Ф. Дэвид Пит. Активная информация, смысл и форма

АКТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ, СМЫСЛ И ФОРМА
Фрэнсис Дэвид Пит (2001)
 
Предполагается, что в духе открытых спекуляций наука готова принять новый принцип активной информации, который займет свое место наряду с энергией и материей. Информация связана с такими понятиями, как форма и значение, которые в настоящее время обсуждаются в самых разных областях: от биологии и нейробиологии, до изучения сознания и природы диалога. Это вполне может обеспечить интегрирующий фактор между разумом и материей. Хотя принцип информации обладает значительным потенциалом, он также поднимает множество вопросов, разъяснение и разрешение которых может помочь улучшить понимание в других областях.

Введение

К концу 1980-х годов Дэвид Бом ввел понятие активной информации в свою онтологическую интерпретацию квантовой теории. Его идея состояла в том, чтобы использовать информационную активность как способ объяснить действительную природу квантовых процессов и, в частности, способ, которым единственный физический результат возникает из множества возможностей. Первоначально эта идея «информации как физической активности была связана с конкретной теорией Бома, но, как предлагается в этой статье, можно пойти дальше и поднять «Информацию» до уровня новой физической концепции, которую можно поместить наряду с Материей и Энергией.
Информация связывается с кластерами плодотворных идей, обсуждаемых в физике, биологии, исследованиях сознания и нейробиологии.  Они сгруппированы вокруг понятий информации, формы и значения, каждое из которых обсуждается ниже.
В настоящее время отнюдь не ясно, как эти идеи в конечном итоге объединятся вместе, но резонанс между ними поразителен и должен обеспечить полезное ядро для дальнейших исследований и спекуляций. С одной стороны, понятие информации прочно основано на физических науках, но имеет непосредственное применение, например, к исследованиям сознания. Такие идеи также особенно богаты тем, как они связаны с новыми подходами в области здравоохранения, исцеления, диалога и сплоченности общества.
Когда идеи начинают объединяться таким образом, это говорит о том, что фундаментальный прорыв не может быть далеко позади. Кто-то думает о сети подходов и понятий, обсуждаемых в первые годы этого столетия, и о том, как они в конечном итоге объединились в квантовую теорию и теорию относительности. Подобных нерешенных дискуссий сегодня предостаточно: о природе ума, функции мозга и сознания, пре-пространства и алгебр, лежащих ниже квантовой теории, и о природе здоровья и исцеления. Информация - это то, что может играть важную роль в понимании природы физической вселенной и в то же время играть ключевую роль в работе сознания. Понятия значения, формы и информации вполне могут сыграть интегрирующую роль в объединении целых областей спекулятивного мышления.
Отдельные темы информации, формы и значения, а также их взаимосвязи обсуждаются ниже. После этого поставлены вопросы и предложены направления дальнейшей работы.

Информация

На первый взгляд «информация» не играет никакой роли в мире физики. Факты, данные и информация содержатся в книгах или сопоставляются учеными, но не имеют независимого, объективного существования в физическом мире, помимо их интерпретации людьми. Например, «Теория информации» Шеннона и Уивера связана с тем, как информационные потоки передаются по телефонной линии или внутри другой системы передачи. «Смысл» конкретного сообщения не имеет значения, важен лишь механизм его кодирования и декодирования плюс относительная роль, которую играют шум и избыточность.
Тем не менее, более глубокое исследование предполагает, что есть вещи более тонкие и менее очевидные. Например, понятие энтропии присутствует как в теории информации, так и в термодинамике. Это еще одна концепция, которая началась с неопределенной онтологии. С одной стороны, в термодинамике энтропия связана с четко определенными переменными, такими как температура и теплоемкость, с другой, о ней говорят, несколько субъективно, как о степени «беспорядка» внутри системы или как о нарушении порядки и прохождения информации, или об ухудшении информационного содержания сообщения.
Существует вопрос о количестве информации, необходимой для определения системы. Очевидно, «упорядоченная» система, демонстрирующая строго периодическое поведение, требует мало информации для ее определения. Слишком сложные или случайные системы, с другой стороны, определяются потенциально бесконечным количеством информации. Но являются ли они чисто объективными мерами или они всегда зависят от какого-то человеческого субъекта, что присвоил бы им значение? Пригожин пытается поместить концепцию энтропии на более четкую объективную основу, но дискуссия продолжается.
Тайна информации углубляется с открытием Бекенштейном взаимосвязи между количеством информации, проходящей через горизонт событий, содержанием энтропии и радиусом черной дыры. Вот совершенно объективное количественное определение информации в физике. (В данном случае, однако, важен объем информации, а не ее фактическое содержание или значение.) В разделе ниже, посвященном форме, также обсуждаются способы, которыми форма (связанная с информацией) играет существенную роль в квантовой физике.
Прорыв в предоставлении информации более «физической» роли связан с утверждением Бома, что информация играет активную роль в квантовых системах. В работах Бома 1952 г. по скрытой переменной был предложен альтернативный подход к квантовой теории, в котором электрон представляет собой реальную частицу, управляемую новым видом силы - квантовым потенциалом. Хотя на первый взгляд теория Бома выглядит несколько «классической» - у электронов есть реальные пути - квантовый потенциал принцип совершенно новый. В отличие от всех других потенциалов в физике, его эффекты зависят не от силы или «размера» потенциала, а только от его формы. Именно по этой причине отдаленные объекты могут оказывать сильное влияние на движение электрона.
В эксперименте с двумя щелями, эксперименте по квантовой теории, меняющем парадигму, эффекты щелей испытывают электроны, расположенные на расстоянии многих сантиметров. Это очень сложно объяснить в обычных терминах, но следует вполне естественно, когда квантовый потенциал был введен. Действительно, именно этот квантовый потенциал ответственен за все новые эффекты, демонстрируемые квантовой теорией. Форма квантового потенциала чрезвычайно сложна и отражает всю физическую структуру квантового измерения. Сложность его формы также обусловливает, по-видимому, случайные процессы в квантовом мире, такие как распад радиоактивного ядра или двойственная корпускулярно-волновая природа электрона.
Подход Бома к собственной теории с годами стал более тонким, и вскоре он начал говорить не только о форме квантового потенциала, но и о «информации», которую он содержит. Действие квантового потенциала не состоит в том, чтобы толкать или тянуть электрон вдоль его пути. Скорее Бом сравнил это с сигналом радара, который ведет корабль, приближающийся к гавани. Информация внутри радиолокационного сигнала действует через компьютер или автоматическое рулевое устройство для изменения направления движения судна. Сама информация не толкает корабль, скорее она «формирует» более грубую энергию двигателей.
Таким образом, информация позволяет проводить различие между тем, что можно назвать необработанной или «не сформированной» энергией, более тонкой энергией, деятельностью, которую можно отождествить с информацией. Эта информация действует на сырую энергию, чтобы придать ей форму.
Более поздние версии теории Бома изображали электрон не столько как реальную физическую частицу, сколько как процесс, волну, постоянно коллапсирующую внутрь к локализованной области, а затем расширяющуюся наружу. Этот процесс руководствуется суперквантовым потенциалом. Информационная активность ответственна за существование квантовых частиц и событий.
Обсуждая проблему квантовых измерений, Бом и его коллеги развили понятие «активной информации». Возьмите эксперимент с двумя щелями, как пример. В теории Бома электрон обладает потенциальной возможностью выбора множества путей, которые проходят через одну из двух щелей. На самом деле, электрон идет только по одному пути. Бом предположил, что квантовый потенциал содержит информацию об экспериментальной установке. Эта информация потенциально активна, но как только электрон «выбрал» и начал двигаться по определенному пути, информация об альтернативных путях становится неактивной.
По соображениям пространства это упрощение подхода Бома, но основная идея должна быть ясной. Информация, в данном случае о контексте экспериментальной установки, в некоторой активной форме переносится на квантовый уровень. Эта информация действует непосредственно на материю (например, через форму, которую она навязывает «неосведомленным»). Информация используется объективно. Это не то, что зависит от точки зрения человеческого наблюдателя.
Фактическая природа информации и способ ее передачи еще не совсем ясны. Действительно ли правильно, например, говорить о «поле» информации, поскольку информация не падает с расстоянием и не связана с энергией в обычном смысле. Возможно, понятие поля должно быть расширено или на квантовом уровне мы должны говорить о допространственных структурах или об алгебраических отношениях, которые предшествуют структуре пространства и времени.
Понятие «активной информации» Бома связано с его «онтологической интерпретацией» (ранее «причинно-следственная или скрытая интерпретация переменных»). Я предлагаю освободить его от какой-либо конкретной теории и поднять до уровня общего принципа. Бом никогда не считал, что его Онтологическая интерпретация является последним словом в квантовой теории, скорее, что она предложит идеи и пути для дальнейших исследований. Я считаю, что одним из наиболее ценных является его понятие информации.
Ньютоновская физика занималась движением материи под действием сил и механического контакта. Физика XIX века обобщала все понятие энергии , как того, что вызывает преобразования, перегруппировки и движения материи. Я полагаю, что Информация - это последний элемент в триаде - информация - это то, что придает энергии форму. (Это «тонкая» энергия, о которой часто говорят на Востоке). Информация будет иметь объективный характер. Она играет активную роль в придании "формы" энергии и ответственно за квантовые процессы. В качестве «поля» активной информации она обеспечивало коллективную глобальную форму для сверхпроводника или сверхтекучей жидкости. Информация будет представлена одновременно как аспект физического закона, но также и через то, что представляется более субъективными элементами, такими как значение и смысл. В частности, информация может отвечать за глобальные процессы в мозге и играть определенную роль в природе сознания.
Можно утверждать, что если предоставить информации активную роль в науке, лицо физики изменится. Но это уже случалось несколько раз раньше. В каждом случае были введены более тонкие понятия. Термодинамика, например, родилась в преобразовании теплоты в жидкости в нематериальное понятие - энергию. Было обнаружено, что электромагнетизм является не результатом механических колебаний в эфире, а проявлением более тонкого понятия поля. В ХХ столетии понятие «независимых элементов реальности» было оставлено на квантовом уровне, физические свойства были обнаружены не присущими объектам, а зависящими от контекста. Сила гравитации растаяла в геометрии. В каждом случае движение было из материального и механического в тонкое. Информация вполне может стать следующим этапом в этой эволюции идей. Его интегрирующая роль будет распространяться на физику, биологию и изучение сознания.
В двух разделах ниже обсуждается отношение информации к форме и значению.
 
 Форма

Форма является ключевым понятием в биологии. Функция всего живого, от активности фермента до клетки или органа, связана с его физической формой. Рост от оплодотворенной клетки к взрослому организму - процесс дифференциации и преобразования формы; следовательно, биологи от Аристотеля до Уоддингтона, Шелдрейка и Гудвина постулировали понятия «морфические поля».
Универсальная природа формы и ее преобразование были предметом новой ветви математики, теории катастроф Рене Тома, в 1960-х годах. Форма ассоциируется с идеей гештальта, глобальных моделей, восприятия и нелокальности; такие понятия связаны с функционированием сознания и с иммунной системой.
Форма играет свою роль в физике. В классической физике это форма Гамильтона, которая остается инвариантной относительно канонических преобразований. Таким образом, ньютоновская механика может быть преобразована из механического взаимодействия отдельных частиц в глобальные процессы сохранения формы. Аналогично, общая теория относительности говорит об инвариантности формы при всех возможных преобразованиях координат. В этом смысле движение под действием силы тяжести связано с сохранением формы. Видимо, можно обобщить концепцию инерции на «закон постоянства формы».
Наиболее драматично форма появляется под маской волновой функции. Это глобальная форма волновой функции (симметричная или антисимметричная), которая ответственна за существование статистики Ферми-Дирака или Бозе-Эйнштейна. Тот факт, что такие формы не разлагаются (на пространственно независимые компоненты), является глубокой причиной квантовой нелокальности (таинственная корреляция Белла между удаленными частицами). Форма волновой функции в конечном счете ответственна за коллективные моды в физике - плазменные, сверхтекучие, сверхпроводниковые и гипотетические системы Фрочлиха. Форма волновой функции управляет каждым астрономическим числом частиц, образуя высоко скоординированный "танец".
Квантовый потенциал Бома уникален тем, что величина его воздействия на движение электронов возникает не из-за его силы или интенсивности, а из-за «формы» потенциала, то есть его особой сложной формы. Именно по этой причине эффекты квантового потенциала не падают с расстоянием и хорошо разделенные квантовые объекты могут оставаться сильно коррелированными.
Весьма характерно, что форма также может быть ответственна за собственно квантовый нелокальный процесс в мозге, который актуализирует сознание. Форма, глобальное свойство в отличие от локального, может иметь отношение к эволюции пространственно-временной структуры из более примитивного квантового пре-пространства. Пенроуз, например, предполагает, что квантово-механический «коллапс волновой функции» является глобальным явлением, связанным с геометрическими свойствами пространства-времени. Он также размышляет о том, что глобальный квантовый процесс играет свою роль в связи между сознанием и структурой мозга.
Это умозрительные, но убедительные предположения, которые вращаются вокруг одной и той же группы идей и связывают различные области интересов, такие как сознание, жизнь и фундаментальная физика. Они поднимают вопрос: как глобальный характер формы относится к активной информации? Является ли информация новым принципом физического мира, который применяется в самых разных областях интересов? Ответ на этот вопрос должен начинаться с периода «сортировки» и выяснения основных идей и их множественных взаимосвязей.

Смысл

Если форма начинается с биологии (и приводит к квантовой теории), смысл, безусловно, начинается в психологии.  Это был Карл Юнг, который подчеркнул роль значения в синхронистичности - той области, где форма и паттерн пересекают границы между разумом и материей. Для Юнга ключом к этому было глубокое внутреннее значение, связанное с переживанием синхронных паттернов, значение, которое не ограничивалось границами личного сознания. Значение было как субъективным, так и объективным. Как подчеркнул Вольфганг Паули, так же, как психология раскрыла цель в психике (коллективное или объективное бессознательное), физика должна найти субъективное в материи. Юнг назвал это отражение между материей и умом «психоидом», его интегрирующий фактор - это значение .
В контексте диалоговых групп Бом говорил о «поле смысла», разделяемом всеми участниками. Он также подчеркнул, что способ добиться эффективных социальных изменений - это общее изменение смысла. Значение, которое можно рассматривать как поле формы, Бом связал с иммунной системой. Иммунная система - это то, что сохраняет тело в целом, она координирует процессы и является еще одним проявлением смысла. Если значение ухудшается, тело заболевает. Бом подчеркнул, что его принцип «изменение значения - это изменение бытия» следует понимать буквально. Возможно, кто-то нападавший, увиденный темной ночью, оказывается тенью ствола дерева. Сразу же всплеск электрохимических изменений происходит в разуме и теле. Лабораторные исследования показывают, что сдвиги в «значении» вызывают тонкую перестройку нервных путей и чувствительности связей. Значение, которое обычно воспринимается как субъективное, оказывается объективным, физическим следствием.
Значение может действовать на материю и, по-видимому, материя на значение.  Восприятие того, что мы видим или думаем, может зависеть от электрохимической среды нашего тела. Распространяется ли идея от сознания в физический мир? Я убежден, что это так. Информация каким-то образом закодирована в волновой функции, или в некотором поле формы, или в некотором наборе преквантовых алгебраических отношений. Но какая информация там закодирована? Одним из решений является то, что вся информация обо всей вселенной закодирована глобальной форме или включена в нее.  (Или, как сказал Бом, в пределах имплицитного порядка). И все же только «то, что имеет значение или значение для электрона, является« активным». Сознание становится неким динамическим аспектом этого базового поля или порядка. Ум фундаментально распределен по всему материальному миру.
Информация сама по себе является не более чем абстрактным набором двоичных цифр (теория информации Шеннона и Уивера), но если она должна действовать, она должна влиять на движение электрона, координировать танец плазмы и глобальное движение электрическая активность в мозге, то она должна иметь особое значение в данном контексте. Смысл сводится к тому, как информация действует в разных контекстах.
Итак, существуют глубокие спекулятивные связи между информацией, формой и значением, между квантовой теорией, функцией мозга и сознанием.

Вывод и трудности

Предполагается, что наука может приспособиться к новому общему принципу, активной информации, наряду с материей и энергией. Информация связана с идеями формы и значения и приводит к вопросам, которые обсуждаются в исследованиях сознания, исцеления и диалога.
Предположим, что человек готов принять существование нового объяснительного принципа в науке; какой следующий шаг? Очевидно, есть многое, с чем стоит разобраться и уточнить. Как именно информация кодируется, декодируется и передается? Является ли метафора поля действительной или нам нужна какая-то новая концепция, существующая на уровне пре-пространства? И какая именно информация закодирована?
Этот последний вопрос возвращается к Нильсу Бору и его акценту на том, что квантовая система всегда должна определяться в контексте эксперимента. Но из чего состоит этот контекст? Какая информация актуальна - местонахождение лаборатории? Материал, из которого сделаны двойные прорези? Какие аспекты вселенной составляют объективную, активную информацию, а какие являются чисто субъективными? Похоже, никто не знает этого заранее. То, что может считаться релевантной информацией для одного контекста, может не иметь отношения к следующему. Может ли быть так, что хотя большая часть информации закодирована в каком-то «информационном поле», только некоторые аспекты декодируются электроном? Как одна квантовая система - фермент, например, становится «средой» или «информацией» для какой-то другой биологически активной информации.
Многие другие вопросы также могут быть подняты и обсуждены.

Предложения
Идеи и предположения, обсуждаемые в этом эссе, имеют значительный потенциал для дальнейшего развития. Они являются ядром для новых дискуссий в квантовой теории, биологии и нейробиологии. В настоящее время, однако, этим идеям не хватает критической массы, и существует большая опасность, чем, например, после смерти Бома, интерес может рассеяться или дискуссия вернется к более механистическим подходам.
Предлагается предпринять согласованные усилия в этой общей области. Полезным первым шагом является объединение спекуляций с разъяснениями, чтобы выяснить, что говорят разные мыслители об информации, значении и форме в квантовой теории, исследованиях сознания, биологии и так далее? Как используются различные термины, где лежит общий язык и какие вопросы формулируются? Где требуется уточнение? Предлагаются ли новые эксперименты? В каком направлении следует развивать эти концепции? Кто является основными игроками в этой области и можно ли получить преимущество, собрав их вместе на этом этапе? Было бы полезно опубликовать обзор  в этой области?

Перевод (С) Inquisitor Eisenhorn