"Метафизические эксперименты" углубляют наши представления о реальности
Недавно в англоязычном научном журнале "Quanta Magazine" я прочитал статью, которая меня поразила до глубины души. Я был так восхищен и поражен этой статьей, что хотел ее перевести и поделиться со всеми, но потом подумал, зачем переводить, если сейчас каждый браузер это умеет? Прочитав браузерный перевод, я понял, что такой перевод всё равно очень кривой и в итоге всё-таки сделал свой перевод. Я сделал в некоторым смысле "вольный" перевод. Не в том смысле, что я что-то выкидывал или по-своему интерпретировал, нет. Я сохранил всё, что было в изначальной статье, плюс еще добавил некоторые пояснения, помогающие понять отдельные идеи статьи, немного поменял форматирование и некоторые обороты, чтобы статья была более удобочитаемой для русскоязычного человека. Поэтому мой перевод можно считать не столько вольным в обычном смысле этого слова, сколько расширенным (этим оправдан тег "Моё"). Итак далее следует мой расширенной перевод этой статьи.
Мы стоим на пороге нового направления в науке, в рамках которого физика и философия могут быть объединены в единую целостную картину мира, проверяемую экспериментально. Такие эксперименты на стыке физики и философии могут быть единственным путем для нас к достоверным знаниям о Вселенной.
Термин "метафизика" имеет несколько значений. Часто под метафизикой понимают раздел философии, который имеет дело с глубинными структурами мира: природой пространства, времени, причинности и существования, основами самой реальности. Метафизика (в отличие от обычной физики) считается эмпирически непроверяемой, поскольку метафизические предположения сами лежат в основе всех наших тестов, экспериментов и интерпретации результатов. Эти метафизические предположения изучаются непосредственно в рамках самой философии.
В целом это нормально и правильно, ведь философия как раз для того и нужна, чтобы заглянуть туда, куда эмпирическая наука заглянуть не может. Но если мы не выходим за некоторые пределы, то наши интуитивные представления о том, как устроен мир, редко вступают в противоречие с нашим повседневным опытом. При скоростях, намного меньших скорости света, или в масштабах, намного превышающих квантовый, мы можем, например, предположить, что объекты обладают определенными характеристиками, независимыми от наших измерений, что все мы разделяем универсальное пространство и время, что факт для одного из нас является фактом для всех. Пока наша простая философия здравого смысла работает, мы не задумываемся о её истинности и её основаниях, что заставляет нас ошибочно полагать, что наука - это нечто, совершенно отдельное от метафизики и философии вообще.
Но на неизведанных рубежах опыта — на высоких скоростях и в крошечных масштабах — эта интуиция здравого смысла перестает служить нам, делая невозможным занятия чистой эмпирической наукой без столкновения лицом к лицу с самыми фундаментальными философскими основаниями нашего мировоззрения. Внезапно мы оказываемся в месте, где науку и философию уже невозможно четко разделить. И это место, по словам физика Эрика Кавальканти, называется “экспериментальная метафизика”.
От себя (это вставка моя как переводчика) добавлю, что уже в середине XX века американский логик, математик и философ, член Национальной академии наук США У. Куайн высказывал мысль о том, что философия принципиально не отличается от естественных наук, выделяясь лишь несколько большей степенью общности своих положений и принципов: если физик говорит о каузальных связях определённых событий, биолог — о каузальных связях иного типа, то философ интересуется каузальной связью вообще. Философа интересует, что значит обусловленность одного события другим, какие типы вещей составляют в совокупности систему мира.Эрик Кавальканти - физик-теоретик, PhD из Университета Гриффита в Брисбене, Австралия. Он называет себя “метафизиком-экспериментатором”.
Кавальканти несет факел традиции мятежных мыслителей, сопротивлявшихся мейнстримной тенденции отделения физики от философии. В экспериментальной метафизике инструменты науки могут быть использованы для проверки наших философских мировоззрений, которые, в свою очередь, могут быть использованы для лучшего понимания науки. Сам Кавальканти родился в Бразилии, сейчас ему 46 лет, он является профессором в австралийском Университете Гриффита в г. Брисбене. Кавальканти с коллегами недавно опубликовали сильнейший результат, достигнутый в экспериментальной метафизике на сегодняшний день, - теорему, которая накладывает строгие и неожиданные ограничения на природу реальности. Сейчас они разрабатывают новые, весьма тонкие и сложные, в чем-то противоречивые эксперименты для проверки предположений не только о физике, но и о разуме, сознании.
Можно было подумать, что внедрение философии в науку приведет к уменьшению научности, но на самом деле, как говорит Кавальканти, всё оказалось с точностью наоборот. Как утверждает профессор, в некотором смысле знания, которые мы получаем с помощью экспериментальной метафизики, более надежны и более научны, потому что они проверяют не только наши научные гипотезы, но и предпосылки, которые обычно скрываются за ними.
РАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ между наукой и философией никогда не была четкой. Часто она проводится по возможности эмпирической проверки: что можно проверить, то научно и физично, что нельзя, то философия. Считается, что любая наука, заслуживающая своего названия, уязвима для тестов, которые могут ее фальсифицировать, в то время как философия стремится к первозданным истинам, которые витают где-то за пределами "грязной" досягаемости эксперимента. Пока это различие существует, физики верят, что могут продолжать заниматься "грязным делом настоящей науки”, оставив философов сидеть в креслах и поглаживать подбородки.
Однако, как выясняется, различие на основе проверяемости не выдерживает критики. Философам давно известно, что доказать гипотезу невозможно (неважно, сколько белых лебедей вы видите, следующий увиденный вами лебедь может быть черным). Вот почему Карл Поппер, как известно, сказал, что утверждение является научным, только если оно фальсифицируемо — если мы не можем что-то доказать, мы можем, по крайней мере, попытаться это опровергнуть. Однако в 1906 году французский физик Пьер Дюэм показал, что фальсификация одной единственной гипотезы невозможна. Он утверждал, что каждая область науки окутана запутанной сетью предположений. Эти предположения касаются всего, от лежащих в основе некой теории физических законов до работы конкретных измерительных устройств. Если результат вашего эксперимента, по-видимому, опровергает вашу гипотезу, вы всегда можете учесть полученные данные, изменив одно из своих предположений, оставив саму свою гипотезу нетронутой.
Возьмем, к примеру, геометрию пространства-времени. Иммануил Кант, философ 18 века, заявил, что свойства пространства и времени не являются эмпирическими вопросами. Представления о пространстве и времени являются априорными, то есть они как бы предустановлены у нас в голове до всякого опыта и, таким образом, сами являются основой для любого эмпирического опыта. Но мы, по мысли Канта, не можем эмпирически проверить, действительно ли пространство и время являются такими, как нам кажется, потому что сами пространство и время являются изначальной основой нашего понимания того, как работают любые тесты и эксперименты.
И все же в 1919 году, когда астрономы измерили путь света далеких звезд, огибающий гравитационное воздействие Солнца, они обнаружили, что геометрия пространства, в конце концов, не была евклидовой — она была искажена гравитацией, как недавно предсказал Альберт Эйнштейн. То есть мы смогли эмпирически подтвердить то, что пространство и время не являются такими, какими кажутся нам с позиции повседневного опыта и здравого смысла. Мы смогли на опыте проверить философское утверждение Канта, которое, как он считал, на опыте проверить невозможно.
Или всё не так просто? Анри Пуанкаре, французский математик, физик, астроном и философ, предложил интригующий мысленный эксперимент. Представьте, что Вселенная представляет собой гигантский диск, соответствующий евклидовой геометрии, но физические законы этого диска включают следующее положение: диск наиболее горяч в середине и наиболее холоден по краям, при этом температура падает пропорционально квадрату расстояния от центра. Более того, эта Вселенная имеет показатель преломления — показатель того, как искривляются световые лучи, — который обратно пропорционален температуре. В такой Вселенной измерительные приспособления и эталоны никогда не были бы прямыми (твердые объекты расширялись бы и сжимались в зависимости от градиента температуры), в то время как показатель преломления создавал бы впечатление, что световые лучи движутся кривыми, а не прямыми линиями. В результате любая попытка измерить геометрию пространства — скажем, путем сложения углов треугольника — привела бы к убеждению, что пространство неевклидово.
Любой эксперимент по геометрии требует от вас принятия определенных законов физики, в то время как любой эксперимент по этим законам физики требует от вас принятия геометрии. Конечно, физические законы дискового мира кажутся случайными, но таковы и аксиомы Евклида. “Пуанкаре, на мой взгляд, прав”, - сказал Эйнштейн в лекции 1921 года. Он добавил: “Экспериментальной проверке подлежит только сумма геометрии и физических законов”. Как выразился американский логик У. Куайн: "Единица эмпирической значимости” — то, что действительно поддается проверке, - "это вся наука”. Самое простое наблюдение (скажем, что небо голубое или там находится частица) заставляет нас подвергать сомнению всё, что мы знаем о работе Вселенной.
Но на самом деле все гораздо хуже. Единица эмпирической значимости - это сочетание науки и философии. Мыслителем, который увидел это наиболее ясно, был швейцарский математик 20 века Фердинанд Гонсет. Для Гонсета наука и метафизика всегда находятся в диалоге друг с другом, при этом метафизика обеспечивает основы, на которых работает наука, наука предоставляет доказательства, которые вынуждают метафизику пересматривать эти основы, и они вместе адаптируются и изменяются, как живой, дышащий организм. Как он сказал на симпозиуме, который посетил в честь Эйнштейна: “Наука и философия составляют единое целое”.
Поскольку эти два явления связаны в гордиев узел, у нас может возникнуть искушение развести руками, поскольку мы не можем подвергнуть проверке научные утверждения, не увлекая за собой метафизические утверждения. Но у этой "медали" есть и обратная сторона: это означает, что метафизику можно проверить. Вот почему Кавальканти, работающий на самом краю квантовой механики, называет себя не физиком или философом, а “метафизиком-экспериментатором”.
Я (имеется в виду автор оригинальной статьи Аманда Гефтер) ВСТРЕТИЛАСЬ С КАВАЛЬКАНТИ по видеосвязи. Его темные волосы были собраны сзади в пучок, у него был задумчивый вид, его осторожное, серьезное поведение компенсировалось только 15-недельным щенком, ерзающим у него на коленях. Он рассказал мне, как, будучи студентом в Бразилии в конце 1990-х гг., работал над экспериментальной биофизикой — “очень сырой штукой”, как он это описывает, “извлекал сердца кроликов и помещал их под [сверхпроводящие] магнитометры”, что-то в этом роде. Хотя вскоре он перешел на более сухую территорию (“работа на ускорителях частиц, изучение атомных столкновений”), работа все еще была далека от метафизических вопросов, которые уже занимали его разум. “Мне сказали, что все интересные вопросы в основаниях квантовой механики были разрешены [Нильсом] Бором в его дебатах с Эйнштейном”, - сказал он. Поэтому он (Кавальканти) продолжил заниматься рутиной.
В итоге он стал работать в Национальной комиссии по ядерной энергии Бразилии, и именно там он прочитал книги физиков Роджера Пенроуза и Дэвида Дойча, каждый из которых предлагал радикально различающиеся метафизические концепции, объясняющие факты квантовой механики. Должны ли мы отказаться от философского допущения о том, что Вселенная только одна, как предлагал Дойч? Или, как предпочитал Пенроуз, возможно, квантовая теория перестает применяться в больших масштабах, когда в действие вступает гравитация. “Таковыми были эти блестящие физики, которые не только напрямую обсуждали вопросы об основах, но и глубоко не соглашались друг с другом”, - сказал Кавальканти. "Пенроуз", - добавил он, - “даже вышел за рамки физики и углубился в то, что традиционно считается метафизикой, задавая вопросы о сознании”.
Вдохновленный, Кавальканти решил получить докторскую степень по основам квантовой физики и нашел себе место в Университете Квинсленда в Австралии. Его диссертация начиналась так: “Чтобы понять источник квантовых парадоксов, важно знать, где и как наши классические модели и интуиция начинают давать сбой в описании квантового мира. Это предмет экспериментальной метафизики”. Профессор, который был научным руководителем Кавальканти, отложил его диссертацию и заявил: “Это не физика”.
Но Кавальканти был готов доказать, что грань между физикой и философией уже стерта безвозвратно. В 1960-х годах североирландский физик Джон Стюарт Белл также столкнулся с мейнстримной культурой в кругах физиков, связанной с отрицанием ценности философии. Времена, когда Эйнштейн и Бор спорили о природе реальности - и при этом глубоко погружались в философию — давно прошли. Воцарился послевоенный практицизм, и физики стремились продолжать заниматься физикой, как будто гордиев узел был разрублен, как будто можно было игнорировать метафизику и при этом вообще умудряться заниматься наукой. Но Белл, занимаясь своей "еретической" работой в свободное время, обнаружил новую возможность: хотя это правда, что вы не можете проверить одну гипотезу изолированно, вы можете взять несколько метафизических предположений и посмотреть, верны они или нет вместе.
Для Белла такими метафизическими предположениями были локальность (вера в то, что вещи не могут влиять друг на друга мгновенно на расстоянии в пространстве) и реализм (вера в то, что объективная реальность и все вещи в ней просто каким-то образом существуют сами по себе, независимо от их измерения). Его теорема, опубликованная в 1964 году, доказала то, что теперь известно как неравенство Белла: для любой теории, работающей в рамках локальности и реализма, существует верхний предел того, насколько коррелированными могут быть определенные события. Однако квантовая механика предсказала корреляции, которые преодолели этот верхний предел.
В написанном виде теорема Белла не поддавалась проверке, но в 1969 году физик и философ Абнер Шимони увидел, что ее можно переписать в форме, подходящей для лаборатории. Вместе с Джоном Клаузером, Майклом Хорном и Ричардом Холтом, Шимони преобразовал неравенство Белла в неравенство CHSH (названное по инициалам его авторов), а в 1972 году в подвале в Беркли, Калифорния, Клаузер и его коллега Стюарт Фридман проверили его, измерив корреляции между парами фотонов.
Результаты показали, что мир оправдал предсказания квантовой механики, продемонстрировав корреляции, которые оставались намного сильнее, чем допускало неравенство Белла. Это означало, что локальность и реализм не могут одновременно быть характеристиками реальности - хотя от чего именно из них нам следует отказаться, эксперименты сказать не смогли. “На мой взгляд, самое захватывающее в теоремах типа Белла то, что они предоставляют редкую возможность для предприятия, которое по праву можно назвать ”экспериментальной метафизикой"", - написал Шимони в 1980 году, введя, таким образом как считается, этот термин в обиход.
Однако, как оказалось, этот термин восходит к другому удивительному человеку. Мишель Бессо, лучший друг Эйнштейна и его собеседник, был единственным человеком, которому Эйнштейн приписывал помощь в создании теории относительности. Но Бессо помогал ему не столько с физикой, сколько с философией. Эйнштейн всегда был реалистом, верившим в реальность за кулисами восприятия, независимую от наших наблюдений, но Бессо познакомил его с философскими трудами Эрнста Маха, который утверждал, что теория должна относиться только к измеряемым величинам. Мах через Бессо призвал Эйнштейна отказаться от своих метафизических представлений об абсолютном пространстве, времени и движении. Результатом стала специальная теория относительности.
После публикации работы Эйнштейна в 1905 году физики не были уверены, была ли его теория физической или философской. Все ее уравнения уже были записаны другими; новой была только стоящая за ними метафизика. Но этой метафизики было достаточно, чтобы привести к появлению новой науки, поскольку специальная теория относительности уступила место общей теории относительности, новой теории гравитации, дополненной новыми, проверяемыми предсказаниями. Позже Бессо подружился с Гонсетом; в Швейцарии они вдвоем совершали долгие прогулки, где Гонсет утверждал, что физику никогда нельзя поставить на прочный фундамент, поскольку эксперименты всегда могут опровергнуть самые фундаментальные предположения, на которых она построена. В письме, которое Гонсет опубликовал в 1948 году в журнале "Dialectica", Бессо предложил Гонсету называть его работу ”экспериментальной метафизикой".
Экспериментальная метафизика получила что-то вроде официальной "штаб-квартиры" в 1970-х годах с основанием Ассоциации Фердинанда Гонсета в Бьенне, Швейцария. “Наука и философия составляют единое целое,“ - говорилось в его основополагающих ценностях, - "и все, что происходит в науке, будь то в ее методах или результатах, может отразиться на философии даже в ее самых фундаментальных принципах". Это было радикальное заявление, одинаково шокировавшее как науку, так и философию. Ассоциация опубликовала подпольный информационный бюллетень под названием "Epistemological Letters", своего рода журнал по физике, с напечатанными на машинке страницами, испещренными нарисованными от руки уравнениями, которые были разосланы примерно 100 физикам и философам, составляющим новую контркультуру, - тем немногим смельчакам, которые хотели обсудить экспериментальную метафизику. Шимони работал редактором.
Теорема Белла всегда была в центре этих дискуссий, потому что там, где в предыдущих работах по физике ее метафизика оставалась непризнанной, в работе Белла они были действительно и явно неразделимы. Теорема не касалась какой-либо конкретной физической теории. Это было то, что физики называют "теоремой запрета”, общим доказательством, показывающим, что любая теория, действующая на основе метафизических допущений локальности и реализма, не может описать мир, в котором мы живем. Вы хотите мир, который просто существует определенным образом, даже когда его не измеряют? И вы хотите локальности? Не получится. Или, как выразился Шимони в "Эпистемологических письмах", обыгрывая имя Белла, те, кто хочет придерживаться такого мировоззрения, “должны помнить проповедь Донна: ‘И поэтому никогда не посылай узнать, по ком звонит колокол; он звонит по тебе”.
“Белл был одновременно и философом физики, и физиком”, - сказал Уэйн Мирволд, философ физики из Западного университета в Канаде - “И в некоторых из своих лучших работ он, по сути, сочетает эти два понятия”. Всё это сильно встревожило редакторов традиционных физических журналов и других хранителей науки. “Такого рода работа определенно не считалась респектабельной”, - сказал Кавальканти.
Вот почему, когда французский физик Ален Аспе обратился к Беллу с предложением нового эксперимента, который мог бы проверить неравенство Белла, исключив при этом любое остаточное влияние, распространяющееся между измерительными устройствами, используемыми для определения поляризации фотонов, Белл спросил его, есть ли у него постоянная должность преподавателя. “Беспокоило то, что проведение этого эксперимента погубит карьеру молодого физика”, - сказал Мирволд.
Перенесемся в 2022 год, и вот Аспе вместе с Клаузером и Антоном Цайлингером направляются в Стокгольм, чтобы получить Нобелевскую премию. Эти корреляции Белла, нарушающие неравенство, как оказалось, привели к появлению революционных технологий, включая квантовую криптографию, квантовые вычисления и квантовую телепортацию. Но “несмотря на технологические преимущества,” - сказал Мирволд, - “работа была мотивирована философскими вопросами”. Так в 2022 году три физика получили Нобелевскую премию официально за “новаторство в области квантовой информатики”. Но по словам Кавальканти, они победили за экспериментальную метафизику.
ТЕОРЕМА БЕЛЛА БЫЛА только началом.
После экспериментов, нарушающих неравенства типа Белла, несколько взглядов на реальность остались в силе. Вы могли бы сохранить реализм и отказаться от локальности, признав, что то, что происходит в одном уголке Вселенной, мгновенно влияет на то, что происходит в другом, и, следовательно, что теория относительности должна быть модифицирована. Или вы могли бы придерживаться локальности и отказаться от реализма, признав, что вещи во Вселенной не имеют определенных характеристик до того, как их измерили - что природа в каком-то глубоком смысле создает вещи на лету.
Но даже если вы откажетесь от реальности до измерения, вы все равно сможете цепляться за реальность после измерения. То есть вы могли бы представить, что берете все эти результаты измерений и объединяете их в единую, разделяемую реальность. Обычно это и есть то, что мы подразумеваем под “реальностью”. Это само понятие объективного мира.
Но мысленный эксперимент, поставленный в 1961 году, ставит под сомнение эту возможность. Юджин Вигнер, физик-лауреат Нобелевской премии, предложил сценарий, в котором наблюдатель, назовем его “другом Вигнера”, входит в лабораторию, где есть квантовая система — скажем, электрон в квантовой комбинации или суперпозиции двух состояний, называемых “спин вверх“ и ”спин вниз". Друг измеряет спин электрона и обнаруживает, что он увеличился. Но Вигнер, стоящий снаружи, может использовать квантовую механику для описания всего состояния лаборатории, где, с его точки зрения, никаких измерений не проводилось. Состояние друга и состояние электрона просто коррелированы — запутаны, — в то время как электрон остается в суперпозиции состояний. В принципе, Вигнер может даже выполнить измерение, которое покажет физические эффекты суперпозиции. С точки зрения друга, электрон находится в некотором состоянии после измерения, но это, похоже, не является частью реальности Вигнера.
В 2018 году это мучительное сомнение в наличии у нас общей, единой для всех реальности превратилось в полномасштабную дилемму. Часлав Брукнер, физик из Венского университета, понял, что он может объединить "друга Вигнер"а с экспериментом вроде того, каким проверялось неравенство Белла, чтобы доказать новую "теорему запрета". Идея заключалась в том, чтобы пригласить "двух друзей" и "двух Вигнеров". Каждый из друзей измеряет половину запутанной системы, а затем каждый из "Вигнеров" проводит одно из двух возможных измерений в лаборатории своего друга. Результаты измерений Вигнера будут коррелированы, точно так же, как поляризации фотонов в оригинальных экспериментах типа Белловского, с определенными метафизическими допущениями, устанавливающими верхние границы силы этих корреляций. Короче говоря, появилась возможность эмпирически проверить так называемый эксперимент друга Вигнера, который ранее носил лишь мысленный характер.
Как оказалось, доказательство Брукнера основывалось на дополнительном допущении, которое ослабляло силу полученной теоремы, но это вдохновило Кавальканти и коллег на создание собственной версии. В 2020 году в журнале "Nature Physics" они опубликовали “Сильную теорему о недопустимости парадокса друга Вигнера”, которая доказала две вещи. Во-первых, экспериментальная метафизика, ранее относившаяся к подпольным журналам, теперь достойна публикации в престижных научных журналах, и, во-вторых, эта реальность еще более странная, чем когда-либо предполагала теорема Белла.
Их теорема о запрете показала, что, если предсказания квантовой механики верны, не могут быть верны одновременно все следующие три предположения:
1) локальность (отсутствие "жутких дальнодействий" на расстоянии),
2) свобода выбора (нет никакого "космического заговора", заставляющего вас настроить детекторы так, чтобы результаты, по-видимому, нарушали неравенство Белла, хотя оно якобы не должно нарушаться) и
3) абсолютность наблюдаемых событий (электрон с повышенным вращением для друга Вигнера - это электрон с повышенным вращением для всех, и мы все наблюдаем одну и ту же реальность).
Если вы хотите локальных взаимодействий и космоса, свободного от заговоров, тогда вам придется отказаться от представления о том, что результат измерения для одного наблюдателя является результатом измерения для всех.
Примечательно, что их запретная теорема “ограничивает пространство возможных метафизических теорий более жестко, чем теорема Белла”, - сказал Кавальканти.
“Это важное улучшение”, - заявил Брукнер, - “Это самая точная, сильнейшая теорема о запрете”. Иными словами, это самая мощная часть экспериментальной метафизики на сегодняшний день. “Сила этих беспроигрышных теорем как раз в том, что они проверяют не какую-то конкретную теорию, а мировоззрение. Проверяя их и показывая нарушения определенных неравенств, мы отвергаем не одну теорию, а целый класс теорий. Это очень мощная вещь. Это позволяет нам понять, что вообще возможно”.
Брукнер сетует, что выводы экспериментальной метафизики еще не были полностью учтены в остальной физике в целом — особенно, по его мнению, в ущерб исследованиям квантовой природы гравитации. “Действительно жаль, потому что в итоге мы получаем неверные изображения, скажем, того, как выглядит вакуум или что происходит в черной дыре, где они описаны без какой-либо ссылки на способы наблюдения”, - сказал он. “Я не думаю, что мы добьемся значительного прогресса в этих областях, пока действительно не проделаем большую работу над теорией измерения”.
Неясно, сможет ли экспериментальная метафизика когда-либо привести нас к правильной теории квантовой гравитации, но она могла бы, по крайней мере, сузить поле для поиска. “Есть история, я не знаю, апокрифична ли она, но она приятная, - написал Кавальканти в статье 2021 года, - согласно которой Микеланджело, когда его спросили о том, как он ваял Давида, сказал: "Я просто удалил все, что не было Давидом". Мне нравится думать о метафизическом пейзаже как о необработанном блоке мрамора — с различными точками в блоке, соответствующими различным физическим теориям, — а об экспериментальной метафизике как о долоте, которым вырезают мрамор, устраняя углы, которые не описывают мир нашего опыта. Может оказаться, что мы не в состоянии свести блок к одной точке, соответствующей единственной истинной ‘теории всего’. Но мы можем надеяться, что после того, как мы вычленим все кусочки, которые позволяет нам эксперимент, то, что остается, образует прекрасное целое ”.
РАЗГОВАРИВАЯ с Кавальканти, я попыталась узнать, какой интерпретации квантовой механики он придерживается, выяснив, за какие метафизические допущения он надеется держаться, а от каких готов отказаться. Согласен ли он с бомовской интерпретацией квантовой механики, которая заменяет локальность реализмом? Был ли он “кьюбистом”, которому не нужна абсолютность наблюдаемых событий? Верил ли он в космические заговоры сверхдетерминистов, которые приписывают все коррелированные измерения в современной Вселенной генеральному плану, заложенному в начале времен? Как насчет измерений, порождающих параллельные реальности, как в гипотезе о множестве миров? Кавальканти сохранял бесстрастное выражение истинного философа; он не сказал. (Щенок тем временем вел тотальную борьбу с ковром.) Однако я уловила один намек. Какую бы интерпретацию он в конечном итоге ни выбрал, он хочет, чтобы она затронула тайну разума — что такое сознание или что считается сознательным наблюдателем. “Я все еще думаю, что это глубочайшая тайна”, - сказал он. “Я не думаю, что какая-либо из доступных интерпретаций на самом деле приводит к правильным выводам”.
В своей статье о физике природы за 2020 год Кавальканти и коллеги сообщили о результатах своего эксперимента, который показал явное нарушение неравенств, вытекающих из совместных предположений о локальности, свободе выбора и абсолютности наблюдаемых событий. Но эксперимент по своей сути сложен в проведении, потому что что—то — или кто-то - должен играть роль наблюдателя. В их эксперименте, объединяющем неравенство Белла и "друга Вигнера", “друзьями” Вигнера были пути фотонов, в то время как фотонные детекторы играли роль "Вигнеров". Общеизвестно, что трудно сказать, учитывается ли наблюдателем такая простая вещь, как траектория фотона.
“Если вы думаете, что любую физическую систему можно считать наблюдателем, то эксперимент уже проведен”, - сказал Кавальканти. “Но большинство физиков подумают: "Нет, я на это не куплюсь". Итак, каковы следующие шаги? Как далеко мы можем зайти? Является ли молекула наблюдателем? Амеба? Мог ли Вигнер дружить с инжиром? Или фикусом?".
Если друг должен быть человеком, трудно переоценить, насколько сложно было бы измерить его в суперпозиции, что именно и должны делать участники эксперимента. Достаточно сложно удержать один атом в суперпозиции. Поддерживать наложенные состояния атома означает изолировать его практически от всех взаимодействий— включая взаимодействие с воздухом, что означает хранить его всего на волосок выше абсолютного нуля. Средний взрослый человек, помимо потребности в воздухе, состоит примерно из 30 триллионов клеток, каждая из которых содержит около 100 триллионов атомов. Технология, мелкая моторика и сомнительная этика, которые понадобились бы Вигнеру для проведения своих измерений, поразили бы воображение любого физика или надзорные инстанции. “Не всегда подчеркивается, что этот [предлагаемый] эксперимент является актом насилия”, - сказал Мирволд. “По сути, он включает в себя уничтожение человека, а затем его возрождение”. Удачи в получении гранта на это.
Брукнер, например, задается вопросом, является ли измерение не просто трудным, но и невозможным. “Я подозреваю, что если мы изложим все это на бумаге, то увидим, что ресурсы, необходимые Вигнеру для проведения этого измерения, выходят далеко за рамки того, что доступно во Вселенной”, - сказал он. “Возможно, в какой-нибудь более фундаментальной теории эти ограничения будут частью теории, и окажется, что в этом вопросе нет смысла”. Это был бы настоящий поворот для экспериментальной метафизики. Возможно, наше глубочайшее понимание природы реальности придет, когда мы поймем, что не поддается проверке.
Кавальканти, однако, не теряет надежды. Возможно, мы никогда не сможем провести эксперимент на человеке, говорит он, но почему бы не использовать алгоритм искусственного интеллекта? В своей новейшей работе вместе с физиком Говардом Уайзманом и математиком Элеонорой Риффель он утверждает, что "друг" может быть алгоритмом искусственного интеллекта, работающим на большом квантовом компьютере, выполняющем имитированный эксперимент в имитируемой лаборатории. “В какой-то момент, - утверждает Кавальканти, - у нас будет искусственный интеллект, который будет практически неотличим от человека в том, что касается когнитивных способностей“, и мы сможем проверить это неравенство раз и навсегда.
Но это предположение не является бесспорным. Некоторые философы разума верят в возможность сильного ИИ, но, конечно, не все. Мыслители, занимающиеся так называемым воплощенным познанием, например, выступают против понятия бестелесного разума, в то время как принятый сейчас подход к сознанию наделяет разумом только живые существа.
Все это ставит физиков в неловкое положение. Мы не можем знать, нарушает ли природа неравенство Кавальканти — мы не можем знать, находится ли сама объективность на метафизической разделочной доске, — пока не сможем определить, что считается наблюдателем, а выяснение этого требует участия физики, когнитивной науки и философии. Радикальное пространство экспериментальной метафизики расширяется, охватывая все три из них. Перефразируя Гонсета, возможно, они образуют единое целое.