Главная > Разное > Динамика и информация
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

52. Свобода воли

Опираясь на изложенное выше, мы можем обсудить еще один вопрос. А именно, постараемся понять, как, оставаясь в рамках физики, можно подступиться к объяснению феномена свободы воли. Под свободой воли будем понимать здесь свободу действий, или свободный выбор между двумя или несколькими альтернативами. Принято считать, что человек, безусловно, обладает свободой воли, будучи свободным в своих поступках. Разумеется, человеку часто приходится совершать вынужденные поступки под давлением внешних обстоятельств, однако и в этом случае последний выбор остается за ним.

Не факт, что абсолютно все примут данные утверждения за истину. Следуя, например, Шопенгауэру, можно было бы утверждать, что человек анализирует только хотения, а самый последний момент принятия решения может выпадать из-под его контроля. Другими словами, его волевые действия могут быть навязаны извне.

Однако мы будем оставаться на более наивной точке зрения, полагая, что человек свободен в своих поступках и поэтому ответствен за них. Но принимая свободу действий для человека, мы не должны обижать и животный мир. С античных времен до нас дошел парадокс буриданова осла: осел, находящийся в точности между двумя охапками сена, должен умереть с голода, поскольку он не сможет решить, с какой охапки начать трапезу. Все мы знаем, что этого не произойдет, и осел без всяких затруднений выберет одну из охапок сена. Но логический парадокс все же есть. Самое простое его решение основано на малых возмущениях: случайный ветерок может донести более сильный запах от одной из охапок и этого достаточно, чтобы осел сделал свой выбор. Но, опираясь на наблюдения за животными, можно утверждать, что осел и так свободен сделать свой выбор без всякой связи с внешней мотивацией: ему достаточно только знать о существовании обеих охапок сена.

Более того, любое животное только потому и живо, что ему то и дело приходится принимать решения, как прокормиться самому и не стать пищей для хищника. Чем более высоко развит данный вид, тем более широкий спектр решений приходится принимать его представителям. Но никак нельзя принять допущение, что свобода действий появляется скачком на некотором уровне развития: даже у самых примитивных представителей животного мира сохраняется свобода действий. Более того, очень трудно представить себе рубеж появления свободы воли на границе между неодушевленным миром и жизнью. Гораздо более естественным является допущение о том, что свобода воли является имманентным, т.е. внутренне присущим свойством

всего мира. Только на основе этого исходного положения можно уйти от бессмысленного, полностью детерминированного механистического мира к миру живому и развивающемуся.

Итак, примем, что мир в целом обладает свободой воли, т.е. способностью принимать решения и свободно действовать в рамках тех ограничений, которые накладываются на него законами физики, в том числе классической физики. Эта свобода действий реализуется в виде огромного набора малых свободных актов и каждый из них должен укладываться в рамки физических законов. Это значит, что свобода действий может реализовываться только в точках бифуркации, когда законы механики и физики допускают неоднозначное развитие процесса. Рассмотрим сначала классическую физику. Типичным примером соответствующей бифуркации служит рис. 156, где показано неустойчивое положение материальной точки на вершине "холма" между двумя потенциальными ямами. Из-за неустойчивости начального состояния материальная точка "скатится" в одну из ям. Произойдет спонтанное нарушение симметрии. Соответствующий процесс можно рассматривать как результат эволюции под действием начального возмущения. Само это возмущение можно рассматривать как совершенно случайное, не связанное ни с какими причинами. Но тогда совершенно эквивалентным образом можно сказать, что мир в целом (включая множество мелких связей, т.е. возмущения) "принял решение" о данном спонтанном нарушении симметрии. Аналогичным образом случайные бифуркации можно рассматривать как произошедшие беспричинно и спонтанно, т.е. если бы они были приняты "волевым образом" извне данной системы.

Перейдем к микромиру. В системах многих частиц тоже могут происходить крупномасштабные бифуркации. Но гораздо больший интерес представляют самые малые бифуркационные переходы, т.е. коллапсы волновых функций. Возникает естественный соблазн рассматривать коллапсы как своего рода микронеустойчивости. Можно было бы предположить, что волновая функция, распавшаяся на некогерентные части, является неустойчивой, и частица предпочитает оказаться в одном когерентном субпакете. Такой подход близок к идеологии скрытых параметров, и вряд ли он может служить базой для полного понимания микропроцессов. Более того, нетрудно привести контрпример, который противоречит этому допущению. А именно, если мы опять разделим одну волновую функцию по двум потенциальным ящикам, затем подогреем их, то когерентность между двумя частями волновой функции разрушается. Произойдет коллапс волновой функции в один из ящиков, и именно там окажется частица. А перепрыгнуть из одного ящика в другой частица не может.

Поэтому более логичным представляется предположение, что волновая функция является всего лишь "показателем намерений", как это было аргументировано в разделе 12. Еще более четко это видно в формализме Швингера, когда вводятся символы измерения. Эти символы — всего лишь возможности или намерения у частицы проявить то или иное значение физической величины. Реальная физическая величина появляется лишь при измерении или самоизмерении, когда происходит коллапс намерения, т.е. коллапс волновой функции, сопровождаемый коллапсом вероятностей, а при измерении — записью соответствующей величины в измерительном приборе.

Если вернуться к разделу 24, то можно еще раз убедиться в том, что временная эволюция вектора состояния, т.е. волновой функции, естественно вписывается в формализм эволюции во времени символов измерения. Несколько утрируя ситуацию, можно сказать, что вся квантовая теория представляет собой формализм для описания временной эволюции намерений микромира. Даже в квантовой теории поля операторы эволюционируют во времени лишь для того, чтобы иметь возможность действовать на неподвижный вектор состояния — квинтэссенцию намерений микромира.

Теперь мы можем понять на качественном уровне, как эволюционирует наблюдаемая нами земная природа. Наиболее общий подход к описанию атомов, молекул и поля, из которых состоит наблюдаемое нами окружение, основан на использовании волновой функции т.е. вектора состояния, который подчиняется уравнению

Здесь Н — оператор Гамильтона, оператор коллапсов. В отсутствие коллапсов уравнение (365) описывало бы эволюцию чистого состояния для всего вещества Земли, включая биосферу. При этом

где — начальный вектор состояния. Вместо можно использовать представление Гейзенберга, т.е. ввести операторы, зависящие от времени. Эти операторы действуют на неподвижный вектор состояния Все соотношения при этом имеют лоренц-инвариантный вид.

Однако имеет загадочный вид, и для описания реально протекающих процессов с учетом теплового движения приходится прибегать к дополнительному статистическому усреднению. Такое

усреднение на самом деле неявно предполагает наличие коллапсов, которые из чистого состояния создают смешанный ансамбль. Если не прибегать к статистическому усреднению, но принять факт существования коллапсов, то оператор М следует считать случайным, поскольку он является аналогом набора беспричинных волевых актов. Естественно, что и вектор состояния становится случайной величиной.

Естественно считать, что коллапсы М осуществляют также неравновесную и необратимую эволюцию системы. Особенно ясно это видно в процессах, аналогичных измерениям, когда коллапсы волновых функций сопровождаются коллапсами вероятностей и регистрацией значений измеряемых величин. Как было показано в предыдущих разделах, негэнтропия коллапсирующей системы при этом должна возрастать за счет возрастания энтропии окружения. Ясно, что это может происходить только в неравновесной системе. На Земле самым мощным источником неравновесности является солнечное излучение, поэтому темп коллапсов (вектора состояния и вероятностей) частично связан с потоком негэнтропии от Солнца.

Но коллапсы волновых функций могут и не сопровождаться коллапсом вероятностей, например при тепловом движении. Тем не менее и в этом случае окружение играет не последнюю роль. Ситуация здесь сходна с молекулярным хаосом. Как мы видели, даже слабая связь с внешним миром существенно меняет эволюцию системы многих частиц: в замкнутой системе имеет место обратимое уравнение Лиувилля, а при связи с окружением обратимость во времени исчезает. Сходная ситуация возникает и в квантовом случае: замкнутая система эволюционирует как чистое состояние, а связь с внешним окружением нарушает когерентность и приводит к коллапсам.

Структура уравнения (365) подсказывает, что реальная физическая система включает одновременно причинно-следственную лоренц-инвариантную эволюцию вектора состояния, т.е. эволюцию "намерений", и случайную "волевую" последовательность действий, т.е. коллапсов М. Коллапсы волновых функций на Земле могут происходить как сами по себе, т.е. спонтанно, так и в результате прямой или косвенной связи с коллапсами квантов солнечного излучения в каскадах их превращений в тепловое движение атомов и молекул. В последнем случае темп коллапсов (абсолютная величина нелинейного оператора М) определяется неравновесностью, т.е. уровнем потока негэнтропии. Оператор коллапсов может быть лоренц-неинвариантен. Он действует, в основном, в предпочтительной системе координат, жестко связанной с Землей. В покоящейся системе коррелированных частиц оператор коллапсов действует одновременно по всему пространству

т. е. мгновенно по "абсолютному времени" с точностью до постоянной времени процесса т. В подвижных коррелированных системах частиц, не изолированных от окружения, оператор коллапса действует последовательно по на мировой линии фазовой скорости центра масс.

Итак, даже с точки зрения микроскопического строения вещества и поля следует различать причинно-следственный и "волевой", т.е. спонтанно действующий, аспекты эволюции мира. Без коллапсов нарушение когерентности отдельных частей волновой функции привело бы к ветвящемуся сценарию развития мира: согласно Эвретту III [24] можно представить себе много параллельно развивающихся миров. Но на самом деле мы живем в одном единственном мире: спонтанно происходящие "волевые" коллапсы создают одну единую и неповторимую линию эволюции и развития мира. Добавление макроскопических бифуркаций, не меняя качественной картины, существенно расширяет диапазон возможных сценариев, из которых история выбирает один-единственный.

Вернемся опять к проблеме прошлого, настоящего и будущего, но уже в предположении о возможности распространения сверхсветовых сигналов вследствие коллапсов волновой функции. Выберем систему координат, связанную с Солнечной системой. Основную массу вещества в такой системе координат можно считать покоящейся, поскольку перемещения всех макротел происходят в ней со скоростями, существенно меньшими скорости света. Время такой системы условимся считать "абсолютным". Тогда для одномерного движения упрощенный график прошлого, настоящего и будущего для частицы в точке выглядит так, как показано на рис. 41. На этом рисунке заштрихованная область Р соответствует прошлому: наблюдатель в точке имеет возможность получить сигналы на материальных носителях (волны, частицы) из всей этой области. Граница N этой области соответствует настоящему: это то, что наблюдатель в точке видит в свете вокруг себя, включая звезды далеких галактик. Все, что находится вне Р — это будущее: если равномерно двигаться вдоль оси то рано или поздно любая точка вне Р пройдет через "настоящее", т.е. движущуюся границу Однако это будущее естественно разделяется на две области и С.

Область — это динамическое, т.е. активное, будущее для точки наблюдатель в этой точке имеет возможность активно повлиять на события в с помощью сигналов на материальных носителях. А область С — это пассивное будущее. Оно рано или поздно пересечет "настоящее" но повлиять на него материальными сигналами наблюдатель в точке не может. Верно и

обратное утверждение: никакой объект в области будущего С не может послать в точку сигнал на материальном носителе. Другими словами, в рамках динамических взаимодействий точки области С не могут находиться в причинно-следственной связи с точкой

Рис. 41. График прошлого, настоящего и будущего для покоящейся точки в момент времени Заштрихованная область Р покрывает собой прошлые события, ее граница N соответствует настоящему. Область это динамическое будущее: точка может быть причиной для событий в этой области. В областях С возможна информационная связь с другими точками пространственных интервалов: сплошная линия соответствует коллапсам в "абсолютном времени", а штриховые линии отвечают коллапсам в движущихся телах, информационно связанных с основным покоящимся телом. Стрелки указывают возможные направления сигналов управления. Сверхсветовая связь возможна только в необратимых системах при где — характерное время релаксации.

Допустим теперь, что квантовые коллапсы происходят таким образом, что они за счет квантовых корреляций "запутанных" состояний могут переносить сверхсветовые сигналы, т.е. допустим возможность "квантовых телеграфов". Тогда коллапсы на частицах с дорелятивистскими скоростями будут отвечать "мгновенной", , передаче сигнала, что отмечено двусторонними стрелками на оси х. Штриховые линии на рис. 41 соответствуют движущимся телам, у которых скорость сигнала в их собственных системах координат. Если волновые функции частиц этих тел имеют корреляционные связи с внешним окружением, то возможно лишь то направление распространения управляющих (т.е. переносящих информацию) сигналов, которое отвечает возрастанию "абсолютного времени" Соответствующие направления отмечены стрелками на штриховых линиях рис. 41. Разумеется, мы можем представить себе движущееся тело, абсолютно изолированное от внешнего мира, в том числе и информационно изолированное. Если в этом теле протекают неравновесные необратимые процессы, то в нем должны происходить и коллапсы волновых функций. В этом случае нам достаточно лишь связать систему

координат рис. 41 с движущимся телом, и все остальные рассуждения будут перенесены в новую систему координат. Другими словами, полная лоренц-инвариантность включает в себя информационную изолированность системы.

Область С, где возможна двухсторонняя сверхсветовая связь, является ограниченной как по так и по х. А именно, в случае необратимой системы с характерным временем релаксации размер области С составляет величину по оси и величину по оси Второе ограничение связано с тем, что для сверхсветовой коммуникации требуется создание "линии связи", например пучка атомов, находящихся в корреляционной связи с электронами, в случае устройства рис. 27. За время такую подготовку "линии связи" можно осуществить на длине не более чем ст.

За пределами области С при сверхсветовую связь осуществить невозможно, хотя и здесь могут существовать квантовые корреляции. Невозможность такой коммуникации установлена, как было изложено выше, в работах Бусси [94], Гирарди, Римини, Вебера [93] и Шимони [95] (см. соотношение Необратимая система с временем релаксации играет в этом случае роль измерительного прибора. Область С при этом соответствует области самого измерения, а все, что находится за пределами области С, соответствует пространственно-временной области между измерениями.

Рис. 42. Необратимые системы с временем релаксации могут частично перекрываться между собой на плоскости При этом возникает возможность для эстафетной сверхсветовой коммуникации на расстояниях, больших Необходимым условием для этого является существование открытых релаксирующих систем (напоминающих живые организмы).

Если имеется много релаксирующих систем, то появляется возможность эстафетной сверхсветовой связи на расстоянии, значительно больших (рис. 42). При этом каждая из систем может напрямую обмениваться информацией только с соседней системой. Но поскольку эта связь сверхсветовая, то в отличие от связи на световых сигналах, она не обязана быть сильно запаздывающей, даже если речь идет о далеко разнесенных системах. Им достаточно лишь быть связанными с цепочкой перекрывающихся релаксирующих систем. Такие связанные релаксирующие системы напоминают живой организм.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление