Обожаю наших популяризаторов наук. Самые любимцы - доктор физмат-наук Алексей Семихатов и физик-астроном Владимир Сурдин. Удивительно завлекающе и загадочно, в меру не понятно (чтоб ощущать дистанцию между дилетантом и профи), они рассказывают про нашу Вселенную. И делают это столь прекрасно, что породили (да-да, породили, не побоюсь этого слова) новый уникальный жанр.
Их "беседы" нынче - мэйнстрим. Чтоб мамаши, забирающие детишек из садов-школ, и обсуждали между собой квантовую запутанность?! Мужчины - да, случалось, и не только в курилках. Но эта двоица обаяла и женскую аудиторию - когда такое бывало?
Услышав в двадцатый раз от Алексея, что вопрос "где находится электрон?" есть абсолютно глупый, запрещённый и невозможный, мы, слушатели, наконец, это поняли приняли. Профи в теории фундаментальных частиц таки убедил аудиторию - вот этим невыразимо пластичным взмахом руки, осциллирующей с длиной волны в пол-ладони, балерина только и повторит, ой, не в ту степь, простите.
В общем, ему удалось вбить нам в головы, что мир элементарных частиц выстроен наоборот, чем наш. Дэльта-икс на дельта-вэ больше либо равно константе (соотношение Гейзенберга) означает, что электрон нельзя зафиксировать, "поймать", и для описания его состояния не подходит классический набор {координата, скорость}. Математически его состояние определяется волновой функцией, которая есть суперпозиция бесконечного числа наборов условных координат. А любое запихивание его в "сачок" есть событие случайное. Это "запихивание" зовётся экспериментом и есть интерфейс общения наших двух миров. Интерфейс этот сильно не совершенен, но уж какой есть. А не совершенен потому, что, будучи произведён, выдаёт конкретное число, а электрон не может быть где-то, он везде. И свою личную жизнь (где он, с кем и как запутан) свято хранит. Измерение же рушит внутренний мир электрона, и в отместку тот выдаёт что попало. Слон в посудной лавке и то ловчее, чем экспериментатор.
Короче, микромир защищается от макро и пока успешно. Сами спутанные частицы между собой общаются мгновенно, но нам вторгаться в их "личную переписку" не позволяют.
Я даже сумела поколебать верование в Эйнштейна своего школьника, не сомневающегося до того в существовании абсолютной скорости во Вселенной (скорости света с): "А вот Семихатов сказал, что квантовой запутанности чихать на расстояние и время, информация передаётся уж всяко быстрее цэ. А то, что мы не можем это использовать - так это пока. Пока интерфейс общения между "микро-" и "макро-" не налажен".
Но есть надежда и нам когда-нибудь овладеть тайной... - уловила я сей позыв в тоскливом взгляде Алексея. А в глазах школьника промелькнул шальной огонёк: когда-нибудь он размолотит этот интерфейс до удобоваримого вида.
А пока... Да, существует некая математическая вероятность итога "ловли" электрона, но она работает на сотнях тысяч попытках, а когда попыток штук десять, что и происходит в конкретном эксперименте, то можно получить совершенно любые комбинации. И конкретный "улов" электрона в этих десяти попытках - есть набор величин, которые абсолютно случайны, то есть не алгоритмизируемы в принципе. Между прочим, научиться настолько случайно клепать случайные числа - предмет мечтаний программистов, создающих генераторы псевдослучайных чисел, поскольку их-то генераторы внутри себя по-любому скрывают код.
Таким образом, результат, что случается при измерении - не вычислим. Личная жизнь микрочастиц для нас недоступна.
Да, природа - она такая, - со вздохом заметил А.Семихатов, - в ней есть и вычислимое, и невычислимое.
На примере видео с А.Семихатовым "Через тернии к звёздам (Большой взрыв. Телепортация)" покажу, куда способно завести женскую мысль некоторая недосказанность и "недоверченность" современных научных воззрений, если применить их к теме нашего конкурса - а именно, к зомби.
Что такое сознание? - это первое, что следует выяснить для полной проработки темы. У нас оно есть, а у зомби... не то чтобы нет, но находится в зачаточном или изменённом состоянии, то есть по этому параметру зомби и живые явно расходятся.
Строй алчных зомби, прущих жрать людей - есть некий образец, как ведут себя зомби. Только и могут, что производить элементарные операции: нюхать, бегать, кушать. К тому же они зачастую мёртвые, восставшие из могил, то есть кровь в жилах не течёт и дыхания нет. Но пищевой тракт и двигательные мускулы, однако, работают.
Как же определить сознание математически? Семихатов выкрутился гениально: "Всё, что мы можем точно утверждать про сознание - это то, что оно не вычислимо".
Не вычислимо наблюдателем. Нами.
И ссылается он на сэра Роджера Пенроуза, который первый постулировал невычислимость сознания.
И ведь как же верно! Все прочие "накрутки" на это определение спорны, уходят в догадки, сказки, мистику.
А что в природе есть ещё невычислимое, помним? Правильно, мир элементарных частиц.
Вот Пенроуз их и связал. Предположил, что где-то в мозгу таится некая квантовая система, достаточно большая (почти макро), чтобы квантовую случайность отразить распределением сигналов в мозгу.
Идея Пенроуза - маргинальная, - сказал Семихатов, - не поддержана учёными, но кто знает... гипотеза будоражит воображение. Красиво же - квантовая природа сознания!
И это не совсем голословно, - добавил со вздохом. - Известно, что синапсы мозга реагируют на физические корреляторы (красный и зелёный цвета дают разную реакцию). Биологи уже обнаружили в мозгу человека некие микротьюболы, которые подозревают в поддержке-переносе некой корреляции... но это пока не точно. Пока же я должен констатировать, что теория Пенроуза - спекулятивная.
Заворожил, называется, слушателей - и лбом об стол.
А давайте сами порассуждаем, глянем на сознание под другим углом.
В квантовом мире имеем частицы, в мозгу - синапсы, проводящие сигналы и составленные из всяких-разных типов струн. И ведут себя те и другие, повторюсь, не вычислимо. Их нельзя в принципе обсчитать какой-либо программой, чтоб точно составить модель объекта. Это то, что можно утверждать уверенно, математически выверено.
А ведь цимес в том, что модель-то - нам и не нужна! Тьюболы там или мьюболы - без разницы.
Мы, жители макромира, не зная внутренней структуры, прекрасно можем предсказывать поведение элементарных частиц в нашем мире, причём с большой точностью. Настолько большой, что захватывает дух. Энергия, выделяемая электроном при опускании электрона с высокого на более низкий энергетический уровень, измеряется учёными с точностью до двадцатого знака.
Что же управляет поведением квантовой системы, то есть изменением её состояния (описываемого волновой функцией) с течением времени?
Так уравнение Шредингера же! То самое главное уравнение квантовой механики, из которого вытекает и 2й закон Ньютона, и уравнения Максвелла в электродинамике, и много чего ещё. Потрясающее достижение человеческой мысли и интуиции. Оно угадано Шредингером - как и прочие великие уравнения. Не выведены, да, а угаданы.
Так вот, внимание, генеральная идея. Если написать уравнение Шредингера для струн (пока вроде бы никто не решился), мы с его помощью - по аналогии - с большой точностью определим поведение человека с течением времени. Для любых параметров внешнего воздействия. Цепочку струна - синапсы - поведения человека протянуть, думаю, возможно.
В том числе имеются некие воздействия, превращающие человека в зомби. Набор параметров этого внешнего воздействия будет весьма редкий (иначе наблюдали бы толпы зомби), однако такой набор существует (коль есть в описаниях, сказках, единичных рассказах работников медицины). В бесконечном наборе есть всё.
Ещё раз, подробнее.
Что оно такое, квантовый мир на уровне элементарных частиц - не понятно, но и не стоит туда, в их вотчину, лезть. Тот мир хорошо защищён от нашего, не выносит подглядывания (то бишь измерения). Однако, если правильно на него макро-воздействовать, мы можем управлять им с хорошей точностью (с помощью уравнения Шредингера).
Рассмотрим конкретный пример применения квантовой механики. На спутниках, вращающихся на орбите вокруг Земли, исправно работают атомно-лучевые трубки (АЛТ) в качестве стандарта квантовой частоты. С их помощью возможно разглядеть поверхность Земли с погрешностью 1см. В основе расчёта - уравнение Паули, которое есть обобщённое уравнение Шредингера. Паули добавил в рассмотрение заряженные частицы со спином одна вторая (это электрон) и внешнее электромагнитное поле. Решая, нашёл, что энергетические уровни расщепляются на подуровни (эффект Зеемана), которые и вычислил. Остальные расчёты - уже дело техники.
Таким образом, введя в уравнение Шредингера заряд для частицы и окружив её магнитами, получили конкретное специфическое решение, а с ним и прибор.
По аналогии, если воздействовать на мозг человека неким образом, мы получим (согласно уравнению Шредингера) определённый отклик со стороны синапсов. А, значит, и в поведении человека. При этом уравнение Шредингера придётся обобщить на струнные структуры и заложить внешние факторы.
Почему бы не существовать набору внешних воздействий, вызывающему отклик, повторяющий поведение зомби? Причём зомби мы можем делать разных, варьируя внешними условиями. Перебрал, например, с длиной волны - получи злых, недобрал - добрых. А количество введённой/отнятой энергии определит разную степень оживления/умертвления субъекта.
И ответ на вопрос, вынесенный в заголовок - математика с физикой не запрещают.
Ничо не знаю, не виноватая я, это всё Семихатов, я лишь слегка обобщила.