Текст книги "Квантовый ум. Грань между физикой и психологией"

Автор книги: Арнольд Минделл

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 63 страниц) [доступный отрывок для чтения: 23 страниц]

Комплексные числа в физике

По мере дальнейшего путешествия в миры шаманизма, психологии и физики мы будем снова исследовать комплексные числа. А пока давайте на несколько минут расслабимся и перенесемся в своей фантазии вперед во времени через сотни лет, от открытия комплексных чисел в XV в. до квантовой физики XX века.

Конъюгация служит ключом не только к психологии сознания, но и к физике наблюдения. В физике такие материальные объекты, как электроны, описываются тем, что именуется волновыми функциями, которые представляют собой просто комплексные числа. Волновая функция описывает паттерны поведения электрона – то, как ведет себя электрон в тех или иных обстоятельствах.

Мы уже видели, что такой объект, как береза, имеет и реальные, и воображаемые аспекты – это дерево «береза», а также «заботливое» дерево. Таким образом, мы обнаружили, что любое наблюдение носит отчасти реальный и отчасти воображаемый характер. По аналогии электроны, которые можно описывать комплексными числами, тоже являются отчасти реальными и отчасти воображаемыми. Мы не можем знать об электроне все. Некоторые из его характеристик остаются неопределенными. Физики не могут измерять все поведение электрона, поскольку не могут измерять комплексные числа.

У физиков есть основная формула – волновая функция, комплексные числа, которые описывают материю. Для описания материи физикам необходимы эти частично воображаемые комплексные числа. Но здесь возникает проблема! Измеримую реальность материи нельзя описывать мнимыми числами. Числа, описывающие реальность, должны быть действительными, а мнимые числа не обладают реальностью в повседневной жизни. Поэтому физики решили использовать особое свойство комплексных чисел – при конъюгации комплексные числа становятся действительными. Конъюгация комплексных чисел устраняет мнимые аспекты, не поддающиеся измерению.

Если одно число волновой функции, скажем 3 – 4i, подвергается конъюгации, то результат (25) не содержит мнимых чисел. Это действительное число скрывает мнимое. Оно больше не показывает корни 25. Оно скрывает тот факт, что оно было получено в результате умножения (3 – 4i) х (3 + 4i). В известном смысле можно сказать, что действительные числа скрывают свою подоплеку – комплексные числа и процесс отражения. По аналогии мы также могли бы сказать, что реальность имеет скрытую подоплеку сновидения!

Физики могут проверять и измерять продукт конъюгации, то есть действительное число вроде 25. В какой-то момент физики решили не беспокоиться о смысле процесса отражения, необходимого для получения действительных чисел, а именно (3 – 4i) х (3 + 4i). В конце концов, они же не знали, к чему в повседневной, общепринятой реальности относятся такие комплексные числа, как 3 + 4i. Комплексные числа и процесс конъюгации, дающий начало действительным результатам, так и не были поняты. Теперь у нас есть метафора для осмысления их значимости.

Комплексные числа имеют аналоги в сфере чувственного восприятия НОР. Более того, их конъюгация создает действительные числа посредством процесса осознанности и отражения. Знание этого дает нам намек на значение того, что происходит в квантовой физике.

Мы увидим, что электроны и их волновые функции подобны сновидениям в том смысле, что при отражении или усилении, то есть конъюгации, они развертываются в реальность измерений субатомных частиц. Это усиление аналогично тому, как конъюгация развертывает сновидения в повседневную жизнь.

Иными словами, и в психологии, и в физике основу понимания реальности составляют чувственные переживания. Чувственный опыт лежит в основе процесса наблюдения. Он дает нам намеки в отношении сущности материи – Вселенной, в которой все мы живем и дышим, – и ключей к ее пониманию.

До сих пор физика использовала математику как инструмент, и не сосредоточивалась на смысле своей математики. Поэтому физики непреднамеренно игнорировали чувственный опыт. Большинство из нас подобны физикам. И вы, и я постоянно подавляем наши комплексные числа, призрачные фантазии, наши чувственные переживания и процессы отражения. Нам либо не с кем их обсуждать, либо мы их забываем, если они кажутся нам вздором. Мы нередко стараемся обходить сферу воображения и сосредоточивать все свои переживания на общепринятой реальности.

Мы ищем только наиболее вероятный смысл чего-либо, его действительное числовое значение. Метафорически говоря, глядя только на действительное значение опыта, мы получаем ответы в реальности, но игнорируем чувственный опыт, подобный сновидению, и процесс отражения, скрытые за реальностью. Как мы видели в начале нашего путешествия, общепринятая реальность подобна дереву, корни которого уходят в необщепринятую, или чувственную, сферу.

Например, допустим, вы рассказываете мне, что видели сон о дереве. Если я спрошу вас: «Что это означает в общепринятой реальности?» – вам придется дать мне его наиболее вероятное действительное значение. Мой вопрос о дереве маргинализирует опыт отражения и конъюгации. Вместо этого, я мог бы попросить вас осознанно развертывать то сновидение, снова представляя его себе и прослеживая его развертывание в виде образов и других переживаний.

Развертывание отличается от расспрашивания или интерпретирования. Развертывание посредством осознанного сновидения отдает должное иррациональному – переживаниям, которые порождают сознание. Опыт развертывания или конъюгации дает нам ощущение того, что в основе всей реальности лежит сновидение. Вопрос только в том, что «означает» сновидение, обращается только к его ОР-атрибутам и игнорирует его удивительные корни. По контрасту, конъюгация, или осознанное сновидение, сосредоточивается на НОР-опыте бытия деревом. Такие переживания – самое близкое, насколько мы можем подойти к основам реальности.

Понятно, что физика сосредоточивается главным образом на ОР и действительных числах. В конце концов, физика определяет себя как изучение общепринятых восприятий. Но наука забыла, что ее определение носит самоограничивающий характер и маргинализирует психологический опыт. Физика избегает изучения необщепринятых аспектов наблюдения, вроде личности наблюдателя или чувств, которые вызывает объект наблюдения. Физика теряет связь со своей математикой, своими комплексными числами, своими волновыми функциями и призрачной реальностью позади ОР. Однако изучение призрачных сфер не утеряно: там, где заканчивается современная физика, начинаются традиционный шаманизм и психология.

Мы увидели, что закономерности, обнаруживающиеся в психологии восприятия и в шаманском опыте, согласуются с принципами математики и, как мы теперь знаем, физики. Это соответствие указывает на единое поле – подобную сновидению субстанцию опыта, которая лежит в основе жизни, в основе психологии и физики, электронов и их наблюдателей, всех нас. Это поле – основа развертывания 1, 2, 3 и бесконечности.

В дальнейшем мы более подробно узнаем о том, как осознанное сновидение кодируется внутри. То же осознанное сновидение, что порождает сознание и реальность в психологии, дает нам основу для понимания невидимой сферы квантовых объектов и мира, в котором мы живем, – основную субстанцию Вселенной.

Примечания

1. Чтобы это проверить, вообразите, что вы кладете на пол линейку между своими ногами и зеркалом. Если вы стоите в комнате в точке a + bi и смотрите прямо вниз, туда, где кончаются ваши ступни, то сперва увидите деление линейки «100 см». Перемещая взгляд по линейке в направлении зеркала, вы будете видеть деления «95», «94», «93» и так далее, пока не дойдете до деления «1 см» и, наконец, до стены.

Затем, если зеркало такое хорошее, что вы едва его замечаете, вы увидите в зеркале еще одну линейку. Эта линейка представляет собой отражение той, что лежит у ваших ног, и счет ее делений идет в обратном направлении.

Прослеживая взглядом эту линейку, вы отсчитываете 1 см, потом 2, 3, 4 и так далее и, наконец, 100 см. Тогда, посмотрев вверх, вы увидите в зеркале самого себя, смотрящего вам в глаза! Ваше зеркальное отражение выглядит в точности как вы – с той лишь разницей, что вы находитесь на +100 см, а ваш двойник на -100 см.

Между вами и вашим двойником есть и другие различия. Однако пока давайте думать только о том, что вы находитесь на +100 см, а ваш двойник на -100 см.

2. В примечаниях 2, 3 и 4 обсуждаются более удивительные характеристики комплексных чисел. Вы можете выражать геометрию комплексных чисел тригонометрически, то есть в терминах углов.

Примем, что 9 – это угол между R и осью х, как показано ниже на рис. 8.4 (tan означает тангенс, cos означает косинус; tan(θ) означает тангенс угла 9).

Рис. 8.4 Комплексное число, выраженное в терминах углов Более подробно о комплексных числах можно прочитать в книгах Руэла В. Чарчхилла «Комплексные переменные и приложения» (Ruel V. Churchill. Complex Variables and Applications) и Ханса Швердтфегера «Геометрия комплексных чисел» (Hans Schwerdtfeger. Geometry of Complex Numbers).

Математики называют [cos(θ) + isin(θ)] угловым множителем комплексного числа и в соответствии с законами алгебры и тригонометрии обозначают его как е^iθ. Число е может использоваться для сокращения длинных тригонометрических выражений, что делает вычисления простыми. Это отчасти связано с той особенностью показательных функций, что для двух углов θ, и θ₂ мы имеем

отсюда z = R[cos(θ) + isin(θ)] = Re^iθ.

3. Приведенное выше уравнение z = K[cos(θ) + isin(θ)] = Кei^θ означает, ни много ни мало, что z имеет периодическое поведение, поскольку при возрастании угла 9 cos(θ) и isin(θ) претерпевают периодические волнообразные изменения. Иными словами, имеются две волны – одна действительная, а другая мнимая, или не совпадающая по фазе с действительной на 900. См. рис. 8.5

Рис. 8.5. Периодическое движение x и у

С показательными функциями (экспонентами) иметь дело легче, чем с синусами и косинусами. Поэтому в физике для представления колебаний постоянно используются комплексные числа в форме ei(θ1+ θ2) ei(θ1+ θ2). Для представления колебаний, которые можно измерять, например качания маятника, используется только действительная часть числа z. Мнимым элементом пренебрегают.Хорошее элементарное обсуждение математики и волн для ученых можно найти в фейнмановских «Лекциях по физике» (том I, гл. 23).Еще один интересный аспект действительных и мнимых чисел состоит в том, что действительный и мнимый аспекты z подобны двум разным измерениям реальности, двигающимся вместе, но не вполне вместе. Вообще, если действительная и мнимая оси вращаются, мы можем видеть, что ось мнимого числа Y всегда отстает от действительной оси X на угол 90°, как показано на рис. 8.6.

Рис. 8.6. Вращение комплексной плоскости на 90 градусов

По аналогии можно сказать, что воображаемый мир всегда находится в другом измерении по отношению к реальному или, наоборот, что при возрастании 9 оси X и Y выглядят как две волны – одна впереди, а другая чуть позади, – как если бы они были барабанами, звук которых отдается эхом «бум бум», пауза, «бум бум», пауза, «бум бум» и так далее. Две волны, не совпадающие по фазе друг с другом, графически показаны на рисунке выше. Это аналогично ритму музыки на заднем плане нашего переживания.

В одной из последующих глав я покажу, что в квантовой физике периодическое поведение комплексных чисел (волновое уравнение) используется для описания невидимого состояния материальной системы. Состояние физической системы, например маленького шарика, элементарной частицы или человека, в каждой точке пространства и времени может быть представлено комплексным числом.

4. Если мы проводим линию R из центра к точке a + ib, то она выглядит как путь между этим комплексным числом и центром комплексной плоскости. См. рис. 8.7.

Рис. 8.7. Линия R на комплексной плоскости Какова длина R? R представляет собой длинную сторону треугольника с двумя другими сторонами а и b. R – это длинная сторона (гипотенуза), b – вертикальная сторона (катет) и a – горизонтальная сторона (катет).

Рис. 8.8. R – это часть прямоугольного треугольника

Греческий ученый Евклид заимствовал информацию у вавилонян и открыл, как можно было бы измерить R, зная а и b. Оказывается, что если есть две стороны треугольника, которые перпендикулярны друг другу, формула Евклида говорит, что квадрат длинной стороны, R, равен сумме квадратов меньших сторон. То есть

R² = а² + b²

это формула Евклида для прямоугольных треугольников[13]13
  Мы знаем ее как теорему Пифагора. (Примеч. пер.)


[Закрыть].

Таким образом, умножение комплексного числа на его конъюгат дает нам R – расстояние точки от центра.

5. Помножим а + ib на а – ib. Получается

а² – iab + iab – i2b².

Если помнить, что i² = -1 и заметить, что -mb и +rnb взаимно вычитаются, то остается

(а + ib) х (а – ib) = а² + b².

Математики называют выражение (а + ib^ifl – ib) абсолютным квадратом числа (а + ib). Например, если а = 3 и b = 4, то абсолютный квадрат комплексного числа 3 + 4i будет равен (3 + 4i)x(3 – 4i) = 32 + 42 или 9 + 16 или 25. Это действительное число без всякой примеси мнимых чисел.

6. С математической точки зрения, процесс конъюгации похож на возведение в квадрат, но чуть-чуть отличается от него. Возведение комплексных чисел в квадрат дает другие такие числа, в то время как конъюгация и получение абсолютного значения дает действительные числа!

Вот как это получается. Если возводим комплексное число типа а + ib в квадрат, то умножаем его само на себя и получаем комплексное число, то есть сочетание действительного и мнимого чисел, поскольку:

(а + ib) х (а + ib) = а2 + аА + аА – b2 = а² + 2аА – b².

Но для того чтобы получить абсолютное значение комплексного числа а + ib, мы конъюгируем его, или умножаем его на его конъюгат:

(а + ib) х (а – ib) = а² – mb + mb + -i²b²,

но поскольку i² = -1, мы получаем

(a + ib) х (a – ib) = a2 + b2,

как в примечании 5. Таким образом, получение абсолютного значения числа похоже на возведение числа в квадрат, за исключением того, что абсолютное значение не содержит никаких мнимых чисел. В отличие от конъюгации, возведение комплексного числа в квадрат дает

a2 + 2aib —Ь2,

в то время как абсолютное значение, получающееся в результате конъюгации, это a2 + b2 – действительное число, поскольку в нем нет никаких i.

9. Единый мир в сновидении Паули

Оно (мнимое число) делает то инстинктивное или спонтанное, интеллектуальное или рациональное, духовное или сверхъестественное, о чем вы говорите, единым или монадическим целым, которое не могут представлять числа без i.

Внутреннее видение учительницы музыки из фантазии Вольфганга Паули

Давайте передохнем и оглянемся на путь, который мы прошли в нашем путешествии до сих пор. После обзора знакомой территории мы двинемся дальше в рассмотрении комплексных чисел с помощью сна-фантазии нобелевского лауреата по физике Вольфганга Паули.

Обзор

Математика – это не только абстрактный инструмент, но и личное переживание. Всякий раз, когда вы видите сон или работаете со своими фантазиями, вы занимаетесь математикой точно так же, как когда вы считаете своих овец на пастбище.

Счет – это абстракция процесса осознания взаимодействия, который включает в себя замечание, маргинализацию, маркирование и развертывание. Счет сопоставляет события с данной стандартной совокупностью, например пальцами рук.

Общепринятая реальность (ОР) относится к реальности данного сообщества, выражаемой с помощью согласованного словесного и несловесного языка, включая числа и жесты.

Числовые основания (или основания систем счисления) – это основные числа, необходимые для создания более высоких чисел. Числовые основания зависят от структуры нашего осознания и от наших культур.

В начале нашего исследования мы видели, что первые человеческие математические системы по всему миру имели числовые основания 2, 3 и 4. Эта первичная реальность могла быть связана с тем фактом, что мы способны замечать и различать 2, 3 и 4 объекта. Вблизи пяти мы утрачиваем способность воспринимать конкретные количества, видя только группы или кластеры, о которых мы говорим «масса» или «много». Вы можете поэкспериментировать с этим сами, глядя на группы разных знаков на рис. 9.1. Сколько знаков каждого типа вы видите в каждой группе?

Рис. 9.1. Сколько отдельных частей вы видите в каждой группе?

Большинство из нас могут распознавать один, два, три и четыре элемента, но переходя к большим количествам, мы достигаем блока осознания и вынуждены считать элементы. Наше понятие числа отчасти основано на наших процессах осознания.

Сложение – это процесс развертывания или усиления элемента с помощью другого элемента.

Отрицательные числа (числа со знаком минус) были созданы для разрешения загадок долгов и могут быть связаны с психологией «не признаваемых» переживаний, например проекций.

Умножение представляет собой сокращенную форму сложения числа данное число раз.

Возведение в квадрат – это умножение числа на само себя.

Психологический процесс возведения в квадрат включает в себя самосозидательные процессы с порождающими, самораспространяющимися переживаниями наподобие настроений, которые улучшаются или ухудшаются сами собой. Большая часть нашего человеческого опыта порождается вне нашего сознательного контроля; он, так сказать, умножает или возводит себя в квадрат.

Мнимое числоi математически определяется как квадратный корень из минус единицы, то есть √—1. Мнимые числа представляют нерациональный, необщепринятый опыт. Мнимые числа были созданы или открыты потому, что действительные числа не могут использоваться для нахождения квадратного корня отрицательных чисел.

Мнимые числа невозможно измерять в реальности, а действительные числа возможно. Лейбниц называл мнимые числа «утонченным и восхитительным прибежищем святого духа – почти амбивалентным между бытием и небытием…»

К числу психологических аналогов мнимых чисел относятся фигуры и символы, которые мы обнаруживаем в сновидениях. Эти фигуры одновременно реальны и нереальны. С духовной точки зрения, они – обиталище духа. Символы сновидений подобны мнимым числам в том, что они представляют собой корни бессознательных областей в повседневной жизни. Например, корень приступа гнева можно было бы увидеть во сне в виде медведя.

Комплексные числа, включающие в себя и действительные, и мнимые числа, – это самые полные из чисел. В них входят все другие числа.

Психологическим аналогом комплексных чисел являются наблюдения, которые включают в себя переживания как общепринятой, так и необщепринятой реальности.

Каждое наблюдение аналогично комплексному числу в том смысле, что оно включает в себя и реальное (объективное, общепринятое), и воображаемое (субъективное, необщепринятое) переживание.

Поле комплексных чисел – это числовая карта, включающая в себя все действительные и мнимые числа, область, внутри которой могут производиться все математические операции. Комплексное поле представляет собой математический аналог поля осознания, которое включает в себя переживания как ОР, так и НОР и в котором могут развертываться процессы, то есть где можно прибавлять, уменьшать, порождать, самоусиливать и так далее.

Конъюгация – это математическая операция умножения комплексного числа на его отражение. Результатом конъюгации всегда бывает действительное число.

Психологическим аналогом конъюгации является осознанное сновидение, воплощающее сновидение в реальность. При этом бессознательный процесс, например сновидение, отражаясь осознающим сновидцем, порождает догадку или интерпретацию.

Психологический процесс конъюгации или осознанного сновидения включает в себя два отдельных аспекта. Один из них, относящийся к НОР, представляет собой развертывание переживания (аналогичное умножению комплексного числа на его отражение). Другой составляет конечный результат этого процесса (или операции), которым можно поделиться с другими, – это догадка или интерпретация, аналогичная действительному числу. Возможно маргинализировать или забывать процесс конъюгации, сосредоточиваясь только на реальном результате – догадке или интерпретации.

Соответствия между математикой и психологией

Если обобщить все, что мы до сих пор обнаружили, то можно начать подозревать, что все математические понятия, какими бы абстрактными они ни казались, соответствуют психологическим переживаниям или принципам. Мы уже видели несколько таких соответствий.

Рис. 9.2. Соответствия между психологией и математикой