Разделение моря как метафора коллапса волновой функции в квантовой механике

И ты подними жезл твой, и простри руку твою на море, и раздели его; и войдут сыны Израилевы в средину моря по суше. . . . И простер Моисей руку свою на море, и гнал Господь море сильным восточным ветром всю ночь, и сделал море сушею, и расступились воды.

Исход 14:16, 21

Тора иногда предлагает удивительные идеи о научных тайнах, которые десятилетиями озадачивали физиков. Одной из таких загадок является проблема измерения в квантовой механике, часто называемая «коллапсом волновой функции». Бесчисленные статьи боролись с тем, как согласовать детерминированную природу уравнения Шредингера с внезапным, казалось бы, случайным «коллапсом», который происходит всякий раз, когда измеряется квантовая система. В этом эссе исследуется, как библейское повествование о разделении Тростникового моря (Кри’ат Ям Суф) служит глубокой метафорой откровения скрытой реальности, опираясь на хасидскую мысль и Каббалу, чтобы осветить эту современную научную головоломку.^[1]

Волновая функция, суперпозиция и коллапс

Квантовая механика описывает состояние системы волновой функцией (традиционно обозначаемой греческой буквой пси ψ). Волновая функция ψ может существовать в суперпозиции нескольких состояний, каждое из которых связано с некоторой вероятностью быть наблюдаемым — сценарий, управляемый правилом Борна.^[2] Пока система развивается в соответствии с (линейным^[3] и детерминированным^[4]) уравнением Шредингера, все возможные исходы остаются сосуществующими в этом суперпозиционном состоянии. Тем не менее, фактическое измерение дает единый, определенный результат, как если бы волновая функция «коллапсировала» в одно определенное состояние — одну конкретную возможность.

Проблема измерения

Центральный парадокс возникает, когда мы пытаемся измерить квантовую систему. Несмотря на плавную, детерминированную эволюцию волновой функции в соответствии с уравнением Шредингера, измерение дает единый, определенный результат — как если бы математическая «волна» возможностей внезапно «коллапсировала» в одну конкретную реальность. Этот прерывистый переход от множества потенциалов к одной действительности не объясняется самим уравнением Шредингера, что приводит к десятилетиям дебатов о природе и механизме этого коллапса. ^[5]

Талмудические параллели коллапсу

Замечательная параллель этому квантовому явлению появляется в Талмуде (Баба Меция 42a):

Рабби Ицхак говорит: «Благословение находится в деле, скрытом от глаз, как сказано: «Господь повелит благословению быть с тобою в житницах твоих». (Второзаконие 28:8) (где зерно скрыто)». Школа рабби Ишмаэля учила, что благословение находится только в деле, над которым глаз не имеет власти.

Мудрецы учили: тот, кто идет измерять зерно на своем току, говорит: Да будет воля Твоя, Господь, Бог наш, чтобы Ты послал благословение на произведение рук наших. Если кто-то начал измерять зерно, он говорит: Благословен Тот, кто посылает благословение на эту груду зерна. Если кто-то измерил и впоследствии произнес благословение, это молитва, произнесенная напрасно, потому что благословение не находится ни в деле, которое измеряется, ни в деле, которое считается. Скорее, оно находится в деле, скрытом от глаз, как сказано: Господь повелит благословению быть с тобою в житницах твоих.

Это учение представляет собой глубокое понимание: до измерения существует состояние благословенного потенциала — то, что мы могли бы назвать суперпозицией «больше или меньше». Акт измерения коллапсирует этот потенциал в фиксированную реальность. После измерения количество зерна становится определенным, и молиться о том, чтобы оно чудесным образом стало больше, становится бесполезным. Хотя Талмуд не говорит в квантово-механических терминах, структурная параллель поразительна — измерение преобразует неопределенный потенциал в конкретную действительность.

Море сокрытия и суша откровения

Квантовые волны и физические волны

Не случайно формулировка Шредингера называется «волновой механикой». Метафора волн имеет глубокое значение, делая библейское повествование о разделении моря (Кри’ат Ям Суф) особенно актуальным. Море, с его постоянным движением и скрытыми глубинами, служит естественным символом для текучего состояния возможности квантовой реальности.

Каббалистические измерения: два мира

Каббала и хасидская философия обогащают эту метафору, различая две сферы:

• Альма д’Искасья (עלמא דאתכסיא)^[6]: «скрытый мир»; и
• Альма д’Исгалья (עלמא דאתגליא)^[7]: «открытый мир».^[8]

Скрытая сфера, символизируемая морем, содержит бесконечное множество под своей поверхностью, но все они остаются вне поля зрения. Открытый мир, символизируемый сушей, делает свое содержимое полностью доступным для наблюдения.

Еврейское слово «природа», тева (טבע), имеет общий корень с туб’у — «они были потоплены» (как в туб’у б’ям Суф, «они были потоплены в Тростниковом море», Исход 15:4). Хасидские учения используют эту лингвистическую связь, чтобы предположить, что присутствие Б-га «погружено» и скрыто в природе, подобно тому, как морское дно погружено и невидимо под водами. Когда Моисей простирает свой жезл и разделяет море, он обнажает то, что ранее было скрыто. Кри’ат Ям Суф — Разделение моря — становится парадигмой откровения: скрытые духовные энергии (или скрытые возможности) выходят на открытое место, на мгновение делая скрытую сферу моря эквивалентной открытой сфере суши.

Откровение как коллапс

Это драматическое преобразование — разделение моря, чтобы открыть сушу — параллельно коллапсу волновой функции, который происходит при измерении системы. До измерения море возможностей течет свободно, каждый потенциальный исход содержится в волновой функции. На квантовом языке акт наблюдения — это разделяющий жезл: он заставляет скрытые вероятности природы выйти на «сушу», единый конкретный результат. Измерение — это открытие состояния системы. Процесс открытия — откровение, в терминологии Каббалы — это процесс раскрытия Альма д’Исгалья из Альма д’Искасья.

В каббалистических терминах переход от Альма д’Искасья (скрытого мира) к Альма д’Исгалья (открытому миру) сродни переходу от ненаблюдаемого состояния, богатого суперпозиционными возможностями, к наблюдаемому состоянию с единым определенным исходом. Как только волновая функция коллапсирует, множество потенциальностей коллапсирует в одну действительность — наблюдатель сталкивается только с одной открытой реальностью. Вот почему разделение моря можно рассматривать как аллегорию коллапса волновой функции.

Роль сознания

Параллель между квантовым измерением и духовным откровением поднимает глубокие вопросы о роли сознания в реальности. Подобно тому, как измерение в квантовой механике требует наблюдателя, откровение божественного присутствия в хасидской мысли и Каббале требует человеческого осознания и выбора. Это предполагает, что само сознание может служить «посохом Моисея», который разделяет моря возможностей, чтобы открыть конкретную реальность.

За пределами метафоры

Хотя мы должны быть осторожны, чтобы не переусердствовать с параллелью между квантовой механикой и библейским повествованием, структурные параллели предлагают ценные идеи в обе области. Проблема квантового измерения и духовный процесс откровения оба борются с преобразованием скрытого потенциала в явную реальность.

Эта параллель предполагает, что граница между наукой и духовностью может быть более проницаемой, чем часто предполагается. И квантовая механика, и еврейский мистицизм указывают на реальность, где акт наблюдения или сознания играет решающую роль в проявлении потенциала в действительность.

Заключение

Описание Торой разделения моря можно читать не только как древнее историческое событие, но и как мощную метафору взаимодействия скрытности и откровения. Хасидские и каббалистические учения о «море», которое скрывает, и «суше», которая открывает, перекликаются с квантовым понятием суперпозиции состояний, уступающей место единому измеримому результату. От руководства Талмуда молиться перед подсчетом зерна до видения Каббалы о двух перекрывающихся мирах, еврейская мысль подчеркивает, что наше восприятие и акты измерения действительно могут преобразовывать ткань реальности. В соединении эзотерического и научного этот образ предполагает, что граница между скрытым и открытым — между потенциальным и фактическим — является не просто абстрактным понятием, но лежит в основе самого творения.

Разделение морей возможностей, чтобы открыть твердую почву действительности, остается столь же актуальным для нашего понимания сегодня, как и в древние времена. В этом свете и наука, и духовность указывают на вселенную, где акт наблюдения преобразует текучую сферу потенциала в конкретный мир опыта — процесс, который продолжает разворачиваться в каждый момент сознательного опыта.

Примечания

[1] Это эссе основано на лекции, прочитанной на ежегодном собрании Ассоциации православных еврейских ученых в августе 2017 года.

[2] Правило Борна гласит, что квадрат амплитуды волновой функции — это вероятность (точнее, плотность вероятности), то есть шанс найти систему в определенном состоянии — например, найти частицу в определенной точке.

[3] Если система может находиться в состоянии A или состоянии B, то система может находиться в суперпозиционном состоянии C, которое является линейной комбинацией A и B: C =k₁∙ A + k₂∙ B, где Prob (A) = |k₁|², и Prob (B) = |k₂|².

[4] «Детерминированный» означает, что, учитывая начальные условия, уравнение Шредингера полностью предсказывает эволюцию волновой функции во времени.

[5] Многие физики ошибочно полагают, что коллапс волновой функции вызван квантовой декогеренцией (потерей когерентности, то есть определенного фазового соотношения между различными состояниями из-за потери информации в окружающую среду). Ошибочность этого убеждения была ясно продемонстрирована. См., например, Schlosshauer, Maximilian, “Decoherence, the measurement problem, and interpretations of quantum mechanics,” Rev. Mod. Phys. (2005) 76 (4): 1267–1305; Wojciech H. Zurek, “Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical,” Reviews of Modern Physics, (2003) 75: 715; или Adler, Stephen L., “Why decoherence has not solved the measurement problem: a response to P.W. Anderson,” Studies in History and Philosophy of Science Part B: Studies in History and Philosophy of Modern Physics, (2003).

[6] Зоар относится к Парцуф Леа (суб-парцуф Нуква д’З”А) как к Альма д’Искасья, потому что Леа символизирует Мир Мысли (Олам ХаМахшава), который является скрытым миром. В конце концов, мысли не раскрываются, пока не будут высказаны.

[7] Парцуф Рахель (другой суб-парцуф Нуква д’З”А) упоминается в Зоаре как Альма д’Исгалья, потому что Рахель символизирует Мир Речи (Олам ХаДибур), который раскрывает скрытые мысли.

[8] См., например, мои более ранние эссе «Запутанные сестры» и «О Рахили, Лии и темной энергии».