Сергей Доронин - Квантовая магия
Согласно космологической концепции квантовой теории, нелокальный источник реальности проявляет тварный мир как бы «внутри себя», сам он никуда при этом не исчезает. Он продолжает охватывать все многообразие локальных форм и элементов реальности, по-прежнему оставаясь во всей своей совокупности нелокальным, нетварными трансцендентным по отношению ко всем тварным энергиям. Такая точка зрения ближе к христианской доктрине, согласно которой, Бог-Отец, сотворив мир, никуда при этом не исчезает, оставаясь вне пределов тварных форм и охватывая, тем не менее, все сущее.
3.7. Определение сознания. Кубит как элементарное сознание
Мы уже неоднократно касались понятия «сознание», и я высказывал предположение, что этот феномен можно попытаться описать методами квантовой теории. Для этого необходимо сформулировать несколько конструктивных определений. Конструктивных в том плане, что они должны формулироваться в физических терминах (в терминах состояний), чтобы была возможность ввести их в общую физическую модель.
Квантовая теория — это инструмент. И можно ли применить его, определяет одно условие — есть ли различные состояния у рассматриваемого объекта, поскольку квантовая механика оперирует состояниями и хорошо под них «заточена». Если мы готовы признать, что одной из характеристик сознания являются различные его состояния, то этого достаточно, чтобы попытаться применить теоретические методы квантовой механики. Сможем ли мы узнать для себя что-то новое, если подойдем к сознанию с точки зрения квантового описания? Вопросом, возможно ли при этом «постичь смысл» сознания, пока задаваться не стоит. Естественно, что квантовая механика, как и любая другая теория, ограничена и не может показать «истинное положение вещей». Но на то, что квантовомеханический подход способен дать какие-то новые дополнительные штрихи для более глубокого понимания особенностей и закономерностей функционирования сознания, надеяться можно.
Для начала давайте попытаемся определить сознание в терминах состояний. При этом мы не будем задаваться целью понять, что представляет собой сознание «на самом деле», поскольку такими вопросами просто загоним себя в угол. Попытаемся выделить отдельные особенности и характеристики сознания, подпадающие под квантовомеханическое описание, и перечислим те основные операции над состояниями системы, которые являются неотъемлемой частью работы сознания.
Предлагаю взять за основное следующее определение.
Определение 1. Сознание — внутреннее свойство системы (открытой или замкнутой), которое заключается в ее способности различать и реализовывать отдельные допустимые для нее состояния.
С одной стороны, как я полагаю, это определение способно охватить все другие определения, которые только могут быть сформулированы в самых различных науках (философии, психологии и т. д.), а с другой стороны — оно вполне физично и допускает количественное описание, о чем я буду говорить чуть ниже.
Набор различных допустимых состояний системы и их реализация (переходы между состояниями) не выходят за рамки квантовомеханического описания. Мне кажется, что этих двух основных характеристик может оказаться вполне достаточно, чтобы ответить на вопрос, есть ли сознание у того или иного объекта. Поскольку, например, в окружающем мире они сразу показывают качественное отличие объектов неживой природы, которые не имеют возможности выбрать допустимое состояние по своему усмотрению, от живых существ, имеющих перед собой некий набор возможных решений.
Согласно определению 1, будет справедливо следующее утверждение.
Утверждение 1. Необходимым и достаточным условием для наличия сознания в произвольной системе является ее способность различать и реализовывать свои допустимые состояния.
Определение 2. Элементарным сознанием называется сознание односоставной двухуровневой системы, способное различать два основных своих состояния и реализовать любое из них.
То есть элементарное сознание — это «сознательный» кубит, способность системы, описываемой выражением (3.9), «изнутри» нарушить суперпозицию состояний и перейти в одно из двух основных своих состояний: |Ψñ = |0ñ или |Ψñ = |1ñ. Элементарное сознание — способность системы «шевелить» амплитудами а и b в векторе состояния (3.9).
Термин «различать» можно трактовать таким образом: сознание имеет в своем распоряжении набор потенциально возможных состояний, отличающихся, например, по энергии. Система «видит» набор состояний, в которые она может перейти, и эти состояния не вырождены, не равноценны, различны по какой-либо характеристике. Сознание как бы имеет «свободу выбора» между этими состояниями. Самый простой пример можно привести для «элементарного сознания» — кубита. В суперпозиционном состоянии для кубита одновременно существуют два потенциально возможных состояния, в которые он может перейти: 0 и 1.
Реализация состояния — это переход системы в то или иное состояние.
Допустимые состояния — те, которые удовлетворяют наложенным на систему ограничениям. Наиболее очевидное ограничение — по энергии системы, поскольку энергия состояния должна лежать в пределах возможного изменения энергии системы. Можно различать внутренние и внешние ограничения. Внутренние ограничения — когда сознание «видит» свои потенциально возможные состояния, но некоторые из них не будет реализовывать из-за своих внутренних убеждений. Это своего рода квантовомеханическое определение нравственности. А внешние ограничения — те, что налагаются на систему внешним окружением.
Согласно первому определению, сознание — это и есть то внутреннее свойство системы, которое может осуществить «редукцию волновой функции». Нет сознания — окружение будет диктовать свою волю, и состояние будет редуцировано в какое-либо одно из набора других допустимых состояний. Но сознание способно «подкорректировать» этот процесс и перейти в то состояние, которое ему (сознанию) представляется наиболее «выгодным».
Хочу отметить, что в определении предполагается, с одной стороны, возможность сознания осуществить «коллапс волновой функции», поскольку реализация допустимого состояния — это и есть редукция (полная или частичная) вектора состояния. С другой стороны, возможность обратного процесса — перехода от редуцированного состояния к полной суперпозиции состояний, так как последнее тоже является одним из допустимых состояний системы. Можно сказать, что это преобразование квантовой информации в классическую и обратно. Квантовая информация — это то, чем оперирует, манипулирует сознание.
Еще один момент, на который я бы хотел обратить внимание: нужно различать, за счет чего происходит редукция состояния. Обычно в квантовой механике предполагается, что декогеренция (редукция) осуществляется за счет взаимодействия с окружением. Я же полагаю, что феномен сознания необходимо связать с редукцией, осуществляемой самой системой «изнутри». Поэтому я и определил сознание как «внутреннее свойство системы». В случае открытой системы окружение накладывает ограничение на число допустимых состояний, но если есть сознание в открытой системе, то все равно остается огромное число вариантов различных состояний и «свобода воли» — пожалуйста, делай, что хочешь, но опять-таки в рамках допустимых состояний.
Нет необходимости подчеркивать, что сознание — это нематериальная часть системы, поскольку мы и так рассматриваем самый общий случай в терминах состояний, которые могут быть нелокальными (нематериальными). Например, любая наша мысль — это уже реализация одного из наших допустимых состояний. Что касается человека, то к ним относятся не только различные состояния нашего физического тела, но и любые эмоциональные, ментальные состояния, в том числе медитации, нирваны, «не ума» и др. Другое дело, умеет ли человек различать и реализовывать эти состояния. То, какие состояния рассматриваются в каждом конкретном случае, определяется набором базисных состояний, в которых записывается вектор состояния.
Предлагаю также ввести некоторые количественные характеристики сознания.
Определение 3. Мера сознания определяется числом допустимых состояний системы, которые она способна различить.
То есть вводится характеристика, количественно описывающая первую особенность сознания — способность различать состояния.
