О принципе дополнительности

 

Квантовая механика заложила основы нового физического мировоззрения. В силу единства мира и всеобщей взаимосвязи явлений можно было ожидать, что это мировоззрение в той или иной форме найдет свое отражение и в наших понятиях.

 Еще создатели квантовой механики (Бор, Борн, Гейзенберг, Шредингер) обратили внимание на многие черты разительного сходства квантово-механического описания микромира с некоторыми особенностями биологических, психических и социальных явлений. Это, в частности, возможность неоднозначного отклика при одинаковых исходных положениях, т.е. отсутствии во всех этих случаях лапласовского детерминизма.

 Выражением естественной попытки понять, что дает квантовая механика для науки в целом, в чем состоит ее общность, и явился известный принцип дополнительности. Согласно Бору, данные, полученные при разных условиях опыта, не могут быть охвачены одной единственной картиной. Эти данные должны рассматриваться как дополнительные в том смысле, что только совокупность разных явлений может дать более полное представление о свойствах объекта.

 

Из принципа дополнительности делаются самые крайние гносеологические выводы.

 Однако с позиций сегодняшнего дня методологическое значение общих положений, выдвинутых Нильсом Бором, Максом Борном и Вернером Гейзенбергом, несомненно. Концепция дополнительности, может квалифицироваться, как выдающаяся для своего времени попытка понять то общее, что внесла квантовая механика в науку в целом.

 Сейчас благодаря крупным достижениям в физике (в частности, в области теории когерентных явлений), а также в биологии, экономике, социологии можно ставить вопрос о практическом нахождении этого общего с тем, чтобы это были бы не только соображения отвлеченного типа, но и конкретный аппарат, конкретная методика.

 

Квантовая механика и естественные науки

 

Квантовая теория может явиться действенным рабочим инструментом не только в физике, но и в биологии, психологии, экономике, социологии. Со структурной точки зрения во всех этих науках мы имеем дело со сложными системами: физическая система микрообъектов, система биополимеров (вирус), система клеток (организм), система управляющих нервных клеток (мозг), система организмов (популяций), экономические системы, сообщества людей. Все эти сложные системы представляют собой разные уровни организации материи. В их анализе можно выделить три стороны, три аспекта.

 

Во-первых, изучение структуры и взаимосвязи подсистем. Сюда относятся вопросы хранения, приема и передачи информации, алгоритмов ее переработки, нахождения поведения системы как функции от ее «входов» и состояния, анализ структуры и оптимизации управляющих систем. В качестве математического аппарата используются теория информации, теория игр, теория операций, различные методы программирования.

 Во-вторых, отметим теоретико-групповой (симметрийный) аспект. В сложной системе при всех ее изменениях, которым ставится в соответствие определенная группа (или группы), можно задать инвариантные, сохраняющиеся величины, а также ковариантные величины, имеющие определенные законы преобразования. Теоретико-групповой подход дает важнейшие характеристики системы, не зависящие от конкретной природы составляющих ее элементов. Наибольшее развитие он получил в физике, несколько меньше – в химии, начинает использоваться в биологии. В общественных науках, где еще неясны элементарные математические законы, описывающие соответствующие системы, групповые методы почти не применяются.

 Третий аспект связан с описанием эволюции, функционирования сложной системы. Такие системы характеризуются не только чисто стохастическими свойствами, но и определенными внутренними корреляциями, своего рода фазовыми соотношениями между объектами.

 Для естественных наук существенны оба направления квантового подхода: как непосредственное расширение сферы приложений квантовой механики, так и построение обобщенных моделей процессов, в которых учитывается комплексный характер вероятности, соответствующий природе явления.

 В рамках первого направления могут оказаться существенными работы по биополимерам и внутриклеточным процессам. В рамках второго – анализ вопросов генетики и экологии, где весьма обширны приложения марковских цепей. Так, например, с помощью обычных цепей Маркова можно весьма детально рассмотреть влияние различных факторов (мутация, миграция, отбор) на популяцию генотипов. Применения комплексных цепей можно ожидать, в частности, при построении поведенческих моделей животных, при анализе распространения импульсов в нервной системе, управления мышечной деятельностью (солитонные механизмы).

 В настоящее время большое внимание уделяется изучению работы мозга. Это гистологические, функциональные, исследования памяти, обучения, психической деятельности и их нарушений. Это анализ элементарных структурных элементов – нейронов, а также простейших функций работы мозга и их локализации. Сущность работы мозга как сложной системы взаимосвязанных структур, начиная с 50-х годов, пытались понять на основе аналогии между человеческим мозгом и электронно-вычислительной машиной. Сейчас уже ясно, что сходным является лишь ряд конечных результатов работы ЭВМ и мозга. Имеются и фундаментальные различия. Так, нейрон обладает не только свойствами двухпозиционного переключателя, лежащего в основе ЭВМ, но и другими особенностями (двухпозиционные свойства: да – нет, относятся лишь к аксону – аналогу соединительного проводника электрической цепи). Нейрон определенным образом суммирует воздействия на нескольких входах и определяет, должен ли он посылать импульсы, подбирая выходной сигнал и его частоту.

 

В отличие от ЭВМ каждая из функций мозга делокализована и система обладает очень большой функциональной гибкостью и устойчивостью к различным повреждениям. В этом плане имеется очень большая аналогия с голографической записью.

 В отличие от ЭВМ для работы мозга характерны внутренняя стохастичность и наличие определенных корреляций. Простейшая возможность их описания должна основываться на теории комплексных марковских цепей, учитывающих возникающие здесь своего рода фазовые соотношения. С рассматриваемыми волновыми свойствами согласуется и голографический характер процессов в мозгу и отмечавшаяся делокализация записи функций мозга. Не противоречит им и структура, и работа нейронов, связанных сразу с целым рядом других нейронов. Это дает возможность определенной фазировки, создания определенного когерентного кооперативного состояния (аналога кооперативных состояний двухуровневых молекул). По-видимому, мозг сам по себе является адекватной системой, непосредственно отражающей квантовые закономерности внешнего мира и действующий (хотя бы в первом приближении) по законам квантовой логики. Конечно, на любой вопрос могут окончательно ответить только эксперимент, практика, но рассматриваемый механизм представляется вероятным.

 Работа мозга делится на бессознательное – как основу и сознательное – как своего рода выходное устройство. Сознательному, соответствует обычная логика. Бессознательное, по-видимому, протекает по квантовым законам. Однако, последние, не улавливаются сознанием. Мысли, картины, возникающие в сознании, не есть адекватная передача работы мозга. При включении сознания возникает стохастичность в выводах, решениях, подобная стохастичности, возникающей при квантово-механических измерениях.

 Для развития конкретных моделей работы мозга большой интерес представляют работы по нейронам и их взаимодействиям (включая разработку электронных нейронов с суммирующими устройствами и изменяемым порогом) под углом зрения квантовой логики, основанной на комплексных цепях Маркова, а также рассмотрение различных аспектов психологии, включая соотношение сознательного и бессознательного. Здесь следует подчеркнуть, что объективные внешние причины действуют не только через сознательное, но и через несознательные формы психической деятельности. Как неосознаваемая тенденция деятельности «установка» влияет и на направление сознательной деятельности.