Фантомные ощущения и построение картины внешнего мира — КиберПедия 

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...

Фантомные ощущения и построение картины внешнего мира

2017-10-17 323
Фантомные ощущения и построение картины внешнего мира 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Для большинства из нас очевидно, что чувство любви, голода, гнева и т. д.— это внутренняя реальность, а звучание оркестра, солнечное тепло или запах свежевыпеченного хлеба — внешняя. Хотя не совсем понятно, каким образом мозг может отличить внутреннюю реальность от внешней. Прибрам в качестве примера указывает, что когда мы видим человека, его образ появляется на поверхности нашей сетчатки. Однако мы знаем, что человек находится не на нашей сетчатке, а во «внешнем» мире. Подобным же образом, когда мы ударились ногой обо что-то, мы чувствуем боль в ноге. Но на самом деле боль — это нейрофизиологический процесс, происходящий в нашем мозгу. Каким же образом мозг способен разделить множество своих нейрофизиологических процессов на внутреннюю и внешнюю реальности?

Создание иллюзии предмета, находящегося там, где его нет на самом деле, — важнейшее свойство голограммы. Как уже упоминалось, когда вы смотрите на голограмму, она кажется реально существующей в пространстве, но если вы протянете к ней руку, она пройдет насквозь. Ни один прибор не сможет зафиксировать присутствие какой-либо аномальной энергии в том месте, где вы видите голограмму. Голограмма — это виртуальное, мнимое изображение, которое не более реально, чем наше отражение в зеркале. Подобно тому как изображение в зеркале находится на его тыльной стороне, голограмма всегда расположена на фотоэмульсии, нанесенной на поверхность пленки.

Еще одно доказательство того, что мозг способен выдавать внутренние процессы за внешнюю действительность, было предоставлено лауреатом Нобелевской премии, физиологом Д. Бекеши. В конце 1960-х годов Бекеши провел серию экспериментов, в которых он помещал вибраторы на колени испытуемых, сидевших с завязанными глазами, и затем менял частоту их колебаний. Он обнаружил, что испытуемые могли почувствовать, как источник вибраций перепрыгивает с одного колена на другое. Более того, они могли почувствовать, будто он находится в пространстве между их коленями. Другими словами, Бекеши продемонстрировал, что человек способен воспринимать ощущения в том месте, где у него нет чувствительных нервных окончаний11.

По мнению Прибрама, эксперименты Бекеши имеют много общего с голографической теорией и позволяют объяснить, каким образом интерферирующие волны — или, в случае Бекеши, физические колебания — позволяют мозгу определить местонахождение источника ощущений за пределами тела. Кроме того, этим также можно объяснить явление фантомных ощущений, когда после ампутации человек по-прежнему чувствует свою руку или ногу, которой больше нет. Такие люди часто ощущают вполне реалистичную боль, судороги или покалывание, хотя на самом деле у них, вероятно, возникают голографические воспоминания об ампутированных конечностях, хранящиеся в виде интерференционных узоров в мозгу.

Экспериментальное подтверждение голографической модели мозга

Прибрам был поражен множеством аналогий между мозгом и голограммами, но он понимал, что без дополнительных доказательств его теория ничего не значит. Найти такие доказательства ему помог биолог из Индианского университета Пол Пич. Что интересно, изначально Пич был ярым противником теории Прибрама. Он очень скептически


отреагировал на заявление Прибрама о том, что воспоминания не имеют четко отведенного им места в мозгу.

Чтобы доказать неправоту Прибрама, Пич разработал серию экспериментов, в которых в качестве испытуемых использовал саламандр. В своих предыдущих исследованиях он обнаружил, что можно удалить мозг саламандры, не убив животное. И хотя без мозга саламандра пребывает в ступоре, но если вернуть его на место, ее поведение полностью восстанавливается.

Пич утверждал, что если поведение саламандры, связанное с приемом пищи, не зависит от какой-либо конкретной области мозга, то не важно, каким образом мозг располагается в ее голове. Если это не так, то теория Прибрама будет опровергнута. И он поменял местами правое и левое полушария мозга саламандры, но, к его превеликому разочарованию, саламандра, придя в себя, быстро вернулась к обычному режиму питания.

Он взял другую саламандру и перевернул ее мозг вверх тормашками. Но и она продолжала принимать пищу как ни в чем не бывало. Тогда Пич решил предпринять более радикальные меры. Он провел свыше 700 операций, в которых разрезал, переворачивал, укорачивал и даже резал на мелкие куски мозг несчастных ящериц, но каждый раз, когда он возвращал на место то, что осталось от их мозга, они возвращались к нормальному поведению12.

В результате этих открытий Пич поверил в голографическую теорию мозга. Его исследования привлекли внимание общественности, и о них даже сообщили в телевизионной программе «60 минут». Он подробно описал свои эксперименты в книге

«Мозговорот» (Shufflebrain).

Математический язык голограммы

Хотя теории, благодаря которым возникла голография, были сформулированы в 1947 г. Денешом Габором (который позже за свои достижения получил Нобелевскую премию), в конце 1960-х — начале 1970-х годов теория Прибрама получила еще более убедительное экспериментальное подтверждение. Когда Габору впервые пришла в голову идея о голографии, он не думал о лазерах. Он хотел модернизировать электронный микроскоп, который в то время был очень примитивным и несовершенным. Он использовал математический подход с применением методов, изобретенных в XVIII веке французским математиком Жаном Батистом Жозефом Фурье.

Грубо говоря, Фурье нашел способ преобразования сколь угодно сложных процессов на язык простых волн. Кроме того, он показал, как эти волны можно преобразовать обратно в изначальные процессы. Другими словами, подобно тому, как телекамера превращает изображение в электромагнитные волны, а телевизор преобразовывает их обратно в картинку, Фурье показал, как такой процесс можно осуществить математически. Выведенные им уравнения известны как преобразования Фурье.

Преобразования Фурье позволили Габору превратить изображение предмета в интерференционный узор на голографической пленке, а этот узор — обратно в изображение. По существу, содержание целой картинки в каждой части голограммы — это одно из следствий преобразования изображения в волны Фурье.

В конце 1960-х — начале 1970-х годов ряд исследователей связались с Прибрамом и сообщили о своих доказательствах того, что визуальная система работает как своего рода анализатор частот. Так как частота — это число колебаний волны в секунду, существует большая вероятность того, что мозг функционирует подобно голограмме.

Но лишь в 1979 г. нейрофизиологи из Беркли Рассел и Карен ДеВалуа сделали решающее открытие. Исследования, проводившиеся в 1960-х годах, показали, что каждая клетка зрительной коры головного мозга реагирует на определенную структуру — одни клетки активируются, когда мы видим горизонтальную линию, другие — когда мы видим вертикальную линию, и т. д. В итоге многие исследователи пришли к выводу, что мозг


использует сигналы этих клеток, называемых детекторами признаков, и каким-то образом структурирует их, формируя наше визуальное восприятие мира.

Несмотря на популярность этой теории, братья ДеВалуа считали, что она справедлива лишь частично. Чтобы проверить свои предположения, они использовали уравнения Фурье для преобразования клетчатых и «шахматных» узоров в простые волны. После этого они протестировали реакцию клеток зрительной коры головного мозга на эти новые волновые образы. Они обнаружили, что клетки мозга реагируют не на изначальные узоры, а на изображения, полученные с помощью преобразований Фурье. Единственный возможный вывод из этого — мозг, как и голография, использует математический метод Фурье для преобразования визуальных образов в волновые формы13.

Впоследствии открытие ДеВалуа было подтверждено рядом других лабораторий по всему миру, и хотя оно не предоставило абсолютных доказательств голографической природы мозга, этого было достаточно, чтобы убедить Прибрама в правильности его теории. Воодушевившись идеей о том, что зрительная кора мозга реагирует не на образы, а на различные волновые частоты, он занялся пересмотром роли волновых колебаний в работе других органов чувств.

Вскоре он понял, что ученые XX века недооценивали эту роль. За сто лет до открытия ДеВалуа немецкий физик и физиолог Герман фон Гельмгольц показал, что ухо представляет собой частотный анализатор. Более поздние исследования продемонстрировали, что чувство обоняния зависит от так называемых осмических частот. Эксперименты Бекеши показали, что наша кожа чувствительна к вибрациям, а также предоставили некоторые доказательства того, что чувство вкуса также связано с анализом частот. Интересно, что Бекеши обнаружил: математические уравнения, позволившие ему спрогнозировать поведение испытуемых на различные частоты вибраций, также принадлежат к категории преобразований Фурье.

 

Танец как волновая форма

Но больше всего Прибрама поразило открытие русского ученого Николая Бернштейна, согласно которому движения нашего тела тоже закодированы нашим мозгом в виде волновых форм Фурье. В 1930-х годах Бернштейн одевал людей в черные трико и рисовал на их локтях, коленях и других суставах белые точки. Затем он ставил их перед черной стеной и снимал на камеру, как они танцуют, ходят, прыгают, наносят удары, печатают на пишущей машинке и выполняют различные другие физические действия.

Когда он проявил пленку, на ней были видны лишь белые точки, двигающиеся по различным сложным траекториям (см. рис. 6). Бернштейн проанализировал траектории точек с помощью уравнений Фурье и преобразовал их в волновые формы. К своему удивлению, он обнаружил, что волновые формы содержали скрытую структуру, которая позволяла спрогнозировать следующие движения испытуемых с точностью до миллиметров.


Рис. 6. Русский ученый Николай Бернштейн рисовал на суставах танцоров белые точки и снимал на камеру, как они танцуют на фоне черной стены. Преобразовав их движения в волновые формы, он обнаружил, что их можно проанализировать с помощью уравнений Фурье — тех самых, благодаря которым Габор изобрел голографию.

Когда Прибрам познакомился с открытием Бернштейна, он сразу осознал его важность. Появление скрытых структур после анализа движений с помощью уравнений Фурье могло быть вызвано тем, что именно в таком виде движения фиксируются мозгом. Если мозг анализирует движения, разбивая их на частотные составляющие, этим можно объяснить, почему мы способны быстро обучаться различным сложным физическим задачам. Например, когда мы учимся ездить на велосипеде, мы не запоминаем каждую деталь процесса. Мы воспринимаем целостное плавное движение. Эту плавную целостность было бы сложно объяснить, если бы наш мозг хранил информацию поэлементно. Если же мозг анализирует подобные задачи с помощью преобразований Фурье и поглощает их как единое целое, то все становится куда более понятным.

Реакция научного сообщества

Несмотря на все доказательства, голографическая модель Прибрама продолжает вызывать полемику. Проблема в том, что существует множество популярных теорий работы мозга, и у каждой из них есть свои доказательства. Некоторые исследователи считают, что рассредоточенная природа памяти объясняется изменением уровня содержащихся в мозге разного рода химических веществ. Другие же утверждают, что память и обучение зависят от электрических колебаний больших групп нейронов. У каждой школы мысли есть свои ярые приверженцы, поэтому большинство ученых считают аргументы Прибрама недостаточно убедительными. Например, нейропсихолог Фрэнк Вуд из Медицинской школы Боумена Грея в Уинстон-Сейлеме, штат Северная Каролина, считает, что «экспериментальных доказательств в пользу голографии очень мало»14. Прибрама озадачили подобные заявления, и в ответ на них он приводит тот факт, что в выпущенной им книге содержится свыше 500 подобных доказательств.

Другие исследователи согласны с Прибрамом. Доктор Ларри Досси, бывший главврач больницы Медикал-Сити в Далласе, штат Техас, уверен, что теория Прибрама бросает вызов многим устоявшимся представлениям о мозге. Тем не менее он считает, что «многих специалистов эта идея привлекает лишь потому, что они понимают неадекватность классических теорий»15.

Невролог Ричард Рестак, автор серии передач «Мозг» на телеканале PBS, разделяет точку зрения Досси, отмечая, что, несмотря на множество доказательств равномерного распределения различных человеческих способностей в мозгу, большинство исследователей продолжают цепляться за идею о том, что функции имеют четкое в нем местонахождение, подобно тому как города имеют четкое местонахождение на карте. Рестак считает, что подобные теории не только являются чересчур упрощенными, но и выступают в качестве «смирительной рубашки», не позволяющей нам познать подлинную


сложность мозга16. По его мнению, «Голографическая теория не только кажется вероятной, но и представляет собой лучшую модель деятельности мозга из всех существующих на данный момент»17.

 

Прибрам встречается с Бомом

К концу 1970-х годов у Прибрама накопилось достаточно доказательств, чтобы убедиться в правильности своей теории. Кроме того, в лабораторных условиях ему удалось обнаружить, что нейроны двигательной зоны коры головного мозга реагируют лишь на определенный диапазон частот, что лишь подкрепило его уверенность. Но Прибрама стал беспокоить еще один вопрос. Если картина реальности в нашем мозгу — это вовсе не картина, а голограмма, то на основании чего она создается? Это аналогично тому, как если бы сфотографировать группу сидящих за столом людей, а после проявления пленки вместо людей увидеть лишь размытые пятна интерференционных узоров. Где же истинная реальность — кажущийся объективным мир, который созерцает наблюдатель или фотограф, или же размытые интерференционные узоры, фиксируемые камерой или мозгом? Прибрам понимал, что логическим выводом из голографической модели мозга может быть утверждение о том, что объективная реальность — мир, в котором существуют кофейные чашки, горные вершины, деревья и настольные лампы, —- возможно, и вовсе не существует, или по крайней мере не существует в том виде, в каком мы ее себе представляем. А может, мистики на протяжении всех этих веков говорили правду и реальность — это всего лишь майя, иллюзия, а внешний мир — это потрясающая симфония резонирующих волн, «вселенная вибраций», превращающаяся в известный нам мир только

после прохождения через наши органы чувств?

Понимая, что ответ на этот вопрос может скрываться за пределами сферы его специализации, Прибрам обратился за советом к своему сыну-физику. Сын посоветовал ему познакомиться с работами физика по имени Дэвид Бом. Последовав этому совету и ознакомившись с работами Бома, Прибрам был поражен. Он не только нашел ответ на свой вопрос, но и узнал, что, согласно Бому, вся Вселенная представляет собой голограмму!

КОСМОС КАК ГОЛОГРАММА

Нельзя не поражаться тому, как Бом разорвал рамки устоявшихся научных представлений и создал абсолютно новую теорию, способную логически объяснить все разнообразие физических явлений с совершенно неожиданной точки зрения… Эта теория является настолько интуитивно очевидной, что многие уверены: Вселенная просто не может быть иной, чем ее описывает Бом.

Джон Бриггс и Дэвид Пит. Зеркальная вселенная

 

Путь, который привел Бома к уверенности в голографической природе Вселенной, начался в мире субатомных частиц. Бом с раннего возраста начал интересоваться наукой и природой вещей. Еще в детстве, когда он жил в городе Уилкс-Барре, штат Пенсильвания, он изобрел герметичный чайник, и его отец — успешный бизнесмен — посоветовал ему попробовать заработать на своем изобретении. Но после того, как юноша узнал, что для этого нужно сначала провести исследование рынка, предлагая свое изобретение всем подряд, он потерял интерес к бизнесу18.

Однако интерес к науке никуда не делся, и любопытство Бома заставило его искать новые непокоренные вершины. Он нашел одну из таких вершин — самую труднодоступную — в 1930-х годах, во время учебы в Государственном колледже штата Пенсильвания. Именно здесь он впервые познакомился с квантовой физикой.


Увлечение этой наукой понять несложно. Новая неизведанная земля, обнаруженная физиками в недрах атома, таила в себе больше удивительных вещей, чем все открытия Кортеса и Марко Поло. Самым интригующим в этом новом мире было то, что все в нем казалось противоречащим здравому смыслу. Он был больше похож на волшебную страну, чем на часть естественного мира; на реальность Алисы в Стране Чудес, где царили переворачивающие все представления логики с ног на голову необъяснимые силы.

Вот одно из самых поразительных открытий квантовой физики: если материю разбивать на все более и более мелкие частички, то рано или поздно мы достигнем точки, в которой эти частички — электроны, протоны и т. д. — больше не обладают свойствами материи. Многие из нас представляют себе электрон как маленький вращающийся шарик, но нет ничего более далекого от истины. Хотя электрон и может иногда вести себя как крохотная частица, физики обнаружили, что фактически он не имеет пространственных измерений. Большинству из нас это сложно представить, потому что на нашем уровне бытия все вещи имеют протяженность в пространстве. Но если бы вы попробовали измерить диаметр электрона, вы бы поняли, что это невозможно. Электрон не является материальным объектом в привычном для нас смысле.

Кроме того, физики обнаружили, что электрон может вести себя либо как частица, либо как волна. Если направить электрон на выключенный телевизионный экран, то при его столкновении с фосфоресцентным покрытием экрана появится светлая точка. Это указывает на то, что электрон обладает свойствами частицы.

Но это не единственная форма, которую может принимать электрон. Он может превратиться в облако энергии и вести себя как волна, распространяющаяся в пространстве. В этом состоянии электрон способен на вещи, не свойственные никаким другим частицам. При столкновении с преградой, в которой есть два отверстия, он может пройти через оба отверстия одновременно. При столкновении друг с другом волнообразные электроны могут даже образовать интерференционные узоры. Электрон, подобно оборотню из сказок, может принимать форму как частицы, так и волны.

Этим свойством хамелеонов обладают все субатомные частицы, а также все те явления, которые изначально считались обладающими исключительно волновой природой. Свет, гамма-лучи, радиоволны, рентгеновские лучи — все они могут превращаться из волны в частицу и обратно. В настоящее время физики считают, что субатомные явления должны классифицироваться не как волны или частицы, а как отдельная категория, включающая в себя описанную двойственную природу. Ученые называют явления этой категории квантами и предполагают, что из них состоит вся Вселенная*.

Что самое поразительное, существуют факты, доказывающие, что кванты проявляются в виде частиц только тогда, когда мы на них смотрим. Например, результаты экспериментов свидетельствуют о том, что, когда за электроном никто не наблюдает, он ведет себя исключительно как волна. Физики смогли прийти к такому выводу благодаря разработанной ими стратегии отслеживания поведения электрона в момент, когда за ним не ведется наблюдение (стоит отметить, что это лишь одна из возможных интерпретаций результатов экспериментов, и не все физики с ней согласны; как мы увидим, у Бома была собственная интерпретация).

Это, опять же, кажется каким-то волшебством, не похожим на поведение, ожидаемое нами от естественного мира. Представьте себе, что у вас есть шар для боулинга, который является таковым только тогда, когда вы на него смотрите. Если посыпать дорожку для боулинга тальком и покатить этот «квантовый» шар в сторону кеглей, то, когда вы будете на него смотреть, на дорожке образуется непрерывная прямая линия — след от шара. Но если вы на секунду закроете глаза и не будете смотреть на шар, вы увидите, что линия

 

 
 

* Кванты — явления, обладающие одновременно свойствами частиц и волн, — называют также волновыми частицами.


оборвалась и появилась широкая волнообразная полоса, похожая на след, оставляемый змеей на песке в пустыне (см. рис. 7).

Рис. 7. Физики обнаружили убедительные доказательства того, что электроны и другие кванты проявляются как частицы только тогда, когда мы на них смотрим. В остальных случаях они ведут себя как волны. Это подобно тому, как если бы у вас был шар для боулинга, который образует непрерывную линию на дорожке, когда вы за ним наблюдаете, и волнообразный след — когда вы закрываете глаза.

С подобной ситуацией и столкнулись физики, когда обнаружили, что кванты превращаются в частицы только тогда, когда за ними наблюдают. Ник Герберт — сторонник этой интерпретации — говорил, что ему иногда кажется, что мир за его спиной

— это «бесформенный и вечно меняющийся квантовый суп». Но когда он оборачивался, пытаясь увидеть этот суп, его взгляд мгновенно «замораживал» его, снова превращая в привычную реальность. Он считал, что из-за этого мы все подобны легендарному царю Мидасу, который не знал, какой на ощупь шелк или прикосновение человеческой руки, поскольку все, к чему он прикасался, превращалось в золото. «Точно так же люди не могут почувствовать подлинную текстуру квантовой реальности, — говорил Герберт, — потому что все, к чему мы прикасаемся, превращается в материю»19.

Нильс Бор и взаимосвязанность частиц

В квантовой реальности особое внимание Бома привлекла странная взаимосвязанность субатомных явлений, на первый взгляд не имеющих никакого отношения друг к другу. Как ни странно, большинство физиков не придавали этому большого значения. Фактически, это безразличие привело к тому, что один из самых известных примеров такой взаимосвязанности в течение нескольких лет скрывался в одном из основных предположений квантовой физики, пока его наконец не обнаружили.

Это предположение было сформулировано одним из основателей квантовой физики — датским ученым Нильсом Бором. Бор указал, что если субатомные частицы существуют только в присутствии наблюдателя, то не имеет смысла говорить о свойствах и характеристиках частицы до момента начала наблюдения. Это возмутило многих физиков, так как наука, по большому счету, основывается на обнаружении свойств явлений

«объективного мира». Если эти свойства появляются лишь в процессе наблюдения, как это отразится на будущем науки?

Одним из тех, кого озадачило предположение Бора, был Эйнштейн. Несмотря на его большую роль в становлении квантовой теории, Эйнштейну не очень нравилось направление, в котором развивалась новая наука. В частности, вывод Бора, что свойств частицы не существует до начала наблюдения, вызвал у него неодобрение, так как в сочетании с другими открытиями квантовой физики это означало бы, что элементарные частицы взаимосвязаны самым невероятным образом.

Речь идет об открытии, согласно которому некоторые субатомные процессы ведут к возникновению пары частиц с идентичными или близкими свойствами. Представьте себе крайне неустойчивый атом, который физики называют позитронием. Позитроний состоит из электрона и позитрона (позитрон — это электрон с положительным зарядом). Так как позитрон — это античастица электрона, они аннигилируют и распадаются на два кванта света, или «фотона», двигающихся в противоположных направлениях (способность


превращаться из одного вида частицы в другой — это еще одно свойство квантов). Согласно квантовой физике, вне зависимости от расстояния между фотонами у них всегда будет одинаковый угол поляризации. (Поляризация — это пространственная ориентация волнового аспекта фотона при его движении из изначальной точки.)

В 1935 г. Эйнштейн и его коллеги Борис Подольский и Натан Розен опубликовали свою известную статью под названием «Можно ли считать, что квантово-механическое описание физической реальности является полным?». В ней они объясняли, почему существование подобных парных частиц доказывает неправоту Бора. Можно воспроизвести две такие частицы — например, фотоны, образовавшиеся при распаде позитрония, — и позволить им переместиться на достаточно большое расстояние друг от друга*. После этого их можно перехватить и измерить их угол поляризации. Если измерения будут произведены в один и тот же момент времени и угол поляризации — как прогнозирует квантовая физика — окажется одинаковым и если Бор был прав и такого свойства, как поляризация, не существует до момента наблюдения, то это значит, что два фотона каким-то образом могут общаться друг с другом, чтобы «договориться» об одинаковом угле поляризации. Но проблема в том, что, согласно теории относительности Эйнштейна, ничто не может путешествовать со скоростью, превышающей скорость света, не говоря уже о мгновенном перемещении, поскольку это было бы равнозначно разрушению ограничений времени и породило бы множество неприемлемых парадоксов. Эйнштейн и его коллеги были уверены в том, что ни одно «разумное объяснение» реальности не может допустить существования подобной взаимосвязанности, при которой скорость общения превышает скорость света, а значит, Бор был неправ20. Это аргументирование получило название парадокса Эйнштейна—Подольского—Розена, или, сокращенно, EPR -парадокс.

Но Эйнштейну не удалось переубедить Бора. Вместо того чтобы допустить скорость связи фотонов, превышающую скорость света, тот предложил другое объяснение. Если субатомные частицы не существуют до момента наблюдения, то их нельзя считать отдельно существующими «объектами». Таким образом, Эйнштейн основывал свои аргументы на ошибочном представлении о независимом существовании двух частиц. На самом деле они являются частью единой системы, поэтому не имеет смысла рассматривать их отдельно друг от друга.

Со временем большинство физиков согласились с интерпретацией Бора. Помимо прочего, триумф Бора был подкреплен тем фактом, что квантовая физика настолько успешно прогнозировала явления, что мало кто из ученых желал допускать существование в ней изъянов. Кроме того, когда Эйнштейн со своими коллегами выдвинул предположение о парных частицах, подобный эксперимент было невозможно воспроизвести в лабораторных условиях по техническим и другим причинам. Поэтому о нем быстро забыли. И несмотря на то, что аргумент Бора был нацелен на опровержение критики квантовой теории Эйнштейном, как мы увидим, его идею о неделимости субатомных систем можно применить и к объяснению природы реальности. Увы, ученые закрыли на это глаза, и идея о взаимосвязанности частиц была отложена в долгий ящик.

Живое море электронов

В начале своей карьеры в физике Бом также принимал точку зрения Бора, однако он был озадачен отсутствием у Бора и его последователей интереса к взаимосвязанности частиц. После окончания Государственного колледжа штата Пенсильвания Бом поступил в Калифорнийский университет в Беркли, и перед получением в 1943 г. докторской степени он работал в действующей при университете радиационной лаборатории Лоуренса. Там он встретился с еще одним поразительным примером квантовой взаимосвязи.

 

 
 

* В своем теоретическом эксперименте Эйнштейн и коллеги использовали другой субатомный процесс, но я привожу в качестве примера распад позитрония, потому что его проще представить.


В радиационной лаборатории Бом начал свою эпохальную работу по исследованию плазмы. Плазма — это газ с высокой концентрацией электронов и положительно заряженных ионов. К своему удивлению, он обнаружил, что в плазме электроны ведут себя не как самостоятельные частицы, а как часть единого взаимосвязанного целого. Хотя индивидуальные движения электронов казались хаотичными, большое количество электронов приводило к эффектам, носившим удивительно организованный характер. Подобно некоему амебоподобному существу, плазма постоянно регенерировалась и формировала оболочку вокруг любых инородных тел21. Бома настолько поразили эти органические свойства плазмы, что он позже говорил, что у него часто возникало ощущение, будто море электронов «живое»22.

В 1947 г. Бом был приглашен в Принстонский университет в качестве старшего преподавателя. Здесь он расширил поле своих исследований, начав также изучать поведение электронов в металлах. И он обнаружил, что кажущееся беспорядочным движение индивидуальных электронов производит хорошо организованный общий эффект. Как и в случае с плазмой, которую он изучал в Беркли, здесь речь шла не о двух частицах, каждая из которых каким-то образом знала о действиях другой, а о целом океане частиц, каждая из которых будто бы знала, что происходит с триллионами других. Бом назвал такое коллективное движение электронов термином «плазмой», и их открытие принесло ему хорошую репутацию в мире физики.

Разочарование Бома

Бом был все больше озадачен интерпретацией квантовой теории Бором, так как осознавал важность взаимосвязанности частиц и в то же время был неудовлетворен рядом других теорий физики. После трех лет преподавания в Принстоне он решил написать учебник, думая, что это поможет ему самому лучше разобраться в этом вопросе. Осуществив это, он понял, что по-прежнему не удовлетворен изложением теории квантовой физики. Бом решил отправить копии учебника Бору и Эйнштейну. От Бора ответа не последовало, а вот Эйнштейн связался с ним и сообщил, что, поскольку они оба работают в Принстоне, им стоит встретиться и обсудить книгу. Во время первой встречи — за которой на протяжении следующих шести месяцев последовала еще целая серия воодушевленных дискуссий, — Эйнштейн с энтузиазмом сообщил Бому, что не встречал более ясного представления квантовой теории. Тем не менее он признал, что, как и Бом, не удовлетворен ею полностью.

В ходе своего общения ученые обнаружили, что они разделяют восхищение способностью теории прогнозировать явления. Но им не давало покоя то, что с ее помощью невозможно понять структуру, лежащую в основе Вселенной. Бор и его последователи утверждали, что квантовая теория является полной и невозможно прийти к более ясному пониманию того, что происходит в микромире. Это было равносильно заявлению, что за субатомным уровнем нет никакой более глубокой реальности, не стоит ждать ответов на дальнейшие вопросы, что, конечно же, задевало философскую чувствительность Бома и Эйнштейна. И хотя во время своих встреч они обсуждали и другие темы, Бом никак не мог выбросить из головы эти мысли. Вдохновившись своим общением с Эйнштейном, он встал на его сторону и решил искать альтернативный подход к описанию квантовых явлений. Когда его учебник «Квантовая теория» увидел свет в 1951 г., он сразу был признан классическим трудом, однако сам Бом в это время уже не был стопроцентным приверженцем изложенных в нем идей. Его неустанный разум уже был занят поисками лучшего способа описания реальности.

Новый вид поля и пуля, убившая Линкольна

После общения с Эйнштейном Бом стал искать эффективную альтернативу интерпретации Бора. Вначале он выдвинул гипотезу о том, что частицы вроде электронов


при отсутствии наблюдателя все же существуют. Также он предположил, что за незыблемой стеной Бора имеется более глубокая реальность — неизвестный пока науке субквантовый уровень. Исходя из этих предположений он обнаружил, что, допустив существование на этом субатомном уровне нового вида поля, можно дать объяснение открытиям квантовой физики, которое будет не хуже того, которое предложил Бор. Бом предположил, что этот гипотетический вид поля, которое он назвал квантовым потенциалом, пронизывает все пространство, подобно гравитационному полю. Однако в отличие от гравитационного, магнитного и других полей, его воздействие не зависит от расстояния. Это поле действует незаметно, но его влияние везде одинаково. Бом опубликовал свою альтернативную интерпретацию квантовой теории в 1952 году.

Этот новый подход в основном встретился с негативной реакцией. Некоторые физики были настолько убеждены в невозможности существования альтернатив, что сразу же отклонили идеи Бома. Другие стали активно критиковать его умозаключения. В конечном счете практически все аргументы сводились к различиям в философской интерпретации. Однако точка зрения Бора так глубоко укоренилась в научной среде, что альтернативный подход Бома рассматривался чуть ли не как ересь.

Несмотря на всю критику, Бом был твердо убежден в том, что теория Бора не дает полного объяснения реальности. Он также считал, что наука не способна адекватно оценить новые идеи, и в своей вышедшей в 1957 г. книге «Причинность и случайность в современной физике» проанализировал несколько философских допущений, ответственных за подобную ограниченность науки. Одним из таких широко распространенных допущений был постулат о том, что любая теория, в том числе и квантовая, может быть полной и совершенной. Бом критиковал это предположение, указывая на то, что природа вполне может быть бесконечной. Бом утверждал, что, поскольку ни одна теория не может полностью описать то, что является бесконечным, научный поиск будет более продуктивным, если ученые откажутся от подобных допущений.

В своей книге Бом указывал, что взгляды науки на причинность также сильно ограничены. Ученые считали, что большинство следствий имеют одну или несколько причин. Однако Бом предполагал, что следствие может иметь бесконечное число причин. Например, если спросить кого-либо, что послужило причиной смерти Авраама Линкольна, то вам могут ответить, что это была пуля из ружья Джона Уилкса Бута. Но полный список причин, которые привели к смерти Линкольна, может включать все предшествовавшие изготовлению ружья события, все факторы, заставившие Бута пойти на убийство, все шаги эволюции, в результате которой человек смог держать оружие, и так далее. Бом признавал, что в большинстве случаев многими причинами, которые привели к определенному следствию, можно пренебречь, однако считал, что ученые не должны забывать о том, что ни одна пара «причина—следствие» не существует отдельно от единой целостной Вселенной.

 

Если хочешь знать, где ты находишься, спроси у нелокальности

А еще в этот период Бом продолжал шлифовать свой альтернативный подход к квантовой физике. При более пристальном анализе квантового потенциала он обнаружил у него еще ряд свойств, которые бросают серьезный вызов ортодоксальной науке. Одно из них — это значение целостности. Классическая наука рассматривала целостность системы как результат взаимодействия ее составляющих. Но квантовый потенциал указывал, что в действительности поведение частей координируется целостностью. Это предположение не только представляло собой развитие идеи Бора о том, что субатомные частицы являются не самостоятельными «объектами», а частью сложной неделимой системы, но также в некотором смысле предполагало первичность целостности.


Эта гипотеза также объясняла, каким образом электроны в плазме (а также в других особых состояниях, таких как сверхпроводимость) могут вести себя как единое взаимосвязанное целое. По словам Бома, эти электроны «не ведут себя хаотично потому, что благодаря действию квантового потенциала система выполняет координированные действия, больше похожие на балет, чем на стихийную толпу людей». И он снова отмечает, что «такая квантовая целостность ближе к организованному функционированию органов живого существа, чем к работе отдельных частей машины»23.

Еще более удивительное свойство квантового потенциала заключается в его связи с л


Поделиться с друзьями:

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.079 с.