“В 1964 году ирландский физик Джон Стюарт Белл написал статью, которую поначалу

Результаты измерений с каждой стороны выглядят случайными; корреляция между ними обнаруживается только когда вы потом сравниваете данные по обычным каналам связи. Это примиряет квантовую нелокальность со специальной теорией относительности - но делает картину мира ещё более странной. Чтобы понять, насколько это странно, полезно вернуться к тому, что мы называем «здравым смыслом» в физике. Здравый смысл говорит: каждый объект находится в определённом месте, имеет определённые свойства, и влиять на него можно только через локальные взаимодействия - то есть через что-то, что физически добралось до него из соседнего места. Это называется локальным реализмом. Он работает прекрасно для всего, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни. Эксперименты Белла показали: на квантовом уровне локальный реализм ложен. Выбирать нужно что-то одно: либо отказаться от локальности (частицы могут мгновенно влиять друг на друга через любое расстояние), либо от реализма (у частиц нет определённых свойств до измерения), либо от обоих. Большинство физиков выбирают вариант «оба» - и живут с этим. Квантовая механика работает с фантастической точностью; она описывает реальность лучше любой другой теории в истории науки. Просто реальность, которую она описывает, выглядит не так, как мы привыкли думать.

После Белла стало ясно: что-то в нашей картине мира принципиально неверно. Физики ответили на это несколькими способами, ни один из которых нельзя назвать вполне удовлетворительным. Напомню:
Копенгагенская интерпретация говорит: не спрашивайте, что происходит между измерениями. Квантовая механика описывает результаты наблюдений - и это всё, что от неё требуется. Реальность до измерения - бессмысленный вопрос. Это прагматично и работает. Но оставляет ощущение, что кто-то просто закрыл дверь перед носом у философа. Многомировая интерпретация Эверетта говорит: при каждом измерении реализуются все возможные результаты - в разных ветвях вселенной. Нелокальности нет, потому что запутанность - это просто корреляция между ветвями. Математически это чисто. Онтологически - вы умножаете количество вселенных до бесчисленного множества, и никто не знает, как это проверить. Интерпретация де Бройля-Бома (пилотная волна) возвращает детерминизм и реализм, но ценой явной нелокальности: существует нелокальное квантовое поле, которое мгновенно связывает запутанные частицы. Математически эквивалентна стандартной квантовой механике. Психологически - признаёт нелокальность явно и перестаёт её скрывать. Все три интерпретации дают одинаковые предсказания. Различить их экспериментально пока не удаётся. Это само по себе удивительно. Вот здесь начинается территория, где нужно ходить осторожно.

Потому что от квантовой нелокальности до теорий сознания - несколько больших шагов, и каждый из них можно сделать неаккуратно. Осторожно и по порядку. Первое: в стандартной квантовой механике измерение играет особую роль. Именно в момент измерения волновая функция «схлопывается» из суперпозиции в определённое состояние. Что считать «измерением» - технически определённо (взаимодействие квантовой системы с макроскопической системой), но философски открыто. В 1930-е годы физики - в частности, Джон фон Нейман и Юджин Вигнер - заметили, что формально цепочку «схлопывания» волновой функции можно продолжать бесконечно, добавляя всё новые системы. Детектор запутывается с частицей. Усилитель - с детектором. Компьютер - с усилителем. И так далее. Где цепочка обрывается? Вигнер предположил: там, где появляется сознательный наблюдатель. Это радикально и неудобно, но формально не противоречит математике квантовой механики - по крайней мере, в её копенгагенской версии. Большинство современных физиков от «роли сознания» отмахиваются: декогеренция объясняет классическое поведение макрообъектов без всякого сознания. Но декогеренция объясняет, почему мы не видим квантовых суперпозиций - она не объясняет, почему мы вообще что-то видим и переживаем. Второе: нелокальность квантовой запутанности показывает, что пространственная разделённость - не абсолютное свойство реальности. Две частицы могут быть разделены в пространстве, но оставаться одной системой.

Пространство не является фундаментальным барьером между ними. Это интригует философов сознания по следующей причине: «трудная проблема сознания» - почему вообще существует субъективный опыт - упирается в вопрос о том, как физические процессы в мозге порождают что-то нефизическое: ощущение красного цвета, вкус кофе, чувство тревоги. Между физическим процессом и субъективным переживанием лежит, по выражению Дэвида Чалмерса, «объяснительная пропасть». Нелокальность не закрывает эту пропасть. Но она показывает, что реальность имеет свойства, которые не вписываются в привычную картину раздельных локальных объектов. Если фундаментальная физика уже оказалась радикально нелокальной - возможно, и сознание требует категорий, которых у нас пока нет. Третье: Пенроуз и Хамерофф - о которых мы уже говорили в очерке про «Тени разума» - попытались напрямую связать квантовую нелокальность с сознанием через микротрубочки в нейронах. Квантовая когерентность в мозге, нелокальные корреляции, особые «схлопывания» волновой функции как моменты сознательного опыта. Эта теория остаётся спорной. Главное возражение: мозг слишком тёплый и влажный для поддержания квантовой когерентности на нейронном уровне. Декогеренция разрушает квантовые суперпозиции в биологических системах за фемтосекунды - намного быстрее, чем что-либо нейронное. Защитники теории отвечают: а мы точно всё измерили?

Фотосинтез в растениях и навигация птиц по магнитному полю оказались квантовыми процессами в тёплых биологических системах - вопреки прежним ожиданиям. Мозг - сложнейшая известная нам структура. Может быть, он умеет что-то, чего мы не предвидели. Это не аргумент в пользу теории - это аргумент против слишком быстрого её отклонения. Эксперименты Белла имеют прямые практические последствия - и они уже реализуются. Квантовая криптография использует запутанность для создания абсолютно защищённых каналов связи: любое подслушивание меняет состояние частиц и обнаруживается автоматически. Это следствие нелокальности - и это работает. Квантовые компьютеры используют суперпозицию и запутанность для вычислений, принципиально недостижимых на классических машинах. Первые реальные применения уже есть. Квантовые сети - следующий шаг: интернет, в котором информация передаётся через запутанные частицы. Несколько таких сетей уже тестируются в Китае и Европе. Но есть и последствие другого рода. Физика - это не только технология. Это модель реальности. И когда модель реальности, работавшая триста лет, оказывается неверной на фундаментальном уровне - это меняет что-то в том, как мы думаем о себе и о мире. Мы привыкли считать себя локальными существами в локальном мире. Отдельными. Разделёнными расстоянием. Каждый в своей голове, каждый в своём теле, каждый в своём углу вселенной. Квантовая физика говорит: на уровне, из которого состоит всё остальное, это описание неполное.