О загадке мышления
С удовлетворением узнал, что знаменитый математик Роджер Пенроуз стал Нобелевским лауреатом. Его работы очень тесно связаны с физикой, в частности с теоретическими исследованиями квантовой механики, сингулярности, процессов возникновения и развития «черных дыр», некоторые из этих работ написаны в содружестве с другим великим ученым физиком - Стивеном Хокингом.
Вклад в науку этих гигантов уже получил должную оценку, но больше всего мне нравятся их научно-популярные книги. Из последних вспомнилась замечательная книга Р. Пенроуза «Большое, малое и человеческий разум», где содержится целая рассыпь новых идей, объединяющих такие, казалось бы, разные науки, как квантовая механика, математика, психология и биология.
Интересно, когда великие ученые - математики, физики, исследуют мышление, работу мозга и пытаются разгадать загадку сознания с позиций «точных» наук. Книга сама по себе замечательная, но также очень интересна дискуссия, вызванная этой книгой, а в дискуссии приняли участие такие именитые ученые как Стивен Хокинг, Абнер Шимони, Нэнси Картрайт.
Хочу и я «вставить свои пять копеек».
Начну с нескольких характерных цитат, однако замечу, что очевидной необходимостью является подготовленность читателя к восприятию материала, хотя бы в рамках институтских знаний по физике. Кроме того, я надеюсь, что читатель нашел в себе силы ознакомиться с самой книгой «Большое, малое и человеческий разум». Иначе невозможно понять, о чём собственно идет речь?
Основная идея Р. Пенроуза заключается в том, что мышление не может быть описано математически-логическими операциями, и носит принципиально «не алгоритмический» характер.
« . . . «понимание» как свойство очень трудно описывается каким-либо набором правил. Более того, это свойство зависит от нашего сознания и, следовательно, любое сознательное поведение необходимо учитывать при рассмотрении эффекта «понимания», т.е. некоторые элементы нашего сознания не могут быть определены с использованием вычислительных правил и операций разного типа. Имеется много оснований считать, что наше сознательное поведение является существенно «невычислительным процессом».
. . . «очень многие процессы, происходящие в мозгу при мышлении, остаются весьма таинственными, странными и лежащими вне рамок и привычных нам понятий современной физической картины мира» (конец цитаты)
Для разгадки феномена мышления и более широко – сознания, Р. Пенроуз предлагает использовать принципы квантовой механики, в частности понятия объективной редукции (OR) запутанных квантовых состояний. Он пытается даже найти в мозге некие аналоги «квантового компьютера», выполняющего объективную редукцию. И он считает, что ведущая роль в познании мышления будет принадлежать не биологии, а физике.
. . . «Помимо этого я иногда совершенно не могу вообразить, чем может быть биология (как, впрочем, и химия), если она не будет естественным образом вытекать из физики (надеюсь, что никто не воспримет это утверждение как проявление неуважения к упомянутым наукам.)»(конец цитаты)
С этим категорически не согласны А. Шимони и Н. Картрайт. Они считают, что мышление и сознание принципиально не могут быть сведены к законам физики и химии и исследованы методами «точных наук». Ими используется даже такой ярлык как «физицизм» или «физикализм», т.е. попытки принизить значение законов биологии, физиологии, психологии, которые для исследования мышления, по мнению критиков, важнее законов физики, химии, математики.
« . . . Мир статистики отличается пестротой и разнообразием, вследствие чего (Дурбину) постоянно приходится сталкиваться с образами и характеристиками из весьма далеких друг от друга сторон научной и практической деятельности. Мир Роджера, наоборот, представляет собой единую систему, в основе унификации которой лежат законы физики, и его философский подход можно назвать «физицизмом».
. . . «Следует совершенно четко признать, что биологические свойства являются независимым набором характеристик, обладающих собственными и достаточно эффективными причинно-следственными связями. Такое признание, кстати, вовсе не влечет за собой какого-то отказа от обычного хода эмпирических исследований.»
. . . «В отличие от Пенроуза (который считает плохой физикой ту, которая не рассматривает открытые системы) существующая физика кажется мне весьма удовлетворительной, поскольку я считаю, что совокупность законов природы действительно похожа на «лоскутное одеяло», и в окружающем нас мире много закономерностей, которые вовсе не сводятся к законам физики, но создают причинно-следственные связи. Поэтому даже «самая точная физика» может давать при прочих равных условиях сколько-нибудь полное описание лишь замкнутых систем.»
. . . «Современная наука действительно является не целостной системой, а лишь «лоскутным одеялом», несвязным набором разнообразных теорий. Поэтому мне кажется, что, пытаясь понять структуру реальности, мы должны исходить прежде всего из наиболее ясных представлений, создаваемых современной наукой, а не фантазировать о том, какой эта наука может быть.»(конец цитаты)
На эти обвинения Р. Пенроуз отвечает достаточно уклончиво:
« . . . Она (Нэнси) скептически относится к попыткам объяснить сознание скорее физическими, чем биологическими факторами, и поэтому я начну ответ с заявления, что лично я всегда высоко оценивал роль биологии в указанных исследованиях. Более того, я тоже считаю, что ответ на интересующие нас вопросы мы получим, вероятнее всего, не из физики, а из биологии, однако полагаю, что для этого потребуются какие-то революционные открытия именно в физике.»(конец цитаты)
Затем, чтобы отстоять свои идеи, Р. Пенроуз продолжает полемику с «биологистами» и формулирует своё «кредо»:
«Однако мне кажется, что Нэнси Картрайт хотелось бы получить от меня гораздо большую «уступку», т. е. что-то похожее на декларацию о признании «фундаментальной роли» биологии в научном описании процесса познания и т. п. В действительности моя точка зрения сводится к тому, что сущность сознания может вообще не относиться к биологии (по крайней мере, к биологии в ее современных рамках), однако я совершенно не могу себе представить, чтобы сознание не было связано с каким-то определенным типом физических процессов.» (конец цитаты)
Стивен Хокинг также имеет свой, оригинальный взгляд на проблему сознания, отличающийся и от позиции «физициста» Р. Пенроуза и «биологистов» А. Шимони и Н. Картрайт. Со свойственной ему прямотой «позитивиста» он говорит:
«Я хочу сразу предупредить читателя, что являюсь убежденным (можно даже сказать твердолобым) редукционистом (*). Я верю, что законы биологии можно свести к законам химии (одним из доказательств этого может служить установление структуры ДНК) и, более того, что химические законы могут быть сведены к физическим. Думаю, что большинство химиков согласятся со мной.» (конец цитаты)
(*) – редукциони́зм — методологический принцип, согласно которому сложные явления могут быть полностью объяснены с помощью законов, свойственных явлениям более простым.
Однако, разногласия С. Хокинга с Р. Пенроузом в основном касаются чисто физических и математических выводов из рассматриваемых в книге положений квантовой механики. С. Хокинг не отрицает сами идеи Р. Пенроуза, но считает (как истинный позитивист), что теория, которую невозможно проверить эмпирически - просто излишество.
«Идея (Пенроуза) заключается в том, что объективная редукция суперпозиции состояний (обозначаемая аббревиатурой OR) позволяет отбирать актуальное значение некоторой переменной «А» из широкого набора возможных значений.»
. . « . . физические теории являются всего лишь создаваемыми нами математическими моделям и, вследствие чего вообще не имеет смысла говорить о соответствии теории и реальности. Теории следует оценивать лишь по их способности предсказывать наблюдаемые явления.»
«Я начну с наиболее знакомой мне темы, а именно с квантовой гравитации. Объективная редукция (OR) волновой функции по Пенроузу представляет собой некую форму декогеренции, которая может возникать из-за взаимодействия с окружением или из-за флуктуаций топологии пространства-времени. Однако Пенроуз, кажется, не желает замечать эти механизмы, а предпочитает говорить о «легкой ряби» пространства-времени, связанной с массой мелких объектов. А ведь такая «рябь» (в соответствии с существующими теориями), казалось бы, не должна была препятствовать самой обычной гамильтоновой эволюции, не требующей никакой декогеренции или объективной редукции волновых функций. Возможно, что общепринятые идеи неверны, но самому Пенроузу тоже не удалось разработать достаточно четкую теорию, позволяющую вычислять, когда должна происходить объективная редукция.»
« . . . Далее, Пенроуз полагает, что необходимость введения объективной редукции связана с тем, что из теоремы Гёделя вытекает невычислительный характер работы мозга вообще и сознания в частности. Иными словами, он просто верит, что сознание специфически присуще лишь живым существам и не может моделироваться на компьютере в принципе. Однако при этом ему не удается ясно связать объективную редукцию (OR) с сознанием . . . .»
«. . . Говоря очень упрощенно, если передо мной вдруг появится космический пришелец, пресловутый «зеленый человечек», то я не думаю, что смогу из разговора с ним четко выяснить, является ли он роботом или мыслящим существом, обладающим самосознанием. Поэтому я всегда предпочитаю говорить об интеллекте, что является измеримой характеристикой. У меня нет оснований считать, что компьютер не может моделировать интеллектуальную деятельность, хотя, разумеется, сегодня он не способен моделировать ее полностью (что Пенроуз и продемонстрировал на примере решения шахматных задач). Однако далее он сам признает, что не существует четкой границы между интеллектом человека и животных, что позволяет нам в принципе говорить даже об интеллекте червяка. (конец цитаты)
Таким образом, в книге представлены основные гносеологические взгляды исследователей сознания, исповедующих разные подходы к научному познанию вообще.
Я же хочу обратить внимание на некоторые положения теории, изложенные в книге Р. Пенроуза и высказанные критические идеи в ходе полемики маститых ученых, которые мне кажутся спорными.
1. Верна ли наша математика?
Обращает на себя внимание критическое отношение Р. Пенроуза (а фактически с ним солидарен и С. Хокинг), к неточностям и неопределенностям описания физической реальности, вытекающим из квантовой механики. Пенроуз говорит:
«На мой взгляд, основной вопрос сейчас заключается в том, можем ли мы надеяться на появление красивой математической теории, которая изящно и строго объяснит существующий «беспорядок» в квантовой теории, или, наоборот, этот ужасный «беспорядок» и является реальной физической картиной процессов, происходящих на этом уровне.»
«Мне представляется, что реальная ситуация выглядит еще хуже, поскольку в принятой теории R-процесс несовместим с унитарной эволюцией U. Попросту говоря, процесс U-эволюции в стандартной трактовке квантовой механики нельзя совместить с фактом наблюдения. Обычно все стараются обойти это препятствие, используя хитроумные приборы и весьма правдоподобные рассуждения, однако уйти от этого «грубого » факта невозможно.»
«Я еще раз подтверждаю свое мнение, что на этой стадии неверны все существующие теории, и считаю, что предлагаемые мною идеи (хотя, конечно, они очень далеки от завершенности) позволят в будущем хотя бы выработать критерии, пригодные для принципиальной экспериментальной проверки.»(конец цитаты)
Вместе с тем Р. Пенроуз сам указывает одну из принципиальных трудностей экспериментальной проверки своих идей:
«Предлагаемая объективная редукция состояний (OR) происходит за время порядка
T = ℏ/ E , где E – гравитационная энергия, соответствующая смещению масс между этими состояниями.
С теоретической точки зрения предлагаемая идея действительно еще далека от завершенности, . . . поскольку не содержит фундаментальных параметров масштаба, связывающих гравитационную постоянную «G» с «ℏ» и «с».
Причина такой неполноты теории заключается в отсутствии ясного критерия, позволяющего выделить именно то состояние, в которое должна редуцироваться исходная система. Считая выделенными «позиционные состояния» (в которых каждая частица имеет совершенно определенную, «точечную» локализацию), мы получаем для соответствующей гравитационной энергии E бесконечные значения, вследствие чего должна наблюдаться мгновенная редукция всех состояний. Такой вывод явно не согласуется со всеми подробно изученными квантово-механическими эффектами, однако без использования каким-либо образом выделенных состояний, нельзя построить разумную физическую картину, т.е. отделить нестабильные суперпозиции от конечных «выделенных» состояний, в которые эти суперпозиции должны перейти после распада (напомню, что время распада в OR-модели составляет ℏ / E, а для точечной массы E = ∞).
«В общем случае мы получаем систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, возможности решения которой еще предстоит исследовать.»(конец цитаты)
Мы видим, что математик Р. Пенроуз сетует на всякие «дурные» бесконечности и нули, которые являются неотъемлемым результатом решения физических уравнений квантовой механики. Как неоднократно подчеркивает математик (но не физик!) Р. Пенроуз, выход из ситуации он видит в дальнейшем совершенствовании физики и физических теорий.
Вот это уже странно!
На самом деле «беспорядок» наблюдается не в квантовой физике, биологии и других науках, он является «беспорядком» в математике. Почему математика Р. Пенроуза не беспокоят бесконечности и нули, которые «вылезают» из его математических формул? Да потому, что математика является абстрактной наукой, допускающей явления и сущности, не существующие в реальности!
Другое дело физика! Ученые - физики оперирует реальными материальными объектами, явлениями, сущностями. Весьма странным представляется использование для описания физической реальности абстрактных понятий, не имеющих с этой реальностью ничего общего.
Прежде всего, следует отметить некорректность для физики применяемых математических понятий «нуль» и «бесконечность».
С точки зрения физики понятия «нуль», «бесконечность» не имеют смысла. Важнейшим свойством любой физической сущности является её измеримость. Но как измерить бесконечность или нуль? Какое бы значение величины мы не взяли в качестве масштаба измерения, истинное значение всегда будет больше для бесконечности или меньше для нуля.
Рассуждения физика, а не математика, о гравитационном поле «точечной» массы или о потенциале пробного электрического заряда удаленного «на бесконечность» просто бессмысленны.
Известно, что пространство нашего мира ограничено, как в направлении мега-мира (к бесконечности), так и в направлении макромира и микромира (к нулю).
Начнем с того, что наша Вселенная имеет «горизонт событий», связанный с тем, что по мере увеличения расстояний до галактик скорость их удаления увеличивается. На «горизонте событий», соответствующему расстоянию около 14,2 миллиардов световых лет (и времени возникновения Вселенной – началу времени!), скорость «разбегания» галактик становиться равной скорости света! Поэтому «из-за горизонта» к нам не может прийти ни один сигнал, чтобы там ни было – мы никогда об этом не узнаем. Это и есть «верхняя» граница пространства и времени нашего мира в космических масштабах.
Из этого вытекает, что понятие «бесконечности» пространства и времени не имеет реального физического смысла и не отражает реальную структуру мира. Очевидно, что мир в космических масштабах конечен и ограничен верхним «горизонтом событий».
Если от космических масштабов мега-мира (движения вовне) перейти к микромиру (движение вовнутрь) мы увидим и там конечность пространства и времени.
Бесконечно малого размера пространства в микромире также не существует. Если попытаться мысленно дробить какой-либо материальный объект, имеющий пространственные размеры, то неизбежно придем к границе, за которой объекта как такового уже не существует. Например, если мы физически добрались до размеров атома какого-либо химического вещества (~ 10-9 м), попытка дальнейшего уменьшения масштаба пространства, разделения атомов на составные части, приведет к тому, что понятие химического вещества исчезает. Протоны, электроны, мезоны уже не есть химическое вещество, свойства исходного вещества остались вместе с самим веществом в другом пространственном масштабе. Электроны или фотоны также имеют пространственную структуру (волновые пакеты, фононы), вне которой они не могут существовать.
Если двигаться еще дальше, то придем к областям пространства-времени, характеризуемым «планковской длиной» и «планковским временем». Это физическая граница – ни один пространственный объект не может быть меньше, это нижний «горизонт событий». Понятие пространства и понятие времени дальше исчезают – это нижняя граница нашего мира.
Таким образом, мы видим реальные «верхнюю» и «нижнюю» границы существования нашего мира, то есть его конечность и ограниченность в пространстве и во времени. А это значит, что нельзя использовать в математических моделях описания физических законов параметр «время» стремящимся к нулю, а тем более равным нулю.
Другой пример – использование в математике понятий бесконечного приближения и замены описания движения по кривым линиям движениями по бесконечно малым отрезкам прямых линий. Реальная кривая траектория заменяется совокупностью малых отрезков прямых. На этом принципе построено все дифференциальное и интегральное исчисление!
Однако это не соответствует реальности. Из той же математики известно, что вращательные движения неголономны. Голономность означает, что результат неких преобразований в системе координат (перемещения) не зависит от последовательности этих преобразований (перемещений). Для вращения (в общем случае - движения по кривой) принцип голономности не выполняется! Результат движения будет зависеть от направления и последовательности поворотов. В этом легко может убедиться каждый.
Двигаясь по кривой линии и по прямой линии, мы попадём в разные точки пространства. Следовательно, заменить движение вращения (в общем случае - движение по кривой линии), движением по нескольким малым отрезкам прямой линии – нельзя! Но на этом принципе замены построена вся современная математика! Всё дифференциальное и интегральное исчисление основано на допустимости бесконечного деления величин.
Можно указать также недопустимость для решения задач динамики замены реального физического объекта имеющего пространственную локализацию, кинематической абстрактной материальной «точкой» с нулевыми размерами. В термодинамике давно установлена невозможность достижения температуры «абсолютного нуля». А чего стоит невозмутимое утверждение математики об обратимости, равнозначности направления течения времени при описании всех физических законов!
В результате в различных физических и математических представлениях реальных процессов все время мы сталкиваемся с разного рода абстрактными «бесконечностями» и «нулями», которые «вылезают» из наших формул.
Получается, что вся наша физика и математика не отражают реальный мир, вернее отражают его в некоей степени приближения, в случае отбрасывания не имеющих физического смысла «нулей» и «бесконечностей». Например, при интегрировании наряду со значимым результатом появляется некая постоянная – константа, величина которой неизвестна, в связи с чем она просто отбрасывается, как бы велика она ни была! Точно также, при дифференцировании мы полагаем изменение значений искомой физической величины бесконечно малым, стремящемся к нулю. Если какая-либо величина стремиться к нулю или к бесконечности мы делаем подмену истинной величины ее бесконечным приближением, затем отбрасываем разницу от этого приближения за его малостью и получаем результат! На самом деле «точной наукой» это можно назвать с натяжкой. Более того, на мой взгляд, бесконечное приближение к истинной величине, которое мы отбрасываем за его бесконечной малостью, на самом деле играет фундаментальную роль в Мироздании!
В качестве примера можно привести гравитацию – самое слабое из известных сегодня четырех фундаментальных физических взаимодействий (напомним: «сильное», «слабое», электромагнитное и гравитационное). Силы гравитационного притяжения между атомами и молекулами ничтожно малы, в 10 36 слабее чем, например, силы электромагнитного взаимодействия, и в 10 25 раз слабее, чем силы «слабого» взаимодействия. И такие ничтожные величины управляют движением звезд и галактик!
Сам Р. Пенроуз говорит о возможном «крошечном» проявлении протоментальности, которое, однако, может быть основой «панпсизихма», сознания и мышления!
Любые физические законы и математические модели должны исходить из конечности мира. Это было известно ещё древним грекам, достаточно вспомнить знаменитые апории (парадоксы) Зенона о соревновании Ахиллеса и черепахи, или о полете стрелы.
В данном случае парадоксы возникают из-за некорректного применения к реальности идеализированных понятий «точка пространства» и «момент времени», которые не имеют в реальности никаких аналогов, потому что любой физический объект имеет ненулевые размеры, ненулевую длительность и не может быть делим бесконечно. Почему же мы для описания конечной и ограниченной реальности применяем представления о бесконечном и нулевом?
В этом заключается абстрактность используемой наукой математики – она допускает сущности нереализуемые в природе. Однако при этом Р. Пенроуз видит устранение проблем квантовой механики в «решении системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных»!
Представляется, что для описания реальных объектов или процессов, в первую очередь квантово-механических и мыслительных, необходимо использование другой математики.
Я призываю Нобелевского лауреата Роджера Пенроуза направить свой гений и талант на разработку новой математики. Эту новую математику можно назвать развитием «финитной» математики.
Мне могут возразить в том смысле, что какая разница, нулевые или бесконечные величины применяются для описания реальности, если они (описания) дают практический результат. Да, в большинстве практических задач макромира существующее математическое описание физических законов дает прекрасные результаты, но это описание неприменимо для микромира (о других областях реальности мы просто не говорим). Мы ведь ведем речь о теории, о математическом выражении фундаментальных законов, которые должны применяться в любом случае, а не по принципу «тут помню, а тут не помню».
Здесь необходимо отметить довольно часто встречающуюся гносеологическую ошибку, когда сам объект исследования подменяется явлением, связанным с этим объектом.
Классическим примером подмены объектов явлениями служит известная геоцентрическая система небесных светил Птолемея. И она правильно и точно описывала видимые явления – движение светил по небосводу на основе эпициклов! Но она не давала никакой информации об объектах, вызвавших эти явления – планетах, Луне и Солнце. Это сделала гелиоцентрическая система Коперника.
К сожалению, современная наука действительно представляет собой «лоскутное одеяло» из кусочков отдельных феноменологических (описательных) теорий. И это относится и к физике, прежде всего квантовой физике.
В результате рождаются экзотические «теория квантовой хромодинамики», «теория струн», «теория бран», которые носят феноменологический характер. Они описывают некоторые «явления», но не объясняют сущности «объектов».
Как и всякая феноменологическая теория, ответов квантовая механика не дает, о причинах она ничего не говорит, она описывает следствия – явления (дает ответ «как», но не «почему»?) Ответ естественным образом находится из анализа самих объектов, а не явлений, связанных с этими объектами. Мы полагаем, что ответы могут быть найдены с помощью новой «финитной» математики.
2. Мышление как объект научного познания.
Как видно из приводимых цитат трудов ученых разной гносеологической направленности, используемые ими понятия ментальности, мышления, разумности, сознания у всех разные. А С. Хокинг вообще предпочитает говорить об «интеллекте».
Какие особенности различных типов мышления, сознания можно выделить?
Общеизвестно, что логика доказывает, интуиция творит. «Западный» метод познания мира основан на логике. Европейская логика построена на двоичной системе: «да» или «нет», и методе исключения третьего. «Восточная» философия использует интуитивный метод охвата всего явления в целом, в том числе его состояния «и да и нет одновременно».
Соответственно есть два метода познания – логический и интуитивный.
Надо отметить, что современная наука не только признает равноправие обоих методов познания, но и объединяет их в рамках единого мышления – сознания и подсознания.
Подсознание на интуитивном уровне воспринимает всю совокупность возможных состояний (вероятностей) и представляет ее в виде целого. Логическое сознание выделяет в результате анализа из совокупности возможных состояний (вероятностей) одно состояние, и детерминирует его в виде одного элемента множества.
Все возможные состояния (вероятности) в реальных физических материальных объектах объединяют «да», «нет» и «и да и нет». Интуитивный анализ на уровне подсознания означает многократное выявление вероятных состояний и формирование совокупности неких базовых, наиболее вероятных состояний на основе статистики вероятностей, как одновременно и параллельно движущихся явлений. Логическое мышление сознания последовательно рассматривает все вероятности, методом исключения выделяет одно базовое состояние, которое уже принимается за истинное.
То есть, интуитивный и логический методы познания - разные виды движения мыслящей материи – параллельное и последовательное.
Кроме логического, интуитивного существуют такие виды мышления как «подсознательное», «бессознательное». Именно о них говорит Р. Пенроуз как о «невычислительных операциях». А ведь есть еще и «чувственное» восприятие, эмоции, инстинкты, которые, безусловно, также следует включать в общее понятие «мышление».
Авторы употребляют другой термин – «ментальность» (**), хотя, на мой взгляд, они здесь по большей части хотят перебросить мостик от индивидуального сознания субъекта к коллективной сознательности групп индивидуумов для объяснения таких явлений как культура, наука, этика. Однако, употребление одного термина «ментальность» помогает объединить многие понятия, связанные с мышлением, зачастую употребляемые в различных значениях.
(**) – ментальность - глубинный источник мышления, чувств, эмоций, позволяющий осознавать и воспринимать поток информации, получаемой в ходе размышлений, ощущений.
Кажется очевидным, что обычные компьютеры реализуют логический, последовательный метод познания на основе заданных алгоритмов выявления и перебора наиболее вероятных состояний. Квантовый компьютер может позволить реализовать интуитивную, параллельную форму познания, так как в нем анализируются суперпозиция всех возможных состояний и соответственно сразу выявляется базовое, наиболее вероятное состояние.
Мне кажется, что идея Р. Пенроуза о квантово-механической природе мышления имеет под собой серьезные основания. Приняв предположение о квантово-механическом характере ментальности, мы естественным образом можем охватить все различные формы его движения – сознание, разум, интеллект, подсознание, бессознательное, инстинкты, чувства, эмоции. То есть, мы можем перейти от «лоскутов» феноменологических описаний «явлений» к точному научному анализу «объектов».
3. Физическая реализация мыслительных процессов.
Приведенные выше цитаты, казалось бы, должны примирить «физикалистов» и «биологистов» на общей платформе «панпсихизма».
Отвечая на вопрос А. Шимони, почему Р. Пенроуз совершенно игнорирует теорию «панпсихизма», в частности, изложенную в работах Арнольда Норта Уайтхеда, Пенроуз просто ссылается на свое невежество – он не знаком с работами А. Уайтхеда. Как замечает А. Шимони:
«В своих теориях Пенроуз не использует (намеренно или по невнимательности) одну из важнейших идей упомянутого мною модернизированного уайтхедизма, а именно: предположение о том, что ментальность является онтологически фундаментальным свойством Вселенной. Подход Пенроуза подозрительно напоминает квантовую версию физикализма.»
«Уайтхед считал, что нечто, подобное ментальности, пронизывает всю природу, однако высокоорганизованное сознание возникает случайным образом при эволюции особых, «благоприятных» комплексов событий. Способность какой-либо системы к актуализации содержащихся в ней возможностей (посредством некоторой модификации линейной динамики квантовой механики) существует в природе, но осуществляется в заметной степени лишь в системах с очень высоким уровнем ментальности.»(конец цитаты)
Со свойственной ему осторожностью Р. Пенроуз тоже говорит о возможном существовании «протосознания» начиная с уровня элементарных частиц микромира. Он не может прямо признать, что существует «панпсихизм» - новое неизвестное нам свойство материи, – разумность или более обще - ментальность.
«Хотя . . . я не делал прямых утверждений типа «разум является онтологически фундаментальным свойством Вселенной», однако полагаю, что нечто в этом роде должно быть справедливо. Мне представляется несомненным, что с каждым проявлением операции OR должна быть связана какая-то протоментальность, однако она является в каком-то смысле «крошечной». Без широкомасштабной квантовой запутанности с какой-то высокоорганизованной системой, обладающей способностью к «переработке информации» (типа мозга), настоящее сознание, по-видимому, никогда не могло бы возникнуть. Я не рискнул занять более четкую позицию по этому вопросу (возможно, потому, что мне не удалось найти удачные формулировки для указанных идей)»(конец цитаты).
Осторожность Р. Пенроуза понятна, поскольку теория «панпсихизма» сталкивается с серьезными трудностями. Основные аргументы противников теории «панпсихизма» сводятся к двум пунктам.
Первый аргумент – если ментальность пронизывает наш мир и является фундаментальным свойством Вселенной, присущим даже элементарным частицам материи, то почему мы не обнаруживаем его присутствия в окружающем материальном мире, за исключением живых организмов, и то только у достаточно сложных?
Почему мы не видим никакого проявления сознания у атомов, молекул, амеб, камней, рек, планет и звезд? Если существуют «духи» гор, лесов, морей, то почему мы не можем их обнаружить самыми совершенными наблюдениями?
Наука сейчас позволяет вести наблюдения и изучать поведение даже отдельных фотонов, выявлять свойства сложнейших молекулярных соединений, например ДНК. Но ничего похожего на ментальность не обнаруживается.
Второй аргумент – можно назвать «комбинаторным», то есть, каким образом из набора первичных «протоментальностей» атомов может получиться сложнейшая когнитивная система мышления? Условно говоря, если собрать вместе девять женщин, ребенок не появится на свет через месяц.
На каком уровне, и по каким причинам протоментальность становится сознанием? Как от химии перейти к мышлению?
Панпсихизм при попытках объяснения ментальности с позиций редукционизма здесь вырождается в эмерджентизм (***).
(***) - эмерджентизм – философская теория, согласно которой все новое появляется спонтанно в силу усложнения существующих природных или биологических структур. Редукционизм абсолютизирует принцип редукции (сведения сложного к простому и высшего к низшему), игнорируя появление эмерджентных свойств в системах более высоких уровней организации.
Предпринимается много попыток преодолеть трудности панпсихизма. Наиболее существенным мне представляется использование теории операций с информационными состояниями. Однако эти попытки были безрезультатными, вследствие указанной выше гносеологической ошибки – подмены описания «объекта» «явлением», связанным с «объектом». Физическая суть информации подменяется «психизмом» ее обработки, неким взаимным «мониторингом» «объектов». То есть, физические понятия передачи и обработки информации подменяются неким «психизмом» материи.
Между тем следует ответить на простой вопрос – информация материальна?
Если вы полагаете, что нет, и в нашем мире есть как материальные, так и нематериальные сущности, то с наукой надо заканчивать и идти в церковь.
Если же вы считаете, что наш мир един и материален, то надо признать, что он (мир) познаваем научными методами, в том числе познаваемыми являются материальные «явления» ментальности присущие материальным «объектам».
Следует признать материальность информации, а соответственно, признать существование физического ментального «информационного» взаимодействия.
В самом деле, давно установлена связь между энергией и информацией (демон Максвелла, машина Сцилларда, принцип Ландауэра) через энтропию системы.
Конечно, информационные взаимодействия очень слабы, даже по меркам микромира, например энергия одного бита информации при комнатной температуре равна ≈ 0,017 эВ ≈ 2,7 * 10−21 Дж.
Почему же мы не наблюдаем влияния информационных взаимодействий? Очевидно потому, что просто не там ищем. Необходимо понять, где именно, в каких явлениях можно заметить влияние нового вида физического взаимодействия – информационного. Для этого следует понять связь между физическими и информационными характеристиками пространства-времени.
Информация есть материальная величина (физическая переменная) и должна иметь реальную физическую форму существования – носителя информации.
Следует так же разделить понятия носитель информации и переносчик информации. По аналогии того, что носителем электрического поля может быть любой объект, обладающий электрическим зарядом, а переносчиком электрического взаимодействия являются кванты электрического поля. Понятие носителя информации можно употреблять в общем физическом смысле наличия у объекта специальной характеристики - ментальности, обладающего свойством «поля информации». Переносчиками информации будут другие объекты, можно сказать «кванты информационного поля». Я предлагаю называть кванты информации «инфами».
Информация передается от одного носителя информации к другому посредством переносчика информации – в этом физический смысл информационного взаимодействия.
Отметим, что важнейшим свойством информационного взаимодействия является его несимметричность. Известные нам законы сохранения подразумевают симметричность обмена – передача энергии или массы от одного объекта другому означает уменьшение этой характеристики у одного объекта и увеличение ее у другого (или наоборот). При энерго-массовых обменах изменяются параметры движения материальных объектов и процессов, эти изменения можно зарегистрировать, то есть их можно «наблюдать». Обмен информацией также означает увеличение или уменьшение величины информации у каждого из взаимодействующих объектов, но есть принципиальное отличие.
Информация может возникать – генерироваться, накапливаться, «запоминаться», но при определенных условиях не проявляться. При этом «наблюдаемый» характер движения взаимодействующих объектов, процессов может не изменяться, то есть, может иметь место «ненаблюдаемость» информационного взаимодействия. Это принципиальное отличие информации от других физических сущностей – энергии, массы. Именно эти свойства «ненаблюдаемости» и «неуничтожимости» информации являются фундаментальным основанием для физического существования мира.
Рассмотрим простейший пример. Допустим, объект движется в физическом трехмерном пространстве по криволинейной траектории, при этом его характеристики изменяются, в данном случае изменяется его положение в пространстве. Закон движения в общем виде связывает значения одних величин - характеристик точек положения относительно центра отсчета, от другой величины - характеристики времени в каждой точке. Пространство «положений» траектории образуется всей совокупностью множества точек физических величин координат. А (x, y, z) = fa(t)
Можно также сказать, что объект движется в информационном пространстве, последовательно проходя во времени различные точки «состояния» этого пространства, то есть движется по траектории. Каждая точка соответствует своему набору информационных характеристик, исчерпывающе описывающих движение объекта по траектории. Совокупность множества всех точек «состояний» образует информационное пространство «событий». А(t) = fa(x, y, z)
Информационное пространство «событий» идентично физическому пространству «положений». Связь между ними задается общим параметром – временем. Таким образом, информационные системы отсчета не могут не соответствовать физическим системам отсчета.
При этом необходимо отметить, что движение объекта в его физической форме описании, каким бы сложным и подробным оно не являлось, на самом деле отражает только малую часть всех существующих реальных связей объекта – является приближенным. Мы хотим сказать, что имеет место «моделирование» - создание модели объекта, приближенно соответствующей его истинному состоянию. Степень приближения к истинному описанию состояния может быть различной, в зависимости от принятой формы описания параметров объекта. Аналогично, информационное описание состояния объекта также является приближением, является моделью его истинного состояния. Очевидно, что всегда имеют место малые отклонения от истинного состояния объекта в каждый момент, соответствующие «флуктуациям» неопределенности «движения». Движение объекта никогда не может быть смоделировано точно.
(Как не вспомнить Платона, с его учением о тенях, отбрасываемых предметами, освещаемыми солнцем, и наблюдаемых нами на стене, сидя спиной к солнцу и предметам! Мы не видим солнца, не видим сами предметы, и можем судить о них только по их теням.)
Модели разной степени приближения отражают информационную форму описания физического объекта.
Поэтому необходимо признать, что в информационном пространстве «событий» и в физическом пространстве «положений» мы имеем дело с приближенными моделями–образами реального физического объекта. Моделирование всегда имеет приближенный характер.
Для достоверного представления реального объекта в виде информационной модели–образа, модель-образ должна обладать хотя бы некоторыми реальными свойствами. Мы хотим сказать, что должно быть единое энергоинформационное описание объекта, включающее не абстрактные математические величины, а физические переменные. Для этого информацию следует рассматривать как физическую величину. Следовательно, информационное пространство должно обладать теми же свойствами, что и физическое пространство. Например, кривизной.
В моем понимании, движение в искривленном физическом пространстве соответствует движению в искривленном информационном пространстве. Кривизна траектории движения в физическом пространстве адекватно должна соответствовать кривизне траектории движения в информационном пространстве.
Физическое пространство-время, в котором движутся материальные объекты, обладает кривизной вследствие наличия тяготения масс. Тяготение в современной физике трактуется как искривление единого континуума - пространства-времени. Там, где есть материя, пространство-время искривлено, то есть, движение в реальном искривленном пространстве допустимо описывать соответствующими линеаризованными моделями только при определенных условиях, в тех случаях, когда допустимо приближенное описание линеаризованного поля тяготения. Поэтому линеаризованное описание информационного гильбертова пространства не будет точно отражать реальные свойства материи.
В связи с этим, на мой взгляд, вполне справедливо замечание С. Хокинга о квантовой гравитации, как недостаточной причине пенроузовской объективной редукции квантово-механических состояний (OR).
Для инвариантного описания движения в информационном гильбертовом пространстве следует предположить наличие особой характеристики материи – информационного (ментального) поля, обладающего кривизной.
Как известно из математики, кривизна пространства может быть, как положительной, так и отрицательной. Положительной кривизне соответствует сферическое пространство, отрицательной кривизне соответствует гиперболическое пространство.
Инвариантная форма представления четырехмерного пространства-времени включает три действительные пространственные координаты и одну мнимую координату времени. Это соответствует описанию движения в трехмерном сферическом пространстве положительной кривизны и одномерном гиперболическом пространстве времени отрицательной кривизны.
Следует отметить, что кривизна нашего трехмерного пространства вследствие тяготения материи является положительной. Наше трехмерное пространство является сферическим. Притяжение объектов обусловлено положительной кривизной пространства. Переменная величина времени задает отрицательную кривизну одномерного гиперболического пространства, соответствующую отталкиванию объектов – их разлету, удалению друг от друга.
Ментальное энергоинформационное пространство «движения» так же может обладать положительной или отрицательной кривизной. В пространстве с положительной кривизной вероятностные состояния группируются, как бы притягиваются к одному центральному детерминированному состоянию. Движение в «положительном» информационном пространстве множества вероятных состояний соответствует «притяжению» к определенному детерминированному состоянию (аттрактору). На мой взгляд, это движение и есть объективная редукция (OR) Р. Пенроуза.
Движение в «отрицательном» информационном пространстве соответствует «отталкиванию», то есть реализации состояний, наиболее отличающихся от среднего определенного. В мыслительных процессах этому соответствует «озарение», нестандартное решение.
Мы можем сделать вывод – информация, - это пространственно-временная характеристика объектов, связанная с понятиями энергии и математическо-логическими правилами симметрии.
Как я уже отметил, замена кривой линии бесконечным числом отрезков прямых линий (аппроксимация) недостижима в принципе, то есть всегда будет «бесконечно» малое, но не равное нулю отличие истинного значения объекта от его математического приближения – модели. Соответственно имеет место неопределенность – суперпозиция вероятностей.
Кривизна пространства-времени предопределяет неустойчивость движения в виде микро отклонений траектории – флуктуаций. Там, где есть материя, есть и флуктуации ее движения. Неопределенность возможного состояния объекта является следствием кривизны пространства-времени нашего мира. Случайный, вероятностный характер взаимодействий имеет всеобщий и фундаментальный характер. Его можно назвать всеобщим принципом неопределенности.
Если теперь от физических терминов перейдем к ментальным, то очевидным является вывод, что материальность информации должна проявляться в ходе энергоинформационных взаимодействий. Чтобы разграничить расплывчатость «явления» «ментальности» и физическую характеристику «объекта» - «энергоинформационное взаимодействие», я предлагаю новый термин:
Способность получать, отдавать, хранить и генерировать информацию я называю «мыслечувственностью», в транскрипции английского языка «intellfeeling» (интеллфилэнг).
(Ничем не хуже термина «конфайнмент» (confinement), в теории квантовой хромодинамики, не так ли?)
Соответственно, основным признаком наличия сознания у материальных объектов является их способность создавать (генерировать) новые устойчивые энергоинформационные модели.
Наверное, на этом пора заканчивать свою заметку.
Меня не покидает ощущение, что всё вышеизложенное – «не для средних умов». Но более просто я не смог изложить свои соображения. Увы!
Более подробно теория информационной физики изложена мной в книге «Физические основы Мироздания», написанной в 2016 году. Однако, в связи с ничтожным тиражом эта книга неизвестна читателям.
Владимир Володин
Декабрь 2020 года