Квантовая магия
Шрифт:
На первый взгляд может показаться, что это модель примитивная и мало что может дать для психологии, но следует заметить, что на таких простых моделях основана практически вся наука. Здесь главное — сам подход, а дальше идет уже чисто техническая «накрутка» и усложнение модели — простое наращивание «мяса».
Да и при анализе двухуровневой модели, думаю, психологи могут сделать для себя достаточно много новых, неожиданных и интересных выводов.
Замечу, кстати, что вектор состояния двухуровневой системы «хорошо/плохо» охватывает бесконечно большое число промежуточных психических состояний. Наглядно это можно представить как множество точек на сфере Блоха [74] (непрерывный диапазон состояний от «плохо» к «хорошо»).
74
Подробнее о сфере Блоха см. раздел 3.5. в
В этом проявляется двойственный характер квантовомеханическогоописания, которое совмещает в себе аналоговость(непрерывность) и дискретность. Таким образом, можно описывать личность с двух сторон. С одной стороны — это бесконечное число оттенков между основными психическими состояниями, с другой — конечное число базисных состояний. То есть описание психической сферы можно вести в рамках конечного пространства состояний (гильбертова пространства) определенной размерности. Личность как бы ограничена числом допустимых для нее состояний. В ней есть только потенциал, возможность для расширения своего пространства состояний, для своего развития. Она создана лишь «по образу и подобию», но не тождественна Богу.
Наряду с эмоциональными психическими состояниями, можно рассматривать и ментальные состояния сознания. Внутренняя свобода на ментальном уровне будет ограничена, например, словарным запасом и ментальными конструкциями, которыми оперирует личность.
Воля личности, облаченной в тело, в энергетическую структуру, ограничена тварными энергиями и физическими законами, которым эти энергии подчиняются.
В целом, такое количественное описание психических состояний человека с использованием математического аппарата квантовой теории мне представляется довольно перспективным.
Глава 3
Главная Матрица. Загрузка
3.1. Матрица плотности как основной инструмент квантовой теории
В этой главе я хочу немного «загрузить» вас математическим формализмом, поскольку мы будем говорить о количественном описании нелокальных корреляций. Не беспокойтесь — ничего сложного, постараюсь дать лишь ключевые моменты, для понимания которых вполне достаточно самых элементарных представлений о матрицах и об основных математических операциях над ними. Если у кого-то возникнут трудности с пониманием математических «закорючек», можно их просто игнорировать. Надеюсь, в этой главе вы найдете что-то интересное и кроме них.
Количественное описание нелокальных корреляций, мера квантовой информации и все остальные физические величины вводятся в квантовой теории на основе одного из самых фундаментальных ее понятий — матрицы плотности. Чтобы вы смогли как-то прочувствовать всю значимость этого основного инструмента квантовой теории, проведу параллель с известным фильмом «Матрица». После его выхода на широкий экран этот термин стал довольно популярным, и у многих наслуху. Напомню, что в основе картины лежит фантастический сюжет о борьбе с машинами, которые захватили власть на Земле. Людям кажется, что они живут полноценной жизнью в реальном мире, хотя их физические тела при этом неподвижно лежат в капсулах, а сознание просто «вмонтировано» в гигантский суперкомпьютер. Источником «реальности» для них является Матрица.
Мысль о том, что наше восприятие и наши ощущения отражают далеко не то, что есть на самом деле, — вовсе не нова. Об этом давно говорят все религиозные и мистические учения. Степень достоверности восприятия и наша « обманутость» предметным миром в различных учениях трактуются по-разному, вплоть до утверждения о полной иллюзорности материального мира. Но суть примерно одинакова — все учения свидетельствуют о том, что мир, который мы видим вокруг себя, вовсе не является физической основой реальности, помимо него есть нечто более емкое и всеохватывающее, откуда лишь «генерируются» предметные тела нашего привычного мира в виде некой проекции.
Кроме того, фильм «Матрица» имеет некий философский подтекст, затрагивает вопросы творения и бытия. Символическое значение несут даже имена персонажей, например, Тринити ( Trinity) — это Троица, один из основных христианских символов. Одна из серьезных тем, которые поднимаются в фильме, — тема освобождения от привычных иллюзий нашего восприятия. Но мы пока не будем касаться этого вопроса. Остановимся лишь на том, что Матрица в фильме рассматривается в качестве источника воспринимаемой реальности. В более широком смысле слова под «матрицей» сейчас обычно понимают некую фундаментальную структуру, в рамках которой проявляются те или иные свойства системы. Так вот, самое интересное, что этот основной тезис — «всё из Матрицы» — имеет в квантовой теории не переносный, а самый прямой смысл — «всё из матрицы плотности». Матрица плотности — это та самая фундаментальная структура, которая содержит в себе все возможные проявления системы. Матрица плотности любой системы, вплоть до Всеобъемлющей Матрицы Универсума, заключает в себе весь потенциал
Может возникнуть закономерный вопрос: что толку в наших теоретических рассуждениях, если мы рассматриваем большую систему типа Универсума? Ведь мы все равно не сможем записать для него матрицу плотности в явном виде, а значит, будем не в состоянии ничего толком о нем сказать. Это не совсем так, и здесь на первый план выходит количественное описание. Имея количественную теорию, можно многое сказать о любых системах независимо от их размера. Количественные законы справедливы всегда (в границах их применимости), как для небольших систем, так и для любых других, иначе они бы не были законами. Поэтому и существует возможность устанавливать общие закономерности на самых примитивных теоретических моделях, что обычно и делается. Многие физические теории построены именно таким образом — на основе теоретического анализа простейших систем. В нашем случае, когда речь идет о фундаментальных физических процессах, связанных с нелокальностьюи квантовыми корреляциями, основные закономерности тоже устанавливаются посредством анализа небольших систем. Этим сейчас и занимаются физики-теоретики, используя матрицу плотности в качестве основного теоретического инструмента. Причем эти результаты проходят проверку в экспериментальных исследованиях и практическом применении квантовой запутанности.
А теперь давайте поговорим о матрице плотности более подробно. Для начала напомню одно из основных положений квантовой теории (см. главу 2, раздел 2.5): открытая система, взаимодействующая со своим окружением, не может быть описана вектором состояния, такой системе (это смешанное состояние) можно сопоставить лишь матрицу плотности.
Понимание этого фундаментального обстоятельства пришло не сразу. Несмотря на точто понятие о матрице плотности было сформулировано фон Нейманом [75] в 1927 году, осознать исключительно важную ее роль в квантовой теории удалось значительно позднее.
75
Neumann J. von, G"ott. Nach . 1–15.Р. 245–272 (1927), статья поступила в редакцию 11 ноября 1927 года. Более подробно прочитать об этом можно в книге: БелокуровВ. В., ТимофеевскаяО. Д., Хрусталев О. А. Квантовая телепортация— обыкновенное чудо. Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2000. С. 155.
Так, когда в 1935 году Эйнштейн сформулировал свой знаменитый ЭПР-парадокс, он еще не понимал, что волновую функцию не всегда можно сопоставить с отдельными частями системы. В работе «Физика и реальность» [76] он пишет:
«Рассмотрим механическую систему, состоящую из двух отдельных систем А и В, взаимодействующих только в течение ограниченного времени. Пусть задана функция до взаимодействия. Тогда уравнение Шредингера даст функцию после взаимодействия. Определим теперь физическое состояние подсистемы А настолько полно, насколько это допускается измерениями. Тогда квантовая механика позволяет нам определить функцию для подсистемы В по сделанным измерениям и функцию для всей системы. Это определение, однако, дает результат, который зависит от того, какие определяющие величины, характеризующие состояние А , измерялись (например, координаты или количества движения). Поскольку после взаимодействия для В может существовать только одно физическое состояние, которое нельзя себе разумно представить зависящим от отдельных измерений, произведенных над системой А, отделенной от В, можно заключить, что функции нельзя однозначно сопоставить физическое состояние. Это сопоставление нескольких функций одному и тому же физическому состоянию системы В вновь показывает, что функция не может интерпретироваться как описание (полное) физического состояния одной отдельной системы. Здесь также все трудности исчезают, если функция сопоставляется ансамблю систем».
76
Эйнштейн А.Физика и реальность. М., 1965. С. 55. http://artema.fopf.mipt.ru/lib/phil/einstein1.html.