Действително ли съществува свобода на волята? Квантовата физика скоро ще даде отговорa

Въпросът за свободната воля е един от онези „прокълнати“ въпроси на философията, които от векове вълнуват умовете на мислители, теолози и, колкото и да е странно, на физиците. Наистина ли сме ковачи на собствената си съдба, или решенията ни са само илюзия, измама на предопределени събития? Изглежда, че тази дискусия трябва да остане в сферата на спекулативните конструкции. Но какво ще кажете, ако излезе, че отговорът може да дойде от най-неочакваната сфера: от квантовата физика? Да, да, същата тази с нейните котки на Шрьодингер и плашещата „страховита далечна дистанция“.

Група учени, ръководена от Адан Кабело от Университета в Севиля (Испания), се зае сериозно с този проблем. Те смятат, че е време да спрем да гадаем по утайката от кафе – време е да експериментираме!

„Всеки има собствено мнение за това какво се крие зад квантовата теория“, заявява Кабело. – Но важното е не какво мислим, а какво можем да докажем математически и експериментално.“ И в това, трябва да се съгласим, има желязна логика.

Призраците на заплитането и изборът на експериментатор

За да разберем как квантовата механика изобщо е замесена в спора за свободната воля, трябва да се спрем на едно от най-неинтуитивните й явления – квантовото заплитане и свързаната с него нелокалност. Представете си две частици, свързани с невидима нишка. Каквото и да се случи с едната от тях, другата моментално ще „разбере“ за това и ще реагира, дори ако са разделени на светлинни години. Да напомним, че Айнщайн го нарича „призрачно действие на големи разстояния“, и то не без основание – това прилича на магия.

През 1964 г. физикът Джон Стюарт Бел измисля начин да провери тази „магия“. Той разработи математически апарат, известен като неравенствата на Бел. Неговата същност, ако бъде много опростена, е следната: ако светът е организиран според класическите закони, където всичко е локално и предварително определено (няма никаква „призрачност“), то резултатите от измерванията на характеристиките на заплетените частици трябва да се подчиняват на тези неравенства. Ако светът е квантов и нелокален, неравенствата ще бъдат нарушени.

И какво можем да си помислим? Десетилетия експерименти, включително тези, за които през 2022 г. беше присъдена Нобелова награда за физика, показват отново и отново: неравенствата на Бел се нарушават! Светът наистина се държи така, както е предсказано от квантовата механика, с цялата ѝ нелокалност.

Но ето къде идва интересното. Всяка теорема, включително и теоремата на Бел, е изградена върху определени предположения. Екипът на Кабело, в който влизат още Равишанкар Раманатан и Карлос Виейра от Университета в Хонконг, се фокусира върху три такива предположения:

• Независимост на измерването: Това може би е ключът към нашия дебат. Предполага се, че изборът на настройките на инструмента от страна на единия експериментатор (нека я наречем Алис) е независим от избора на другия експериментатор (Боб) и от всички скрити променливи, които могат да предопределят резултата. Казано по-просто, и Алис, и Боб са свободни да избират.
• Независимост на параметрите: настройките на инструмента на Алис не трябва да влияят на резултата от измерването на Боб и обратно.
• Независимост на резултата: резултатът от измерването на Алис не трябва да зависи от резултата на Боб, освен ако те не са свързани чрез общи скрити променливи.

И така, предположението за независимост на измерването е пряко свързано с идеята за свободната воля на експериментатора. Ами ако тази свобода не съществува? Ако някакъв неизвестен универсален закон или скрит механизъм кара Алис да избира определени настройки точно когато Боб избира други? Тогава наблюдаваните корелации между частиците могат да се обяснят не с квантовата нелокалност, а с именно с тази предопределеност. Странността на квантовия свят изчезва, но на каква цена! С цената на нашата свобода на избор.

Ами ако свободната воля е… частична?

Именно тази вратичка решават да проучат Кабело и неговите колеги. Те задават въпроса: трябва ли свободната воля да бъде абсолютна или въобще да липсва? Може би е възможен компромис – частична свободна воля.

Представете си, че през по-голямата част от времето сте свободни да изберете за закуска бъркани яйца или овесени ядки. Но понякога, в особено редки случаи, някакъв фундаментален закон на физиката се намесва и неумолимо ви подхвърля купичка мюсли, независимо колко много се съпротивлявате. Звучи малко налудничаво, нали? Но изследователите са разработили нови уравнения, подобни на неравенствата на Бел, които проверяват дали е възможен такъв сценарий, при който действията ни са предопределени, но само понякога.

Николас Гисан от Женевския университет смята тази научна работа за важна стъпка.

„Нарушаването на неравенствата на Бел е установен факт“, казва той. – „Но всяка теорема има предположения. А проверката на тези предположения, особено на едно толкова фундаментално като независимостта на измерването, може да хвърли светлина върху самите основи на квантовата теория.

За какво е всичко това? От теологията до супердетерминизма

На пръв поглед изглежда, че за обикновения човек е все едно дали изборът на физика в лабораторията е напълно свободен или само частично свободен. Последиците обаче могат да бъдат много далечни.

Кабело посочва философията на религията.

„Много религии разрешават конфликта между всезнаещия Бог и заповедта “не съгрешавай„, като приемат, че хората имат частична свободна воля“, обяснява той.

Ако обаче експериментите покажат, че дори подобна частична свобода е невъзможна в рамките на природните закони, това би могло да постави под въпрос подобни теологични конструкции.

Нещо повече, това изследване би могло да повлияе на съдбата на някои много радикални интерпретации на квантовата механика, като например супердетерминизма. Привържениците на тази идея смятат, че абсолютно всичко във Вселената, включително нашият избор и резултатите от квантовите експерименти (включително нарушаването на неравенствата на Бел), е строго предопределено от някакви все още неоткрити от нас закони. Според тях тестът на Бел не доказва нелокалност, а просто отразява пълния детерминизъм на света. Тим Палмър от Оксфордския университет, привърженик на супердетерминизма, смята, че новата работа може да помогне за обяснението на теоремата на Бел в рамките на детерминирания свят, ако се откажем от допускането за независимост на измерванията.

Експериментите са всичко

Сега екипът на Кабело активно разработва експерименти, за да провери новите си уравнения на практика. Раманатан предполага, че квантовите компютри могат да бъдат полезни в тази област, тъй като при тяхната компактна архитектура въпросът за взаимното влияние на елементите и отслабването на допусканията за независимост е особено актуален.

„Приоритетът е да се правят експерименти“, обобщава Кабело.

И това е може би най-интересният аспект. Един философски въпрос, който е на хиляди години, може да получи експериментален отговор благодарение на инструментите на физиката от 21-ви век.

Разбира се, дори ако експериментите покажат, че свободната воля (поне в контекста на настройките на измервателните уреди) е ограничена, това не означава непременно, че не можете да изберете кой филм да гледате тази вечер. Но със сигурност ще накара всички ни – и учени, и философи, и просто любопитни хора – да погледнем по нов начин на природата на реалността и на нашето място в нея. И кой знае какви други тайни на Вселената ще ни бъдат разкрити по пътя? Едно е сигурно: определено няма да е скучно.