с достаточной точностью предугадать условия регистрации, поскольку они изменялись периодически. В эксперименте группы А. Цайлингера условия регистрации задавались генератором случайных чисел, основанном на "случайной" эмиссии светодиода и последующем "случайном" взаимодействии фотонов с полупрозрачным зеркалом, т. е. "случайность" была взята из самого объекта исследования (квантового мира), что нельзя признать корректным. По-видимому, сами авторы понимают это, так как не настаивают на подтверждении нелокальности и обещают продолжить эксперименты. Волновая функция расставляет только приоритеты альтернатив. С их учетом частица делает выбор случайным образом. Такая тактика позволяет частице "справедливо" исследовать все альтернативы.

4.1.4.Действительность и главная проблема
квантовой информации

После своего успеха в демонстрации так называемого эйнтенглмента (наличие запутанных состояний) А. Цайлингер осторожно замечает, что "не будет большим парадоксом, если окажется, что квантовая механика может быть вообще про информацию". Так в каком именно качестве и количестве есть в природе детерминирующая информация? Обращение к множественности параллельных миров, выстраиваемых сознанием, т.е. по существу к философскому солипсизму, свидетельствует уже как будто о совсем отчаянном здесь положении. Но если посмотреть на роль Бога с "кибернетической" стороны, Богу прослеживать каждую из альтернативных судеб всех микросистем уж слишком накладно. Далее излагаются догадки о форме представления квантовой информации.

Наступил кризис переосмысления квантовой механики от механической машины к информационно-кибернетической машине. Если в квантовой механике детерминизма оказывается достаточно для создания "квантового компьютера", то ничто не мешает воображать весь Мир "квантовым компьютером", вычисляющим и свою, и нашу судьбу. Что касается роли сознания "виртуальных человечков", разгадывающих его устройство, то живой мозг создан, как видно, "по образу и подобию" неживой природы - по принципу "голографического компьютера" [142]. Доказано, что в Природе существует "эйнтенглмент" ЭПР-связи, которые "телепатически" - поверх пространства - сковывают свободу удаленных частиц "взаимными обязательствами", и эти связи по существу выполняют роль "скрытых параметров". Значит, физический мир ими до какой-то степени насыщен. До какой? Пока еще есть возможность высказывать крайние предположения и надо сразу приготовиться к тому, что все это окажется уже не физика. Возникает принципиальная методологическая трудность - физика по определению занимается универсальным предсказанием исходов экспериментов для всевозможных Наблюдателей, т.е. грубо говоря, предмет физики - инварианты группы Пуанкаре и группы внутренней зарядовой симметрии, постулируемые "демократическими принципами" -однородностью пространства. А инварианты групп физических симметрии формулируются не точнее амплитуд на языке функционалов квантовых состояний. Индивидуальная же история от квантового описания ускользает. Но сама Материя и есть несимметрия в симметричном "физическом вакууме". А вакуум, по самоуверенному определению физиков, преобразуется по тривиальному представлению, а "элементарная частица - неприводимое представление группы Пуанкаре"
(с точностью до искривленного пространства, в котором неизвестно, как эти представления строить). Опыт заставляет согласиться, что максимум информации для физика -волновая функция, и что она характеризует именно способ приготовления квантового ансамбля, грубо говоря, последовательность фильтров (из коллиматоров и монохроматоров), после которой состояние исследуемых микросистем физик считает идентичным, а никак не саму отдельно взятую микрочастицу или микросистему, поскольку эти фильтры совершенно не чувствительны к наследию квантовых историй каждой частицы в ее индивидуальных ЭПР-связях. Если "Господь Бог не играет в кости", надо узнать какую информацию Он имеет к размышлению, т.е. в каком количестве и представлении. Под "Богом" подразумевается вовсе не скучающая от своего всесилия божественная личность, а природный механизм определения судеб физических процессов; под информацией - не "Дух Святой", а нечто постижимое для теоретической физики.

В отличие от "реальности, данной нам в ощущениях", представление информации Богу назовем "действительностью", полагая, что за определяющий инвариант придется взять не интервал Минковского, а действие, имеющее натуральную меру Планка. Постоянная Планка- не просто параметр превращения квантовой механики в классическую, это универсальная мера, ответственная за различимость физических состояний, т.е. за существование природной меры информации. Эта ее роль очевидна с тех пор, когда определили энтропию идеального газа. Мысленно поставив себя на место Бога, придем к "индетерминизму" квантовой механики через отрицание квантовой случайности. Коль скоро "Господь Бог не играет в кости", то совладать Он может только с конечной информацией, поэтому и непосильна для него классическая механика. Квантовая "неопределенность" дает с другой стороны наибольшую "определенность" в смысле "голографического принципа", согласно которому количество доступной Богу физической информации в нашем мире должно иметь инвариантно определенную конечную количественную меру. Голографический принцип первоначально возник с необходимостью ограничения нижнего предела энтропии в черных дырах, но далее после «третьей суперструнной революции» предпринимаются попытки экстраполировать его на реальную Вселенную. Видимый Мир представляется замкнутой, а не открытой системой в контакте с тепловым резервуаром, как это принято в стандартных рассуждениях об информации и энтропии.

Роль Бога становится мыслимой или "вычислимой" только при конечности всей информации, содержащейся в физическом мире, поскольку ее носитель - физический Мир (рассматриваемый для своей детерминирующей информации и как носитель, и как канал связи) имеет физически ограниченную емкость и пропускную способность, а она для всякого носителя ограничена классической мерой Лиувилля доступного ему фазового объема, измеренной в квантах действия - постоянных Планка, возведенных в степень числа степеней свободы. Пределом количества информации, передаваемым физической системой, является идентификация самого чистого состояния системы, если известен весь конечный список возможных ее состояний.

Все рассуждения о конечности полной меры информации противоречат абстрактной математической квантовой механике - ведь простая система, как атом водорода, имеет уже как будто счетное количество различимых квантовых состояний, а "бескрайнее" поле - континиум. Но Природа положила достаточно препятствий ими воспользоваться, так как континиум пространства -очевидный математический вымысел.

Разве же можно рассуждать о пространственных отношениях точек пространства, не указывая способа наблюдения этих отношений? Материальная точка давно пала жертвой квантовой механики и (вместе с мировой линией) заменялась расплывчатым "волновым пакетом". Фактически точка исчезла, мировая линия вместе с ней, но непрерывное пространство событий, описываемое вещественным 4-мерным континиумом, как ни странно, устояло, оставаясь основой нынешней "стандартной модели" – локально-микропричинной квантовой теории поля с ее промежуточными регуляризациями и окончательными перенормировками.
В обычной квантовой теории поля свойства геометрического пространства проникают в интегралы по путям только через конкретный вид пропагатора. А при формальном выводе теории поля через порождающие функционалы, пропагатор можно не конкретизировать до последнего момента, т.е. можно наоборот попытаться извлечь геометрию пространства в виде функции Грина из свойств графа действительных отношений, как параметр его порядка. Усреднения по графу соответствуют функциям Грина. Сам же этот граф для математиков, наверное, не слишком понятный объект - в нем гомологии с когомологиями синтезированы без определения гладкого многообразия - носителя, на котором они были бы сопоставлены цепям и дифференциальным формам.

Геометрия так и делает вид, что ничего не случилось. Признает только свою абсурдность в планковских масштабах. К картине кипящего вакуума из геометро-динамики Д. Уилера будем относиться скептически, особенно пока ни гравитационные волны, ни бозоны Хиггса не обнаружены. А вот если их так и не обнаружат, подобно абсолютной скорости относительно эфира, значит, фантом эфира - непрерывного физического поля (как непрерывной функции точно заданного пространства) опять обманул физиков, как перед опытами Майкельсона-Морли.

Заметим, что метрический тензор дублируется лагранжианом свободного поля частиц: волновая функция точно отсчитывает своими периодами инвариантный мировой интервал. Прямая есть луч света, только луч настоящий, а вместо точек - "источники" и "детекторы". Мировой интервал разбух и растворился в фейнмановском интеграле. И хорошо бы вообще отказаться от пространственных отношений между точками пустоты в пользу отношений между материальными частицами. Судите сами. Как частицы, так и события привязаны к точкам только амплитудой волновой функции в пространстве событий Минковского. Следуя духу относительности, скажем: "Нельзя увидеть без фотонов. И пощупать тоже". Справедливо поделить между ними ответственность за неподобающее для частицы волновое поведение. Ведь при коллективном поведении (например, в усилительной среде лазера) нельзя атом уличить в индивидуальном излучении фотона, и поэтому глуп вопрос о том, где и когда произошло событие излучения фотона.

Мир квазичастиц эквивалентен миру частиц и подчинен тем же законам с той же постоянной Планка. Метрические отношения между точками пустого пространства подменяются динамическими расстояниями в терминах действия между состояниями самих частиц, вовсе не обязательно локализованными в пространственных точках. Элементарные частицы, если взглянуть на них со стороны несущих информацию несимметрий, являются идеальными "буквами", перестановочными и антиперестановочными абстрактными символами, квантово - тождественными идентификаторами; информация заложена только в их взаиморасположении. Задача состоит в том, что требуется естественный способ представления ЭПР-связей. Есть одна зацепка, действие - инвариантная метрика между состояниями. ЭПР-связи для квантовой физики являются констатацией законов сохранения общих интегралов движения распавшейся системы в суммах этих величин по ее частям - отсюда корреляции импульсов, моментов, положений относительно центра масс и т.д. Все эти корреляции квантовомеханически корректно заложены в диаграммах и соответствующих им интегралах Фейнмана. Глобальный же интеграл Фейнмана по всему Миру дает матрицу рассеяния для всего одинакового везде. Как же может быть отображено известное Богу текущее состояние дел в Мире?

Возможность информационного толкования меры объема функционального пространства состояний для фейнмановского интеграла первым высказал Г. Бремерман и там же указал на возможность истолкования перенормировок (деления на вакуумный пузырь) как "вычитания бесконечной априорной информации".

Искомой мере информации, очевидно, должно соответствовать некое неравновесное обобщение свободной энергии Гельмгольца, которое, кажется, можно провести через интеграл по "эвклидовым туннельным" путям в пространственно-подобном сечении пространства событий. Если в обычной статистической механике равновесный статистический интеграл по путям берется между всеми полевыми конфигурациями, периодичными с мнимо-временным периодом, равным обратной температуре, что и соответствует состоянию равновесия, то в том, что касается вычисления статистической суммы числа различимых состояний "живого" мира и меры информации, содержащейся в нем, то сумма путей должна вычисляться не по всевозможным полевым конфигурациям, а по конкретным взаимоотношениям "частиц материи", выраженным в действиях переходов между ними. Возникает граф бинарных отношений, который надо понимать не как комбинаторный предел, а как конкретную, фиксированную судьбой реализацию фейнмановского графа. Прототипом этой меры информации в уже существующей квантовой теории поля можно принять логарифм фейнмановского интеграла (точнее, конечной суммы) "междудействия" всех существующих частиц по евклидовой области. Определяющие информационную стоимость "невероятности" текущих глобальных состояния системы могут быть определены (как в теории надежности) детерминантами матрицы интенсивностей переходов между ее глобальными состояниями, с отрицательными величинами для самопереходов на главной диагонали, если соответствующую выделенному состоянию строку и столбец заменить единицами, вероятности заменить вещественными экспонентами действия, и этот частный детерминант поделить на глобальный детерминант общей нормирующей матрицы - аналог большой статистической суммы и вакуумного нормировочного "пузыря" из фермионного и бозонного детерминантов теории поля, но не по всем комбинаторным вакуумным диаграммам, а по конкретной действительности.

Эволюция Вселенной протекает по пути сохранения информации, это должно быть эквивалентно принципу наименьшего действия. Возникает возможность описать фазовые переходы при охлаждении как накопление "памяти" со сжатием "файлов", освобождающим ячейки памяти. Отсюда и "стрела времени", и такие «странности» физического Мира, как Жизнь и Разум. Информация скорее всего известна Богу в виде графа (матрицы) "действительных" расстояний (отношений) между элементарными идентификаторами, или между различимыми состояниями мира в целом. За различимость отвечает мера действия по пути. Эта картина сопоставима фейнмановским диаграммам, поскольку вероятности, амплитуды и представления групп Ли являются экспонентами действия, а информация связана с действием непосредственно после логарифмирования этих экспонент. Чтобы информация оказалась конечной без произвола, надо попробовать обойтись конкретным полуцелочисленным действием. Бог не играет в кости, но при этом владеет только конечной информацией. Вывод о сохранении информации получится, если всякий раз и измерительный прибор, и Наблюдателя включать в замкнутую физическую систему, спрятанную под общим унитарным оператором эволюции.

4.1.5. Проблема выбора альтернативы
в квантовом измерении

В последнее время динамично развиваются два новых тесно связанных направления исследований в квантовой теории -квантовая информатика и теория декогеренции. Сейчас ряд основных представлений, принадлежащих этому кругу вопросов, можно считать относительно устоявшимся. Рассматриваемая проблема состоит в следующем. Можно попытаться описать процесс измерения, опираясь исключительно на унитарную эволюцию в соответствии с уравнением Шрёдингера. Последовательное применение уравнения Шрёдингера к замкнутой системе, включающей наблюдаемый микрообъект и макроскопическое окружение, приводит к суперпозиции макроскопически различимых квантовых состояний, описывающих альтернативные исходы измерения. Такое описание не дает никакого механизма селекции одной из альтернатив. Так как в реальном опыте каждый экспериментатор имеет дело лишь с одной альтернативой, такое описание измерения рассматривается как неполное - в нем не хватает механизма выбора альтернативы. Теория, которая могла бы описывать такой механизм, обязательно должна включать Сознание и предлагает включить его в теорию как элемент, призванный логически замкнуть полностью квантовое описание измерения. Сознание наделяется функцией выбора одной из альтернатив из когерентной суперпозиции различных возможных исходов измерения, приводя к согласию предсказаний теории и опыта. Насколько мы понимаем, это означает, что Сознание выводится за рамки динамического описания и предстает как явный метатеоретический элемент для интерпретации теории. Поскольку существует иная точка зрения на роль и место Сознания в квантовом измерении и ввиду важности обсуждаемого вопроса, мы считаем необходимым представить ее в этом разделе.

Известен ряд работ, в которых рассматривается последовательно квантовое описание выбора альтернативы сознанием Наблюдателя в квантовом измерении. Так, центральным моментом классической работы Г. Эверетта [131] было именно явное включение сознания в квантовое описание. Более того, Г. Эверетт прямо утверждает, что такое описание предсказывает, что сознание наблюдателя должно делать выбор одной из альтернатив. Современное освещение этой проблематики можно найти в работе Г. Цее [174].

Покажем, как выбор альтернативы Сознанием в квантовом измерении можно описать исключительно в рамках унитарной квантовой эволюции. Рассмотрим систему, состоящую из следующих четырех частей: S - измеряемая микросистема; D - прибор (в состав прибора могут быть включены также все каналы связи, необходимые для того, чтобы довести информацию до сознания Наблюдателя); М- сознание Наблюдателя или мозг Наблюдателя; Е - макроскопическое окружение (может в себя включать сколь угодно большой фрагмент Вселенной, но только не весь остаток Вселенной). Объединенную систему U=S®D®M®E считаем изолированной и совершающей унитарную эволюцию во времени. Для простоты будем считать, что микросистема взаимодействует только с прибором, прибор взаимодействует только с сознанием Наблюдателя, сознание Наблюдателя взаимодействует с окружением. Предполагаем также, что все взаимодействия устроены подобно неразрушающим измерениям.

Процесс измерения можно представить в виде трех последовательных этапов. Первый этап - взаимодействие микросистемы с прибором, которое приводит к корреляции показаний прибора и состояния микросистемы. Второй этап - воздействие прибора на сознание Наблюдателя, которое приводит к корреляции состояния сознания и показаний прибора. Третий этап - взаимодействие сознания Наблюдателя с окружением, которое приводит к корреляции состояния сознания и окружения. Наблюдатель непосредственно воспринимает только свои собственные субъективные ощущения, то есть состояние своего сознания. Поэтому субъективные ощущения Наблюдателя определяются редуцированной матрицей плотности его сознания, получающейся из полной функции состояния объединенной системы усреднением по внешним по отношению к сознанию степеням свободы.
После 1-го этапа состояние сознания не изменяется по сравнению с исходным. После 2-го этапа сознание более не описывается единственным вектором состояния. Состояние сознания декогерирует из-за возникновения корреляций между состояниями прибора и состояниями сознания. После 3-го этапа ничего не меняется в сознании Наблюдателя, все существенные изменения происходят уже на 2-м
этапе.

Дата добавления: 2015-07-13