Матерія та розум: від дилем квантової механіки до «теорії всього» Ейнштейна

Альберт Ейнштейн

(Minghui.org) Емпірична наука заснована на матеріалізмі, який стверджує, що матерія є фундаментальною субстанцією і що все, включно із свідомістю, є наслідком матеріальних взаємодій. Однак безліч відкриттів в науці, особливо в галузі квантової механіки, показали, що розум може бути однією з реальностей першого порядку, що управляють матерією.

Ефект спостерігача: світ невизначеності

«Ефект спостерігача» у квантовій механіці полягає у тому, що спостереження за квантовим явищем може змінити вимірюваний результат експерименту. Цей ефект спостерігача проявляється, наприклад, у відомому «експерименті з двома щілинами», який збентежив знаменитих учених, зокрема й Альберта Ейнштейна. Ефект спостерігача вже давно кидає виклик матеріалізму.

Експеримент із двома щілинами

Переклад слів на картинці: лазерний промінь, електрони, пластина з двома паралельними щілинами, інтерференційна картина (від англ. interference — втручання, перешкода), екран

Британський вчений Томас Янг провів перший експеримент із двома щілинами у 1801 році. Один із дослідів полягав у тому, що промінь світла проходив через дві паралельні щілини на пластині, за якою був розташований екран. Світлова хвиля, проходячи через щілини, поділялася на дві нові хвилі, які потім «заважали» одна одній (змішувалися одна з одною). Коли пік однієї світлової хвилі зустрічався з піком іншої хвилі, вони посилювали одна одну, даючи яскравіше світло. Коли пік однієї хвилі зустрічався з впадиною іншої хвилі, вони нейтралізували одна одну. Таким чином Янг спостерігав цікаву інтерференційну картину — чергування яскравих і темних смуг на екрані. Сер Ісаак Ньютон вважав, що світло складається тільки з частинок, а експеримент Янга продемонстрував, що світло поводиться швидше як хвиля.

У пізніших експериментах такого типу до подвійної щілини замість світла спрямовували частинки атома (електрони, протони, атоми, фотони і т.д.), і як і раніше спостерігалися світлі та темні смуги, що чергуються. Цей результат спантеличив учених, тому що всі ці об'єкти були частинками й не повинні були створювати яскраві та темні смуги, що чергуються, подібно до світлових хвиль, згаданих вище.

Деякі вчені вважали, що класичні частинки, такі як електрони, також мають характеристики хвилі, тому вони інтерферують один з одним в експериментах, точно так само, як світлова хвиля. В 1905 році Ейнштейн опублікував кілька статей, в яких обговорювався цей ефект. Це принесло йому Нобелівську премію і заклало основу корпускулярно-хвильового дуалізму у квантовій механіці. Тобто те, що ми вважаємо «частинками», має характеристики як частинок, так і хвиль.

Характеристика двоїстості була продемонстрована у подальших експериментах. Уточнювалося: якби електрони (або фотони) прямували до щілин один за одним (щоб у них не було можливості заважати один одному), тоді чи вдарялися б вони об екран як класичні частинки, або створювали смуги, що чергуються? Численні експерименти показали друге — навіть один електрон інтерферує сам з собою, створюючи світлі й темні смуги, що чергуються. Але це збиває з пантелику: як один електрон може знати куди йти, й зрештою генерувати смуги чергування? Ба більше, електрон, здавалося, перетинав обидві щілини одночасно й зливався з іншого боку, демонструючи корпускулярно-хвильовий дуалізм.

Було проведено додаткові експерименти. Біля щілин було поміщено металошукач, картина на екрані перетворювалася на картину частинок із двох смуг (замість чергування яскравих та темних смуг). Інтерференційна картина зникла, начебто частинки знали, що за ними спостерігають, не хотіли бути спійманими під час проходження через щілини у вигляді хвилі. Це називається «ефектом спостерігача» — спостереження за частинкою може різко змінити її поведінку.

Квантова фізика (що вивчає поведінку матерії та світла на мікроскопічному рівні в атомному масштабі) була розроблена частково для розуміння ефекту спостерігача. Такі вчені, як Нільс Бор з Копенгагенського інституту, стверджували, що квантова механіка за своєю суттю є внутрішньо недетермінованою (іншими словами, не є жорстко визначеною), і ця точка зору отримала назву «Копенгагенської інтерпретації».

Фізик Браян Грін написав у своїй книзі «Прихована реальність. Паралельні світи й глибинні закони космосу»: «Стандартний підхід до квантової механіки, розроблений Бором та його групою й названий „Копенгагенською інтерпретацією“ на їхню честь, припускає, що кожного разу, коли ви намагаєтеся побачити хвилю ймовірності, сам акт спостереження зводить нанівець ваші спроби».

Ервін Шредінгер створив квантову хвильову функцію, щоб описати рух усієї матерії у вигляді ряду ймовірностей. Інакше кажучи, вважається, що всі фізичні величини перебувають у серії квантових станів з деякими ймовірностями. Однак ми не знаємо, в якому стані насправді перебувають фізичні величини; і доки не буде проведено реальне спостереження, реальність буде розділена між усіма можливостями.

Шредінгер продемонстрував це своїм уявним експериментом «з котом Шредінгера». Гіпотетична кішка поміщується в гіпотетичний ящик, і її доля визначається маленькою пляшечкою зі смертельною синильною кислотою, контрольованою квантовим станом субатомної частинки. Якщо частинка розпадеться, кислота вб'є кішку. Якщо частинка не розпадеться, кислота не виділиться й кішка житиме. Згідно з квантовою механікою, кішка, що сидить у ящику, завжди і жива, і мертва, тому що частинка може перебувати у стані розпаду, і у цілому стані (прим.: це відрізняється від незнання стану кішки через відсутність інформації). Насправді стан кішки (жива вона чи мертва) визначається тоді, коли спостерігач відкриває ящик.

Уявний експеримент показує, що об'єкти у квантовому світі перебувають у невизначеному стані доти, доки в них не втрутиться спостерігач.

Квантова заплутаність

Парадокс в уявному експерименті з котом Шредінгера (доля якого, згідно з квантовою фізикою, не відома доти, доки спостерігач не відкриє ящик) викликав суперечку Бора з Ейнштейном. Їхні дебати на цю тему привернули широку увагу, оскільки були пов'язані з фундаментальним розумінням фізичного світу.

Після того, як Макс Планк відкрив квант (h), Ейнштейн у 1905 році припустив, що світло складається з фотонів. Хоча Бор виступав проти цієї теорії, вона була доведена в 1922 році і тепер широко прийнята науковою спільнотою. У міру того, як принцип невизначеності був введений у квантову механіку й поступово набирав популярність, Ейнштейн турбувався про те, що випадковість порушує принцип причинності, основний причинно-наслідковий зв'язок. Ми можемо не знати, як працює вся інформація про те, як все відбувається, але повинні бути причини, що стоять за цим. «Квантова механіка, безперечно, вражає. Але внутрішній голос каже мені, що це ще не справжня річ, — писав Ейнштейн 1926 року. — Я переконаний, що Він [Бог] не грає в кістки».

Проте більшість учених прийняли Копенгагенську інтерпретацію Бора, й суперечки тривали. У 1935 році Ейнштейн, Борис Подільський і Натан Розен опублікували статтю під назвою «Чи можна вважати квантово-механічний опис фізичної реальності повним?» Вони дійшли висновку, що квантово-механічний опис фізичної реальності з використанням ймовірностей є неповним. Вони просували концепцію локальності, згідно з якою фізичні процеси (або події), що відбуваються в одному місці, не повинні миттєво впливати на іншу подію у віддаленому місці. Концепція локальності здається інтуїтивно правильною, але квантова фізика передбачає, що дві субатомні частки можуть миттєво впливати одна на одну, навіть якщо перебувають на відстані світлових років одна від іншої. Ейнштейн вважав таку взаємодію немислимою й відкидав її як «жахливу дію на відстані».

Однак у 1949 році дослідники з Колумбійського університету показали, що пара частинок може взаємодіяти на великій відстані. У 1998 році фізик Ніколя Гізін та його колеги з Женевського університету у Швейцарії провели експеримент, який показав, що два фотони, що перебувають на відстані 18 кілометрів один від одного, можуть обмінюватися інформацією зі швидкістю, щонайменше, у 10 000 разів вищою від швидкості світла. Коли один фотон змінював властивість, така ж зміна відбувалася з іншим фотоном майже миттєво, ніби якась уявна істота говорила їм обом, щоб вони змінилися. Але як відбувається така взаємодія залишається загадкою.

У пошуках істини

Ейнштейн не переставав шукати істину, наперекір відкриттям, що підтверджують квантову заплутаність. Своїми дослідженнями та відкриттями — від фотоефекту до спеціальної теорії відносності та загальної теорії відносності — він хотів допомогти людству зрозуміти світ. Він показав, що час є відносним і що гравітація викликана викривленням часу й простору. Незадоволений невизначеністю, що лежить в основі квантової механіки, він працював над проєктом, пізніше відомим як «теорія всього», щоб розширити загальну теорію відносності та об'єднати відомі сили у Всесвіті. Він написав статтю для «Бі-Бі-Сі» (BBC) під назвою «Незакінчена симфонія Ейнштейна».

У статті вказувалося, що «робота Ейнштейна ґрунтувалася на ідеї про те, що закони фізики є проявом Божественного плану».

«Завершивши цю „теорію всього“, Ейнштейн сподівався, що позбавить фізику непередбачуваності, що лежить в основі квантової механіки, і зможе показати, що світ передбачуваний і описується красивою, елегантною математикою. Він вірив, що це якраз і є спосіб, яким Бог створив би Всесвіт, — писали у статті. — Він хотів показати, що те, як спільнота квантової механіки інтерпретувала світ, було просто неправильним. Це був проєкт, над яким він працював наступні 30 років до останнього дня свого життя».

Роботу так і не було закінчено. У молодості Ейнштейн одного разу сказав: «Мене не цікавить те чи інше явище. Я хочу знати Його [Бога] думки, все інше — це просто деталі». Це залишилося лише бажанням. «Коли він помирав у Принстонському шпиталі, він, мабуть, розумів, що це були таємниці, які Бог явно прагнув зберегти», — продовжувала стаття «Бі-Бі-Сі».

У травні 1955 року, через місяць після смерті Ейнштейна, журнал Life Magazine опублікував інтерв'ю з Ейнштейном, взяте кілька місяців до цього. Ейнштейн говорив: «Ви знаєте, що це вірно, але ви можете віддати все життя, не маючи нагоди довести це. Розум може просунутися лише до певного моменту, обмежений тим, що він знає й що може довести... Настає момент, коли розум робить стрибок — назвіть це інтуїцією чи як завгодно — і виходить на вищий рівень знань, але ніколи не може зрозуміти, як він туди потрапив. Всім великим відкриттям передував такий стрибок».

Матерія та розум

Спроби вчених зрозуміти людство й світ тривали і в інших галузях, пов'язаних із квантовою наукою. «Нещодавні свідчення про значний квантовий зв’язок у теплих біологічних системах, безмасштабну динаміку та активність мозку наприкінці життя підтримують ідею квантової основи свідомості, яка імовірно може існувати незалежно від біології в різних скалярних площинах геометрії простору-часу», — написав Стюарт Хамероф з Аризонського університету в книзі «Вивчення меж відносин між розумом та мозком», виданій у 2012 році.

Крім Копенгагенської інтерпретації, експеримент із двома щілинами також можна пояснити багатосвітовою інтерпретацією. Роберт Ланца з Медичної школи Університету Уейк Форест у Північній Кароліні сказав, що частинки у квантовій фізиці мають невизначений стан, тому що одночасно існують у різних Всесвітах. Коли ми вмираємо, наше життя стає «багаторічною квіткою, яка знову розквітає у Мультивсесвіті».

«Схоже, що світ створений для життя не лише в мікроскопічному масштабі атома, а й на рівні самого Всесвіту. Вчені виявили, що Всесвіт має довгий список характеристик, і це виглядає так, що все, що в ньому є, — від атомів до зірок — було створено спеціально для нас, — написав він у книзі „Біоцентризм: життя та свідомість — ключі до розуміння істинної природи Всесвіту“, — і той факт, що космос здається точно збалансованим й призначеним для життя, є неминучим науковим спостереженням, а не поясненням того, чому».

Небесні задуми

Згідно з Біблією, світ створений Богом. У китайській культурі говориться, що Пань Гу створив небо та землю, а Нюйва створила людей. Всі ці духовні системи нагадували людям про наш зв'язок із божественним і радили людям покращувати себе та повернутися на Небеса.

Навіть у сучасній епосі існують різні системи цігун, надприродні явища, спогади людей, які пережили клінічну смерть, всі вони повертають людство до цієї традиції. Дослідження матерії розуму, описані вище, а також дослідження в галузі психології та соціології, також підкреслюють важливість гарної поведінки, зокрема доброти. Наприклад, згідно зі статтею «Соціальні відносини та ризик смертності: метааналітичний огляд», опублікованою у журналі PLoS Med у 2010 році, серед учасників із міцними соціальними відносинами спостерігалося збільшення виживання на 50%. Аналогічним чином ті, хто одночасно і підтримував інших, і отримував підтримку, мали нижчий ризик смертності від усіх причин, ніж ті, хто нещодавно лише отримав підтримку, але не допомагав іншим, — зазначається у статті за 2021 рік, опублікованій у журналі Psychological and Cognitive Sciences під назвою «Баланс між наданням та отриманням соціальної підтримки та смертності з різних причин, згідно з національними опитуваннями в США».

Все це узгоджується з давньою китайською вірою в гармонію Неба, Землі та людства. У «Хуанді Нейцзін» («Трактат Жовтого імператора про внутрішнє») написано: «Коли людина несе в собі праведну Ці (енергію), ніяке зло не може проникнути в неї». Це узгоджується з китайською приказкою: «Добро винагороджується добром, а за зло прийде покарання».

Заклик до пробудження

Попри те, що комуністична партія Китаю майже знищила традиційну китайську культуру зі своїм приходом до влади в 1949 році, тисячолітня культура була дбайливо збережена практикувальниками Фалунь Дафа — школи самовдосконалення, в основі якої лежать принципи «Істина, Доброта, Терпіння».

Учитель Лі Хунчжи, засновник Фалунь Дафа, нещодавно написав: «Смерть людини означає лиш, що тіло в поверхневому просторі зіпсувалось чи постаріло, тоді як первісний дух людини (справжнє я, що не вмирає) переходить у наступне життя» (стаття «Чому існує людство»).

«Якщо людина може зберігати добрі думки в цьому суворому середовищі, дотримуватися традиційних цінностей під ударами сучасних уявлень, зберігати віру в Бога в умовах поширення атеїзму й теорії еволюції, то така людина може досягти мети спасіння й повернення на Небеса», — написав Учитель Лі в цій статті.

Від квантової механіки до психології, від давніх-давен до наших днів люди шукали відповіді на запитання: хто ми і куди йдемо. Сподіваюся, що ця стаття дасть вам деякі відповіді.