Основные этапы развития квантовой механики, использование квантово-механических моделей для объяснения процессов сознания

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основные этапы развития квантовой механики

квантовая механика модель сознания

Квантовая механика - теория устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер) и их систем (например, кристаллов), а также связь величин, характеризующих частицы и системы, с физическими величинами, непосредственно измеряемыми в макроскопических опытах. Законы квантовой механики (в дальнейшем К.м.) составляют фундамент изучения строения вещества. Они позволили выяснить строение атомов, установить природу химической связи, объяснить периодическую систему элементов, понять строение ядер атомных, изучать свойства элементарных частиц.

Поскольку свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием частиц, из которых они состоят, законы К. м. лежат в основе понимания большинства макроскопических явлений. К. м. позволила, например, объяснить температурную зависимость и вычислить величину теплоёмкости газов и твёрдых тел, определить строение и понять многие свойства твёрдых тел (металлов, диэлектриков, полупроводников). Только на основе К. м. удалось последовательно объяснить такие явления, как ферромагнетизм, сверхтекучесть, сверхпроводимость, понять природу таких астрофизических объектов, как белые карлики, нейтронные звёзды, выяснить механизм протекания термоядерных реакций в Солнце и звёздах. Существуют также явления (например, Джозефсона эффект), в которых законы К. м. непосредственно проявляются в поведении макроскопических объектов.

Рассмотрим более подробно историю развития квантовой механики.

В начале 20 в. были обнаружены две (казалось, не связанные между собой) группы явлений, свидетельствующих о неприменимости обычной классической теории электромагнитного поля (классической электродинамики) к процессам взаимодействия света с веществом и к процессам, происходящим в атоме. Первая группа явлений была связана с установлением на опыте двойственной природы света (дуализм света); вторая -- с невозможностью объяснить на основе классических представлений устойчивое существование атома, а также спектральные закономерности, открытые при изучении испускания света атомами. Установление связи между этими группами явлений и попытки объяснить их на основе новой теории и привели, в конечном счете, к открытию законов К. м.

Впервые квантовые представления (в т. ч. квантовая постоянная h) были введены в физику в работе М. Планка (1900), посвященной теории теплового излучения.

Существовавшая к тому времени теория теплового излучения, построенная на основе классической электродинамики и статистической физики, приводила к бессмысленному результату, состоявшему в том, что тепловое (термодинамическое) равновесие между излучением и веществом не может быть достигнуто, т.к. вся энергия рано или поздно должна перейти в излучение. Планк разрешил это противоречие и получил результаты, прекрасно согласующиеся с опытом, на основе чрезвычайно смелой гипотезы. В противоположность классической теории излучения, рассматривающей испускание электромагнитных волн как непрерывный процесс, Планк предположил, что свет испускается определенными порциями энергии -- квантами. Величина такого кванта энергии зависит от частоты света n и равна E = hn. От этой работы Планка можно проследить две взаимосвязанные линии развития, завершившиеся окончательной формулировкой К. м. в двух ее формах (1927).

Первая начинается с работы Эйнштейна (1905), в которой была дана теория фотоэффекта -- явления вырывания светом электронов из вещества.

В развитие идеи Планка Эйнштейн предположил, что свет не только испускается и поглощается дискретными порциями -- квантами излучения, но и распространение света происходит такими квантами, т. е. что дискретность присуща самому свету -- что сам свет состоит из отдельных порций -- световых квантов (которые позднее были названы фотонами). Энергия фотона E связана с частотой колебаний n волны соотношением Планка E = hn.

Дальнейшее доказательство корпускулярного характера света было получено в 1922 А. Комптоном, показавшим экспериментально, что рассеяние света свободными электронами происходит по законам упругого столкновения двух частиц -- фотона и электрона. Кинематика такого столкновения определяется законами сохранения энергии и импульса, причем фотону наряду с энергией E = hn следует приписать импульс р = h / l = h n / c, где l -- длина световой волны.

Энергия и импульс фотона связаны соотношением E = cp, справедливым в релятивистской механике для частицы с нулевой массой. Т. о., было доказано экспериментально, что наряду с известными волновыми свойствами (проявляющимися, например, в дифракции света) свет обладает и корпускулярными свойствами: он состоит как бы из частиц -- фотонов. В этом проявляется дуализм света, его сложная корпускулярно-волновая природа.

Дуализм содержится уже в формуле E = hn, не позволяющей выбрать какую-либо одну из двух концепций: в левой части равенства энергия E относится к частице, а в правой -- частота n является характеристикой волны. Возникло формальное логическое противоречие: для объяснения одних явлений необходимо было считать, что свет имеет волновую природу, а для объяснения других -- корпускулярную. По существу разрешение этого противоречия и привело к созданию физических основ квантовой механики.

В 1924 Л. де Бройль, пытаясь найти объяснение постулированным в 1913 Н. Бором условиям квантования атомных орбит , выдвинул гипотезу о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма. Согласно де Бройлю, каждой частице, независимо от ее природы, следует поставить в соответствие волну, длина которой L связана с импульсом частицы р соотношением. По этой гипотезе не только фотоны, но и все «обыкновенные частицы» (электроны, протоны и др.) обладают волновыми свойствами, которые, в частности, должны проявляться в явлении дифракции.

В 1927 К. Дэвиссон и Л. Джермер впервые наблюдали дифракцию электронов. Позднее волновые свойства были обнаружены и у других частиц, и справедливость формулы де Бройля была подтверждена экспериментально

В 1926 Э. Шрёдингер предложил уравнение, описывающее поведение таких «волн» во внешних силовых полях. Так возникла волновая механика. Волновое уравнение Шрёдингера является основным уравнением нерялитивистской К. м.

В 1928 П. Дирак сформулировал релятивистское уравнение, описывающее движение электрона во внешнем силовом поле; Дирака уравнение стало одним из основных уравнений релятивистской квантовой механики.

Вторая линия развития начинается с работы Эйнштейна (1907), посвященной теории теплоемкости твердых тел (она также является обобщением гипотезы Планка). Электромагнитное излучение, представляющее собой набор электромагнитных волн различных частот, динамически эквивалентно некоторому набору осцилляторов (колебательных систем). Излучение или поглощение волн эквивалентно возбуждению или затуханию соответствующих осцилляторов. Тот факт, что излучение и поглощение электромагнитного излучения веществом происходят квантами энергии hn. Эйнштейн обобщил эту идею квантования энергии осциллятора электромагнитного поля на осциллятор произвольной природы. Поскольку тепловое движение твердых тел сводится к колебаниям атомов, то и твердое тело динамически эквивалентно набору осцилляторов. Энергия таких осцилляторов тоже квантована, т. е. разность соседних уровней энергии (энергий, которыми может обладать осциллятор) должна равняться hn, где n -- частота колебаний атомов.

Теория Эйнштейна, уточнённая П. Дебаем, М. Борном и Т. Карманом, сыграла выдающуюся роль в развитии теории твёрдых тел.

В 1913 Н. Бор применил идею квантования энергии к теории строения атома, планетарная модель которого следовала из результатов опытов Э. Резерфорда (1911). Согласно этой модели, в центре атома находится положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома; вокруг ядра вращаются по орбитам отрицательно заряженные электроны.

Рассмотрение такого движения на основе классических представлений приводило к парадоксальному результату -- невозможности стабильного существования атомов: согласно классической электродинамике, электрон не может устойчиво двигаться по орбите, поскольку вращающийся электрический заряд должен излучать электромагнитные волны и, следовательно, терять энергию. Радиус его орбиты должен уменьшится и за время порядка 10-8 сек электрон должен упасть на ядро. Это означало, что законы классической физики неприменимы к движению электронов в атоме, т.к. атомы существуют и чрезвычайно устойчивы.

Для объяснения устойчивости атомов Бор предположил, что из всех орбит, допускаемых Ньютоновой механикой для движения электрона в электрическом поле атомного ядра, реально осуществляются лишь те, которые удовлетворяют определённым условиям квантования. Т. е. в атоме существуют (как в осцилляторе) дискретные уровни энергии.

Эти уровни подчиняются определённой закономерности, выведенной Бором на основе комбинации законов Ньютоновой механики с условиями квантования, требующими, чтобы величина действия для классической орбиты была целым кратным постоянной Планка.

Бор постулировал, что, находясь на определённом уровне энергии (т. е. совершая допускаемое условиями квантования орбитальное движение), электрон не излучает световых волн.

Излучение происходит лишь при переходе электрона с одной орбиты на другую, т. е. с одного уровня энергии Ei, на другой с меньшей энергией Ek, при этом рождается квант света с энергией, равной разности энергий уровней, между которыми осуществляется переход:

hn = Ei - Ek. (1)

Так возникает линейчатый спектр -- основная особенность атомных спектров, Бор получил правильную формулу для частот спектральных линий атома водорода (и водородоподобных атомов), охватывающую совокупность открытых ранее эмпирических формул.

Существование уровней энергии в атомах было непосредственно подтверждено Франка -- Герца опытами (1913--14). Было установлено, что электроны, бомбардирующие газ, теряют при столкновении с атомами только определённые порции энергии, равные разности энергетических уровней атома.

Н. Бор, используя квантовую постоянную h, отражающую дуализм света, показал, что эта величина определяет также и движение электронов в атоме (и что законы этого движения существенно отличаются от законов классической механики). Этот факт позднее был объяснён на основе универсальности корпускулярно-волнового дуализма, содержащегося в гипотезе де Бройля. Успех теории Бора, как и предыдущие успехи квантовой теории, был достигнут за счёт нарушения логической цельности теории: с одной стороны, использовалась Ньютонова механика, с другой -- привлекались чуждые ей искусственные правила квантования, к тому же противоречащие классической электродинамике. Кроме того, теория Бора оказалась не в состоянии объяснить движение электронов в сложных атомах возникновение молекулярной связи.

«Полуклассическая» теория Бора не могла также ответить на вопрос, как движется электрон при переходе с одного уровня энергии на другой.

Дальнейшая напряжённая разработка вопросов теории атома привела к убеждению, что, сохраняя классическую картину движения электрона по орбите, логически стройную теорию построить невозможно.

Осознание того факта, что движение электронов в атоме не описывается в терминах (понятиях) классической механики (как движение по определённой траектории), привело к мысли, что вопрос о движении электрона между уровнями несовместим с характером законов, определяющих поведение электронов в атоме, и что необходима новая теория, в которую входили бы только величины, относящиеся к начальному и конечному стационарным состояниям атома.

В 1925 В. Гейзенбергу удалось построить такую формальную схему, в которой вместо координат и скоростей электрона фигурировали некие абстрактные алгебраические величины -- матрицы; связь матриц с наблюдаемыми величинами (энергетическими уровнями и интенсивностями квантовых переходов) давалась простыми непротиворечивыми правилами. Работа Гейзенберга была развита М. Борном и П. Иорданом. Так возникла матричная механика. Вскоре после появления уравнения Шрёдингера была показана математическая эквивалентность волновой (основанной на уравнении Шрёдингера) и матричной механики. В 1926 М. Борн дал вероятностную интерпретацию волн де Бройля (см. ниже).

Большую роль в создании квантовой механики сыграли работы Дирака, относящиеся к этому же времени. Окончательное формирование квантовой механики как последовательной физической теории с ясными основами и стройным математическим аппаратом произошло после работы Гейзенберга (1927), в которой было сформулировано неопределённостей соотношение -- важнейшее соотношение, освещающее физический смысл уравнений квантовой механики., её связь с классической механикой и другие как принципиальные вопросы, так и качественные результаты квантовой механики. Эта работа была продолжена и обобщена в трудах Бора и Гейзенберга.

Детальный анализ спектров атомов привёл к представлению (введённому впервые Дж. Ю. Уленбеком и С. Гаудсмитом и развитому В. Паули) о том, что электрону, кроме заряда и массы, должна быть приписана ещё одна внутренняя характеристика (квантовое число) -- спин.

Важную роль сыграл открытый В. Паули (1925) так называемый принцип запрета имеющий фундаментальное значение в теории атома, молекулы, ядра, твёрдого тела.

В течение короткого времени квантовой механика была с успехом применена к широкому кругу явлений. Были созданы теории атомных спектров, строения молекул, химической связи, периодической системы Д. И. Менделеева, металлической проводимости и ферромагнетизма. Эти и многие др. явления стали (по крайней мере качественно) понятными.

2. Использование квантово-механических моделей для объяснения процессов сознания

Теперь рассмотрим первоначальные определения квантовой модели сознания. Будем пытаться строить модель сознания в духе математики квантовой механики. Условно назовем такую модель квантовой моделью сознания.

Предположим, что с сознанием связано некоторое комплексное линейное гильбертово пространство L, о природе которого мы пока не будем говорить слишком подробно. Пусть на этом пространстве (или на его подпространствах) определены эрмитовы операторы, обладающие вещественными собственными значениями и полными системами собственных векторов из пространства L1 - некоторого расширения пространства L. Для оператора А множество его собственных значений обозначим через exA - экстенсионал А. Через basA - базис А - будем обозначать полную ортонормированную систему, составленную из собственных векторов А. Если L' - подпространство L, то через basL' договоримся обозначать некоторый базис L'. Будем далее исходить из представления Шредингера, предполагающего описание состояния квантовой системы в виде нормированного вектора состояния (y - функции).

Предположим, что для сознания определены различные состояния сознания Еa (Е - от латинского Ego), каждому из которых сопоставлена некоторая группа коммутирующих эрмитовых операторов Аa, определенных по крайней мере на подпространстве L' пространства L. Через basАa обозначим базис собственных векторов оператора Аa. Тем самым предположено, что состояние сознания Еa состоит из множества элементов (образований сознания), среди которых можно выделить некоторый набор базисных элементов (обозначим его через basЕa), к суперпозиции которого могут быть сведены все остальные элементы этого состояния сознания. Например, множество чувств может быть описано как некоторый базисный набор аффектов и множество смешанных состояний чувственности, выступающие как суперпозиции основных «чистых» чувств (ведь говорят же, что «человек испытывает смешанные чувства»). Если Х - элемент состояния сознания Еa, У - элемент базиса basЕa, то через |Х> и |У> обозначим нормированные кет-вектора из пространства L, сопоставленные Х и У соответственно, и вероятность обнаружить У в Х положим равной квадрату модуля скалярного произведения |У> и |Х>: |<У|Х>|2. Операторы Аa, сопоставленные состояниям сознания Еa, будем далее называть операторами сознания. Они будут играть роль наблюдаемых в квантовой теории сознания, и собственное значение а для собственного вектора |У> будет выражать результат количественного выражения элемента У, в принципе способное быть полученным в измерении. Если состояния сознания Еa и Еb обнаруживают признаки дополнительности своих элементов, то таким состояниям должны быть сопоставлены некоммутирующие операторы сознания Аa и Аb соответственно. Наоборот, полная совместимость состояний сознания должна выражаться коммутирующими операторами сознания Аa и Аb. Дополнительность состояний сознания Еa и Еb понимается в том смысле, что каждый базисный элемент одного состояния сознания может быть представлен в общем случае как только нетривиальная суперпозиция базисных элементов другого состояния сознания. Например, чувства и мысли относятся, как правило, к дополнительным состояниям сознания, что выражается в их взаимной неопределенности выражения в терминах друг друга. Попытка рационально выразить переживаемое чувство приводит, как правило, к неопределенной многозначности таких выражений. С этой точки зрения чувство может быть представлено как «случайная мысль» (термин «случайный» употребляется здесь в смысле случайной математической величины), дающая распределение своих частных реализаций на базисном множестве рациональных структур. Наоборот, всякая мысль могла бы быть представлена как «случайное чувство», интерферирующая по множеству чистых чувств. Здесь мы имеем дело с дополнительными характеристиками чувства и мысли. Чувство не есть только чувство, но это также и «случайная мысль», т.е. это «чувство - мысль» с определенной составляющей чувства и неопределенной составляющей мысли. Наоборот, мысль есть «мысле - чувство» с определенной составляющей мысли и неопределенной составляющей чувства. Принимая во внимание другие состояния сознания, мы должны будем предположить, что образование сознания может быть определено относительно многих (возможно, всех?) состояний сознания, выступая таким образом как некоторая комплексная сущность. И лишь множество тех состояний сознания, в которых данное образование способно быть выражено определенно, позволит дать ему какую-то спецификацию, например, назвать его «мыслью» или «чувством». В общем случае образования сознания все сделаны из одного синтетического «нечто», лишь в той или иной степени определяя в этом «нечто» те или иные его составляющие.

Важной специфической чертой квантовой модели сознания, в отличие от квантовой механики, является возможность изменения степени дополнительности состояний сознания в отношении друг к другу. Математический аппарат, который здесь необходимо использовать, должен будет ввести некоторый переменный параметр, который в каждом своем значении будет играть роль, подобную постоянной Планка в квантовой механике. Этот параметр я далее буду называть параметром дополнительности [ab] состояния сознания Еb по отношению к состоянию сознания Еa (чтение индексов в обозначении [ab] должно будет таким образом проводиться справа налево). Не вдаваясь в технические детали, пока можно лишь заметить, что это вещественное число, что здесь возможна некоммутативность [ab] <> [ba], и уменьшение параметра дополнительности для двух операторов сознания Аa и Аb будет приводить к повышению области пересечения basAa и basAb, включающей в себя общие базисные собственные вектора этих операторов. Изменение базисов, по-видимому, предполагает изменение операторов, так что, точнее говоря, здесь необходимо будет иметь в виду некоторые последовательности состояний сознания {Еai}(i=1..N) и соответствующих им операторов {Aai}(i=1..N) и базисов {basAai}(i=1..N), меняющих свое отношение с такими же последовательностями другого состояния сознания. Для выражения того факта, что два состояния сознания Еa и Еb через свои операторы характеризуются параметром дополнительности [ab], я буду использовать запись Еa #[ab] Еb.

Среди всех состояний сознания выделим в первую очередь следующие три:

- Центральное состояние сознания Ес - это область рационально-мыслительной спсобности нашего сознания, то, что обычно называется «рассудком»,

- Текущее состояние сознания Еt - область опыта, с которой в данный момент сознающий субъект себя отождествляет,

- Рефлективное состояние сознания ЕR - своего рода «ментальное зеркало», позволяющее представлять в себе все иные состояния и образования сознания и передавать это представление центральному состоянию сознания. Именно благодаря такому «зеркалу», центральное состояние сознания может образовать у себя образ себя.

По мере того, как возрастает параметр дополнительности [ab] состояния сознания Еb по отношению к состоянию сознания Еa, неопределенность выражения чистых образований Х из Еb в состоянии Еa нарастает (под чистым образованием состояния сознания Еb имеется в виду такое образование сознания, которое является базисным элементом состояния сознания Еb). Предположим, что здесь существует некоторый верхний порог роста [ab]+ параметра дополнительности, начиная с которого можно считать, что каждый чистый элемент Х состояния Еb дает однородное распределение вероятностей по всем элементам базиса Еa. В этом случае достигается максимальная энтропия выражения в состоянии сознания Еa, и образование Х можно считать бессознательным в Еa (Еa - бессознательным). Таким образом, феномен бессознательности может быть связан с достаточно высоким значением параметра дополнительности состояний сознания. В первую очередь здесь речь должна идти о Ес-бессознательности, т.е. о бессознательности в центральном состоянии сознания, поскольку, говоря о «бессознательном», мы в качестве точки отсчета всегда предполагаем наш рассудок, наше «дневное» и «бодрствующее» состояние сознания.

Каждое состояние сознания можно рассмотреть как своего рода «экран сознания», который позволяет различать или не различать те или иные образования сознания, различать с разной степенью определенности - неопределенности. Наиболее «имманентными» («своими») в экране сознания являются, по-видимому, его базисные элементы. За ними идут суперпозиции («смеси») базисных элементов, но обладающие ненулевой информативностью, т.е. неоднородностью распределения по базису этого состояния сознания. Завершают этот ряд полностью неопределенные образования, дающие однородное («энтропийное») распределение по базису. Если Х - некоторое образование состояния сознания Еb, Еa - какое-то состояние сознания, то представление Х в Еa в виде чистого состояния (в том числе в результате редукции суперпозиции Х по базису Еa) можно интерпретировать как своего рода «изображение» Х в экране этого состояния сознания и обозначать через Хa. Таким образом, чем меньше величина [ab], тем точнее «изображение» Хa воспроизводит «оригинал» Х.

После такого рода предварительных определений обратимся к развитию квантовой модели сознания, в том числе на материале различных примеров.  

Психоаналитическая и квантовая модели сознания.

В этой части я предполагаю провести краткий сравнительный анализ достаточно влиятельной сегодня психоаналитической модели и квантовой модели сознания. Главной моей целью будет показать возможность переинтерпретации основных психоаналитических понятий в терминах квантового подхода. Одновременно это поможет понять и конструкции квантовой модели.

Понятию «Эго» в психоанализе можно сопоставить центральное состояние сознания Ес. Среди остальных состояний сознания специально можно выделить состояния «Супер-Эго» (обозначим его символом ЕS) и «Суб - Эго» (обозначим его через EI - от латинского “Id” («Оно»)). Бессознательность этих состояний сознания относительно «Эго» может быть выражена как достаточно большое значение параметров дополнительности [CS] и [CI], приводящих к взаимной неопределенности образований этих состояний сознания и центрального сознания. Конкуренция всех этих состояний сознания может быть проинтерпретирована как борьба за захват текущего состояния сознания Еt, которое в общем случае может отождествлять себя только с одним из дополнительных состояний сознания. Здесь надо отметить, что текущему сознанию Еt особенно должен быть сопоставлен некоторый «плавающий» оператор сознания Аt, зависящий от времени t, со своим переменным базисом basAt. Этот переменный оператор постоянно может переопределять свои параметры дополнительности [tX] с другими состояниями сознания ЕХ. В итоге могут возникать две основные конфигурации, когда текущее состояние сознания Et в большей мере отождествляет себя с «Суб-Эго» ЕI или «Супер-Эго» ЕS.

Здесь, вслед за Фрейдом, можно было бы принять, что одной из существенных характеристик центрального сознания является «принцип реальности», в то время как дополнительные состояния сознания ЕI и ЕS характеризуются некоторыми ценностно - целевыми установками, например, «принципом удовольствия» для ЕI или тем, что можно было бы назвать «принципом долга», для ЕS. С этой точки зрения состояния сознания ЕI и ЕS представляют из себя «царства целей» для реалистичного, но чисто функционального, центрального сознания Ес. Следовательно, здесь мы имеем дело с дополнительностью таких модальностей сознания, как «средство - цель». Образования центрального сознания - это вообще по преимуществу «средства без целей», в то время как образования ценностных состояний сознания ЕI и ЕS - это преимущественно «цели без средств». Прямое согласование этих образований в общем случае затруднено, так как они могут относиться к разным полным наборам наблюдаемых величин сознания. В этом случае, чем более определена цель (должное), тем более неопределенным является средство ее достижения (сущее), и наоборот. Искусство реализации целей - это вообще практика снижения дополнительности между сознанием - средством и сознанием - целью. Однако дополнительность сущего и должного, по-видимому, все же уступает дополнительности между собою двух видов дожного, идущих со стороны «Суб - Эго» и «Супер - Эго». Эта повышенная дополнительность, по - видимому, может быть представлена как та высокая мера их несовместимости, которая особенно резко подчеркивалась Фрейдом и выразилась в его в целом пессимистическом взгляде на человеческую природу. Выражаясь языком квантовой модели, можно сказать, что с точки зрения Фрейда величина парметра дополнительности [SI] слишком высока, и нет надежды на ее существенное снижение. И это при том, что оба дополнительных состояния сознания ЕI и ЕS одинаково важны для центрального сознания, и слишком большое и длительное увеличение дополнительности хотя бы для одного из них приведет к разного рода аномалиям сознания. Идеи сексуальной революции и метод психоанализа - это два разных пути к снижению величины [CI], к повышению совместимости центрального сознания и его животного двойника.

Итак, мы видим, что чувство несовместимости одинаково важных для личности состояний сознания - центральное чувство психоаналитической традиции - может найти вполне адекватное выражение в терминах квантовой модели сознания в идее повышенного значения парметров дополнительности соответствующих состояний сознания. Именно идея дополнительности, психологически представленная, - вот центральная тема психоаналитической теории сознания. Все остальные понятия так или иначе связаны с этим центральным пунктом или прямо из него вытекают.

В неофрейдизме, например, в психоаналитической философии Карла Юнга, область дополнительных состояний сознания неизмеримо расширяется сравнительно с фрейдовским бессознательным, рассматриваются в том числе коллективные состояния сознания, общие сознаниям множества индивидов. Наконец, Юнг формулирует замечательную идею Самости и интеграции сознания. В терминах квантовой модели речь идет о такой эволюции сознания, при которой происходит существенное снижение параметров дополнительности [CX] для достаточно широкого класса состояний сознания ЕХ по отношению к центральному сознанию Ес. Причем, такого рода преобразование происходит за счет существенного расширения базиса центрального сознания, способного включить в себя как свои части базисы иных состояний сознания.  

Элементы квантового языка сознания.

Ниже я хотел бы привести примеры ряда интерпретаций ментальных процессов с точки зрения квантовой теории сознания.

1) Сон. Состояние сна может быть рассмотрено как результат одного из сдвигов текущего состояния сознания Et по отношению к центральному сознанию Ec в виде высокого значения величины [Ct]. Субъект через Еt отождествляет себя с одним из таких состояний сознания (обозначим его через ЕD - «состояние сна», от английского dream - сон), образования которого высоконеопределенны по отношению к рациональности центрального сознания. Сновидения представляют из себя еще один пример «случайных мыслей», интерпретация которых в центральном сознании после просыпания (возвращения текущего сознания в область центрального сознания) обычно связана с редукцией к разного рода рациональным аппроксимациям.

2) Воспоминание. Как забывание есть увеличение неопределенности некоторого образования сознания Х при его выражении в центральном сознании, так воспоминание, наоборот, связано с активностью сознания, которое позволяет уменьшить такого рода неопределенность. В воспоминании, следовательно, мы имеем пример некоторой инстанции субъекта, которая позволяет действовать поверх нескольких дополнительных состояний сознания, сближая их между собой. Естественность забывания говорит о некотором спонтанном процессе возрастания дополнительности для некоторых состояний сознания (о своего рода «ментальной энтропии»), которую субъект может в определенной степени преодолевать своими активными усилиями.

3) Рефлексия и эмпатия. Совершая некоторую активность, субъект обычно вовлечен в текущее состояние сознания Et, которое как правило дополнительно по отношению к центральному сознанию Ес. Одновременно субъект в той или иной степени осознает свою вовлеченность в сознание Et, т.е. работает «ментальное зеркало» рефлективного сознания ER, которое отражает в центральное сознание его элементы и элементы текущего сознания. Пусть Х - чистое образование центрального сознания, У - чистое образование текущего сознания. Оба эти образования могут отразиться в рефлективном сознании и вернуться в центральное сознание. Зачем это нужно? Ведь, казалось бы, центральное сознание само способно к представлению внутри себя образований иных состояний сознания. Но дело в том, что центральное сознание не способно выразить себя как одно из своих образований. Именно рефлективное сознание ER и позволяет осуществить эту процедуру. Отдельный вопрос связан с тем, какого рода математикой может быть обеспечена такая способность рефлективного сознания. Здесь я в состоянии высказать лишь некоторые возможные первоначальные соображения. Поскольку каждое состояние сознания кодируется в математическом аппарате как груиппа эрмитовых операторов, выразимость которых ограничена базисными векторами этих операторов, то можно было бы предполагать, что рефлективному сознанию необходимо сопоставить некоторый математический объект, связанный с выражением операторов как векторов. В простейшем случае можно было бы предполагать наличие некоторого кодирующего отображения (подобного гёделевой нумерации?), позволяющего сопоставить состоянию сознания Еa некоторое в общем случае смешанное состояние еa в рефлективном состоянии сознания ЕR. Чем более величина [Ra], тем более однородное распределение дает еa по базису ЕR. Далее еa редуцируется до некоторого чистого состояния еaR, после чего оно представляется в центральном состоянии сознания Ес сначала как смешанное состояние, редуцируясь затем до чистого состояния еaRa. В этом процессе мы видим две редукции, которые могут повышать несоответствие «оригинала» еa и его «изображения» еaRa. Поэтому нарастание дополнительности между центральным и рефлективным сознанием будет выражаться в снижении качества ментального отражения центрального сознания в самом себе.

Под эмпатией можно понимать процесс отождествления текущего состояния сознания Et с некоторым дополнительным к ER состоянием сознания. Мерой эмпатии можно считать величину [Rt]. Наоборот, степень отождествления текущего сознания с рефлективным состоянием сознания выражает момент рефлексии. В качестве меры рефлексии можно рассмотреть ту или иную величину, обратную [Rt], например, [Rt]+ - [Rt].

3) Реконструкция сна. Благодаря работе «ментального зеркала» в центральном сознании может возникать изображение своего отношения с другими состояниями сознания в разные моменты времени. Рассмотрим некоторые элементы этого механизма на примере реконструкции состояния сна в центральном сознании. Когда субъект S утверждает, что он спал в момент времени t0, то тем самым в его центральном сознании выстраивается структура, в которой присутствует ось времени, на этой оси выделены моменты t- (момент прошлого по отношению к t0), t0 и t+ (момент будущего по отношению к t0), и определено отображение а(t), сопоставляющее моментам t- и t+ состояние бодрствования a+, моменту t0 - состояние сна a-. Но если образования а+ могли быть получены субъектом как результат рефлексии, то a(t0) = a- как рефлексия получено быть не могло, поскольку сон есть одно из состояний эмпатии в высокодополнительное к рефлективному состояние сознания (это состояние ЕD, и величины [RD] и [CD] в случае сна без сновидений равны [RD]+ и [CD]+ соотв.). Таким образом, образование a(t0) = a- получено как результат отчасти некоторой теоретической реконструкции, дополняющей собою разорванный ряд a(t-),…,a(t+), отчасти, быть может, как результат рефлексии в более мощное центральное сознание Еc^2, для которого состояние сна сознания Ес таковым не является.  

Феномен разрушения интерференции в сознании.

Одно образование сознания Х может изображаться в состоянии сознания Еb через состояние сознания Еa. В этом случае Х вначале образует свое представление в Еa в виде интерференции своих составляющих, которые можно обозначить в виде Х!У, где У - элемент базиса Еa. Составляющие Х!Z в Еb (где Z - элемент базиса Еb) будут включать в себя составляющие Х!У, что можно записать как (Х!У)!Z. По правилам квантовой теории, мы в этом случае получим для амплитуды последнего представления значение

<Z|X> = <Z|У><У|X>

Если не совершать промежуточную редукцию Х к Х!У, то вероятность обнаружить Х в Z будет равна

|<Z|X>|^2 = | <Z|У><У|X>|^2

Если же такая редукция будет проведена, то итоговая вероятность обнаружить Х в Z окажется равной

|<Z|X>|^2 = |<Z|У><У|X>|^2

Например, подобным образом можно было бы пытаться представить образование объемного изображения в зрительном восприятии. Пусть Х - зрительный объект до своего восприятия, Еa - это состояние зрительного восприятия, в котором присуствуют два базисных элемента S и D, представляющих чувственные образы, формируемые из Х левым (S) и правым (D) глазом. Тогда Еb - зрительное состояние сознания с базисными элементами Z, в котором получается итоговый зрительный образ объекта. В этом случае объемный образ X!Z объекта в сознании Еb можно проинтерпретировать как результат образования образа в Еb не прямо от объекта Х, но через бинокулярное состояние Еa с промежуточным разложением Х на свои моды Х!S и X!D. В этом случае получим интерференцию

<Z|X> = <Z|S><S|X> + <Z|D><D|X>

с вероятностью

P1 = |<Z|X>|^2 = |<Z|S><S|X> + <Z|D><D|X>|^2

Если же воспринимать объект Х, закрыв вначале один глаз, затем другой, то, поскольку каждый из образов будет плоским, простое сложение этих двух образов также должно быть плоским, т.е. будет отличным от объемного образа объекта. Следовательно, ситуацию плоского суммарного образа объекта, каждая из двух составляющих которого получена при отсутствии другой, можно было бы проинтерпретировать как результат разрушения интерференции зрительного образа с появлением иного распределения вероятностей

P2 = |<Z|X>|^2 = |<Z|S><S|X>|^2 + |<Z|D><D|X>|^2

В общем случае подобные же эффекты могут наблюдаться при формировании и разрушении не только сенсорной, но вообще «ментальной объемности» образований сознания. «Ментальная интерференция» выражает способность образований сознания, изображаясь в одном состоянии сознания, нести информацию о своем представлении в других состояниях сознания, обнаруживая в конечном итоге взаимосвязь всех элементов сознания между собой. С этой точки зрения онтологическая среда сознания вполне напоминает по своей концентрации взаимосвязей реальность квантовых микрообъектов, но эта «холистичность», в отличие от микромира, проявляется в бытии сознания на макроуровне. 

Квантовая модель сознания и субъектные онтологии.

В этой части я хотел бы вкратце коснуться проблемы соотношения квантовой модели сознания и развиваемой мной модели субъекта, которая носит название «субъектная онтология» (1). В общем случае субъектная онтология S есть тройка <U,B,y> из онтологии U, телесности В и некоторой субъектной меры y, определенной на U. Онтология представляет из себя некоторый класс положений дел в смысле философии Людвига Витгенштейна времен «Логико - философского Трактата». Телесность - это некоторая подонтология U. Субъектная мера может носить скалярный («степень себя»), векторный («вектор себя») или какой - либо иной характер. Закон активности субъекта - Закон Субъектности - может быть представлен в общем случае как некоторое равенство вида F=F(Dy), где F - субъектная сила, D - некоторая линейная дифференциальная операция. Смысл Закона Субъектности может быть представлен как закон развития субъектной меры y. В частности, в форме такого рода модели может быть представлена квантовая механика, где онтология U определена как пространство представления y - функции, телесность В совпадает с онтологией, и в качестве субъектной меры определена комплекснозначная функция состояния y. В простейшем случае развитие y-функции определяется уравнением Шредингера Нy = ih(D/Dt)y, где Н - гамильтониан системы. Здесь дифференциальная операция D есть частная производная по времени от y, выражающая развитие y-функции. Закон Субъектности может быть выражен в форме F = ih(D/Dt)y - своего рода квантовомеханической силы, меняющей y - функцию.

Различные наблюдаемые квантовой механики - координата, импульс, энергия и т.д. - представляются как эрмитовы операторы, базисы собственных векторов которых образуют различные системы представления и векторного разложения квантовомеханической y - функции.

По аналогии, в квантовой модели сознания можно предполагать задание субъектных онтологий Sa = <Ua, Ba, ya>, связанных с состоянием сознания Еa и оператором сознания Аa таким образом, что базис наблюдаемой basАa образует онтологию Ua, а комплекснозначная нормированная функция ya представляет некоторое образование сознания Х, выражаемое в состоянии сознания Еa.

Таким образом, определения квантовой модели сознания предполагают задание комплекснозначных субъектных онтологий, выражающих своего рода возможностный характер ментальных процессов.

С другой стороны, если те или иные ментальные активности, например аффекты (2), могут быть описаны в рамках скалярных вещественнозначных субъектных онтологий (т.е. субъектных онтологий со степенями себя - скалярной вещественной величиной - в качестве субъектной меры), то такие онтологии можно рассматривать как частный, или производный, случай комплекснозначных онтологий. Например, согласование степеней себя и комплексных амплитуд степеней себя может достигаться на тех же принципах, что и согласование вероятностей и амплитуд вероятностей.

Можно ли найти в ментальных процессах примеры квантований тех или иных величин? Как представляется, существует множество таких примеров. Например, истинностные значения в n-значных логиках представляют из себя n дискретных значений, лежащих между истиной и ложью. Наличие более-менее дискретных образований в форме семи нот музыкальной гаммы или семи цветов цветовой гаммы также являют собою примеры ментальных квантований. Если интерпретировать такие и подобные им квантования в терминах квантовой модели сознания, то следует предполагать, что квантующиеся величины являются значениями некоторой наблюдаемой из некоторого состояния сознания, и с этой наблюдаемой следует связать эрмитов оператор, дискретный спектр которого и должен будет совпасть с элементами квантования. Например, за дискретными истинностными значениями должен будет стоять некоторый «оператор истинностности», за основными ступенями звукоряда - «квантово - музыкальный оператор», и т.д.

Список использованной литературы:

1. Блохинцев Д.И., Основы квантовой механики, 4 изд., М., 1963г.

2.Дирак П., Принципы квантовой механики, 1960г.

3. Давыдов А.С., Квантовая механика, М., 1963г.

4.Соколов А.А., Лоскутов Ю.М., Тернов И.М., Квантовая механика, М., 1962г.

5. Ферми Э., Квантовая механика, М., 1965г.

6. Моисеев В.И. Логика всеединства. - М.: ПЕР СЭ, 2002. - С.283-294.

7. Моисеев В.И. От биологии к витологии: новая точка зрения на феномен живого существа.

8. Моисеев В.И. Синергетика и проблема единства живой и неживой природы // Синергетика. Труды семинара. Том 4. Естественнонаучные, социальные и гуманитарные аспекты. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - С.187 - 209.

9. Моисеев В.И. Опыт реконструкции определения аффектов в «Этике» Спинозы // Философия науки. Вып.8: Синергетика человекомерной реальности. М., 2002. - С. 302-322.; Моисеев В.И. Логика всеединства. - М.: ПЕР СЭ, 2002. - С. 339-344.

10. Машкин Н.Ф. Квантовая физика М., 1986.

11. Потеев М.И. Концепции современного естествознания, Санкт-Петербург, 1999 г.

Размещено на Allbest.ru