Пятое измерение. Исследование природы времени

Если следовать копенгагенской интерпретации, единственный способ определить, жив кот или мертв – открыть короб и произвести наблюдение. В этот момент волновая функция схлопнется в мертвого или живого кота. Наблюдение (для которого требуется сознание) будет определять его существование.

По Шредингеру суть эксперимента состояла в том, что неопределённость на квантовом уровне должна привести к неопределённости, размытости в макроскопическом масштабе («смесь» живого и мёртвого кота). Это не соответствует требованию определённости состояний макрообъектов независимо от их наблюдения и, следовательно, не позволяет принять «модель размытости» в качестве реальной картины мира. Эйнштейну эксперимент понравился, хотя он рассматривал его суть несколько по-иному – как возможность статистического описания эксперимента и статистического опровержения копенгагенской интерпретации.

Аргументы Эйнштейна и Шредингера не могли остановить дальнейшее успешное развитие квантовой физики, наоборот, помогли работе над прояснением некоторых принципиально важных её аспектов. Старая копенгагенская интерпретация теории перестала пользоваться популярностью – сегодня она уступила место интерпретации многомировой. В новой трактовке Вселенная расщепляется надвое, где в одной вселенной кот жив, а в другой – мертв. Или на множество вселенных, где кот существует в различных состояниях.

Научная и философская проблема физической реальности так и осталась нерешенной. Кот Шредингера продолжает гулять сам по себе, где и как ему вздумается. Сегодня наука, достигнув фантастических высот, вновь признает, что на трудном пути познания природы ей, как и некогда великому физику, не хватает какого-то неизвестного, но очень важного параметра, позволяющего достичь единой и целостной картины мира. Все больше исследователей, подозревая, что Эйнштейн, возможно, был прав, обращаются к теме единой теории поля. Ученые продолжают поиски, предполагая, что могут существовать пока не обнаруженные элементарные частицы, по своим свойствам не совсем похожие на другие частицы Стандартной модели. Они должны дать возможность найти концы нитей в клубке квантовой запутанности. Поиски недостающих частей системы ведутся в космосе и на ускорителях.

Из элементарных частиц состоит все известное нам вещество, вся таблица Менделеева. Атом состоит из облака электронов, летающих вокруг крохотной плотной сердцевины, где сосредоточена почти вся масса – ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Оно примерно в 100 тысяч раз меньше самого атома, т.е. в атоме больше пустоты, чем твердости. Если бы ядро было размером с горошину, то атом был бы по размеру с футбольный стадион. А если из атомов тела человека убрать всё свободное пространство, то человек с комфортом мог бы разместиться в горошине.

Однако оказывается, что могут существовать и другие атомы, экзотические. В так называемом мюонном атоме, на место одного из электронов встраивается отрицательный мюон, характеристики которого совпадают с характеристиками электрона во всем, кроме массы. Из-за того, что мюон тяжелее своего собрата–электрона в 207 раз, мюонная орбиталь меньше электронной ровно на столько же, соответственно, размер мюонного атома получается в те же 207 раз меньше обычного. Но ядро-то остается прежним. Поэтому для мюона вероятность оказаться внутри ядра возрастает в 2073, то есть почти в девять миллионов раз больше по сравнению с электроном. Для тяжёлых атомов радиус орбиты мюона становится меньше радиуса ядра. Облако находится уже не во вне, а начинает струиться где-то в недрах ядра. Схематичное сравнение обычного и мюонного атомов показано на Иллюстрации 5. Такое строение мюонного атома, похожее на коробочку с сюрпризом, сильно влияет на его свойства.

Иллюстрация 5. Сравнение моделей обычного (слева) и мюонного (справа) атомов

Экзотический квант

Понятие «экзотическая материя» применяется в физике элементарных частиц, в теории о строении «кротовых нор», используется при создании материалов с необычными свойствами. Так называют вещество, которое нарушает какие-либо известные физические закономерности.

К экзотической материи с полным на то основанием можно отнести и человека. Он обладает целым набором характеристик, нарушающих законы физики. Человек, в отличии от всей прочей материи, бесцеремонно попирает главное достояние физической науки – он нарушает энергетические условия.

Соблюдение энергетических условий означает, что камень не будет катиться от подножия на вершину горы, он может только падать вниз с вершины. Река не будет течь в гору, она может только стекать с горы, а на равнине будет искать себе русло, огибая все возвышения рельефа и стремясь к достижению уровня мирового океана. Всё в природе стремится к соблюдению энергетических условий. Всё, кроме человека – он устремлен на достижение вершин. Даже если у него нет намерения покорить горный Эверест, он стремится к достижению иных вершин: профессиональных, спортивных, научных и т. д. И даже если человек не стремится ни к каким вершинам, ему все равно приходится постоянно преодолевать энергетический барьер: учиться, справляться с трудностями взросления, выстраивать семейные отношения, добывать хлеб насущный, заботиться о близких и т. д. Преодоление – это то, что движет прогрессом человеческого общества. Не свободное скольжение по физической глади жизни, а воля к преодолению делает человека человеком и отличает его от всех иных видов живой и неживой материи.

Человек нарушает даже законы гравитации. Разумеется, он, как и вся другая материя на Земле, испытывает на себе силу гравитационного притяжения. Но способен преодолевать ее – он может, например, подпрыгнуть. С одной стороны, смешно и упоминать про такую способность, однако на фоне всей другой неживой материи она является уникальной – камни прыгать не умеют. Человек сообщает мышцам ног силу для совершения работы, направленной на преодоление силы тяжести. Он использует свою внутреннюю энергию для придания телу ускорения, направленного в сторону, противоположную действию сил гравитации. Его действие является гравитационно-отталкивающим. Он обладает способностью кратковременного преодоления гравитации без приложения сторонних сил – благодаря этому может перемещаться по поверхности планеты в любом направлении. В процессе освоения ближнего космоса человек смог полностью оторваться от оков гравитации. Для этого ему потребовалась дополнительная энергия, но он смог ее получить и использовать.

Человек – это сложная система, состоящая из множества клеток, молекул, органов, подсистем. При этом каждый отдельный элемент, обособленная часть, оторванная от связей с системой человеческого организма, сама по себе не имеет абсолютно никакого значения. Человек – это единое целое, которое несравненно больше, чем просто сумма его частей. В этом целостном единстве он является неделимой частицей. Человека с полным на то основанием можно назвать антропным квантом.

Квант, конечно, не типичный, экзотический, но это именно квант:

• Во-первых, человек обладает собственной внутренней энергией – способностью к действию, деятельности, совершению работы, не связанной с воздействием на него иных сил или переносом вещества.

• Во-вторых, энергия одного человека – это самая маленькая порция энергии вещества, называемого разумной живой материей. Меньше не бывает.

• В-третьих, энергия, которой располагает человек, является неделимой величиной. Человек может поделиться результатами работы своей энергии, но не может поделиться самой энергией.

Антропный квант имеет свои наблюдаемые физические характеристики, которыми можно описать его физическое состояние: массу, рост, возраст, силу, скорость, давление и т. д. Физические характеристики меняются в зависимости от различных факторов, особенно от возраста, но при этом не могут выходить за рамки определенного диапазона.

Антропный квант существует как эффективная энергетическая машина, работающая по законам физики, и являющаяся одновременно:

• Потребителем энергии.

• Преобразователем энергии.

• Генератором энергии.

• Аккумулятором энергии.

Человек потребляет энергию вместе с пищей в количестве, примерно соответствующем потреблению одной лампочки накаливания на 100-150 Ватт. В результате обменных процессов потребленная энергия преобразуется в тепловую энергию тела, в кинетическую энергию сокращения мышц, в электрическую энергию центральной нервной системы. Часть энергии человек расходует «на себя» – на переваривание пищи, на перемещение в пространстве массы своего тела и на обеспечение работы внутренних органов. Наиболее энергетически затратным органом является мозг – составляя всего 2% от массы тела, он никогда не прекращает свою работу и потребляет в состоянии покоя около 10% всей энергии организма, в состоянии активности – до 25%, а в стрессовых ситуациях – до 40%. Помимо обеспечения жизнедеятельности собственного организма, часть энергии расходуется на совершение внешней работы. Человек обладает способностью аккумулировать энергию и обходиться в течение нескольких дней без потребления пищи.

Антропный квант обладает собственным спином. Это уже чисто квантовая характеристика. Что именно она дает человеку в энергетическом плане – неизвестно, это совершенно не исследованное поле, никто не изучал этот вопрос. Если обратиться к аналогиям в микромире, то там спин обеспечивает квантовые системы собственным моментом импульса, переводит их из одного пространства состояний в другое – заставляет «биться сердце» атомов, превращая их в неутомимые природные perpetuum mobile. За счет квантовых эффектов может происходить практически бесконечное движение в некоторых физических процессах, например, петлевые токи в сверхпроводниках и вихри в сверхтекучей жидкости. Следуя аналогиям, можно предположить, что спин – это очень важная характеристика человека, связанная с его жизненной энергией, с самой жизнью.

Для антропного кванта выполняется принцип суперпозиции его энергетических состояний. Это тоже квантовая характеристика. Человек может находиться в состоянии бодрствования и в состоянии сна. Это два разных состояния одной системы, которые являются ортогональными друг к другу и дискретными. Если человек спит, то он не может бодрствовать и, наоборот, если человек активен, то он не может одновременно спать.

Есть у антропного кванта и своя «постоянная Планка», связанная с суточным циклом жизнедеятельности человека и характеризующая переход антропного кванта из одного энергетического состояния в другое. Она будет значительно больше Планковской константы, однако и наш квант сильно отличается от обычных.

Кот Шредингера – 2

Проведем со злосчастным котом Шредингера еще один эксперимент, в обратном порядке и на этот раз без урана и кислоты. Мы не будем ждать момента, когда кот перейдет в смешанное состояние. Привлечем кота, который с самого начала эксперимента находится в неопределенном, «размытом» состоянии, «не жив и не мертв».

Возьмем прикрытую коробку, где находится спящий кот. Наблюдателю предстоит ответить на тот же сакраментальный вопрос: кот жив или мертв? При этом ему запрещено открывать коробку или производить какое-либо иное возмущение среды. Теперь сам наблюдатель оказывается в условиях квантовой неопределенности: он видит координату кота – коробку, но его сигнальная система (зрение, слух и др.) не имеет возможности замерить импульс кота – он не перемещается и из коробки не доносится ни звука. Пока кот безмятежно спит, для наблюдателя вероятность 50%, что там находится живой кот, и такая же вероятность, что там находится кот мертвый. Но как только от кота пошел какой-либо импульс, – он замяукал или высунул голову из коробки, – для наблюдателя становится очевидным, что кот жив, Иллюстрация 6.

Правда, при этом в состояние неопределенности приходит координата – проснувшись, кот получает возможность перемещаться в пространстве. Перед нами наглядная иллюстрация принципа неопределенности Гейзенберга. Пока спящий кот «привязан» к определенной точке пространства, нам известно его местоположение, но «заглушен» импульс. Если кот проснулся, то у него появляется импульс, но совсем не факт, что нам удастся быстро обнаружить его в какой-то конкретной точке открытого пространства.

Иллюстрация 6. Кот Шредингера-2

Наблюдатель в условиях квантовой неопределенности. Кот жив или мёртв?

Задача перед экспериментом стоит та же, что и в его оригинальной версии: попытаться обнаружить за квантовой механикой какой-то более глубокий скрытый физический фундамент, позволяющий перейти от состояния неопределенности к состоянию определенности и смоделировать нашу «кошачью» квантовую систему с помощью детерминированной физики. Но поле поиска в нашем эксперименте существенно меняется. Нам не нужно будет смешивать, а потом пытаться как-то разделить живого и мертвого кота. Мы будем вести поиски по границе, отделяющей спящего кота от проснувшегося.

Сон является естественным физиологическим состоянием человека и имеет четко выраженную суточную цикличность. Он обеспечивает организм отдыхом, играет важную роль в процессах метаболизма, способствует переработке и хранению информации, восстанавливает иммунитет и защитные силы организма.

Природа сна, на которую наброшен покров чего-то мистического, интересовала людей во все времена. Древние греки считали ночной сон и сон вечный близкими явлениями. Аристотель описывал сон как «пограничное состояние между жизнью и не жизнью». При этом люди всегда замечали и использовали целебную силу сна. Изучением его природы занимались выдающиеся русские ученые-физиологи И.М. Сеченов и И.П. Павлов, советско-израильский психофизиолог В.С. Ротенберг, основатель психоанализа З. Фрейд, Исследованию сна посвятил свою жизнь уроженец Российской империи американский нейрофизиолог Н. Клейтман, обнаруживший и описавший разные фазы сна, в том числе фазу быстрого сна (БДГ–фазу или REM–фазу).

Природа сна изучается, однако она по-прежнему ставит больше вопросов, чем дает ответов. Медицина исследовала человека вдоль и поперек, просеяла его до мельчайших молекул, научилась делать реинжиниринг генома – создавать младенцев с заранее заданными характеристиками. При всем том до сих пор не известно, для чего вообще нужен сон.

Когда-то считалось, что сон необходим для вывода токсинов, которые накапливаются за время бодрствования и начинают отравлять мозг, но никаких специфических «ядов сна» так и не было обнаружено. Сон необходим для отдыха уставшего тела? Но люди, у которых тело не работает, страдающие заболеваниями, связанными с атрофией мышц, точно также нуждаются в сне. Сон нужен для отдыха мозга, нагруженного полученной за день информацией? Но оказалось, что мозг во время сна не только не отдыхает, а наоборот, его нейроны работают даже более интенсивно, чем во время бодрствования.

Учеными прорабатываются различные теории, каждая из них открывает какие-то важные детали, но эти детали, как выпавшие кусочки мозаики, не дают представления об общей картине. Общепринятой точки зрения относительно природы и функции сна не существует.

Объективно сон сопровождается изменением физического состояния человека:

• Снижается мышечная активность.

• Снижается активность работы внутренних органов, замедляется обмен веществ.

• Понижается температура тела, снижается частота дыхания и пульса.

• Снижается порог восприятия, сознание отключается от реальности.

• Головной мозг во время сна работает не меньше, чем в состоянии бодрствования, но по-другому. По мере развития сна, низкоамплитудная и высокочастотная электрическая активность мозга начинает меняться и появляются низкочастотные и высокоамплитудные волны.

Объективно состояние сна характеризуется также необходимостью изменения пространственного положения тела человека – принятия горизонтального положения, ортогонального (перпендикулярного) по отношению к положению в состоянии бодрствования. Сон необходим для функционирования всех высших животных, однако ни к одному существу природа не предъявляет столь жестких требований по ориентации тела в пространстве во время сна, как к человеку. Лошади могут спать стоя, дельфины – активно перемещаясь в море, птицы – во время полета. У человека же мышцы во время сна расслабляются настолько, что становятся неспособными держать его вес. Спать стоя человек не в состоянии, сон в положение сидя не является полноценным.

Помимо характеристик, поддающихся объективному наблюдению и инструментальному контролю, у сна есть другая сторона, субъективная – сновидения. Во сне человеку снятся различные картины, в которых он может быть активным действующим лицом и переживать различные эмоции, как положительные, так и отрицательные. Он не только воспринимает зрительные, слуховые, тактильные образы, но и ощущает запах и вкус. Человек во сне может оказаться в любом месте, мгновенно перемещаться в пространстве, летать, даже проходить сквозь стены – здесь нет ничего невозможного. Сны могут быть обыденными, ничем не примечательными, и могут быть очень яркими, запоминающимися. Случаются «многосерийные» сны, где развивается одна сюжетная линия, но между отдельными «сериями» проходят месяцы и годы. Более того, изредка сны оказываются провидческими или озаряют научными открытиями, о чем повествуют, например, истории об открытии Д.И. Менделеевым периодической таблицы или о создании Н. Бором планетарной модели строения атомов. При этом стоит заметить, что внезапным озарениям ученых во сне предшествовала их многолетняя, целенаправленная, напряженная работа наяву.

Считается, что сновидения проецируются реальными переживаниями в состоянии бодрствования. При этом они не поддаются какому-либо контролю или управлению ни со стороны спящего, ни со стороны сторонних наблюдателей. Всё, что происходит с человеком внутри сновидения, является мнимым, не имеющим отношения к реальности.

Зачем снятся сны? Какова их природа? Каков механизм образования? У науки нет однозначных ответов на эти вопросы. Электроэнцефалограммы головного мозга – единственные средства объективного контроля сновидений, но они не могут дать полной картины.

Сны продуцирует мозг, но не выявлено какого-то специального «центра сна». Сегодня ученые приходят к выводу, что спящий мозг и бодрствующий мозг очень схожи между собой в плане активации – и в том, и в другом случае задействованы одни и те же области. Человек видит во сне лица тогда, когда активен участок мозга, который и наяву отвечает за распознавание лиц людей и формирование визуальных образов. Сны с пространственным восприятием, движениями и обдумыванием чего-либо появляются тогда, когда активированы участки мозга, которые и наяву отвечают за ощущение пространства, двигательную активность и мыслительный процесс, соответственно. Эффект БДГ (быстрого движения глаз) говорит о том, что зрительные органы задействованы во время сновидений. Большинство же органов в состоянии сна не активны, но при этом активен участок ЦНС, придающий им импульс.

Исследования сомнологов свидетельствуют, что центральная нервная система человека функционирует в двух разных режимах – бодрствования и сна:

ЦНС в режиме бодрствования:

–Получает сигналы реального мира.

–Обрабатывает полученные сигналы, формирует ответные импульсы.

–Посылает импульсы системам организма.

–Приводит в действие различные органы для ответной реакции.

ЦНС в режиме сна:

–Создает имитационные сигналы.

–Обрабатывает полученные сигналы, формирует ответные импульсы.

–Посылает импульсы системам организма.

–Блокирует ответные реакции организма.

В обеих режимах мозг одинаково работает с поставленной перед ним задачей. Но поступающие в него входные и исходящие сигналы принципиально отличаются. Получается, что мозг во время сна используется «втемную» – причинно-следственные связи для него оборваны. Возникает любопытный вопрос: а кто же и зачем во время сна посылает мозгу задачу и получает ответ на нее?

В режиме сна человек выключен из реальности, недееспособен. А его ЦНС в это время разворачивает симулятор реальности – создает виртуальные ситуации и требует от человека ответной реакции, принятия решений, совершения действий. При этом блокирует саму возможность ответной реакции, делает так, чтобы человек оказался «не в курсе» предъявляемых требований. Всё это напоминает работающего инкогнито независимого аудитора, которого интересует не столько красивый фасад, сколько то, что находится в глубине. ЦНС зачем-то тестирует неосознанные и неконтролируемые реакции человека, поставленного в непредсказуемые условия иллюзорного мира сновидений.

Исключительная биологическая роль процесса сна неоспорима. Вот только объяснить природу сна с позиций биологии никак не получается. Однако она удивительно легко ложится на платформу квантовой физики.

Комплексная сфера

Отсутствие информации о природе сна не препятствует возможности проведения в отношении спящего человека анализа поведения четырех главных физических категорий – пространства, времени, материи и энергии. Эйнштейн, которому не давала покоя двойственность квантовой теории, иногда спрашивал приходивших к нему гостей: «Существует ли Луна только потому, что на нее смотрит мышь?». Вот и мы зададимся похожим вопросом.

Для большей наглядности возьмем пример, когда спящий человек находится в купе двигающегося поезда. Мы будем оценивать восприятие реальности (R) или мнимости (I) происходящего внутри мира сновидений и одновременно внутри реального мира. Оценивать будут 3 участника: спящий человек, этот же человек, но уже проснувшийся, и сторонний наблюдатель, например, проводник вагона. Три участника в нашем примере выполняют роль трех разных систем отсчета. Оценка восприятия участниками реальности и мнимости процессов показана в Таблице:

Оценка восприятия Пространства, Времени, Материи, Энергии во время сна человека

На первый взгляд, все очевидно. Проводник следит за порядком в вагоне, вся окружающая его действительность, включая нашего спящего пассажира,– реальность. Что там снится пассажиру – проводника не интересует, для него это иллюзия. Спящий человек отключен от реальности – пространство, время, материя, энергия реального мира для него не существуют, являются иллюзорными. Реальны для его восприятия то пространство, то время, та материя и та энергия, которые он наблюдает в своем сновидении. Если он не видит в своем сне Луну, то она для его спящего сознания не существует. Он не видит происходящих во время своего сна изменений реального мира.

Но, проснувшись, человек фиксирует произошедшие изменения как факт, как естественное продолжение реальности, существовавшей до сна: поезд проехал уже несколько станций – изменилось пространство; сосед по купе уже сошел с поезда, а на его месте появился новый – изменилась материя окружающего мира; когда он засыпал, большинство пассажиров в вагоне спало, а сейчас все суетятся, готовясь к выходу на конечной станции – изменилась энергия. Он складывает действительную картину окружающего мира по схеме «состояние мира до сна» – «состояние мира после сна», исключая из цепочки своего восприятия пункт «состояние мира внутри сна».

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.