Состояние как философская категория

Основополагающим понятием квантовой теории является «состояние». Фактически, квантовая теория и есть наука о состояниях, их количественном описании. Поэтому имеет смысл ознакомиться с трактовкой этого понятия как одной из основных философских категорий.

Философами написано много работ на эту тему. Я остановлюсь на монографии А. Л. Симанова «Понятие „состояние“ как философская категория»* и попытаюсь сделать ее краткий обзор, уделяя особое внимание позиции философов в отношении данного понятия в квантовой теории.

* Симанов А. Л. Понятие «состояние» как философская категория. Новосибирск: Наука, 1982. http://www.philosophy.nsc.ru/PUBLICATION/SIMANOV/ST/SIMANOV.htm.

Книга написана еще в советские годы и отдает положенную дань марксизму-ленинизму, но все же достаточно глубоко раскрывает тему.

Во введении автор выделяет несколько основных подходов к понятию «состояние». Он отмечает, что в некоторых из них состояние отождествляется с его характеристиками, а состояние тела — с самим телом. Он справедливо считает, что прежде чем вводить различные характеристики состояния, необходимо определить само это понятие, так как именно состояние объекта определяет характеристики, а не наоборот.

Отмечается также подход, согласно которому объективность состояния полностью отрицается. Здесь упоминается В. Гейзенберг: «Анализируя со своих философских позиций развитие физических понятий, в частности, понятия „состояние“, он утверждает, что потеря простоты классической картины мира и простоты классического понятия состояния есть отказ от объективного характера понятия „состояние“ в квантовой механике».

Анализируя процесс становления данного понятия, автор говорит, что оно происходило вследствие выхода научной мысли за пределы представлений о мире как о нераздельном целом. Далее следует интересное, на мой взгляд, соответствующее парадигме квантовой механики утверждение, что выделить состояние вещи из совокупности всех существующих свойств и качеств можно только на основе введения понятия «изолированная система». В более ранние периоды такой вывод невозможно было сделать, поскольку господствовало мнение, наиболее явно отраженное в древней восточной философии (Индия, Китай, Япония), согласно которому не существует самостоятельного «я», равно как и обособленного от него мира, нет ни самостоятельных «предметов», ни обособленной жизни, все это — неразрывные корреляты, отделимые друг от друга только в абстракции и обусловленные наличием некоторых первоначал. Подобных же взглядов придерживались и древнегреческие философы.

Обращаю особое внимание на то, что понятие «состояние» неразрывно связано с понятием «изолированная система». Именно такая ситуация имеет место в квантовой теории, поскольку вектор состояния можно сопоставить только замкнутой системе, не взаимодействующей со своим окружением. Такие состояния называются в квантовой механике чистыми состояниями.

Суперпозиция состояний

Наличие в окружающем нас мире «противоестественных» (с классической точки зрения) состояний, объективность их существования подтверждены физическими экспериментами, и этот факт является прямым следствием одного из самых фундаментальных принципов квантовой механики — принципа суперпозиции состояний. Или лучше сказать наоборот: это неотъемлемое свойство природы нашло свое отражение в основном теоретическом принципе квантовой механики. Сформулировать его можно следующим образом.

Принцип суперпозиции состояний: если система может находиться в различных состояниях, то она способна находиться в состояниях, которые получаются в результате одновременного «наложения» друг на друга двух или более состояний из этого набора.

В квантовой теории есть два качественно различных вида суперпозиции в соответствии с тем, что чистые состояния могут описываться вектором состояния, а смешанные — матрицами плотности. Поэтому и накладываться друг на друга могут либо векторы состояния, либо матрицы плотности. Мы пока будем говорить о суперпозиции чистых состояний, чтобы подчеркнуть это обстоятельство, обычно используют выражения «когерентная суперпозиция», «когерентные состояния».

…

Основное отличие принципа суперпозиции в квантовой теории от его классического аналога в том, что состояния, которые «накладываются» друг на друга в квантовой теории, — это альтернативные, взаимоисключающие состояния, когда одно из них полностью отрицает другое. Если мы находимся где-то в одном месте, значит, в другом месте нас нет — это подсказывает здравый смысл. Но в квантовой теории складываются именно такие взаимоисключающие состояния, и система может находиться в таких состояниях одновременно!

…

А что получается в квантовой теории? Там все состояния несовместимы друг с другом. Но если мы сложим, например, два таких взаимоисключающих состояния, то уже не сможем сказать, что система при этом «уничтожится». Система при квантовом подходе может «исчезнуть» только в одном случае — если у нее нет вообще никаких состояний, а в случае суперпозиции мы имеем как минимум два. Отсутствие системы как элемента реальности в квантовой теории возможно лишь тогда, когда мы вообще не можем сопоставить с системой никаких состояний. Если такие состояния есть, значит, есть и система. Но вот что она из себя представляет, когда находится в суперпозиции двух взаимоисключающих состояний? Что происходит со спином, когда на состояние «спин-вверх» накладывается состояние «спин-вниз»? Это все равно что человек стоит одновременно «на ногах» и в то же самое время «вверх ногами». Как такое может быть, как это понимать? «Хороший вопрос», который может свести с ума, если подходить к нему с точки зрения наших привычных представлений о реальности.

…

Столь необычные состояния объектов, которые находятся в нелокальной суперпозиции, будоражат умы физиков уже многие десятилетия. Что будет, если мы совместим несовместимое? Что будет, если «наложим» друг на друга добро и зло, жизнь и смерть? В последнем случае часто вспоминают «кота Шредингера», которого физики приводят в качестве примера, поясняющего всю необычность состояний, существующих в окружающем мире, если не ограничиваться привычными рамками классической реальности. Такие состояния имеют место, когда мы готовы выйти за пределы предметного мира и хотим «заглянуть» в реальность более высокого уровня, более широкую, содержащую весь материальный мир в качестве своей составной части.

…

Но, может быть, принцип суперпозиции — это выдумка физиков-теоретиков? Возможно, это лишь математические манипуляции, которые не имеют под собой никакой реальной физики? Конечно же, нет, этот принцип не был «взят с потолка», уместно сказать, что он был выстрадан при становлении квантовой механики. Только с помощью этого принципа удавалось объяснить многие физические эксперименты, которые не укладывались в рамки классического описания. Это сама реальность при более пристальном взгляде на нее «подсказывала» тот способ, который позволял адекватно ее описывать, сама природа помогала найти тот теоретический метод, благодаря которому получались правильные количественные значения величин и удавалось точно предсказывать результаты физических экспериментов.

Стоило «копнуть» законы природы чуть глубже, как оказалось, что окружающий нас мир — лишь часть чего-то более емкого, всеобъемлющего. Квантовая теория раздвинула границы реальности, показав, что материальный мир и классические состояния — это далеко не все, что нас окружает. Принцип суперпозиции существенно расширил сферу состояний и оставил на долю классического мира только незначительную часть в пределах совокупной квантовой реальности.

Сама природа подсказала, что когерентные суперпозиционные состояния — вовсе не абстракция, а неотъемлемый элемент окружающей реальности. Собственно говоря, для объяснения физических процессов и явлений они и были введены. Но понадобилось достаточно много времени, прежде чем пришло понимание, почему в одних случаях суперпозиционные состояния имеют место, а в других нет, по каким законам они «живут», какие процессы нелокальную суперпозицию разрушают, а какие восстанавливают. И основная роль в том, что понимание этих процессов стало возможно, опять-таки принадлежит самой природе, поскольку ответы на эти вопросы исследователи стали получать в результате интенсивной практической работы над реальными физическими системами, позволяющими использовать когерентную суперпозицию в качестве рабочего ресурса для квантового компьютера и других технических устройств. Во многом благодаря непосредственной работе с когерентными состояниями, манипуляции ими в физических лабораториях, покров таинственности с нелокальных состояний стал спадать — они начали раскрывать свои поразительные свойства, удивительные особенности и небывалые, по сравнению с классическими состояниями, возможности.

Психические состояния

В заключение нашего разговора о состояниях хочу остановиться на психологии. Недавно мне на глаза попалась статья В. Е. Лёвкина «Психические состояния и общее состояние человека» (из серии «Аспекты философии психологии»)*.

* http://levkin.nm.ru/new_05.htm.

В статье приводится следующее определение: «Психология — это наука о психических процессах, состояниях и свойствах личности». Но «наука о состояниях» — это же и есть квантовая теория! Психологию можно рассматривать как ее частный случай, когда в качестве системы рассматривается личность человека. В квантовой теории системы могут быть произвольными, единственное необходимое условие — чтобы у них существовал набор различных состояний.

…

Квантовая теория помогает понять суть таких необычных для классической психологии состояний личности, как «медитация на пустоту» (внутреннее безмолвие). Это нелокальное суперпозиционное состояние сознания, когда нет никаких его классических характеристик (нет «проявленной» личности — локальных эмоций, мыслей и т. д.). И одновременно это состояние — ключ к магическим, сверхъестественным возможностям человека.

Квантовомеханические модели позволяют количественно описывать психофизические состояния с учетом принципа суперпозиции, и можно анализировать, в частности, динамику квантовой запутанности при взаимодействии «субъектов».

…

Замечу, кстати, что вектор состояния двухуровневой системы «хорошо/плохо» охватывает бесконечно большое число промежуточных психических состояний. Наглядно это можно представить как множество точек на сфере Блоха* (непрерывный диапазон состояний от «плохо» к «хорошо»).

* Подробнее о сфере Блоха см. раздел 3.5. в главе 3.

В этом проявляется двойственный характер квантовомеханического описания, которое совмещает в себе аналоговость (непрерывность) и дискретность. Таким образом, можно описывать личность с двух сторон. С одной стороны — это бесконечное число оттенков между основными психическими состояниями, с другой — конечное число базисных состояний. То есть описание психической сферы можно вести в рамках конечного пространства состояний (гильбертова пространства) определенной размерности. Личность как бы ограничена числом допустимых для нее состояний. В ней есть только потенциал, возможность для расширения своего пространства состояний, для своего развития. Она создана лишь «по образу и подобию», но не тождественна Богу.

Наряду с эмоциональными психическими состояниями, можно рассматривать и ментальные состояния сознания. Внутренняя свобода на ментальном уровне будет ограничена, например, словарным запасом и ментальными конструкциями, которыми оперирует личность.

Воля личности, облаченной в тело, в энергетическую структуру, ограничена тварными энергиями и физическими законами, которым эти энергии подчиняются.

В целом, такое количественное описание психических состояний человека с использованием математического аппарата квантовой теории мне представляется довольно перспективным.