Выдумать реальность: Дмитрий Чермошенцев — о романе «Наблюдатель»

В издательстве Fanzon вышел первый роман молекулярного биолога Роберта Ланцы и фантаста Нэнси Кресс «Наблюдатель». Разбираем его с Дмитрием Чермошенцевым, старшим научным сотрудником Российского квантового центра, руководителем группы сопровождения внутренних научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в компании «Росатом — Квантовые технологии».

Коротко о сюжете. На Каймановых островах ученые проводят революционные эксперименты: имплантируют добровольцам нейрочипы и подключают к суперкомпьютеру, который визуализирует миры, придуманные подопытными. Вот только исследователи уверены, что это не проекция воображения, а параллельные, совершенно реальные вселенные. Все потому, что наше сознание квантовое.

— Герой романа физик Вейгерт уверяет, что реальность лишь результат работы нашего сознания и без этого сознания — Наблюдателя — ничего нет. Вы согласны?

— Идея не нова. Так или иначе роль Наблюдателя обсуждали еще Эйнштейн и Бор, а в 1961 году другой нобелевский лауреат, Юджин Вигнер, опубликовал статью «Замечания по вопросу разума и тела». Он прямо заявил: без существа с сознанием квантово-механические уравнения недостаточны. Есть знаменитый мысленный эксперимент — «друг Вигнера». В лаборатории за фотоном наблюдает физик, друг Вигнера. Пока он не провел измерения, система в суперпозиции — состоянии, когда наличие у объекта одной из двух противоположных характеристик в равной степени вероятно. Как только измерения выполнены, фотон принимает одно состояние. Но Вигнер может рассмотреть друга и его наблюдение за фотоном как квантовую систему: пока Вигнер не проведет свои измерения (не спросит у друга, в каком состоянии фотон), система находится в суперпозиции. В любом случае выход из суперпозиции, то есть коллапс волновой функции, связан с взаимодействием объекта с сознательным существом. А сама волновая функция просто предсказывает с какой вероятностью объект примет одно из возможных состояний.

Не исключено, что прообразом Вейгерта был как раз Вигнер, даже фамилии созвучны. Фактически мы не знаем, как конкретно происходит коллапс волновой функции в случае ее измерения, — пока ученые не придумали эксперимент, чтобы выяснить это. Так что наши рассуждения скорее ближе к философии, нежели к научной гипотезе.

— Но можно ли рассматривать друга Вигнера и фотон как квантовую систему? Собственно, этот же вопрос и к роману: можно ли экстраполировать законы квантовой механики на макрообъекты?

— В 2022 году международная группа ученых ввела в запутанное состояние систему, состоящую из сверхпроводящего кубита и тихоходки. Согласно результатам квантовой томографии системы, она действительно находилась в состоянии суперпозиции, тихоходку рассматривали как набор электрических диполей. Квантовая механика описывает не только фотоны или отдельные атомы, а довольно сложные системы атомов. Но важно отметить, что законы квантовой механики нельзя взять и перенести на человека, например. Это противоречит науке.

— Особенность романа — упоминание реальных экспериментов и ученых: Эйнштейн, Бор, Вигнер. Но применительно к связи сознания и времени дается ссылка на неких французских ученых, которые смогли изменить прошлое. О ком речь?

— Вероятно, об Алене Аспе, удостоенном Нобелевской премии по физике в 2022 году. Тут нужно вспомнить ЭПР-парадокс: Эйнштейн, Подольский, Розен не соглашались с вероятностной, копенгагенской, интерпретацией квантовой теории и полагали, что мы просто не знаем важных параметров реальности — скрытых локальных переменных. Но если эти параметры найти и ввести в уравнения, то не придется говорить о вероятности. Известная фраза Эйнштейна «Бог не играет в кости» как раз об этом. Впрочем, Нильс Бор предложил Эйнштейну перестать указывать Богу, что делать.

Чтобы разрешить ЭПР-парадокс, необходимо было экспериментально продемонстрировать нарушение неравенств Белла. Ален Аспе в 1975 году провел эксперимент, который доказал: квантовый мир имеет принципиально вероятностную сущность, и она является нелокальной, то есть не зависит от ближайшего окружения. В 2007 году группа французских ученых, включая Аспе, продемонстрировала, что акт измерения характеристики фотона может привести к изменению его поведения в прошлом. Фактически можно контролировать, как частица будет вести себя — как волна или как частица. Такие эксперименты схожи с экспериментом под названием квантовый ластик с отложенным выбором. Эта интересная концепция указывает на ряд парадоксов квантовой физики. В момент прохождения через интерферометр фотон находится в состоянии суперпозиции, измерение позволяет найти его в одном из состояний. Поскольку процесс коллапса волновой функции при измерении до сих пор непонятен, его пытаются объяснить при помощи разных интерпретаций квантовой механики. Это не научные теории, поэтому рассуждения Вейгерта о том, что экспериментатор смог выбрать прошлое, — красивая, но антинаучная метафора.

Кстати

В «Наблюдателе» спорный эксперимент с нейрочипами проводят на острове вне юрисдикции США. А вот реальный случай: в 2014 году известному ученому Филиппу Кеннеди, в 1998-м первому в мире установившему нейроимплант человеку, в частной клинике в Белизе (Центральная Америка) вживили нейрочип его компании Neural Signals. В США регулятор FDA разрешение на операцию не дал. После имплантации из-за отека мозга Кеннеди не мог говорить несколько дней. Его компания существует до сих пор, но из-за этого инцидента потеряла лидерские позиции в сфере нейроинтерфейсов.