Материята ли поражда съзнанието?
Или съзнанието предхожда материята?
В продължение на хилядолетия – философи, учени и мислители търсят верния отговор. А днес, благодарение на квантовата физика, теорията на информацията и космологията, този въпрос отново се връща в центъра на научния дебат.
И изглежда намира своя отговор!
Но преди да потърсим отговора, трябва да си зададем един друг въпрос.
Какво всъщност наричаме „реалност“?
За повечето хора това е всичко, което могат да видят, чуят, докоснат, помиришат или вкусят. Светът, който достига до нас чрез петте ни сетива, изглежда толкова очевиден, че рядко се замисляме дали възприемаме цялата реалност или само една малка част от нея.
Истината е, че човешките сетива са силно ограничени.
Очите ни възприемат едва малък фрагмент от електромагнитния спектър. Не виждаме радиовълните, микровълните, инфрачервеното и ултравиолетовото излъчване, рентгеновите и гама-лъчите.
Ушите ни регистрират само ограничен диапазон от звукови честоти.
Не усещаме магнитните полета, не виждаме атомите, не наблюдаваме директно квантовите процеси, които протичат във всяка частица материя.
И въпреки това всички те съществуват.
Не защото вярваме в тях.
А защото могат да бъдат измерени.
Тук науката прави нещо изключително интересно.
Тя създава инструменти, които разширяват естествените възможности на човека. Радиотелескопите „виждат“ радиовълните. Инфрачервените камери регистрират топлинното излъчване. Електронните микроскопи разкриват свят, невидим за човешкото око. Детекторите в ускорителите на частици улавят събития, които никое живо същество не би могло да наблюдава непосредствено.
В известен смисъл научните инструменти се превръщат в нови сетива.
Те не заменят човека, а разширяват неговото възприятие отвъд биологичните ограничения.
И колкото повече разширяваме тези граници, толкова по-странна започва да изглежда реалността.
Светът постепенно престава да прилича на твърдата, материална и интуитивна Вселена, която ежедневният ни опит ни показва.
На нейно място се появява една много по-дълбока реалност, описвана с математическа прецизност, но често невидима за човешките сетива.
И именно тук възниква въпросът, който стои в основата на тази книга.
Ами ако онова, което възприемаме като материален свят, не е най-фундаменталното ниво на реалността?
Ами ако материята не е началото на историята, а нейният резултат?
За да разберем защо този въпрос днес вече не принадлежи само на философията, трябва да се върнем повече от две хиляди години назад – при двама древногръцки мислители, чиито идеи и до днес оформят начина, по който гледаме на Вселената.
Две идеи, които разделят науката над две хилядолетия
Макар днес да говорим за квантова физика, космология и компютърни симулации, в основата на този разговор стои спор, започнал още в Древна Гърция.
Още тогава философите се опитват да отговорят на един фундаментален въпрос:
Кое е първично?
Материята или съзнанието?
Сред многобройните идеи постепенно се оформят две противоположни гледни точки, които и до днес оказват огромно влияние върху науката. Те намират най-ясния си израз в ученията на Демокрит и Платон.
Демокрит: всичко започва от атомите
Според Демокрит единственото, което съществува истински, са атомите.
Те са вечни, неделими и неразрушими. Всичко останало – планетите, растенията, животните, хората и дори самото съзнание – е резултат от различни комбинации между тези фундаментални частици.
Ако приемем тази гледна точка, логичният извод е, че съзнанието възниква като продукт на физическите процеси в мозъка.
Първо е материята.
След това идва животът.
И едва накрая се появява съзнанието.
Именно върху тази философска основа по-късно изграждат своите научни модели Исак Нютон, Чарлз Дарвин и огромна част от западната наука през следващите векове.
Платон: идеите предшестват материята
Платон предлага почти огледална картина.
Според него истинската основа на реалността не са материалните обекти, а идеите.
Това, което виждаме около себе си, е само несъвършено проявление на една по-дълбока, нематериална реалност.
Самият Платон използва прост пример.
Съвършената сфера съществува като абстрактна идея. Всяка топка, която държим в ръцете си, е само приблизително копие на тази идеална форма.
Следвайки тази логика, съзнанието не е резултат от материята.
Напротив.
Именно съзнанието стои в основата на всичко материално.
Физическият свят възниква като проявление на една по-фундаментална реалност – подобно на съня, в който умът създава цял един свят, изглеждащ напълно реален, докато го преживяваме.
Две противоположни картини на Вселената
Тези две философии не могат едновременно да бъдат верни.
Или материята поражда съзнанието.
Или съзнанието поражда материята.
В продължение на повече от две хиляди години този спор остава предимно философски.
Но през последните десетилетия науката започва да разполага с достатъчно експериментални данни, за да провери коя от двете картини описва по-точно реалността. Именно тук се появява хипотезата за симулацията – идеята, че нашата Вселена може да представлява виртуална конструкция, възникваща от процеси, които се случват извън пространството и времето, каквито ги познаваме.
Следващият въпрос вече не е философски, а научен:
Ако Вселената наистина прилича повече на информационна система, отколкото на самостоятелно съществуваща материална реалност, какви доказателства бихме очаквали да открием?
Науката, като арбитър на древния спор
В продължение на хилядолетия спорът между материализма и идеализма остава предимно философски.
Но съвременната физика постепенно започва да задава същите въпроси по съвсем различен начин.
Вместо да пита „Коя философия е по-убедителна?“, тя започва да пита:
Коя теория обяснява по-добре наблюдаваните експериментални факти?
Именно с тази идея се заема д-р Брайън Уитуърт (Brian Whitworth) – компютърен учен, който в продължение на години анализира дали известните физични наблюдения се вписват по-добре в класическия материализъм или в хипотезата, че Вселената представлява виртуална конструкция.
Той сравнява двете фундаментални възможности.
Първата е традиционният материалистичен модел – Вселената е изцяло физическа, съществува сама по себе си и не се нуждае от нищо извън пространството и времето, за да бъде обяснена.
Втората е хипотезата за симулацията – идеята, че наблюдаваната от нас Вселена е виртуална реалност, възникваща в резултат от обработка на информация, която протича извън самото пространство-време.
След анализ на натрупаните експериментални данни Уитуърт достига до заключението, че значителна част от тях се вписват по-естествено именно в модела на виртуална Вселена.
Това, разбира се, не доказва окончателно, че живеем в симулация.
Но според неговия анализ много от наблюдаваните физични явления изглеждат по-логични, ако разглеждаме реалността като информационна конструкция, а не като самостоятелно съществуващ материален свят.
Големият взрив – първото любопитно съвпадение
Един от първите примери е Големият взрив.
Днес космологията приема, че пространството и времето не са съществували вечно.
Те възникват в определен момент преди милиарди години, когато Вселената започва да се разширява.
Почти всички съвременни космолози приемат този модел.
Но именно тук възниква един труден въпрос.
Ако материалната Вселена е всичко, което съществува, откъде се е появила тя?
Как от абсолютното нищо могат да възникнат пространство, време, енергия и материя?
Това е една от трудните задачи пред чисто материалистичния модел.
Според хипотезата за симулацията обаче подобно начало изглежда напълно естествено.
Когато стартираме компютърна игра, виртуалният свят също започва от „нула“.
Преди системата да бъде заредена, вътре в самата игра не съществуват пространство, време или обекти.
Те възникват едва след като програмата започне да работи.
По подобен начин Големият взрив може да бъде разглеждан като моментът, в който информационната система „стартира“ наблюдаваната от нас Вселена.
Разбира се, това е аналогия, а не доказателство.
Но според авторите тя показва, че моделът на виртуална реалност може да обясни естествено самото начало на пространството и времето.
Вселената изглежда цифрова
Следващият аргумент е още по-интересен.
В продължение на XX век физиците постепенно откриват, че природата не изглежда непрекъсната.
Светлината се състои от фотони.
Електричеството – от електрони.
Материята – от елементарни частици.
Енергията също се предава на отделни кванти.
Колкото повече науката навлиза в микросвета, толкова по-ясно става, че реалността е изградена от минимални неделими единици.
Може да се направи паралел с компютърната графика.
Всяко цифрово изображение изглежда гладко отдалеч.
Но когато го увеличим достатъчно, откриваме, че е изградено от пиксели.
По аналогичен начин съвременната физика показва, че пространството, времето, енергията и материята също са квантувани.
Те не могат да бъдат разделяни безкрайно.
Ако Вселената действително се състои от краен брой фундаментални единици, тогава тя има краен брой възможни състояния.
А всяка система с краен брой състояния, поне на теория, може да бъде описана чрез изчисления.
Следователно, ако реалността действително е цифрова в най-дълбокото си ниво, това е напълно съвместимо с хипотезата за симулацията.
Разбира се, това все още не е доказателство.
Но е още едно наблюдение, което прави информационния модел на Вселената изненадващо последователен.
Има ли компютърен код в законите на природата?
След като разглежда Големия взрив и квантуването на Вселената, естествено идва и следващия логичен въпрос.
Ако реалността действително прилича на виртуална система, могат ли в самата ѝ структура да бъдат открити следи от начина, по който е изградена?
Подобни следи съществуват в работата на американския теоретичен физик Джеймс Гейтс, който, изследвайки математическите уравнения на суперсиметрията, открива нещо необичайно.
В тях се появяват структури, които силно наподобяват компютърен код.
Още по-любопитното е, че според самия Гейтс тези структури не просто приличат на код, а представляват специфичен тип код, разработен от Клод Шанън – човека, положил основите на съвременната теория на информацията през 40-те години на XX век.
Това не е окончателно доказателство, че Вселената е компютърна програма.
Но е още едно наблюдение, което изглежда необичайно, ако разглеждаме света единствено като самостоятелна материална система.
Защо съществува максимална скорост?
Следващият пример е скоростта на светлината.
До момента никой експеримент не е показал, че информация или частица могат да се движат по-бързо от нея.
През 2011 г. за първи път бе съобщено, че неутрино са надминали скоростта на светлината.
По-късно обаче се оказва, че причината е техническа грешка в измервателната апаратура и резултатите са официално оттеглени.
От гледна точка на класическата физика това е фундаментален закон на природата.
Но има и друга интерпретация.
Във всяка компютърна система съществува ограничение, определено от производителността на процесора.
Колкото и добре да е написана една програма, тя не може да обработва информация безкрайно бързо.
По аналогия авторите предполагат, че максималната скорост в нашата Вселена би могла да бъде естествено следствие от ограничението на информационната система, която я поддържа.
Отново – това не е доказателство.
Това е още една аналогия, която според видеото изглежда логично в рамките на модела за виртуална реалност.
Защо масивните обекти изкривяват пространството?
Има две добре известни явления от теорията на относителността.
Първото е, че масивните тела изкривяват пространство-времето.
Второто е, че времето тече по-бавно при много високи скорости.
Според традиционната физика това са фундаментални свойства на пространството и гравитацията.
Хипотезата за симулацията предлага различна аналогия.
Когато една компютърна система трябва да обработва голямо количество информация на определено място, натоварването върху процесора се увеличава.
По подобен начин големите концентрации на маса могат да се разглеждат като области, изискващи повече информационна обработка, което би довело до „забавяне“ на обработката на пространство-времето.
Именно така видеото обяснява защо гравитацията и дилатацията на времето могат да бъдат разглеждани като ефекти, свързани с обработката на информация.
Защо всички електрони са еднакви?
Още едно наблюдение идва от квантовата физика.
Всеки електрон във Вселената е абсолютно идентичен с всеки друг електрон.
Същото важи и за фотоните и останалите елементарни частици.
Нито един електрон не носи индивидуални характеристики, които да го отличават от останалите представители на своя вид.
В програмирането подобно поведение е напълно естествено.
Всички обекти, създадени от един и същи клас, се генерират по един и същ шаблон.
Различават се единствено по конкретните си параметри, но основната им структура е идентична.
Това удивително сходство между елементарните частици и начина, по който работят компютърните програми, е още едно съвпадение, което подкрепя информационния модел на реалността.
Когато съвпаденията започнат да се натрупват
Всеки един от тези примери поотделно може да бъде разглеждан като интересна аналогия.
Но има и нещо друго.
В науката често не едно единствено наблюдение променя дадена теория.
По-важно е дали множество независими наблюдения започват да сочат в една и съща посока.
Когато различни явления могат да бъдат обяснени по-естествено от един модел, отколкото от друг, тежестта на аргументите постепенно се натрупва.
Именно това се случва с хипотезата за симулацията.
Големият взрив.
Квантуването на пространството и времето.
Максималната скорост.
Еднаквостта на елементарните частици.
Всички тези наблюдения сами по себе си не доказват, че живеем във виртуална реалност.
Но разгледани заедно, те изграждат последователна картина, която заслужава сериозно внимание.
И точно тук видеото преминава към далеч по-силно доказателство.
Не аналогиите.
А експериментите на квантовата физика, които поставят под въпрос едно от най-дълбоките предположения на класическата наука – че обектите съществуват независимо един от друг и могат да взаимодействат само ако са достатъчно близо.
Така започва историята на едно от най-странните явления, откривани някога във физиката – квантовата нелокалност.
Нелокалността – явлението, което поставя под съмнение материализма
Според класическата представа за света обектите могат да взаимодействат само ако между тях съществува някаква физическа връзка.
Това изглежда напълно естествено.
Ако две билярдни топки се сблъскат, те си предават импулс чрез директен контакт.
Ако Слънцето затопля Земята, това става чрез светлина, която изминава разстоянието между тях.
Тази идея е известна като принцип на локалността.
Тя предполага, че всяко взаимодействие е ограничено от пространството и времето.
Именно тази представа е била фундаментална за материалистичния модел на Вселената.
Но квантовата физика започва да разкрива явления, които трудно се вписват в тази картина.
Историята започва с Айнщайн
За да обясним как се стига до този проблем, е необходимо да проследим развитието на квантовата теория през първата половина на XX век.
Започваме с Алберт Айнщайн.
През 1905 г., докато работи като служител в патентното ведомство в Швейцария, той публикува четири научни труда, които променят физиката завинаги.
Сред тях са обяснението на фотоелектричния ефект чрез фотоните, доказателства за съществуването на атомите, специалната теория на относителността и прочутото уравнение E = mc², което показва връзката между масата и енергията.
По-късно идеите на Айнщайн вдъхновяват ново поколение физици.
Сред тях е датчанинът Нилс Бор, който през 1913 г. предлага модел на атома с ядро и електрони, движещи се по дискретни енергийни нива – модел, който и днес се изучава в основните курсове по физика.
След него Вернер Хайзенберг разработва матричната механика – математически модел, който описва атомите не като малки твърди обекти, а чрез математически структури, развиващи се във времето.
Почти по същото време Ервин Шрьодингер предлага алтернативен подход – вълновата механика.
Именно той пръв въвежда идеята, че две частици могат да се окажат свързани по начин, при който образуват една обща система, независимо колко далеч една от друга се намират.
Днес това явление е известно като квантово заплитане.
„Призрачно действие от разстояние“
Тази идея обаче изглеждала толкова невероятна, че повечето физици отказвали да я приемат.
Особено Алберт Айнщайн.
За него подобно мигновено взаимодействие противоречало на самата логика на природата.
Ако нищо не може да се движи по-бързо от светлината, как две частици биха могли незабавно да „узнаят“ какво се случва с другата?
Затова Айнщайн нарича това явление „призрачно действие от разстояние“ (spooky action at a distance) – израз, с който подчертава колко абсурдно му се струва подобно предположение.
През следващите десетилетия той посвещава огромна част от научната си работа на опитите да покаже, че квантовата механика е непълна и че трябва да съществува по-дълбока теория, която да възстанови класическата материалистична картина на света.
Бел намира начин спорът да бъде проверен
След смъртта на Айнщайн спорът остава нерешен.
До 1964 г.
Тогава ирландският физик Джон Бел разработва математическа теорема, която позволява въпросът да бъде проверен експериментално.
Вместо философски дебат, вече е възможен реален физически тест.
Необходимо е само развитието на достатъчно прецизна експериментална техника.
Тази възможност се появява едва през 1982 г., когато френският физик Ален Аспе провежда серия от експерименти.
Получените резултати показват, че нелокалността действително съществува.
Две заплетени частици проявяват мигновени корелации, независимо от разстоянието между тях.
Именно това е предсказвала квантовата теория.
Именно това Айнщайн е смятал за невъзможно.
Как хипотезата за симулацията обяснява нелокалността?
Хипотезата за симулацията предлага много просто обяснение.
Ако нашата Вселена представлява виртуална конструкция, пространството, което виждаме, не е фундаменталната реалност.
То е част от самата симулация.
От гледната точка на системата, която я създава, всички точки във Вселената могат да бъдат еднакво „близо“.
Авторите използват аналогия с компютърна игра.
За героите вътре в играта два обекта могат да бъдат разделени от огромно разстояние.
Но за процесора, който изчислява играта, всички пиксели на екрана се обработват едновременно.
Разстоянието между тях няма значение за самия компютър.
По подобен начин нелокалността не представлява проблем, ако пространството е свойство на виртуалния свят, а не на по-дълбоката реалност, която го поражда.
Разбира се, това е интерпретацията, предложена от хипотезата за симулацията.
Самите експерименти демонстрират съществуването на квантови нелокални корелации.
Дали те действително означават, че Вселената е виртуална конструкция, остава въпрос на интерпретация.
Именно тук правим следващата крачка към един от най-известните експерименти в историята на квантовата физика – експеримента с двойния процеп, който според авторите поставя под съмнение не само пространството, но и самото съществуване на материята преди наблюдението.
Експериментът с двойния процеп – защо квантовата физика променя представите ни за реалността
След нелокалността, преминаваме към експеримента, който според много физици стои в сърцето на квантовата механика.
Ричард Файнман веднъж казва, че ако човек наистина разбере експеримента с двойния процеп, ще разбере същността на квантовата физика.
Причината е проста.
Този експеримент поставя под съмнение не само начина, по който се движат частиците, но и самото ни разбиране за това какво представлява материята.
Как би трябвало да се държат частиците?
Нека започнем с най-простия случай.
Представете си непрозрачна преграда с един тесен процеп.
Ако хвърляме малки топчета към него, единствените, които ще преминат, са тези, попаднали в отвора.
На екрана зад преградата ще се образува една ивица от попадения.
Това е напълно очакван резултат.
Ако добавим втори процеп, логиката подсказва, че вече ще получим две отделни ивици.
Една зад първия процеп.
И една зад втория.
Точно така се държат всички обикновени материални обекти.
А какво правят вълните?
Сега вместо частици си представете водни вълни.
Когато преминат през един процеп, те се разпространяват във всички посоки.
Но ако има два процепа, двете вълни започват да взаимодействат.
На места техните върхове се усилват взаимно.
На други върхът на едната съвпада с падината на другата и двете се неутрализират.
Резултатът е характерната интерферентна картина – поредица от светли и тъмни линии.
Това е типично поведение на вълните.
Изненадата идва с електроните
Дотук всичко изглежда напълно логично.
Истинската загадка започва, когато физиците заменят водните вълни с електрони.
Електронът е елементарна частица.
Следователно бихме очаквали той да се държи като малко материално тяло.
При един процеп именно това се наблюдава.
Електроните образуват една ясно очертана ивица върху екрана.
Но когато се отвори и вторият процеп, се случва нещо неочаквано.
Вместо две ивици се появява интерферентна картина – същата, която бихме очаквали от вълни.
Сякаш електронът е преминал едновременно през двата процепа и след това е интерферирал сам със себе си.
Това изглежда напълно противоречи на здравия разум.
Как една частица може да се държи като вълна?
А, ако електроните си взаимодействат?
Първоначално физиците предполагат, че електроните просто си влияят един на друг.
Може би, когато преминават едновременно, те се отблъскват и така създават интерферентната картина.
За да провери тази възможност, през 1961 г. Клаус Йонсън модифицира експеримента.
Вместо непрекъснат поток, електроните започват да се изстрелват един по един.
В даден момент в системата има само един единствен електрон.
Няма друг, с който да взаимодейства.
И въпреки това след натрупването на достатъчно измервания върху екрана отново се появява същата интерферентна картина.
Това означава, че електронът по някакъв начин се държи така, сякаш „знае“, че съществуват два процепа.
Но как?
Разделя ли се на две?
Превръща ли се във вълна?
Или се случва нещо съвсем различно?
Класическата физика не може да обясни наблюдаваното поведение.
Какво се случва, когато започнем да наблюдаваме?
Следващата стъпка е още по-изненадваща.
Физиците поставят измервателен уред до единия процеп.
Целта е проста.
Да се установи през кой точно процеп преминава електронът.
Но още щом има и измерване, резултатът се променя.
Интерферентната картина изчезва.
Вместо нея отново се появяват две отделни ивици – точно както би се държала обикновена частица.
Сякаш самият акт на измерване променя поведението на електрона.
Докато не знаем през кой процеп е преминал, той се държи като вълна.
В момента, в който тази информация стане достъпна, започва да се държи като частица.
Именно това превръща експеримента с двойния процеп в една от най-големите загадки на физиката.
Какво всъщност означава „наблюдение“?
Не става дума непременно за това дали човек гледа експеримента със собствените си очи.
Решаващо е дали в системата съществува информация, която позволява да се установи кой път е изминала частицата.
Ако такава информация е налична, интерференцията изчезва.
Ако информацията липсва, тя се появява.
Именно тази връзка между информацията и поведението на материята е един от основните аргументи, върху които по-късно стъпва хипотезата за виртуалната Вселена.
Съзнанието или информацията?
И тук е резонен е въпросът дали присъствието на наблюдател по някакъв начин участва в процеса.
Защото съзнанието може да се разглежда като информационно поле.
А не като материален обект, а като информация.
Следващият експеримент прави загадката още по-необичайна.
През 1978 г. физикът Джон Уилър предлага така наречения експеримент със „забавения избор“ (Delayed Choice Experiment).
Неговата идея е изключително необичайна.
Решението дали частицата да бъде наблюдавана не се взема преди тя да премине през процепите.
То се взема едва след това – непосредствено преди регистрацията ѝ върху детектора.
Ако резултатите от този експеримент потвърдят очакванията, ще се окаже, че настоящият избор на изследователя по някакъв начин е свързан с начина, по който частицата се е държала в миналото.
Експериментът със забавения избор – може ли настоящето да влияе на миналото?
След като експериментът с двойния процеп показва, че начинът на измерване влияе върху резултата, физиците започват да си задават още по-смел въпрос.
А какво ще стане, ако решението дали да наблюдаваме частицата бъде взето едва след като тя вече е преминала през процепите?
През 1978 г. американският физик Джон Уилър предлага именно такъв експеримент.
Идеята е на пръв поглед абсурдна.
Частицата вече е преминала през процепите.
Едва след това експериментаторът решава дали да извърши измерване, което да покаже през кой процеп е преминала, или да остави системата без такава информация.
Ако класическата представа за причинно-следствените връзки е вярна, изборът, направен в настоящето, не би трябвало по никакъв начин да влияе върху събитие, случило се вече в миналото.
Но именно това прави експеримента толкова необичаен.
Резултатът е още по-странен
Проведените експерименти не разрешават загадката.
Напротив.
Те я задълбочават.
Когато изследователят избере вариант, при който се определя през кой процеп е преминала частицата, тя се регистрира като частица.
И не само това.
Според представянето във видеото експериментът показва, че частицата оставя следа, сякаш през цялото време се е държала като частица още при преминаването си през процепите.
Ако обаче бъде избран вариантът без информация за изминатия път, се появява интерферентната картина, характерна за вълните.
С други думи, крайният резултат зависи от начина, по който решаваме да извършим измерването.
Изборът в настоящето и поведението в миналото
Видеото обобщава този резултат с още по-провокативно твърдение.
Изглежда така, сякаш решението какъв експеримент ще проведем определя начина, по който електронът се е държал преди самото измерване.
Именно тук авторите говорят за своеобразно „обратно действие във времето“.
Не защото бъдещето буквално променя миналото, а защото експерименталните резултати не се вписват лесно в класическата причинно-следствена картина, според която миналото е окончателно определено още преди настоящето.
Мисловният експеримент на Джон Уилър
Ярък пример е един от най-известните мисловни експерименти на Джон Уилър.
Представете си далечна звезда, която преди милиарди години излъчва фотон.
По пътя си към Земята светлината преминава покрай масивна галактика.
Нейната гравитация изкривява пространството и кара светлината да се отклони, така че фотонът може да достигне Земята по два различни пътя – отляво или отдясно на галактиката.
Милиарди години по-късно астроном решава по какъв начин да извърши измерването.
В зависимост от избрания метод може да се установи конкретният път на фотона или да се наблюдава интерференция.
Това означава, че изборът, направен днес, изглежда свързан с начина, по който фотонът се е държал преди милиарди години.
Именно този резултат е наистина трудно съвместим с материалистичната представа за независима обективна реалност.
Как хипотезата за симулацията интерпретира тези резултати?
Ако Вселената представлява виртуална конструкция, нейната основа не е самото пространство-време.
Както в компютърна игра цялата информация се обработва от процесор, намиращ се извън виртуалния свят, така и всички събития в пространството и времето могат да бъдат еднакво достъпни за системата, която поражда реалността.
От тази гледна точка няма значение дали две събития са разделени от милиарди години или от милиарди светлинни години.
Тези ограничения съществуват единствено вътре в самата симулация.
За източника на симулацията всички моменти могат да бъдат еднакво достъпни.
Именно затова експериментът със забавения избор изглежда напълно естествен в рамките на информационния модел на Вселената.
От материя към потенциал
Според Макс Планк:
„Не съществува материя сама по себе си. Цялата материя възниква и съществува единствено благодарение на сила… Трябва да предположим, че зад тази сила стои съзнателен и интелигентен разум. Този разум е матрицата на цялата материя.“
Това кореспондира с още една съвременна идея от теоретичната физика – холографския принцип.
Според нея триизмерната Вселена може да възниква от информация, записана върху двумерна повърхност – по аналогия с начина, по който холограмата създава триизмерен образ от двумерна информация.
Този принцип е един от най-радикалните развития в разбирането на пространството, времето и материята след създаването на квантовата механика.
Но това все още не е краят.
Следва експеримент, който отива още по-далеч.
Експеримент, при който информацията за това през кой процеп е преминала частицата може първо да бъде записана, а след това… изтрита.
Именно така започва една от най-необичайните проверки на квантовата механика – експериментът „Delayed Choice Quantum Eraser“, който видеото представя като един от най-силните аргументи в подкрепа на своята теза.
Експериментът „Delayed Choice Quantum Eraser“ – какво се случва, когато информацията бъде изтрита?
След експеримента със забавения избор видеото поставя още по-предизвикателен въпрос.
Възможно ли е информацията за пътя на една частица първо да бъде записана, а след това да бъде „изтрита“?
И ако това стане, ще се промени ли крайният резултат?
Според авторите именно това проверява експериментът „Delayed Choice Quantum Eraser“, проведен през 1999 г. от Марлон Скъли, Юн-Хо Ким и техни колеги. Д-р Ким е консултирал представянето на експеримента, за да бъде описан коректно.
Как е устроен експериментът?
Устройството е значително по-сложно от класическия експеримент с двойния процеп.
Източникът изпраща фотони към преграда с два процепа.
Непосредствено след нея специален кристал разделя всеки фотон на двойка квантово заплетени фотони.
Единият от тях поема по сравнително кратък път към детектор D0.
Другият преминава през сложна система от огледала и полупрозрачни огледала, които го насочват към един от четири различни детектора – D1, D2, D3 или D4.
Именно начинът, по който е организирана тази система, е ключът към целия експеримент.
Два детектора пазят информацията
Фотоните, които достигат детектор D3, могат да произхождат единствено от втория процеп.
Тези, които достигат D4, могат да произхождат единствено от първия процеп.
Следователно при тези два детектора информацията за изминатия път е запазена.
Винаги можем да кажем през кой процеп е преминал фотонът.
А при другите два информацията изчезва
Съвсем различна е ситуацията при D1 и D2.
До тях могат да достигнат фотони и от двата процепа.
Поради начина, по който са разположени огледалата, вече е невъзможно да се определи откъде точно идва конкретният фотон.
Информацията за неговия път е заличена от самата конфигурация на експеримента.
Именно затова тези два детектора са наречени „квантов еразер“ – квантов изтривач.
Важно е да се подчертае, че във видеото не се говори за физическо унищожаване на информацията.
Става дума за това, че след преминаването през оптичната система вече не е възможно да се установи през кой процеп е преминала частицата.
Защо детектор D0 е толкова важен?
На пръв поглед детектор D0 изглежда най-обикновен.
Но всъщност именно той прави експеримента възможен.
Пътят до него е най-кратък.
Затова единият фотон от всяка заплетена двойка достига D0 преди неговият партньор да е стигнал до някой от останалите четири детектора.
След това специална система сравнява всяко регистрирано събитие в D0 със съответния му партньор, пристигнал по-късно в D1, D2, D3 или D4.
По този начин всяка двойка фотони може да бъде проследена независимо от останалите.
Резултатът
След натрупването на голямо количество данни започва анализът.
Именно тук се появява най-интересната част.
Когато партньорският фотон е достигнал D3 или D4, където информацията за процепа е запазена, в данните се наблюдава картина, характерна за частици.
Няма интерференция.
Но когато партньорският фотон достига D1 или D2, където информацията за изминатия път вече не може да бъде определена, се появява интерферентна картина.
Разликата между тези случаи е само една.
В единия случай информацията за пътя съществува.
В другия тя не може да бъде получена.
Най-необичайното наблюдение
Фотонът, регистриран в D0, достига своя детектор преди партньорът му да е попаднал в D1, D2, D3 или D4.
И въпреки това, когато по-късно данните се сравнят, резултатът в D0 вече е съгласуван с това какво ще се случи с другия фотон.
Ако партньорът попадне в D3 или D4, данните при D0 съответстват на поведение на частица.
Ако попадне в D1 или D2, при D0 се открива интерферентна картина.
Именно това видеото определя като най-удивителния резултат.
Изглежда така, сякаш системата вече „знае“ какъв ще бъде крайният резултат, преди вторият фотон да е достигнал своя детектор.
Интерпретацията
След представянето на експеримента авторите правят своя извод.
Според тях подобно поведение трудно може да бъде обяснено, ако приемем, че пространството и времето представляват фундаментална реалност.
Но ако Вселената е информационна система, в която всички събития са еднакво достъпни за източника на симулацията, подобни резултати изглеждат естествени.
От тази гледна точка пространството и времето са свойства на самата симулация, а не ограничения за системата, която я поражда.
Следва още една крачка: съвременната физика постепенно се отдалечава от представата за елементарните частици като малки материални обекти.
Вместо това те започват да се разглеждат като вълни на вероятност – математически описания на всички възможни състояния, които приемат конкретна форма едва при измерване.
От частици към вероятности – какво всъщност представлява материята?
След анализа на експеримента „Delayed Choice Quantum Eraser“ достигаме до следващото си важно заключение.
Съвременната физика постепенно се отдалечава от класическата представа за материята като съвкупност от малки, твърди частици.
Вместо това все повече експериментални резултати сочат към една много по-различна картина.
Частиците не съществуват като обекти преди наблюдението
Днес голяма част от физиците приемат следната интерпретация на квантовата механика:
Преди измерването елементарните частици не съществуват като определени физически обекти.
Те се описват чрез вълнова функция – математически модел, който представя всички възможни състояния, в които частицата би могла да бъде открита.
Едва когато бъде извършено измерване, тази вълнова функция приема конкретна стойност и наблюдаваме частица на определено място.
Тези вълни не трябва да се разбират като обикновени физически вълни, подобни на морските или звуковите.
Те представляват математическо описание на вероятностите.
С други думи, преди измерването физиката не описва къде се намира частицата, а с каква вероятност тя може да бъде открита на различни места.
Светът на възможностите
Според Вернер Хайзенберг атомите и елементарните частици не принадлежат към света на готовите факти.
Те принадлежат към света на възможностите.
Едва при измерването една от тези възможности се реализира като конкретен резултат.
Именно това е „вълна на потенциала“.
Преди наблюдението не съществува определена частица в класическия смисъл.
Съществуват множество потенциални състояния, описани математически.
Аналогията с компютърната игра
За да бъде идея по-разбираема, нека използваме аналогия с видеоигрите.
Представете си герой в изключително сложна компютърна игра.
За него виртуалният свят изглежда напълно реален.
Планините, дърветата, сградите и предметите изглеждат материални.
Но ако този герой можеше да изучава законите на своя свят, постепенно би открил, че всичко около него всъщност се определя от математически алгоритми.
Това, което той възприема като „материя“, би било резултат от изчисленията на програмата, която създава света.
Ако героят се обърне в друга посока, играта започва да генерира новата сцена.
Това, което вече не е в полезрението му, не е необходимо да бъде изчислявано със същата детайлност.
Според авторите квантовата физика показва поведение, което напомня именно такъв начин на работа.
Реалността придобива конкретна форма тогава, когато бъде наблюдавана.
Все повече учени разглеждат тази възможност
Все по-голям брой учени започват сериозно да обсъждат информационния модел на Вселената.
Някои учени предполагат, че странното поведение на квантовите частици се проявява единствено в микросвета.
Според тази идея ежедневният свят на хората остава класически и материален.
Тази позиция е известна като макрореализъм.
Може ли квантовият свят да бъде отделен от ежедневната реалност?
За да бъде проверена тази хипотеза, физиците Антъни Легет и Анупам Гарг разработват математически критерий, известен като неравенството на Легет–Гарг.
Неговата цел е да покаже дали съществува граница, отвъд която квантовите ефекти престават да действат.
През 2011 г. екип, ръководен от Стефани Симънс и Джордж Ний, демонстрира нарушение на това неравенство.
По-късно резултатите са възпроизведени многократно.
Това означава, че макросветът не е отделен от квантовия свят.
Напротив.
Ежедневната реалност възниква именно от квантовата реалност и следва същите фундаментални закони.
Квантовите ефекти не се ограничават до атомите
Имаа още няколко примера.
Експериментът с двойния процеп вече не се извършва само с електрони.
Той успешно е реализиран с атоми, молекули и дори с т.нар. „бакиболи“ – сферични молекули, изградени от 60 въглеродни атома.
Наблюдавани са също квантово заплитане между малки диаманти, алуминиеви чипове, които могат да бъдат видени с просто око, както и квантова суперпозиция при малки механични структури.
Класически практически пример са:
Квантовите компютри.
Самото им съществуване показва, че квантовите явления не са ограничени единствено до микроскопичния свят.
Те могат да бъдат използвани и в реални технологии.
Какво следва?
След всички разгледани примери стигаме до следното заключение.
Идеята, че можем ясно да разделим квантовата реалност от ежедневния материален свят, не се подкрепя от експерименталните данни.
Вместо това реалността на всички нива изглежда възниква от едни и същи фундаментални процеси.
Това не означава, че науката е доказала окончателно хипотезата за симулацията.
Но съвкупността от разгледаните експерименти прави информационния модел на Вселената все по-труден за пренебрегване.
Ако реалността наистина възниква от съзнание или информация, какво означава това за самите нас и за мястото на човека във Вселената?
Какво означава всичко това за нас?
След като разглежда философските идеи, космологията и експериментите на квантовата физика, видеото стига до последния си въпрос.
Да приемем за момент, че всички тези експерименти действително сочат към информационна природа на реалността.
Какво следва от това?
Означава ли, че живеем като героите във филма „Матрицата“?
Намира ли се мозъкът ни в някакъв съд, свързан с кабели?
Контролира ли някой мислите, чувствата и решенията ни?
Ами ако съществува част от нашето съзнание, която никога не е прекъсвала връзката си с онова по-дълбоко ниво на реалността, което поражда Вселената?
Подсъзнанието като мост
Една от възможностите е именно подсъзнанието да представлява такава връзка.
Когато сънуваме, нашият ум създава цял един свят.
В него има пространство.
Има хора.
Има предмети.
Има звук, движение и емоции.
Докато сънуваме, всичко изглежда напълно реално.
Ние едновременно създаваме този свят и го преживяваме, без да осъзнаваме как се случва това.
Именно тук е аналогията.
Ако човешкият ум може всяка нощ да създава цяла реалност в съня, възможно ли е реалността, която наричаме физическа, също да произлиза от по-дълбоко ниво на съзнание?
Вселената като израз на изключителен разум
Вселената не е просто математически описуема.
Не е просто красива.
Не е просто елегантна.
Тя изглежда като проявление на нещо действително необикновено.
Последните години на Айнщайн
Айнщайн е един от най-великите физици в историята.
Само през 1905 г. публикува четири научни труда, които поставят основите на съвременната физика.
Неговите идеи по-късно водят до технологии като лазерите, GPS системите и множество други приложения.
След това видеото прави интересен коментар.
В края на живота си, след почти три десетилетия работа върху Единната теория на полето, Айнщайн постепенно започва да променя възгледите си за фундаменталната природа на реалността.
Бог като система на съзнанието
На въпроса:
„Всичко тук създадено ли е от Бог?“
Том Кембъл отговаря:
„Да… ако под Бог разбираме по-голямата система на съзнанието.“
Не става дума непременно за традиционното религиозно разбиране за Бог.
По-скоро за предположението, че съществува фундаментално поле на съзнание или информация, от което възниква наблюдаваната реалност.
Науката не приключва спора
Науката не е система от категорични истини.
Нейната същност е откривателството.
Да задава въпроси.
Да проверява идеи.
Да изследва реалността, дори когато резултатите противоречат на всичко, което сме смятали за очевидно.
Материята ли поражда съзнанието?
Или съзнанието предхожда материята?
В продължение на повече от две хилядолетия този въпрос принадлежи предимно на философията.
Днес той все по-често присъства и в лабораториите на физиците.
Експерименти като квантовото заплитане, двойният процеп, експериментът със забавения избор и „Delayed Choice Quantum Eraser“ поставят под съмнение интуитивните ни представи за пространство, време и материя.
Разбира се, тези експерименти сами по себе си не доказват, че живеем в симулация.
Това е една от възможните интерпретации на резултатите – именно интерпретацията, която защитава разглежданото видео.
Но независимо дали човек приема тази гледна точка или не, едно изглежда безспорно.
Колкото повече науката прониква в най-дълбоките нива на реалността, толкова по-малко Вселената прилича на механичния часовников механизъм, който сме си представяли преди векове.
И толкова повече започва да изглежда като свят, в който информацията, вероятностите и математическите закономерности играят далеч по-фундаментална роля, отколкото непосредствено възприеманата материя.
Може би най-ценният урок от всичко това не е, че вече знаем каква е природата на реалността.
А че едва сега започваме да осъзнаваме колко малка част от нея всъщност разбираме.
