Сознание как инстинкт. Загадки мозга: откуда берется психика

Любопытно, что сам Планк не вполне был доволен точностью своего закона излучения, а идея о квантах энергии, как он выразился, была «чисто формальной гипотезой, на самом деле я не придавал этому большого значения»^[13]. Но идеологически новой, попутно возникшей мыслью, которой он сам до конца не осознал, хотя и использовал ее как математический прием, было то, что микро- и макроскопические системы ведут себя по-разному. Вот это да! Планк невольно выбил кирпич из основания своей любимой мечты – найти универсальное объяснение всему. Мало того, что квантовая теория изменила представления людей о вселенной – стало очевидно также, что существуют два слоя реальности, каждый со своей терминологией и жизнеустройством. Как и в любой сложной системе, каждый слой имеет свой протокол – на атомном уровне действуют статистические законы, а более крупные системы функционируют так, как описывал Ньютон. Не располагая теорией многослойной архитектуры, эпистемологи зашли в тупик. Поднялась паника – как все это понимать? Универсальное объяснение всему на свете не годилось. По-видимому, должны быть два объяснения поведения материи – это и есть дополнительность.

Физиков осенило, когда они поняли, что свет может вести себя и как поток частиц, и как волны. Это двойственная природа, когда одно дополняет другое. Споры на эту тему длились десятилетиями, но в конце концов факт был установлен. Недавно исследователи запечатлели невероятную картину: в одно и то же время одна небольшая группа фотонов вела себя как волны, а другая – как частицы^[14]. Несмотря на то, что сейчас идея дополнительности уже прочно укоренилась в физике, при попытках объяснить проблему разрыва между психикой и мозгом ее рассматривают редко. А следовало бы почаще, и для начала я предлагаю вспомнить, как именно физики пришли к осознанию самого этого, казалось бы, загадочного факта. Укрепившись в физике, идея дополнительности могла бы оказаться базисной и в решении биологических проблем – особенно в объяснении разрыва между психикой и мозгом.

Принцип дополнительности

Получив диплом преподавателя физики и математики, двадцатидвухлетний Эйнштейн в 1901 году стал гражданином Швейцарии и принялся искать работу. Ни в одном образовательном учреждении вакансии не нашлось. В конце концов он сумел получить место «технического эксперта третьего класса» в бернском патентном бюро; кроме того он подрабатывал частными уроками. Вместе с несколькими товарищами Эйнштейн учредил клуб «Академия Олимпия», члены которого собирались в свободное время, чтобы обменяться мыслями.

В 1905-м, звездном для него году, в 26 лет, Эйнштейн выдвинул четыре великие идеи и тем самым вывел физику на совершенно иной уровень. Он создал квантовую теорию света, согласно которой энергия светового луча расфасована – иначе и не скажешь – в крохотные упаковки (позже их назвали фотонами) и может меняться только очень малыми дискретными порциями. В общем, «порция энергии» оказалась не просто математическим фокусом, придуманным Планком и использованным в удобной формуле. Тогда еще не утихли дебаты о том, является ли свет волной или потоком частиц. Волновая природа света, если ее принять, отлично объясняла разного рода наблюдаемые явления, такие как преломление лучей, дифракция, интерференция и поляризация. Но при таком подходе не находилось объяснения фотоэффекту, когда поверхность металла под воздействием светового луча испускает электроны (в данном случае так называемые фотоэлектроны).

Поначалу физики не придавали этому большого значения. Исходя из волновой теории света, они полагали, что чем больше интенсивность света (то есть чем больше амплитуда волны), тем выше энергия электронов, покидающих металл. Однако, как выяснилось, все совсем наоборот. Энергия испускаемых электронов не зависит от интенсивности света – при одной и той же частоте волны яркий и тусклый свет с равной энергией вышибает электроны с металлической поверхности. Энергия, с которой электроны покидали металл, возрастала с увеличением частоты световой волны – и это было неожиданно. Если свет – волна, то выходила бессмыслица. С равным успехом можно было бы утверждать, что мощный океанский прибой и легкая, ласковая волна подбросят надувной мяч на пляже с одинаковой силой. Эйнштейн догадался, что объяснить наблюдаемый эффект можно только в том случае, если свет представляет собой поток частиц, взаимодействующих с электронами на поверхности металла. В его модели свет состоял из отдельных квантов (фотонов, как их назвали впоследствии), которые вступали во взаимодействие с электронами металла. Каждый фотон обладал собственной энергией. С ростом интенсивности света увеличивалось количество фотонов, испускаемых в единицу времени при том же количестве энергии в каждом фотоне. Затем, спустя всего несколько месяцев, Эйнштейн приумножил свои успехи, установив, что свет можно рассматривать и как волну тоже. Свет и в самом деле существовал в двух мирах.