Текст книги "Книга о странном"

6.4. Освоение реальности

Психолог Джек Корнфилд, рассказывая о своей первой встрече с покойным ныне учителем тибетского буддизма Калу Ринпоче, вспоминает, что между ними состоялся такой диалог: «Не могли бы вы мне изложить в нескольких фразах самую суть буддийских учений?» – «Я бы мог это сделать, но вы не поверите мне, и, чтоб понять, о чем я говорю, вам потребуется много лет». – «Все равно, объясните пожалуйста, так хочется знать…». Ответ Ринпоче был предельно краток: «Вас реально не существует».

В апрельском, 2002 года номере журнала Physics World опубликована статья американского философа науки Роберта Криси с анализом воззрений ученых-физиков на окружающую реальность. Философа интересовали сугубо практические суждения этой категории людей о том, что в этом мире «реально», а что нет. Базой для умозаключений послужил опросный лист с нехитрыми на первый взгляд вопросами типа таких: «Полагаете ли вы реальными Землю, камни, галлюцинации, эмоции, цвета, длину волны, вязкость, кинетическую энергию, гравитационную постоянную, электрон, атом по Бору, массу, действительные числа, мнимые числа …»

В общей сложности задавалось около трех десятков вопросов, на которые ответили больше полутысячи физиков. Одни, как на блиц-турнире по шахматам, быстренько расставили галочки в клетках («да», «нет», «не уверен»). У других наивные, казалось бы, вопросы вызвали замешательство. Третьи пришли в ярость и вернули лист нетронутым, не преминув отметить, что философы никогда не умели ставить вопросы правильно. (Любопытно, что коперникову модель Солнечной системы назвали «реальной» и «нереальной» равные доли опрошенных – по 43 %. Поровну разделились мнения и о реальности и нереальности волновой функции квантовой системы. Галлюцинации, кстати, считают реальными 40 %, эмоции – 49 %.)

Вопросы и в самом деле были подобраны «провокационные», чтобы ответы на достаточно глубоком уровне отразили, каким образом профессиональные знания респондента соотносятся с его представлениями о реальности. Философы славятся своей любовью разложить все знания по полочкам и ящичкам, снабженным бирками. Каждой разновидности концептуальных воззрений на жизнь дается наименование: «реализм», «антиреализм», «операционализм», «конструктивизм», «инструментализм» и т. д. и т. п. Хорошо известно и то, что людей, занимающихся естественными науками, нередко раздражает стремление философов проанализировать их занятия, поскольку особой пользы от этого никто еще не видел, а вред от попыток жесткого очерчивания научных концепций может быть вполне ощутимым. Например, нобелевский лауреат Стивен Уайнберг одну из глав в своей книге «Мечты об окончательной теории» так и назвал – «Против философов». Другое не менее известное светило, Мюррей Гелл-Манн, поясняет нелестное мнение своих коллег о «любомудрии» следующим образом: «Философия мутит воду и затуманивает важнейшую задачу теоретической физики – отыскивать согласованную работоспособную структуру». Наличие же у физика четкой философской позиции, по мнению Гелл-Манна, может стать причиной «отвержения какой-нибудь хорошей идеи».

Даже Альберт Эйнштейн, уважительно относившийся к философским аспектам научной деятельности, однажды написал, что с точки зрения философа ученый-физик – это «беспринципный оппортунист», поскольку физик готов стать «реалистом, когда пытается описать мир в независимости от актов восприятия; идеалистом, когда взирает на концепции и теории (не выводимые логически из опыта) как на изобретательность человеческого духа; и позитивистом, когда считает свои теории обоснованными лишь в пределах логической согласованности с ощущениями своих органов чувств»…

Сегодня, пожалуй, никто не возьмется дать строгое определение «реализму». На протяжении XX века научные теории все больше концентрировались на прагматическом предсказании и управлении, а не на достоверном описании или объяснении природы. Горький опыт научил физиков, что доминирующие теории могут изменяться самым непредсказуемым образом, а прошлые фундаментальные достижения науки нередко приходится отвергать как ложные. А значит, в любой момент надо быть готовым, что и на смену сегодняшней науке придет радикально новая, более плодотворная концепция.

Например, для физиков реальность не могла оставаться прежней после «второй научной революции» (примерно 1925 год), когда микромир перешел под власть квантовой механики. Согласно квантово-механической теории, служащей ныне фундаментом для множества современных технологий, энергия имеет дискретную природу, частицы могут быть волнами, объект может одновременно находиться в нескольких местах, пока кто-то не попытается измерить его параметры. Эти факты известны давно, тем не менее наука так и не смогла дать им удовлетворительных объяснений, доступных пониманию на уровне «бытового реализма». Другим поводом для серьезных беспокойств остается по-прежнему неразрешенная несовместность двух важнейших физических теорий – квантовой теории, описывающей микромир, и общей теории относительности, описывающей макромир в терминах гравитации.

В сложностях с определением реализма немаловажен еще и такой аспект: очень многое из того, чем сегодня занимаются физики, является продуктом их же собственных теорий. По замечанию, сделанному когда-то Робертом Оппенгеймером, специфика исследований заставила ученых «пересмотреть соотношение между наукой и здравым смыслом, заставила нас признать: хоть мы и говорим на каком-то определенном языке и используем определенные концепции, отсюда вовсе не обязательно следует, что в реальном мире имеется что-то этим вещам соответствующее».

Наконец, нельзя исключать, что новейшая, наиболее плодотворная концепция реальности не станет отменять предшествующие, противоречащие друг другу теории, а органично из них прорастет, объединив лучшее, освободившись от ложного и попутно объяснив многое из того, что прежде было совершенно непостижимо, а потому просто игнорировалось.

Может статься, что наши потомки важнейшим достижением XX века, открывшим человечеству новый взгляд на мир, будут считать вовсе не квантовую механику или теорию относительности, а нечто совершенно иное – голографию. Пионером же «третьей научной революции» окажется не слишком известный вне научного мира физик-теоретик Дэвид Бом, соратник Оппенгеймера и Эйнштейна, воспользовавшийся идеями голографии для интерпретации окружающей действительности и заложивший основы так называемой холономной парадигмы.

Оригинальная техника объемной фотографии, разработанная Деннисом Габором в середине столетия, к настоящему времени стала чрезвычайно мощной метафорой новых научных воззрений и одновременно – наглядной иллюстрацией весьма тонких физических идей. Зафиксированная на плоской пластине информация о трехмерном объекте не только позволяет воссоздать его объемное изображение, но и всякий, сколь угодно малый фрагмент голограммы содержит в себе всё изображение. Осветив любой участок голограммы, мы увидим изображение объекта в целом, хотя и не такое подробное, как при освещении всей пластины. Изменяя же параметры освещающего луча, с помощью одного и того же слоя в принципе можно записывать и воспроизводить множество различных голограмм.

Согласно концепции Бома, окружающий нас мир структурирован аналогичным образом, на основе тех же общих принципов, так что каждая существующая вещь «вкладывается» в каждую из своих составных частей. Отправной точкой для рассуждений ученого было понятие «неразрывного единства» квантового мира, ярче всего проявляющееся в знаменитом парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена (ЭПР), когда «сцепленные» (entangled) частицы ведут себя строго взаимосогласованно, так что изменение состояния одной приводит к мгновенной перемене в другой, сколь далеко бы она ни находилась от первой.

Размышляя над этой загадкой, противоречащей не только здравому смыслу, но и эйнштейновской теории относительности, налагающей жесткие ограничения на скорость распространения взаимодействий, Бом пришел к выводу, что элементарные частицы взаимодействуют на любом расстоянии не потому, что они обмениваются таинственными сигналами между собой, а потому, что их «разделенность» есть иллюзия. Иными словами, на каком-то более глубоком уровне реальности сцепленные частицы – это вовсе не отдельные объекты, а фактически продолжения чего-то более фундаментального и цельного.

Пояснить эту идею помогает следующая иллюстрация. Представим себе, говорит Бом, аквариум с рыбкой. Допустим, по какой-то причине мы не можем разглядывать эту систему непосредственно, а имеем лишь возможность смотреть в два телеэкрана на аквариум, снимаемый спереди и сбоку. Глядя на экраны, легко заключить, что две плавающие там рыбки – это отдельные объекты. Но присмотревшись можно выяснить, что между двумя рыбками на двух экранах существует какая-то отчетливая взаимосвязь. Если одна рыбка меняет положение, то одновременно приходит в движение и другая. Причем всегда оказывается, что если одну видно «анфас», то другую – непременно «в профиль». И если не знать, что снимается один и тот же аквариум, внимательный наблюдатель скорее заключит, что рыбки неведомым образом мгновенно сообщаются друг с другом, нежели припишет это случайности.

Экстраполируя концепцию на элементарные частицы, Бом заключил, что явно сверхсветовое взаимодействие между частицами свидетельствует о существовании более глубокого уровня реальности, скрытого от нас, имеющего более высокую размерность, нежели наша. А частицы мы видим раздельными по той причине, что способны наблюдать лишь часть действительности. Частицы – это не отдельные «фрагменты», но грани, проекции более глубокого единства. И поскольку все в физической реальности содержится в этом «фантоме», вселенная сама по себе есть проекция, голограмма.

Согласно Дэвиду Бому, мир, каким мы его знаем, представляет собой только один аспект реальности, ее «явный» или «развернутый» порядок. Порождающей же его матрицей является «скрытый» (имплицитный) порядок, то есть, как правило, незримая для нас сфера, в которой время и пространство свернуты. Для понимания имплицитного порядка Бом счел нужным рассматривать и сознание как неотъемлемый компонент «холодвижения» (мира как голограммы в динамике), а потому включил в «развернутый» порядок и его. Таким образом, сознание и материя оказываются взаимосвязанными и взаимозависимыми, однако не имеющими причинных связей на «явном» уровне реальности. Они представляют собой вложенные друг в друга проекции более высокой реальности, которая не является ни материей, ни сознанием в чистом виде.

Теории Дэвида Бома были изложены им в ряде статей и в книге «Целостность и имплицитный порядок».[41]41
  «Wholeness and the Implicate Order» by David Bohm, 1980.


[Закрыть] В тех же 1980-х годах уровень развития техники наконец-то позволил экспериментально подтвердить парадоксальный феномен ЭПР, по иронии судьбы специально сформулированный в 1930-е годы Эйнштейном и его коллегами для демонстрации изъянов в построениях квантовой теории. Успешные эксперименты придали теории Бома солидности. Открытая примерно в те же годы Бенуа Мандельбротом фрактальная геометрия, описывающая упорядоченный хаос природы, также демонстрировала «голографический» принцип бесконечного вложения самоподобных структур друг в друга на основе весьма простых математических соотношений. Некоторый математический фундамент удалось заложить в свою теорию и Дэвиду Бому, однако необъятность задачи, преклонные годы и переключение интересов на вопросы соотношения физики и сознания помешали ученому перевести свою концепцию голографической вселенной из качественного состояния в количественное.

Независимо от Бома к идеям холономной парадигмы пришел в 1970-е годы нейрофизиолог из Стэнфордского университета Карл Прибрам, работающий в области исследований мозга. За несколько десятилетий экспериментальной работы в нейрохирургии и электрофизиологии Прибрам завоевал репутацию одного из ведущих специалистов в своей области, однако главным интересом его исследований была загадка памяти мозга, непостижимым образом хранящего и обрабатывающего воспоминания.

Еще учитель Прибрама Карл Лешли огромным количеством экспериментов на крысах продемонстрировал в 1920-е годы безуспешность попыток локализации памяти. Какой бы участок мозга крысы ни удалялся, не удавалось добиться исчезновения условных рефлексов, выработанных у животного до операции.

Таким образом, Лешли открыл, что воспоминания хранятся во всех частях коры, а их интенсивность зависит от общего числа активных клеток. Когда же в 1960-е годы Карл Прибрам познакомился с принципами голографии, ему стало ясно, что найдено объяснение, которое так долго искали нейрофизиологи. Получалось, что память, подобно голограмме, содержится не в каких-то конкретных нейронах или группах нейронов, а в мозге целиком, формируясь как интерференционная картина нервных импульсов. Другими словами, Прибрам уверен, что мозг, по сути, является голограммой.

В многочисленных статьях и книге «Языки мозга» («Languages of the Brain») ученый демонстрирует, что модель мозга, основанная на голографических принципах, может объяснить многие из кажущихся таинственными свойств мозга – огромный объем и дистрибутивность памяти, способность сенсорных систем к воображению, проекцию образов из области памяти, некоторые важные аспекты ассоциативного воспоминания. В процессе развития холономной теории мозга и выявления «Фурье-подобных» преобразований спектра сигналов в мозге Прибраму удалось сформировать несколько основополагающих, экспериментально обоснованных концепций. Особо среди них можно отметить следующие: (а) частотную фильтрацию спектра сигнала клетками коры; (б) связь между голограммой и преобразованием Фурье, раскладывающим сигнал любой сложности в ряд регулярных волн, что позволяет мозгу удивительно быстро находить корреляции между новыми данными и уже накопленной памятью.

Нетрадиционная теория Карла Прибрама с воодушевлением воспринята многими энтузиастами «альтернативной» науки. Имеются интересные, подтверждающие концепцию исследования специалистов в области информатики, однако пока что холономную модель мозга ни в коей мере нельзя считать общепризнанной в области нейрофизиологии. Здесь экспериментаторы предпочитают накапливать данные независимо от какой-либо глобальной теории, а построение модели мозга/сознания оставляют будущим поколениям. По этой же причине неординарные работы Прибрама по сию пору обычно игнорируются авторами базовых учебников нейрофизиологии. Что, конечно, достойно сожаления, хотя и вполне объяснимо с точки зрения здорового научного консерватизма.

Голографическая (холономная) модель реальности предоставляет чрезвычайно удобную концепцию для рациональной интерпретации или даже объяснения множества явлений из числа тех, что хоть и хорошо известны, но по сию пору не интегрированы в современную науку из-за своей «непонятности». Приведем лишь несколько примеров.

В отечественной биологии и биофизике накоплено гигантское количество экспериментальных результатов, свидетельствующих о «невидимых излучениях», постоянно испускаемых живой материей. Еще в 1920-е годы наш гистолог Александр Гурвич (1874–1954) открыл сверхслабое ультрафиолетовое излучение, не только испускаемое всеми клетками, но и стимулирующее их деление. Излучение получило название митогенетического, было подтверждено разными лабораториями в СССР и за рубежом, однако, вследствие совершенно непонятной физики происходящего, было забыто. Тот же Гурвич, кстати говоря, ввел в отечественную биологию и понятие морфогенетического поля – невидимой формообразующей структуры, направляющей развитие единственной клетки зародыша в сложнейший организм. Физика, химия и математика, напомним, по сию пору находятся лишь на подступах к решению непостижимой загадки морфогенеза, и концепция некоего морфогенетического поля непонятной природы остается, строго говоря, пока что псевдонаучной теорией.

Фантом листа.

В 1960-70-е годы советские биологи получили множество интереснейших результатов, перекликающихся с открытием Гурвича. Так, Борис Тарусов из МГУ занимался исследованиями естественной люминесценции и особых форм «патологического» свечения биологических объектов с помощью высокочувствительных фотоумножителей – устройств, аналогичных по принципу работы армейским приборам ночного видения. В алмаатинском университете группа Виктора Инюшина изучала ультрафиолетовое излучение, испускаемое глазами человека и животных. Этот тонкий эффект удается фиксировать на фотопленке, чувствительной к ультрафиолетовым лучам, при использовании специальных светофильтров и устройств, экранирующих тепловое излучение.

В Новосибирске В. Казначеевым, С. Шуриным и Л. Михайловой в середине 1960-х годов было проведено несколько тысяч экспериментов, не только строго подтвердивших давние результаты Гурвича, но и позволивших обнаружить иные, прежде неизвестные свойства «целостности» живой материи. Колония клеток с помощью кварцевой перегородки, пропускающей УФ-излучение, разделялась на две герметично изолированные части. Одну из частей убивали посредством смертельной дозы радиации, химических ядов или болезнетворных вирусов. При этом у родственной колонии в соседнем отсеке, не подвергавшемся смертоносному воздействию, каждый раз развивались те же симптомы поражения, что и в первой колонии. Если же перегородка между отсеками была из материала, не пропускающего УФ-лучи, то ничего подобного не наблюдалось. Поскольку изоляция частей проводилась очень тщательно, был сделан вывод, что каким-то образом клетки обмениваются информацией, закодированной в их ультрафиолетовом излучении.

Еще одна интереснейшая область в советской «пограничной» науке – метод высоковольтной фотографии, открытый еще в XIX веке, но наиболее глубоко и систематически исследованный в 1930-е годы супругами Семеном и Валентиной Кирлиан. Фотографируемый объект помещается вместе с фотопленкой между двумя пластинами электродов, на которые в течение короткого времени подается высокочастотный ток, вызывающий коронный разряд. Обычно данный метод съемки упоминают в связи с тем, что он позволяет фиксировать переливающуюся разными цветами «ауру» вокруг живой материи, однако самое значительное открытие в этой области получило название «фантом листа». Суть его в том, что после удаления части листа растения нередко удается сфотографировать его корону, имеющую такую форму и структуру, будто лист по-прежнему цел. Это открытие уже давно навело исследователей на мысль, что излучение энергии вокруг листа образует нечто вроде голограммы, которая и играет роль того самого морфогенетического поля, организующего вещество.

Среди примечательных зарубежных исследований, накопивших богатейший экспериментальный материал, но не имеющих сколь-нибудь прочного теоретического фундамента, можно выделить так называемые осознанные сновидения, или lucid dreams. К настоящему времени разработана весьма эффективная методика, позволяющая практически любому человеку научиться «просыпаться во сне», то есть путешествовать в мире сновидений в полном сознании.

По свидетельству людей, практикующих это занятие, ничто не может дать более четкого представления о параллельных реальностях, нежели максимально реалистичный опыт осознанных сновидений. Главная же особенность мира снов – это существенно большая пластичность окружающей действительности, отражающая более тесную связь и взаимодействие тамошней материи с нашим сознанием. Косвенным же свидетельством голографической природы этого феномена может быть и хорошо известное изменение электрических ритмов мозга при переходе из бодрствующего состояния в состояние сна.

Органично привязывается голографическая модель вселенной и к исследованиям в области «околосмертного опыта». По свидетельствам многих людей, переживших клиническую смерть, им довелось испытывать выход сознания из тела и встречаться с обитателями параллельных реальностей. Понятно, что и здесь можно выстроить гипотезу о перенастройке сознания с частоты одной реальности на частоту другой … Однако подобные умопостроения уводят нас слишком далеко от нынешних научных представлений о мире, поэтому вернемся на твердую почву математически обоснованных теорий.

Физический мэйнстрим, по сути дела, проигнорировал голографическую модель вселенной Дэвида Бома. Начиная примерно с 1984 года основные надежды науки на финальную теорию великого объединения все больше связываются с теорией струн. По степени абстрактности она чрезвычайно далека от повседневной жизни, однако способна предложить весьма элегантные математические соотношения, формально снимающие многие из противоречий и сулящие в конечном счете объединить квантовую теорию с гравитацией.

Впрочем, многие ученые считают, что теория суперструн порождает столько же новых проблем, сколько решает старых. Если отодвинуть математический формализм, то фундаментальная логическая согласованность новых идей представляется весьма смутной. Природа сверхмалых структур микромира осталась ничуть не менее загадочной, чем прежде. Способность же новой теории к плодотворным предсказаниям за прошедшие годы проявилась, мягко говоря, более чем скромно. Такого рода аргументы при выборе нового поля исследований руководили, к примеру, известным голландским ученым– теоретиком Герардом 'т Хоофтом, знаменитым не только своей прикольной фамилией (читается «ut Hooft»), но и Нобелевской премией по физике за 1999 год.

По упомянутым выше причинам 'т Хоофт решил избрать иное направление исследований. Благодаря работе Стивена Хокинга в свое время стало известно, что вследствие эффектов квантового поля «черным дырам» (как и частицам) свойственно не только поглощение, но и излучение энергии (в российской науке эффект испарения «черных дыр» обсуждался задолго до публикации Хокинга, однако факт этот остался известен лишь соратникам Грибова и Зельдовича, поскольку за яростными спорами-семинарами до написания статьи дело так и не дошло). Это открытие породило интереснейшие вопросы. Являются ли «черные дыры» элементарными частицами? Являются ли элементарные частицы «черными дырами»?

Известные свойства «черных дыр» заставляют отнести их к объектам, фундаментально отличающимся от обычных форм материи, а нынешние теоретические концепции пока не способны сказать что-либо определенное о физических законах для этих объектов. Хотя бы по той причине, что современные теории в этом месте серьезно противоречат друг другу. Здесь отчетливо проглядывается парадокс, весьма похожий на тот, что столетие назад привел Макса Планка к пересмотру закона излучения абсолютно черного тела, а в конечном счете породил квантовую механику. Интуиция ученого подсказала 'т Хоофту, что изучение парадокса «черных дыр» может привести к чему-то столь же великому.

Особое внимание привлекал один из самых красивых результатов исследования термодинамики «черных дыр», полученный в 1970-е годы Якобом Бекенштайном, ныне профессором Иерусалимского университета. Бекенштайн показал, что энтропия «черной дыры» пропорциональна площади ее горизонта. А в 1980-е годы, исследуя энтропию не только как меру потерянной энергии или хаотичности термодинамической системы, но и как меру информационной емкости, Бекенштайн пришел к выводу, что информация, необходимая для описания любого объекта, ограничена его внешней поверхностью.

В 1993-94 гг. Герард 'т Хоофт обратился к изучению физики «черных дыр», сформулировал понятие гравитационных степеней свободы, а в процессе обсуждений новой концепции с коллегой из Стэнфорда Леонардом Зюсскиндом у ученого родилось и подобающее ей название – «голографический принцип». Фундаментом для голографического принципа стали результаты Бекенштайна: вся информация, содержащаяся в некоторой области пространства, может быть представлена как некая «голограмма» – то есть теория, помещающаяся на границе этой области. Грубо говоря, абсолютно все, что содержится, скажем, в комнате, можно описать на стенах, полу и потолке этой комнаты. Второе же базовое утверждение голографического принципа гласит, что теория на границе исследуемой области пространства должна содержать не более одной степени свободы на каждую зону Планка. Зоны Планка считаются элементарными «зернами» пространства нашей Вселенной, длина каждой стороны такой зоны (так называемая длина Планка) равна примерно 10 ^-33 сантиметра. Таким образом, согласно голографической теории, количество степеней свободы для некоторой ограниченной области пространства растет пропорционально площади поверхности, а не объему.

Если же перевести данную концепцию на обычный человеческий язык, окажется, что весь наш мир и мы сами – суть голограммы, «тень», проекция чего-то гораздо более грандиозного. И при этом имеем достаточно информации, чтобы получить об этом целом представление.

Поначалу идеи т Хоофта разделялись лишь небольшой группой единомышленников, «экстравагантными» методами изучавших квантовые черные дыры. Но затем, по мере развития теории струн и с появлением понятия мембран различной размерности, предоставивших инструментарий для изучения черных дыр, оказалось, что концепции голографического принципа чрезвычайно удобны и применимы к пространству-времени любой размерности. Никто не может объяснить, почему этот принцип работает, но идея «голограммы» постепенно становится одним из главных инструментов в поисках способа объединения гравитации и квантовой механики.