В мире
Новости Москвы
Политика
Общество
Происшествия
Наука и техника
Шоу-бизнес
Армия
Игры

Квантовая логика и квантовый миф. Интервью с этиком новых технологий и философом физики Алексеем Гринбаумом

Его новая книга посвящена понятию добра и зла в контексте современных технологий и, в частности, этической дилемме, известной как «проблема вагонетки». Хотя она рассматривалась как минимум с начала XX века, ее современная формулировка была предложена британской философиней Филиппой Фут в 1967 году:

Квантовая логика и квантовый миф. Интервью с этиком новых технологий и философом физики Алексеем Гринбаумом
Фото: НожНож

Во второй половине XX века проблема вагонетки (в разнообразных вариациях) стала одной из центральных в этике и философии сознания, а с появлением беспилотных автомобилей и других сложных самообучающихся систем ее актуальность только возросла.

Видео дня

Презентация книги Алексея Гринбаума «Машина-доносчица…» в Санкт-Петербурге

Ангелы и демоны в иудео-христианской теологии являются чистыми функциями, обладают автономией и назначением, но не личностью. Философ выстраивает систему подобия (гомологии) между технологическим и мифологическим и на этом основании приводит аргументы в пользу случайного выбора действий в ситуации неминуемой катастрофы как этически единственно возможного. Среди анализируемых им мифологических сюжетов — роль Сатаны в Танахе (Ветхом Завете) и апокрифической Книге Бен-Сиры, поцелуй Иуды, а также фрагмент из талмудического трактата Санхедрин, посвященный одному из эпизодов завоевания Ханаана Иехошуа бин Нуном (Иисусом Навином):

«Когда Святой, благословен Он, обратился к Иисусу, говоря: „Израиль согрешил“, — спросил Его Иисус: „Кто сей, который согрешил?“ И ответил ему: „Разве я доносчик? Пойди, брось жребий и узнай“. И встал Иисус, и бросил жребий, и пал выбор на Ахана. И сказал Ахан Иисусу: „Как же ты пришел погубить меня, не имея на то справедливого довода? Вот, вы с Елеазаром священником — великие вожди народа Израилева, но брошенный жребий падет и на одного из вас. Может ли он служить доводом в обвинении?“ И сказал ему Иисус: „Прошу тебя, не говори о жребии слова худого, ибо и Земля Израилева разделена будет по жребию“».

Среди других интересов Алексея — вопросы аксиоматического обоснования разных физических систем, в том числе — квантовой механики. Последняя, по мнению Гринбаума, выводима из физически ясных оснований, чаще всего связанных с различными вариациями представлений об информации и необходимых для написания вычислительных алгоритмов для квантовых компьютеров. Этим вопросам посвящена его первая книга, вышедшая на французском языке, а также множество других работ, включая диссертацию.

Днем 31 декабря, в преддверии Нового года, корреспондент «Ножа» Серое Фиолетовое взяло у Алексея Гринбаума интервью, посвященное самым разным аспектам его научных интересов — от современных исследований в квантовой механике до философии мифа и техники.

— У вас есть две книги и, вероятно, два основных направления работ. Одну из них вы сейчас презентовали в Москве, а другая область связана с физическими теориями, аксиоматиками, основаниями квантовой механики.

Могли бы вы что-то об этом рассказать русскоязычному читателю?

Обычно в научно-популярной литературе все говорят об интерпретациях квантовой механики: об эвереттовской с множественными мирами, о копенгагенской, о теориях Пенроуза и Менского об отождествлении сознания и наблюдения.

Чем отличается аксиоматический подход?

— Это отдельная тема, и говорить о ней можно очень долго. Но если кратко, то современная дисциплина, называемая «основаниями квантовой механики» (foundations of quantum theory), возникла в том виде, в каком мы ее сегодня знаем, с появлением и развитием квантовой информации сначала как подобласти, а теперь уже и просто области исследований, которая, конечно, относится к квантовой теории и квантовой механике. Сейчас можно говорить о том, что есть теоретическая квантовая информация, и сотни людей с ней работают. Есть огромные экспериментальные области, в следующем году запускается европейская программа развития квантовых технологий с бюджетами порядка миллиарда евро.

Квантовая информация — отдельный новый мир, который возник в 1978 году и в начале 1980-х. Условной точкой отсчета можно назвать первый протокол [метод шифрования, использующий квантовую механику. — С.Ф.] BB84 1984 года. Но ясно, что самостоятельной научной областью исследования такого рода становятся в начале 1990-х с появлением, с одной стороны, алгоритма Шора в 1994 году [быстрый алгоритм разложения чисел на простые множители, показавший практическую необходимость создания квантового компьютера. — С.Ф.], а с другой — важнейших работ 1991 года, возвращающих нас к основаниям квантовой механики. Это так называемые non-local boxes — теоретическая модель, изобретенная учениками Якира Ааронова, представителями израильской школы. Она позволяет сегодня задавать вопросы о квантовой механике, которые в 1960-е, не говоря уж о 30-х, попросту не могли возникнуть. В этом и состоит кардинальное отличие того, что в англоязычном мире принято сейчас называть «основаниями квантовой механики», от того, что традиционно, исторически именовалось «интерпретациями квантовой механики» (и эта интереснейшая область философии физики по-прежнему существует, я ей профессионально занимаюсь).

О каких новых вопросах идет речь? Это не только старорежимные аксиоматические реконструкции, восходящие к работам Джона фон Неймана и Гаррета Биркгофа 1936 года и трудам периода расцвета квантовой логики в 1960-х. Происходящее сейчас не является прямолинейным повторением и развитием этих идей [тогда предпринимались попытки вывести квантовую механику из набора физически ясных принципов. — С.Ф.].

Современную квантовую теорию можно рассматривать как теорию определенных ресурсов. Квантовая механика есть не подраздел дифференциального исчисления или теории уравнений в частных производных [то есть стандартное изложение квантовой механики через описание того, как система меняется во времени, становится все менее актуальным. — С.Ф.], но наука о неклассических ресурсах. Их можно затем использовать, например, для того, чтобы производить вычисления, которые прежде, с ресурсами классическими, были либо сильно затруднены, либо невозможны.

Какие ресурсы? Их много. Можно, например, по-старому говорить о суперпозиции [квантовых состояний. — С.Ф.] как о ресурсе, но не очень понятно, что это такое. Однако прежде всего здесь следует упомянуть квантовое спутывание [явление, при котором свойства двух, даже удаленных, частиц оказываются связаны друг с другом, и каждую из них нельзя описать по отдельности — лишь всю систему вместе. — С.Ф.]. Если у вас есть спутанные частицы, то вы можете сделать что-то, чего классическими методами достичь не удается.

Это далеко не всё: к неклассическим ресурсам можно отнести квантовую контекстуальность, мода на которую длится примерно последние десять лет, quantum discord (квантовое несогласие) и quantum steering (квантовое руководство). И все они, так же как и упомянутое выше спутывание частиц, открывают перед нами новые возможности, доселе недоступные.

Кроме того, возникают еще и новые вопросы о мире вокруг нас. Например, он нелокален, поскольку неравенства Белла не выполняются, но нелокален немаксимальным образом. [Белл установил, что случайность в квантовой механике носит фундаментальный характер, а не является свойством формулировки теории: удаленность квантовых систем друг от друга не делает наблюдения за ними независимыми. Ознакомление с темой лучше начать с парадокса Эйнштейна — Подольского — Розена. — С.Ф.] Такой вопрос не могли задать отцы-основатели квантовой механики: у них, как и в 1960-е у Джона Белла, просто не было для этого языка. Он складывается в 1990-е годы с появлением моделей, которые позволяют нам спросить самих себя, почему квантовая механика нарушает локальность не максимальным теоретически возможным образом, а только до определенной границы, называемой «границей Цирельсона», в честь советско-израильского математика Бориса Цирельсона. [Тем не менее квантовая неопределенность и связь удаленных систем друг с другом оказывается ограниченной. — С.Ф.] В чем причина? Почему квантовая механика остановилась на нарушении неравенства CHSH до двух корней из двух, а не четырех?

Я накидал много разных понятий и точек зрения. Если подводить краткий итог, то можно сказать так: сегодня о квантовой механике мы научились задавать вопросы, о которых ни отцы-основатели, ни ученые 1960-х даже не подозревали. У них не было ни языка, ни слов, ни понятий. Исследования квантовой теории с этой, совершенно новой точки зрения как раз и составляют содержание оснований квантовой механики.

— Термин «спутывание» более-менее понятен, но могли бы вы подробнее объяснить, что представляют собой другие «ресурсы», упомянутые вами?

Это очень простое утверждение. В квантовой системе (причем не обязательно, как в спутывании, должно быть две подсистемы — здесь достаточно даже одной) вы можете указать некоторый набор относящихся к ней наблюдаемых [величин, которые можно измерить — C.Ф.] такой, что если вы предположите, что он одновременно имеет какие-то точные значения, то получите логическое противоречие, на уровне 0 = 1. Оно не имеет ничего общего с неопределенностью измерения по Гейзенбергу. Это связано с логикой.

Крупнейший физик XX века, один из визионеров квантовой механики говорил об этом так: «Несовершённый опыт не имеет никакого результата».

В разных ситуациях разные ресурсы позволяют по-разному формулировать то преимущество, которое дает квантовая механика по сравнению с классической. Мы привыкли говорить о спутывании в 1960-х, но исследования последних 8–10 лет свидетельствуют, что контекстуальность — ресурс еще более фундаментальный.

— Этому должно соответствовать какое-то логическое исчисление?

— Не логическое. Это очень хорошо выражается в терминах теории моноидальных категорий. Есть очень модная школа, например в Оксфорде, где говорят уже не на языке квантовой логики, но на категорном языке.

— Вы недавно опубликовали статью, посвященную тезису Вигнера о «непостижимой эффективности математики в физике». Вы говорите, что переход от феноменологии к модели «черного ящика» дает возможность заниматься поиском в пространстве математических теорий. Сам же поиск объясняет эту эффективность и снимает проблему, сформулированную Вигнером.

Но возникает два вопроса: почему такой поиск вообще должен быть успешен и почему, с другой стороны, эти возможные теории оказываются близкими к тем, которые математика в ходе своего исторического развития в итоге получила?

В течение десятилетий было модно делать физику на p-адических числах. Множество людей пыталось — ничего не придумало. Есть целые книги про физику на кватернионах. Ну и что? Мы в реальности ее никогда не видели.

В квантовой механике ситуация такая: лет пятнадцать назад мы поняли, что не нужно искать универсальные альтернативные математические модели для всего, что там есть, — например, для формализма гильбертовых пространств, который фон Нейман придумал сам, но уже в 1935 году он пишет письмо Биркгофу, где сообщает, что больше в них не верит.

После этого он уходит в алгебраические формализмы, и формализм алгебр фон Неймана, С*-алгебр, возникает как попытка не постулировать гильбертовы пространства и придумать им альтернативу. Это исторический пример.

Лекция Алексея Гринбаума о квантовой логике в Лаборатории Чебышева. Другие лекции мини-курса — здесь.

Поиск при этом ведется в области существующих математических концепций. Физики крайне редко придумывают новые теории сами. Эдвард Виттен был последним из тех, кто это сделал, за что получил Филдсовскую медаль.

Сейчас в квантовой механике (я не трогаю теории пространства-времени) сложилась примерно та же ситуация, что и в начале 1920-х годов, когда пришел Гейзенберг. Жил-был Нильс Бор со своей моделью атома, только никто не понимал, как из этого сделать математическую теорию. Гейзенберг, не зная ничего о матрицах, предложил свою концепцию, и только потом оказалось, что он изобрел матричную механику.

— Если суммировать, то вместо одной универсальной мы получаем целое поле разных теорий, каждая из которых будет отвечать на те или иные вопросы?

— Да, и в один прекрасный день может оказаться так, что мы пытаемся найти новый математический язык, чтобы говорить о двухчастичном квантовом спутывании, самом простом неклассическом ресурсе (там есть неравенство Белла в форме CHSH, оно нарушается, два корня из двух и т. д.), то есть о том, чему уже 40–50 лет. Но даже этот вновь придуманный в простейшей ситуации язык может взять нас за руку и повести за собой.

— Тогда перейдем к другой стороне ваших занятий.

Что для вас значит «миф» как философская категория?

— Как читатель Лосева, я должен сначала рассказать, что она для меня не значит. В его «Диалектике мифа» дается апофатическое определение и очень долго объясняется, чем миф не является. И только под конец, когда уже всем все стало ясно, Лосев формулирует положительное определение этого понятия.

Лекция Алексея Гринбаума «Диалог с наукой посредством искусства» в Европейском университете Санкт-Петербурга

— Вы говорите о связи мифа и технологии, о гомологии и рассматриваете последнюю в том числе в своей книге. Существуют ли границы у этой параллели?

Подобное сходство обнаруживали и другие мыслители: на русском книгу о теологии программного кода написал Михаил Куртов, есть тексты французского философа Жильбера Симондона. Как соотносится ваша концепция с их идеями?

Целый ряд антропологов, философов, социологов ставил вопрос о связи религии и техники еще в 1950–1960-х годах, а в 1970-х он стал очень модным.

И подобную проблему можно рассматривать сквозь призму самых разных плоскостей знания. Например, такой известный антрополог, как Леруа Гуран, изучал возникновение внутри культовых систем первых, еще примитивных технических объектов, изначально имевших ритуальное значение. Это один взгляд на связь религии и техники.

Жак Эллюль, а также и другие марксисты говорили о технике как о новой религии. Ханс Йонас, будучи специалистом по гнозису, применяет в исследовании техники схемы гностического знания. Таких людей множество, и ко всем им я испытываю огромное уважение.

Мне же интересны исследования несколько другого рода. Я поступаю примерно так же, как это делает Симондон — но не в своем «Способе существования технических объектов», а в текстах менее известных.

Лекция Алексея Гринбаума «Этика новых технологий» в Европейском университете Санкт-Петербурга

— В книге ставится этический вопрос, известная «проблема вагонетки» — и сразу говорится о том, что решения, связанные со сравнением ценностей, отвергаются, как в каком-то смысле «злые». На чем вы основываете ваши представления о добре и зле? Источником является некая «христианская этика», «гуманистическая» или что-то еще? Откуда берется ваше изначальное суждение?

Вы говорите о необходимости введения случайности в алгоритмы решения проблемы вагонетки. Мы живем в мире, в котором многие стандарты устанавливаются сверху, — случайность мы тоже пытаемся утвердить законодательно? Возможна ли конкуренция разных моделей? Не является ли случайность, вводимая в алгоритмы, отражением стремления к неслучайности и регулированию на всех более высоких социальных уровнях?

— Последний вопрос. Что вы думаете об этике боевой машины?

— Это долгая история. Я думаю, все будет как с самолетами. Ведь они в каком-нибудь 1915 году внушали ужас несчастному европейскому населению, которое видело бомбы, падающие с неба. Чем все это закончилось? Придумали оружие против самолетов — и ужас тут же пропал.