Настоящее название статьи (тут длинные заголовки обрезаются) - "Гносеологическая интерпретация квантовой механики. Материя сознания. Пределы сложности искусственного интеллекта". Формат pdf (с иллюстрациями) доступен в разделе ссылок на другие ресурсы — http://www.proza.ru/avtor/laplas
Редакция — май 2026.
Содержание
Статья состоит из двух частей, в которых рассмотрены две связанные темы — новая интерпретация квантовой механики и пределы сложности искусственного интеллекта.
В первой части представлена новая интерпретация квантовой механики, а также сделаны выводы относительно материи сознания. Интерпретации квантовой механики призваны решить проблему измерения, возникающую в этой теории. Из аргументов первой части следует, что проблема измерения может быть связана с тенденциями познания, в основании которых лежит движение познания в сторону теории всего, каковая теория недостижима не только на практике, но и в принципе. Возможной составляющей проблемы измерения и действительной составляющей новой интерпретации является наблюдатель, его сознание, поэтому в первой части также рассмотрена физическая сущность сознания.
В итоге в первой части показано, что коллапс волновой функции, по-видимому, действительно связан с сознанием, но эта связь носит не прямой физический, а гносеологический характер. Перефразируя известные слова Эйнштейна, наличие такой связи не означает, что Луна исчезает, если на неё никто не смотрит. В свою очередь, учитывая, что рассмотренные в первой части тенденции познания носят глобальный и безальтернативный характер, появление проблемы измерения в ходе познания закономерно, в каком-либо теоретико-физическом смысле она нерешаема, объяснить можно лишь её гносеологический источник.
В первой главе первой части сделан краткий экскурс в квантовую механику, рассмотрена сама проблема измерения и некоторые другие необычные явления микромира, имеющие с ней общее основание. Далее в главах 2, 3 и 4 на фоне описания теорий, задач и проблем современной фундаментальной физики определены границы и тенденции познания, их связь с сознанием и приведены аргументы новой интерпретации.
Во второй части рассмотрены физические основания жизни и сделаны выводы относительно пределов сложности искусственного интеллекта и некоторых связанных аспектов. Показано, что искусственный интеллект ни в какой перспективе не достигнет сложности естественного интеллекта. Выводы второй части подтверждают выводы первой и демонстрируют их значение в более широком контексте, чем только теоретико-физический.
Примечание. Данная статья — это расширенный вариант статьи «Гносеологическая интерпретация квантовой механики». Нынешний вариант содержит больше примеров, более подробное описание теорий, задач и проблем современной фундаментальной физики, а также дополнен частью о пределах сложности искусственного интеллекта.
Оглавление
1. Гносеологическая интерпретация квантовой механики, материя сознания 2
1.1. Проблема измерения 2
1.2. Утрата смысла 7
1.3. Сознание 24
1.4. Новая интерпретация 29
2. Пределы сложности искусственного интеллекта 32
2.1. Физические основания жизни 32
2.2. Компьютерная симуляция дрозофилы компании Eon Systems 45
2.3. Опасность ИИ 47
2.4. Сознание и мозг 49
Использованная литература 52
1. Гносеологическая интерпретация квантовой механики, материя сознания
1.1. Проблема измерения
Квантовая механика (КМ) — фундаментальная физическая теория, описывающая природу в масштабе атомов и субатомных частиц. Она лежит в основании всей квантовой физики, в том числе квантовой теории поля, квантовой химии и т. д.. Из КМ, в частности, следует, что происходящее на микромасштабе природы серьёзно отличается от того, что мы привыкли видеть на масштабах непосредственно наблюдаемых. В некотором смысле выражением этих отличий является проблема измерения.
Проблема измерения возникает в КМ, как очевидное следствие некоторых парадоксальных особенностей квантовой теории. Очевидное, потому что следует из экспериментов с очевидностью, и в то же время невероятное, так как фактически собирает все парадоксы КМ в один большой парадокс. Поэтому начнём с того, что в первой главе рассмотрим парадоксы, составляющие проблему измерения, их источник и сформулируем составляющие проблему измерения вопросы, на которые призваны ответить интерпретации.
Согласно КМ, понятие траектории движения элементарной частицы не имеет смысла. Вместо неё нужно рассматривать вероятность найти частицу в той или иной области пространства, если провести измерение. Например, электрон не находится ни в какой конкретной точке пространства и не перемещается по какой-либо определённой траектории, как маленький шарик. С некоторой вероятностью он уже есть везде — как суперпозиция всех своих возможных состояний и местоположений, и можно лишь выяснить, какова вероятность обнаружить электрон в том или ином месте, в частности, определить, где он окажется с наибольшей вероятностью, если провести измерение. Эволюция вероятности обнаружить электрон в той или иной области пространства в тот или иной момент времени имеет характер волны — соответственно, волны вероятности, статистики обнаружить частицу в той или иной точке, если провести измерение.
Волны вероятности называют волнами де Бройля по имени лауреата Нобелевской премии французского физика Луи де Бройля, который в 1924 году высказал гипотезу о том, что установленный ранее для фотонов корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальный характер и присущ всем частицам. «Дуализм» частиц в том, что в одних экспериментах они ведут себя как волна, проявляя свойства интерференции или дифракции, а в других — как корпускулы. Поэтому, согласно де Бройлю, с каждым микрообъектом связываются, с одной стороны, корпускулярные характеристики — энергия и импульс, с другой — аналогичные волновые — частота и длина волны.
Физический смысл волны де Бройля таков: квадрат модуля амплитуды волны де Бройля в некоторой точке в некоторый момент времени является мерой вероятности того, что частица (корпускула) обнаружится в этой точке, если будет проведено измерение. Именно по этой причине волна де Брояля — это волна вероятности. Данное отношение называется правилом Борна, оно связывает волну де Бройля с результатами измерения и является одним из ключевых принципов КМ.
Можно сказать, если в классической физике для описания движения частицы использовали точки, лежащие на одной линии, то теперь это все точки пространства. При этом каждой точке соответствует свой «вес» — квадрат модуля амплитуды волны де Бройля. Поэтому чем больше амплитуда волны вероятности в каком-то месте, тем выше вероятность найти в этом месте частицу, если провести измерение.
Эволюцию волны вероятности описывает волновая функция, из-за чего саму КМ называют также волновой теорией. Волновая функция (амплитуда вероятности, вектор состояния) определяет все физические характеристики микрообъекта (например, электрона, протона, атома, молекулы) и вообще любой квантовой системы (например кристалла). Поэтому она может быть задана не только в координатном представлении (квадрат модуля амплитуды волновой функции в некоторой точке пространства в некоторый момент времени представляет собой плотность вероятности обнаружить там частицу), но и в импульсном, энергетическом, спиновом и других.
Таким образом, согласно КМ, получается, что до измерения частица — это не реально существующий объект, а лишь математическая абстракция, так как «волна вероятности обнаружить классическую частицу, если провести измерение» — объект, очевидно, только математический.
Это первый парадокс, составляющий проблему измерения, — очевидная «нефизичность» волновой функции, её не реальность. Причём не менее очевидно, что если до измерения есть только математические абстракции, то и после измерения должно быть то же самое. Волновая функция эволюционирует гладко (непрерывно и детерминировано) и взаимодействие с прибором ничего в этом плавном течении математических абстракций нарушать не должно, так как прибор, естественно, тоже квантовая система и тоже должен описываться волновой функцией.
Однако, и это второй парадокс, наблюдатель обнаруживает как будто бы взявшуюся из ниоткуда — из волны вероятности — корпускулу, «классическую» частицу, обладающую вполне конкретными, а не вероятностными, характеристиками. Это значит, что в какой-то момент времени между измерением и осознанием результата наблюдателем включительно происходит коллапс волновой функции, и фактически «из ничего» возникает конкретная частица. Связанное с измерением «что-то» прерывает гладкую эволюцию волновой функции и формирует разрыв, полностью исключая из реальности все остальные возможные состояния квантовой системы, кроме одного возникшего. С которого берёт начало новый квантовый процесс, происходящий независимо от предыдущего, поэтому любая последующая эволюция волновой функции основывается на состоянии, в котором система была обнаружена при измерении.
Причём эксперименты с запутанными частицами показывают, что коллапс волновой функции происходит мгновенно, сразу во всём пространстве. Запутанные частицы (такие, состояние которых связывает общая волновая функция, то есть находящиеся в когерентном состоянии), приобретают конкретное состояние одновременно, в момент измерения одной из частиц и независимо от расстояния между ними.
И наконец третий парадокс состоит в том, что коллапс волновой функции оказывается связанным не с измерением, а именно с наблюдением, так как именно субъект наблюдает классический результат. Которому без субъекта взяться просто неоткуда, так как в самой КМ никаких причин для коллапса нет — см. выше про взаимодействие с прибором. «Неужели Луна существует только потому, что на нее смотрит мышь?» — не соглашался с этой странной ситуацией Эйнштейн. Более того, субъект как миротворец — это хотя бы красиво. Однако откуда взяться самой «мыши»? Волновая функция — это не что-либо реальное. Но что-то из ничего не возникнет.
Волновая функция ставится в соответствие каждой частице и, таким образом, теоретически любому объекту и Вселенной в целом. Однако мы наблюдаем не вероятности, а конкретные объекты, обладающие конкретной траекторией, твёрдостью, упругостью, температурой. Поэтому проблема измерения заключается в вопросе — как конкретно скрытые от наблюдения вероятности преобразуются в наблюдаемый в измерении реальный, четко определённый классический результат? Каким образом можно установить соответствие между квантовой и классической реальностью?
Если предположить, что коллапс происходит в процессе декогеренции, то есть в момент измерения, когда квантовая система взаимодействует с классическим прибором и тоже приобретает классические черты, то возникает вопрос: как и когда классические черты возникают у самого прибора и, собственно говоря, у всего наблюдаемого мира в целом? Дело в том, что никаких причин для коллапса волновой функции неизвестно. Как уже говорилось, квантовой механике нет ничего такого, что могло бы стать основанием для «сваливания» волновой функции в одно конкретное состояние наблюдаемого мира, частью которого мог бы быть прибор.
Может быть, ответ в том, что квантовые эффекты существенны только для микрочастиц и на макроуровне незаметны? Например, когда измерение прекращается, частица опять становится волной вероятности, распределённой на всё пространство Вселенной. При этом область пространства с наибольшей вероятностью найти частицу (с наибольшей амплитудой волны де Бройля, наибольшим значением волновой функции) будет постепенно увеличиваться со скоростью, которая зависит от массы/энергии частицы. Например, масса покоя электрона очень мала и равна 9,1·10-28 г, поэтому в случае свободного электрона область наибольшей вероятности его обнаружить спустя одну секунду расплывётся до размеров, сравнимых с размером Луны. Но если взять пылинку массой в 1 мкг (10-6 г) и размером 0,1 мм, то всего лишь удвоение ее области наибольшей вероятности произойдет за 3 млрд лет. Отсюда ясно, что при повторном измерении, проведённом через некоторое время, будет очень мало шансов обнаружить свободный электрон на старом месте, и наоборот, пылинка неизменно будет находиться практически там же, где была обнаружена в первый раз.
Тем не менее ещё раз вспомним, что мы наблюдаем конкретные объекты, а не их «вероятности» быть в каком-то месте, пусть и высокие.
В итоге, кажется, остаётся только один вариант — что начало всех парадоксов КМ лежит в вероятностной интерпретации волновой функции, поэтому и разрешение проблемы измерения должно быть связано с объяснением КМ в ключе детерминизма. В целом попытками сделать это являются интерпретации КМ. Однако трудность в том, что КМ очень точна, при этом вероятностная интерпретация следует из результатов экспериментов с полной очевидностью, в том числе позволяя объяснить некоторые очень необычные явления квантового мира. В качестве примеров приведём несколько таких явлений.
Прежде всего опыт Юнга.
Знаменитый американский физик, лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман утверждал, что всю квантовую механику можно получить из обдумывания последствий этого единственного эксперимента. Опыт Юнга заключается в следующем. Источник испускает одиночные фотоны в направлении экрана с двумя близко расположенными щелями, за которым расположен детектор — фотопластинка. Разумно предположить, что если фотон попадёт в фотопластинку, то перед этим он пролетит или сквозь одну, или сквозь другую щель. Однако по мере испускания фотонов из точек их попадания на фотопластинке будет постепенно образовываться волновая (интерференционная) картина. Это означает, что фотон перемещался в пространстве как волна (волна вероятности) и, как волна, проходил сквозь две щели одновременно, интерферируя сам с собой. И только в момент измерения — в момент взаимодействия с фотопластинкой — каким-то образом стал частицей, оставив точечный след, размеры которого ограничены зернистостью фотопластинки. При этом установка в щелях измеряющей аппаратуры приводит к тому, что фотон обнаруживается пролетающим только через одну или через другую щель, а волновая картина на фотопластинке исчезает и становится такой, как если бы фотон изначально был частицей, а не волной.
Таким образом, опыт Юнга с высочайшей ясностью демонстрирует, что вне измерения фотон ведёт себя как волна вероятности, а в момент измерения становится частицей. Тот же опыт и с тем же результатом был поставлен и с другими частицами, например электронами. В свою очередь, неспособность напрямую наблюдать коллапс волновой функции (ведь измерения, см. выше, всегда дают определённый результат) породила разные интерпретации квантовой механики, которые представляют из себя попытки объяснить проблему измерения.
Интеграл по траекториям.
Отсутствие у частиц как у волн какой-либо определённой траектории, привело к новой и чрезвычайно плодотворной формулировке расчётов квантовой механики — через интеграл по траекториям (функциональный интеграл), развитой Фейнманом в 1948 году. Где частица предстаёт двигающейся по всем траекториям сразу — летит прямо, быстрее света, на другой конец Вселенной, петляет и т. д., но все траектории взаимно сокращаются и остаются только траектории, близкие к классическим.
Формулировка Фейнмана помогает наглядно понять необычное поведение света в неоднородной среде (и другие экстремальные принципы). Если в однородной среде кратчайшим оптическим путем является прямая линия, то в неоднородной среде таким путем может оказаться некоторая кривая линия, вдоль которой показатель преломления меньше, чем вдоль геометрической прямой. Это принцип Ферма, который гласит, что луч света движется из начальной точки в конечную по такой траектории, которая минимизирует затраченное время. Принцип Ферма объясняет явление преломления света и искривление световых лучей в неоднородной среде — явление рефракции. Однако откуда свет знает, какой путь самый быстрый, ведь пока все пути не испробованы, определить самый быстрый нельзя? Разве что дело в телеологии (объяснение развития, как рассчитанного движения к заранее известной цели). Но телеологию можно преодолеть, если рассматривать классическое описание в изложенном выше ключе, то есть через интеграл по траекториям, когда классический путь света получается в результате интерференции на всех возможных путях.
Эффект Зенона.
Эффект назван по имени древнегреческого философа Зенона Элейского, знаменитого своими апориями о противоречивости концепций движения и пространства, до сих пор не имеющих однозначного решения. Например, в апории о стреле, к которой восходит название эффекта, Зенон рассуждал: если движение требует времени, за которое стрела пролетает какое-то расстояние, то в каждый момент времени стрела покоится, ведь сам по себе момент времени ещё не обладает временной протяжённостью, а поскольку в каждый момент времени стрела покоится, то она покоится и во все моменты времени, то есть не существует такого времени, в котором стрела совершает движение.
В квантовой механике эффект Зенона связан с тем фактом, что измерение, вызывая коллапс волной функции, приводит ранее, по сути, не существующий в каком-либо привычном смысле объект к некоторому конкретному «классическому» состоянию, после чего начинается новый квантовый процесс. В свою очередь, известно, что атомы радиоактивных элементов распадаются за некоторое время с некоторой вероятностью. Поэтому наблюдение, вызывая коллапс и вероятности распада тоже, должно возвращать атом в начальное стабильное состояние, а в предельном случае частого наблюдения атом вообще не сможет распасться. Эффект Зенона иногда называют эффектом незакипающего чайника, подразумевая, что пристальное наблюдение за ним не позволит воде закипеть. Эффект был предсказан в 1954 году известным британским математиком Аланом Тьюрингом и действительно впоследствии был обнаружен экспериментально.
Туннельный эффект.
Суть эффекта в том, что частица может преодолеть потенциальный барьер, даже если её энергии для этого недостаточно. Проще говоря, объект может переместиться сквозь стену любой толщины, так как, согласно КМ, с некоторой вероятностью он уже и так есть везде. Однако вероятность такого перехода тем ниже, чем больше масса объекта, и для макрообъектов она практически равна нулю. Иными словами, на практике туннельный эффект — явление только квантовой природы, фактически противоречащее классической механике. Тем не менее на микроуровне такие события вполне обычное дело. Например, посредством туннелирования обеспечивается электрическая проводимость в месте скрутки проводов, так как оксидная плёнка, покрывающая металл проводов, сама по себе не позволяет электронам перетекать с одного провод на другой.
И наконец «с другой стороны» вероятностную трактовку волновой функции подтверждают неравенства Белла, сформулированные физиком Джоном Беллом в 1964 году, нарушение которых однозначно свидетельствует об отсутствии скрытых параметров, которые предопределяли бы характеристики частиц ещё до момента измерения. Иными словами, измерение не выхватывает, как стоп-кадр, частицу из некого процесса её преобразования, когда её характеристики меняются. «Внутри» волны вероятности нет никаких частиц и процессов — тех самых скрытых параметров — которые бы предопределяли конкретные характеристики частиц заранее, частица возникает только в сам момент измерения. В этом смысле часто говорят, что КМ «полна», то есть волновая функция — это не поверхностное описание некого скрытого от нас процесса, а сам процесс; «внутри» волновой функции нет чего-то ещё, что можно было бы раскрыть, если взглянуть внимательнее, и потом последовательно выводить характеристики частиц, исходя из этих более глубоких наблюдений. Из кандидатов на «скрытые параметры» остаются, по сути, только совсем уж неправдоподобные, например, путешествия в прошлое для организации исходов эксперимента или супердетерминизм. Супердетерминизм — это предопределённость невероятного характера типа фантастической ситуации, когда при подбрасывании монеты орёл выпадает всегда, у всех и на любых монетах просто потому, что в момент рождения Вселенной сложились такие начальные условия. В результате жители такой Вселенной подозревают, что между всеми монетами есть некая прямая физическая связь, хотя на самом деле её нет.
В итоге, как следствие очевидности вероятностной трактовки волновой функции и при этом необычности такой трактовки, интерпретации КМ получаются не менее странными, чем сама проблема измерения. Более того, ввиду невозможности их экспериментально подтвердить или опровергнуть (как минимум в сколько-нибудь обозримой перспективе), это пока только более или менее философские воззрения на сущность КМ и в широком смысле на природу физической реальности в целом.
Заметим, что-то иное вряд ли стоило и ожидать. Об этом нам говорит бритва Оккама, важный методологический принцип науки. Потому что какая-либо иная интерпретация взамен очевидной — это менее очевидная, то есть как минимум более сложная, связанная с введением не наблюдаемых в эксперименте сущностей. Однако, как известно, при желании гипотезами аd hoc можно оправдать что угодно, но стремление достигать того же результата меньшими средствами всё равно будет требовать отбросить всё лишнее, ненаблюдаемое, чисто ритуальное, не подтверждённое практикой. Поэтому вполне естественно, что замена очевидного на менее очевидное в лучшем случае становится заменой шила на мыло, а не решением какого-либо парадокса, и множество интерпретаций КМ, появившихся после самой первой копенгагенской (в некотором смысле интерпретации минимальной, которая, по сути, только констатирует наблюдаемое в экспериментах), выглядят, скорее, изощрённее, чем реальнее. Таким образом, проблема измерения не решена и, как, по-видимому, можно сказать, даже какого-либо прогресса в этом направлении нет.
1.2. Утрата смысла
Тем не менее ниже приведена ещё одна интерпретация. Точнее, интерпретация интерпретаций или, можно даже сказать, антиинтерпретация. Именно поэтому мы находим возможным привести её после критики интерпретаций как таковых, а название «интерпретация КМ» сохраним за ней только потому, что это всё-таки решение проблемы измерения, хотя и своеобразное.
В новой интерпретации нет попыток переосмысления КМ или природы реальности. По сути, её смысл в том, что она, объясняя природу проблемы измерения, тем самым отвергает все другие интерпретации, доказывая, что проблема измерения не может быть решена, а значит, интерпретации КМ в этом качестве не имеют смысла. В то же время, так как человеческий разум не может обойтись одними формулами, необходимость в «традиционных» интерпретациях КМ сохраняется, но их роль уменьшается до минимума — дать какую-нибудь наглядную модель наблюдаемого в экспериментах. Естественно, что в этом случае наиболее разумной моделью будет самая простая интерпретация — например, копенгагенская. Потому что если верного объяснения наблюдаемого в экспериментах нет и быть не может, разумно выбирать самое простое.
Согласно новой интерпретации, проблема измерения — это вообще не проблема физики. Проблема измерения лежит не в физической плоскости, а в эпистемологической, гносеологической — в тенденциях познания, в отношении субъекта и познаваемого им мира. Проблема измерения принципиально нерешаема, понятен лишь её источник. Каковой, коротко говоря, в том, что проблема измерения — иллюзия. Этой иллюзии в ходе познания не избежать, её появление закономерно, но можно понять, почему она возникает — что мы и попытаемся сделать.
Поступим следующим образом. Если мы считаем, что проблема измерения — это не проблема физики, то и возникать она должна не как следствие КМ или какой-либо физической теории, а по каким-то другим причинам. Тогда, описав эти причины, можно будет вывести проблему измерения без физики, тем самым подтвердив предположение о её не физической природе.
Мы так и сделаем. Попытаемся прийти к проблеме измерения, не прибегая к физике, а только лишь рассмотрев ход познания, его тенденции и границы. Если этого будет достаточно, то, возможно, что, действительно, в КМ проблема измерения только проявляется, но не КМ её причина.
В этой главе на фоне теорий, задач и проблем современной фундаментальной физики рассмотрим границы познания и особенности движения познания к этим границам, что в целом позволит утверждать движение познания в сторону утраты им смысла. В третьей главе выясним отношение материи и сознания. В четвёртой главе обобщим сказанное и подведём итог. Заметим также, по причине того, что речь идёт о познании в целом, выводы могут показаться слишком глобальными и потому бессмысленными. Этот момент тоже будет рассмотрен.
Итак, попробуем вывести проблему измерения «без физики». И начнём, вероятно, с неожиданного в контексте темы статьи утверждения.
Солипсизм неопровержим.
Это действительно так, это не реклама, и из неопровержимости солипсизма многое следует. Солипсизм — это философская доктрина, отрицающая существование внешнего мира, единственной реальностью признаётся только собственное сознание. Тем не менее, какой бы странной такая точка зрения ни казалась, опровергнуть её невозможно. Всё мыслимое, а это все теории, все знания и вообще весь как-либо наблюдаемый мир, всё это внутри нас, в нашем сознании. Выделение в субъективном мире объективной составляющей возникает фактически только на основании удобства — что-то подчиняется непосредственно нашей воле, что-то нет. То, что не подчиняется, то снаружи нас, снаружи сознания. К примеру, голод фантазиями не утолить, поэтому разумно предположить, что есть внешний мир, который содержит нужное нам и имеет свои законы. В ходе истории, по мере накопления знаний и постепенного уточнения того, что внутри нас, а что снаружи, разделение миров становится всё более строгим. Однако идею солипсизма, что оба мира внутри нас, и они одно и то же, опровергнуть всё равно невозможно.
В свою очередь, неопровержимость солипсизма означает, что если мы поймём, что такое наш субъективный мир, наше сознание, другими словами, создадим теорию сознания (понимая таковую, как теорию, описывающую физическую природу эмоций и ощущений, то есть в целом физическую природу квалиа), то окажется, что эта теория в точности равна теории всего. Теории, в которой будет выводимо всё — все явления природы, все законы физики, всё прошлое и будущее. Действительно, если мир дан нам исключительно посредством ощущений, то «теория ощущений» позволит выводить все возможные ощущения, то есть всё возможное сущее. Это значит, сознание настолько странное и необычное явление, что сложность теории сознания равна сложности теории всего, поняв, что такое наше сознание, мы поймём всё.
Значение этого вывода станет понятнее по мере изложения, а пока мы его проверим.
Прежде всего, главное, конечно, не в солипсизме и его неопровержимости, а именно в том, что мы не наблюдаем мир непосредственно, он доступен нам только посредством ощущений. Невозможность выйти за рамки своих ощущений, посмотреть на них со стороны, как раз и является причиной неопровержимости солипсизма. Поэтому как бы мы ни понимали свои ощущения — как одну большую фантазию или выделим в них «объективную» составляющую внешнего мира — всё это не перестанет быть ощущениями.
В результате теория, в которой будут выводится все ощущения, будет теорией всего в любом случае. Никаких других теорий всего быть не может, потому что в «теории ощущений» любое ощущение — мысль, идея, наблюдение, факт, абсолютно всё, что можно как-либо представить, помыслить, любое мыслимое сущее — получит своё непротиворечивое объяснение. Любой вопрос тоже получит свой непротиворечивый ответ, так как все вопросы и ответы — это тоже ощущения.
Поэтому можно сказать и наоборот — что выводить все ощущения позволит только теория всего, потому что если не позволит, то это, естественно, не теория всего, а варианта в виде какой-либо иной теории всего, которая, например, позволит выводить что-то большее, чем все ощущения, что-то, лежащее за рамками ощущений, то такой теории попросту не может быть. Все теории тоже в нашей голове, то есть они тоже ощущения, часть субъективного мира, поэтому как только теория позволит выводить все ощущения, она одновременно выведет и сама себя. Круг замкнётся и познание остановится — всё мыслимое будет выводимо, все вопросы получат ответы, и даже сама эта теория, в которой будет выводимо всё мыслимое, тоже будет выводима в самой себе, так как она тоже часть мыслимого. Таким образом, за рамки теории, которая опишет физическую природу сознания, выйти невозможно, всё будет находиться внутри неё.
Действительно, мы проверили, понять сознание — это понять всё. Но таким ли будет итог познания? Ответ на этот вопрос скоро станет ясен.
Идея, что понять себя — это понять всё, может показаться необычной, тем не менее подтвердить её можно ещё множеством аргументов. Ориентируясь на краткость, приведём такой. Истинность идей в конечном итоге определяется по отношению к нашим ощущениям, так как других критериев истинности у нас нет. Голод, боль или удовольствие — только это подскажет нам в верном направлении мы движемся или нет. Кто-нибудь, наверное, возразит, что в науке всё ложное отсекает эксперимент. Но что тогда подсказало нам разумность самого эксперимента?
Поэтому на самом деле истина в нас. Наши ощущения, наше Я, наличие себя — это единственная доступная нам абсолютная истина, так как только она абсолютно неопровержима: даже отрицание себя только подтверждает наличие себя, ведь это Я отрицаю себя, а значит, Я есть, пусть даже я и против. Наличие себя говорит о том, что мир не равен нулю, он как минимум равен Я. Следовательно, поняв себя, мы поймём истину — поймём, почему что-то мы считаем верным, а что-то нет, то есть действительно получим ответ на все вопросы, поймём всё, построим теорию всего.
Но понять себя можно только очень ограниченно. Иное не имеет смысла. Потому что если выводимым становится всё мыслимое, то выводимыми становятся и все мыслимые утверждения, в том числе противоположные, а это означает противоречивость теории. Непротиворечивая теория не может одновременно и доказывать утверждение, и его опровергать. Другими словами, теория сознания, теория, которая отвечает на все вопросы, может быть только противоречивой.
Непознаваемость субъекта можно объяснить более наглядно. Познание себя равносильно рисованию себя, рисующего себя, рисующего себя... продолжать можно бесконечно. Правда, уточним, в этом «наглядном аргументе» не слишком заметна одна очень важная особенность, или, скорее, тенденция познания. Какая? В том числе ответу на этот вопрос посвящены нынешняя и следующая главы, поэтому вернёмся к «наглядному аргументу» в конце следующей главы, когда эта тенденция уже станет понятной.
Итак, теперь мы выяснили, в себе всегда будут оставаться тайны, сознание непознаваемо. Однако если понять себя — это понять всё, то есть понять себя равносильно построению теории всего, при этом «теория себя» противоречива, то и теория всего тоже должна быть противоречивой? Так и есть, в теории всего выводимыми тоже становятся все мыслимые утверждения, в том числе, например, о ложности самой теории всего. Иными словами, как бы это ни казалось странным, что бы мы ни исследовали — своё сознание или окружающую нас природу — в гипотетическом пределе мы придём к одной и той же теории. С другой стороны, как уже говорилось, ничего странного нет — если мир дан нам через ощущения, то что бы мы ни исследовали, мы исследуем свои ощущения, пытаемся их непротиворечиво описать. А «непротиворечиво» — это в конечном итоге так, чтобы знание могло верно предсказывать течение явлений в зависимости от тех или иных начальных условий и, соответственно, можно было применять это знание себе во благо, то есть и непротиворечивость мы тоже определяем через ощущения — см. выше, где находится истина.
Заметим, в математике есть теория множеств. Множеством может быть что угодно — и числа, и формулы, и люди. Таким образом, применительно к реальному миру множество всех множеств — это всё. Всё сущее, всё мыслимое, вообще абсолютно всё, что есть. Но, как мы выяснили, что из себя представляет всё, какое оно, непонятно, так как теория всего противоречива. Действительно, множество всех множеств объект тоже противоречивый. Например, множество всех множеств должно включать в себя само себя — оно же тоже множество, а значит, оно само тоже элемент множества всех множеств. Но это противоречие, так как тогда множество всех множеств должно быть больше самого себя. Точно так же в теории всего должна быть выводима сама теория всего — к чему это приведёт, мы сказали выше.
Означает ли противоречивость множества всех множеств противоречивость теории множеств и всей математики вместе с ней? Заменим этот вопрос другим — равнозначным. Означает ли бессмысленность теории всего бессмысленность познания? Вроде бы нет, познание явно вещь хорошая, так как его выражением становится прогресс и рост качества жизни. Но, с другой стороны, итог познания — теория всего — не имеет смысла, следовательно, в целом познание движется куда-то «не туда»? Как быть с этим? Ответ на этот вопрос станет понятен в концы главы.
Пока же скажем ещё несколько слов о теории всего и далее перейдём к менее абстрактным идеям.
К примеру, очевидно, что язык теории всего должен быть максимально богатым, так как в ней должны выводиться и все языки тоже. Следовательно, язык теории всего должен быть максимально «нефинитистским». Однако финитизм — это не просто конечность, это ещё и ясность, однозначность. Бесконечность парадоксальна, например, к бесконечным множествам не применима очевидная в иных обстоятельствах аксиома Евклида «целое больше своей части», а также возникают другие неоднозначные и контринтуитивные свойства. Поэтому «максимально богатый язык» — это язык максимально неясный, неоднозначный, сформулировать на таком языке что-либо конкретное нельзя, а значит, нельзя и построить теорию всего.
Сказанное в предыдущем абзаце можно сформулировать иначе. Чтобы в теории всего могли выводиться все мыслимые языки (а они должны выводиться, чтобы теория могла описать нас, ведь наш язык, способность создавать новые языки — это часть нас, составляющая сложности нашего интеллекта), теория должна быть написана на метаязыке по отношению ко всем как-либо мыслимым языкам. То есть она должна быть написана на немыслимом языке. Но немыслимый язык немыслим.
Выводы этих абзацев в том числе означают, что движение познания в сторону адекватного описания природы ограничено самим способом её описания — растущим по мере познания противоречием между описанием адекватным природе и описанием нужным и доступным нам. Адекватное описание должно быть максимально нефинитистским, но для теорий такое не подходит. Ведь от теорий нам нужна прежде всего предсказательная сила — способность теории предсказывать течение явления в зависимости от начальных условий, но «нефинитистская», то есть неясная, неоднозначная теория, теория которую нельзя внятно сформулировать, ничего предсказать не сможет.
Невозможность построения теории всего очевидна и с той точки зрения, что наш мозг имеет определённое устройство, которое вносит свою искажающую составляющую во все наши знания, делая в принципе невозможным добиться идеальной объективности. Поэтому как бы точно мы ни представляли стул, он не появится в нашей голове, разница между реальным миром и нашими знаниями о нём всегда качественная.
Теперь обратим внимание на некоторые сопутствующие противоречивости теории всего обстоятельства.
Вопрос, который всегда должен оставаться без ответа в любой теории — это вопрос о том, является ли сама эта теория истинной. Потому что любой ответ — «да, является» или «нет, не является» — будет означать, что эта теория может точно отделить истину от лжи, но способность точно отделять одно от другого — это и есть ответ на все вопросы, теория всего, противоречие. Поэтому любая теория и вообще любая идея, чтобы иметь смысл, должна иметь границы применимости, границы расширения на время и пространство, за которыми она свой смысл теряет. Или, иными словами, ни одна идея не может считаться окончательной истиной, потому что доказательство этого потребует теории всего.
Мы ещё вернёмся к проблеме истин, так как внимательный читатель наверняка уже заметил в последнем предложении если ещё не противоречие, то уже как минимум недосказанность: если истин нет, то и само утверждение, что истин нет, тоже не истина, а значит… но не будем забегать вперёд.
Однако, к каковой проблеме мы уже не вернёмся, ещё раз скажем, что одна истина всё-таки существует — это наличие себя. Но эта истина своеобразная — её нельзя опровергнуть, но нельзя и доказать. Существование себя невозможно опровергнуть, так как всё мыслимое, в том числе любое опровержение себя, будет только подтверждать, что Я есть. «Я мыслю, следовательно, я существую» — утверждал Рене Декарт, эта идея стала фундаментальным элементом его философии. Таким образом, в смысле абсолютной неопровержимости себя существование себя действительно абсолютно истинно. Но при этом наличие себя невозможно доказать, так как это равносильно пониманию того, что, собственно, есть Я. Однако мы недавно выяснили, что понять себя — это понять всё, то есть построить теорию всего, а она не имеет смысла.
Поэтому познание заключается в постижении этой истины, в постижении себя, в ответе на вопросы — кто Я, где Я, откуда Я. Я, мои ощущения, хорошо мне или плохо — это отправная точка познания, начало координат, самый общий критерий истинности знания. Или, другими словами, Я — это то, что точно есть, поэтому Я — это истинная реальность, мир, который познаётся — но конца этот путь не имеет. В итоге истина есть, но сколько-нибудь точно сформулировать, что же она из себя представляет, ответить на вопрос, каков мир на самом деле, невозможно, поэтому истин нет. Оба этих утверждения верны при соответствующем уточнении.
Хорошо, противоречивость теории всего понятна, с сопутствующими обстоятельствами разобрались. Но зачем нам вообще эта теория?
Да, действительно, теория всего может показаться чрезвычайно абстрактной сущностью. Зачем о ней вообще рассуждать? Ясная она или нет — какая разница, если она в любом случае не может быть построена?
Во-первых, рассуждение выше позволяет нам сразу выйти на принципиальный предел познания, минуя идеи о том, что можно и что нельзя, согласно нынешним теориям, что можно и что нельзя на практике. Во-вторых, теория всего — это не только предел познания, но и то, к чему познание в итоге стремится, независимо от того, что этот итог недостижим.
И вот это «во-вторых» для нас сейчас особенно важно. Потому что, как бесконечное приближение к теории всего, познание к таком случае — это движение в сторону утраты смысла. А этот вывод уже совсем не такой абстрактный, как может показаться, так как, получается, постепенная утрата познанием смысла — это растущий тренд, усиливающаяся тенденция, а значит, утрата смысла должна иметь вполне конкретные наблюдаемые проявления.
Какие? Например, проблему измерения. Тем не менее опять не будем спешить и прежде рассмотрим проявления более общие, обратим внимание на математизацию, скажем ещё кое-что о теории всего и добавим необычности.
Начнём с того, что, кажется, есть очевидный аргумент против того, что познание теряет смысл. Теории, заглядывая в материю всё более глубоко или описывая природу на всё больших пространственных и временных масштабах, становятся всё точнее. Например, та же КМ очень точна. Иначе говоря, предсказательная сила теорий растёт. В свою очередь, научиться предсказывать — это и есть «понять». Понимание — это ли не смысл познания? Никакой утраты смысла вроде бы не заметно — познание движется «туда».
Тогда посмотрим внимательнее. Нет ли в движении познания «туда» одновременно и движения «не туда»?
Действительно, возможность предсказания важна, но очень важно и другое. Если предположить, что новые теории неизменно всё дальше и дальше уводят нас от реальности, то строить новые теории будет всё сложнее и сложнее, и в конечном итоге на каком-то этапе фундаментальное познание полностью утратит смысл, так как построение новых теорий станет уже полностью невозможным — и движение познания «туда» всё-таки приведёт нас «не туда».
Но как это возможно? Если предсказания становятся всё точнее, то, наоборот, теории всё точнее описывают реальность?
Тем не менее предположение выше верно — предсказательная сила теорий растёт, а реальности в них остаётся всё меньше.
Объяснить растущую точность предсказаний и одновременно всё большее несоответствие теорий реальности можно таким образным примером. Если уметь мыслить только шары, то описывая ими явление, которое куб, описание будет становиться всё более сложным (потому что, умея мыслить только шары, мы всегда будем наблюдать только их ширящийся набор) и одновременно всё более странным (потому что приближение всего набора представимых шаров к непредставимому кубу будет казаться растущей контринтуитивностью теорий). Но предсказания при этом будут становиться всё более точными, так как набор шаров как целое будет всё точнее имитировать куб (но никогда с абсолютной точностью, так как куб из шаров не собрать).
Этот образный пример про нас. Это мы не способны «мыслить куб» — см. выше про «искажающую составляющую» нашего мозга, которая препятствует идеальной объективности, или про теорию всего, бессмысленность которой означает то же самое. Условно говоря, мы можем представить или частицы, или волны вероятности. В результате упуская некое «связующее звено», объединяющее эти модели в качественно иное целое. Поэтому так же, как в примере, чем точнее мы описываем природу, тем всё более сложным становится математический аппарат теорий, всё более неясными, неоднозначными и странными становятся модели теорий (образ явления, идеализированное представление об объекте теории, его свойствах и связях). И в конечном итоге познание остановится, так как сочетание растущей сложности, контринтуитивности и точности приведёт к тому, что новую теорию построить будет уже просто невозможно — её математический аппарат станет уже слишком сложным, а модель, которая будет способна объединить все факты в целое, станет уже непредставимой.
Приведём ещё одно соображение.
Если мозг других животных может выделять в условиях более или менее сложные образы непосредственно окружающих их объектов, то человеку за счёт большей сложности его мозга (упрощённо, за счёт большего количества слоёв и связей в нейронной сети мозга) широко доступны уже и «образы образов», то есть понятия языка — абстракции более высокого уровня, чем образы конкретных объектов. К примеру, понятие «яблоко» обобщает все яблоки, которые как-либо известны человеку.
Более того, человек способен распознавать в условиях в том числе такие сложные, глобальные и уже непосредственно не наблюдаемые «образы», как политика, физика, время, Вселенная и т. д.. Как следствие, в отличие от более простых животных, поведение человека, тактика и стратегия его действий, формируется не только «здесь и сейчас», вне сколько-нибудь развёрнутого представления о себе и окружающем мире, о прошлом и будущем, но и на таких же сложных и глобальных пространственных и временных масштабах.
Высшей формой абстракции — идеализацией — являются математические объекты, формальный математический язык. Однако, вероятно, возможна и другая математика, построенная на абстракциях ещё более высокого уровня. Которую мы не поймём так же, как человекообразные обезьяны не поймут нашу математику. Например, такая математика может быть у более высокоразвитых представителей инопланетной жизни. Интеллект которых, таким образом, будет выше человеческого, а тактика и стратегия поведения будет ещё более сложной и глобальной — и непонятной человеку так же, как человеческие действия непонятны человекообразным обезьянам. Или их устройства — они будут нам непонятны точно так же, как ограниченно человекообразная обезьяна способна понять назначение смартфона.
При этом сложность математики напрямую связана и с тем, что мы можем понять и описать в природе, так как математика (как строгий однозначный — формальный — язык, описывающий абстрактные структуры, порядок и отношения) — это язык науки. Точно так же сложность интеллекта, очевидно, связана с возможностями строить модели, обобщать отдельные наблюдения в целостный образ явления. И у гипотетических инопланетян всё это будет другим. В результате, это ещё раз подтверждает вывод, что мир теорий может сильно отличаться от мира реального — мы представляем мир таким, каким можем, а не таким, какой он есть.
В скобках обратим внимание на ещё одно обстоятельство, связывающее познание с особенностями нашего мышления. Качественные переходы от одной теории к другой, а не постоянное уточнение некой «одной теории», «одной модели мира», имеют физические основания в особенностях нашего мышления. Дело в том, что каждое переключение внимания — с одной мысли на другую, от образа отдельных элементов к образу целого, от смысла слов к смыслу фразы, от данных к теории — это неравновесный фазовый переход (в данном случае селективная синхронизация новых ансамблей нейронов на частоте гамма-ритма), то есть переход скачкообразный и качественный, а не некая последовательная трансформация одного в другое. В результате такими же более или менее выраженными качественными «скачками» меняется и наше представление о мире.
Вернёмся к утрате познанием смысла. Описанные сейчас растущие трудности познания можно назвать интеллектуальными, другой составляющей утраты смысла будут трудности в постановке экспериментов.
Рассмотрим проблемы эксперимента подробнее, на примере одной из самых значительных проблем современной физики — несовместимости общей теории относительности Эйнштейна (ОТО), описывающей природу на макромасштабе, и квантовой физики, описывающей природу на микромасштабе.
Согласно Стандартной модели и квантовой теории поля, все элементарные частицы являются квантами соответствующих полей. Стандартная модель — это современная теория, описывающая строение, электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц, за исключением гравитации (а также неизвестных тёмной энергии и тёмной материи). В свою очередь, инструментом Стандартной модели является квантовая теория поля (КТП) — теория, приходящая на смену квантовой механике при скоростях, близких к скорости света. Ключевые объекты в КТП не частицы, как в классической механике, и не «частицы-волны», как в КМ, а квантовые поля. Например, квантами электромагнитного поля являются фотоны, а электроны — это кванты электронного (электрон-позитронного) поля. Квантовое поле на данное время считается наиболее фундаментальной и универсальной формой материи, лежащей в основании всех её проявлений.
Квантовое поле — это обобщение волновых функций всех частиц одного сорта в одно целое. В КМ каждой частице ставится в соответствие волновая функция, имеющая смысл амплитуды волны, простирающейся на весь объём пространства, причем эта волна такая, что квадрат модуля её амплитуды в той или иной точке пространства-времени даёт вероятность обнаружить частицу в этой точке. В результате, обобщая, с частицами одного сорта можно связать новое поле — поле амплитуд вероятности, квантовое поле, суперпозицию различных сценариев, связанных с каждой частицей. Вместо частиц в КТП векторы, описывающие всевозможные возбуждения квантового поля. Аналогом волновой функции в КТП выступает полевой оператор, который действует на такие векторы и порождает одночастичные возбуждения квантового поля. Взаимодействие частиц при этом рассматривается как взаимодействие полей в одной точке или мгновенное превращение в этой точке одних частиц в другие.
Несмотря на то, что квантовое поле с частицами как возмущениями этого поля приобретает как будто большую реальность — как действительно некая «материя», проявляющая себя в возмущениях, понятно, что квантовое поле не «реальнее» волновой функции, обобщением которой оно получено, а появление конкретных частиц не имеет объяснения в том же смысле, как и появление частиц в результате коллапса волновой функции. Поэтому ни решить, ни как-либо обойти проблему измерения КТП не помогает.
В том числе предполагается, что гравитация тоже является квантовым полем, а его квант, соответственно, гравитон. Однако для экспериментального подтверждения гравитонов (то есть обнаружения отдельных свободно распространяющихся гравитонов) потребовалось бы строить ускоритель, кольцо которого имело бы протяжённость порядка 10 световых лет. Очевидно, это нереально.
Но проблемы не только в эксперименте.
Далее на нескольких страницах рассмотрим проблему совместимости КМ и ОТО в широком контексте теорий, задач и проблем современной фундаментальной физики, чтобы те особенности познания, которые были описаны выше и ещё будут описаны ниже, получили более наглядное подтверждение.
Квантование поля гравитации сталкивается с трудностями не только экспериментального, но и теоретического характера. Дело в том, что в современной физике тяготение объясняется искривлением пространства-времени — об этом говорит ОТО. Согласно этой теории, гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, а деформацией самого пространства-времени, в котором поля находятся. В свою очередь, деформация пространства-времени связана с характеристиками находящихся в нём объектов (массой-энергией).
Например поэтому, свободно падая, мы вместо ускорения ощущаем невесомость, так как на самом деле в этот момент мы движемся по инерции в искривлённом массой Земли пространстве-времени, а движение по инерции неотличимо от покоя. Причём чем быстрее движемся (или чем больше масса), тем медленнее для нас течёт время, а движение со скоростью света означает остановку движения во времени.
Наоборот, когда мы стоим на поверхности Земли, нас как будто прижимает к её поверхности. То, как сильно прижимает, зависит от массы. Те же самые ощущения мы будем испытывать, если в космосе в невесомости начнём ускоряться в лифте — нас точно так же начнёт прижимать к его полу. Это следствие того, что гравитационная масса (она определяет то, как тела притягиваются друг к другу) равна инертной (она определяет, как тела сопротивляются ускорению). Инертность телам придаёт взаимодействие с полем Хиггса (квантом которого является знаменитый своими поисками бозон Хиггса). Особенность поля Хиггса такова, что оно не препятствует движению по инерции, но препятствует ускорению, то есть препятствует любому изменению скорости движения.
Но все объекты внутри пространства-времени, согласно квантовой механике, квантовые. В результате связь квантовых объектов и пространства-времени требует квантового описания и самого пространства-времени тоже. Иными словами, если квантовая механика описывает квантовые объекты на фоне внешнего пространства-времени, то в ОТО внешнего пространства-времени нет — теория как раз и описывает пространство-время. Эти теории требуется объединить.
Однако если за искривление пространства-времени тоже отвечает квантовое поле — поле гравитации, то, согласно квантовой физике, на ультрамикроскопических масштабах порядка планковского 1,6;10-35 м пространство-время должно представлять так называемую квантовую пену (или пространственно-временную пену) — хаотические флуктуации вакуума с энергией, стремящейся к бесконечности, из-за чего понятие направления в пространстве и времени на этих масштабах теряют смысл.
Появление квантовой пены предсказывает фундаментальное соотношение КМ — принцип неопределённости Гейзенберга. Принцип неопределённости очевиден и указывает на то, что некоторые пары величин нельзя измерить точно и одновременно. Например, это импульс и координата, время процесса и его энергия. Дело в том, что если до измерения частица — это волна, то определить импульс частицы — это определить частоту волны и направление её распространения. Но для этого волну надо какое-то время наблюдать (аналогично тому, как нужно какое-то время слушать звук, чтобы понять его тон), тем самым теряя точность измерения координаты. В результате точное значение импульса частицы — это расширение неопределённости её местоположения на всю Вселенную. Наоборот, в точке станет полностью неопределённым импульс. Импульс связан с энергией — чем выше частота волны, тем выше энергия частицы. Поэтому точно так же, как и в случае импульса, в момент времени об энергии сказать ничего нельзя, она будет полностью неопределённой. А так как волна в данном случае — это волна вероятности (иметь тот или иной импульс, ту или иную энергию), то «полная неопределённость» энергии имеет прямой смысл — энергия может быть любой.
Ещё одним предсказанием принципа неопределённости является наличие энергии даже у пустого пространства — вакуума. Иначе, например, энергию и время процесса можно было бы измерить точно — в вакууме в любой момент времени энергия была бы равна нулю. Ненулевая энергия вакуума следует и с той точки зрения, что вакуум заполнен полями, а его энергия — это так называемые нулевые колебания этих полей.
Однако квантовая пена пока не даёт о себе знать и в целом выглядит маловероятной, а энергия вакуума слишком мала, относительно предсказаний КМ. Это означает, что на планковских масштабах квантовая теория, по крайней мере в её нынешнем виде, выходит за границы своей применимости. Например, по этой причине современные описания эволюции Вселенной начинаются, только когда Вселенная была размером 1,6;10-35 м.
Обратим внимание, КМ выходит за границы своей применимости и в отношении хаоса — в КМ нет чувствительности к начальным условиям, важной характеристики хаоса. Этот последний факт пригодится нам позже.
Малость планковской длины можно показать следующим примером: соотношение планковской длины и размера ядра атома приблизительно такое же, как соотношение роста человека и диаметра нашей галактики. Но минимально доступные сейчас наблюдению длины имеют порядок около 1;10-15 метра (1 фе;рми, 1 фемтометр). Несколько ферми — это характерные размеры ядра атома, например, размер протона около 0,83 фемтометра. В свою очередь, протон состоит из кварков. Кварки напрямую ненаблюдаемы, из-за необычных свойств сильного взаимодействия (конфайнмента) увидеть их в свободном виде невозможно, их размер неизвестен, считаются точечными.
В скобках заметим, что уменьшению масштаба наблюдений мешает невозможность прямыми методами получить изображение объекта, меньшего по размерам, чем длина волны частиц, которыми обстреливают измеряемый объект. Поэтому чем выше требуется разрешение, тем короче должна быть длина волны измеряющих частиц. Однако проблема в том, что длина волны связана с энергией (ранее мы уже писали о связи энергии частицы с частотой её волны де Бройля) таким образом, что чем короче волна, тем выше энергия. Например, для получения энергии, необходимой для исследования пространственных масштабов приближающихся к планковскому, потребуется ускоритель элементарных частиц размером с галактику (чем больше масса и выше скорость, тем больше энергия частицы). Причём на практике проблемы будут возникать не только в привлечении энергии, но в и других более сложных обстоятельствах.
Здесь вернёмся немного обратно и на полях темы квантовой гравитации приведём ещё одно обстоятельство, ещё раз говорящее о странности и контринтуитивности КМ, теперь в более полном контексте квантования и гравитации (то есть самого пространства-времени) тоже. Волновая функция описывает вероятность событий, при этом все они сосуществуют одновременно — вспомним, каждая частица с некоторой вероятностью есть везде и во всех возможных состояниях сразу. Волновая функция Вселенной, включающая и гравитацию, это волновая функция всего. Но в мире, который полностью описывает волновая функция, ничего происходить не может. В таком мире не может быть понятий «раньше» или «позже», в этом мире всё уже произошло и никогда не происходило, он ещё только рождается и уже прекратил своё существование, потому что в мире, где есть всё сразу, ничего последовательно «происходить» не может. Другими словами, в такой Вселенной нет времени, время в чисто квантовом мире не течет. Но без времени существование чего-либо не имеет смысла. И, опять же, получается, что как будто только субъект с его необычной ролью, которая, по сути, исключает его из квантовомеханического описания, наблюдает некоторое конкретное состояние мира и, таким образом, становится причиной эволюции этого мира, и даже самого его существования.
Ещё одним выражением противоречий между ОТО и квантовой механикой является проблема исчезновения информации в чёрной дыре. Согласно ОТО в чёрных дырах вещество должно сжиматься в бесконечно малую точку — сингулярность. Естественно, что какое-либо отличие между тем, что попало в чёрную дыру при этом исчезает — всё становится точкой, не имеющей ни состава, ни размера. Например поэтому, согласно теореме об «отсутствии волос», помимо массы, момента импульса и определённых зарядов, у чёрной дыры никаких других характеристик быть не может (в том числе, как понятно, и радиуса). Однако в КМ исходят из того, что информация никогда не теряется — в том смысле, что начальное состояние всегда может быть восстановлено по конечному состоянию, даже если конечное состояние сильно перемешивается относительно начального.
Неверные предсказания означают, что требуется более фундаментальная теория. Которая сможет непротиворечиво объединить геометрическое представление пространства-времени ОТО и квантовое КМ. Наиболее известным кандидатом на эту роль сейчас является теория струн — одна из теорий квантовой гравитации, ещё более сложная и необычная, чем какая-либо теория нынешняя. Квантовые струны — это бесконечно тонкие одномерные объекты длиной порядка планковской (и, как одномерные, объекты, очевидно, тоже абстрактные), колебания которых воспроизводят все свойства квантовых частиц, а взаимодействие между различными видами материи и сил происходит из того, как струны разделяются и соединяются. Не будучи точечными, как элементарные частицы в нынешнем представлении, квантовые струны заметают пространство на планковских масштабах, разглаживая его, тем самым ограничивая масштаб возможных флуктуаций, устраняя квантовую пену и сингулярности. Другим известным предсказанием теории струн является многомерность Вселенной на микроскопических масштабах — в разных вариантах теории от 10 до 26 компактно свёрнутых измерений (как степени свободы, дополнительные измерения необходимы для объяснения многообразия колебаний квантовых струн и, как следствие, многообразия частиц).
Теория струн тоже никак не касается проблемы измерения, но при этом уже не только подразумевает проблемы с экспериментом того же порядка, что и поиск гравитона, но на данное время она вообще нефальсифицируемая, ни один из её вариантов не даёт однозначных предсказаний, которые можно было бы проверить в эксперименте. Например, известный мем 100500, обозначающий очень большое количество чего-либо, произошёл от числа 10500 — количества способов, которыми можно свести многомерные струнные теории к варианту 4-мерного мира со своими законами физики. Причём возможно, что этих способов-миров и вовсе бесконечное количество.
Ещё одним направлением разрешения проблем совместимости ОТО и КМ является голографический принцип.
Начнём издалека и прежде всего вспомним слова И. Канта — «В каждой естественной науке заключено столько истины, сколько в ней математики». Потому что неважно, как «выглядит» явление, то есть как оно представлено в образе, модели. Главное, чтобы у теории была предсказательная сила. Иными словами, по сравнению с предсказательной силой, вопрос того, есть ли что-то в реальности или это просто удобная фантазия, отходит на второй план. В квантовой теории есть пример такого подхода.
Это виртуальные частицы. Виртуальные частицы играют роль непосредственных переносчиков взаимодействий. Именно они «сообщают» другой частице, что ей надо делать, притягиваться или отталкиваться — приближаться или удаляться. Но при этом они принципиально ненаблюдаемы и возникли всего лишь как следствие упрощения точного математического выражения, описывающего взаимодействие частиц и само по себе никаких частиц виртуальных не требующего. В этом упрощении возникает бесконечный ряд слагаемых, каждое из которых можно представить так, словно в процессе взаимодействия порождаются и исчезают объекты, обладающие некоторыми свойствами реальных частиц. В то же время другие свойства этих частиц при этом выглядят столь необычно, что выделяются своей необычностью даже на фоне и так необычной квантовой физики. Например, это не имеющая физического смысла отрицательная и мнимая масса или нарушение закона сохранения энергии. Как следствие, до сих пор не существует общепринятого мнения о степени реальности виртуальных частиц — это частицы реальные или просто удобный способ математического описания реальности.
Однако эта неопределённость не мешает использовать идею виртуальных частиц как удобный язык для описания взаимодействий, резко снижающий громоздкость вычислений. И не только это, так как виртуальные частицы позволяют объяснить некоторые другие явления квантового мира.
Например, как уже говорилось, вакуум не пустой — его заполняют флуктуирующие квантовые поля. Флуктуации вакуума (нулевые колебания полей) происходят как раз посредством рождения виртуальных пар частица-античастица, которые практически мгновенно между собой аннигилируют. Рождение таких пар называется поляризацией вакуума. При этом, как тоже говорилось, энергии флуктуаций должны стремиться к бесконечности. Более того, формально суммарная энергия нулевых колебаний конечного объёма физического вакуума должна быть бесконечна.
Виртуальные частицы позволяют объяснить, как такое возможно. Дело в том, что виртуальные частицы возникают на очень короткий срок, поэтому они «спрятаны» внутри соотношения неопределённостей. Процесс измерения энергии должен иметь некоторую длительность, из-за чего можно установить только некоторое среднее значение энергии за время измерения. Поэтому какими бы сильными ни были скачки энергии, но если их длительность будет мала, они будут незаметны. По этой же причине рождение виртуальных частиц не нарушает закон сохранения энергии: виртуальные частицы сразу же аннигилируют и оказывается, что в среднем, по результатам серии измерений, на любых доступных наблюдению масштабах закон сохранения энергии выполняется. С другой стороны, энергию вакуума нельзя использовать (энергия вакуума наинизшая, фоновая энергия пространства), она есть, по сути, только теоретически. Также напомним, что, согласно КМ, энергия вакуума должна быть много выше наблюдаемой, квантовая гравитация призвана разрешить это несоответствие.
Виртуальные частицы объясняют и другие эффекты. Например, эффект Казимира, притяжение металлических пластин, поставленные близко друг напротив друга. Дело в том, что электромагнитные волны в металл не проходят, из-за чего между пластинами помещаются только такие электромагнитные волны, у которых в промежуток между пластинами укладывается целое число полуволн. Но вообще длины волн, разрешенных к существованию, ничем не ограничены. Они могут быть и километровыми, и со всю Вселенную, и очень короткие. В результате нулевых колебаний между пластинами происходит меньше, какие-то волны там просто не помещаются, поэтому давление виртуальных фотонов снаружи пластин получается больше, что и заставляет пластины сближаться. Похожим образом, вследствие более спокойной воды между ними, сближаются корабли, пришвартованные бортами рядом друг с другом.
Теперь вернёмся к голографическому принципу. Он разрушает представление о том, что реально, а что нет, ещё больше.
Первостепенная важность предсказательной силы — это не только странные объекты за пределами наблюдаемого мира, но и странные миры в качестве самого мира наблюдаемого. Иными словами, в основу теории может быть положена совершенно разная математика, лишь бы теория «работала» — давала верные предсказания течения явлений, в зависимости от начальных условий, а не описывала реальность «как она есть на самом деле», к тому же это всё равно невозможно.
Действительно, как оказалось, можно дать математическое описание абсолютно не похожего на наш мира — плоского и без тяготения, тем не менее оно будет нашему миру математически полностью эквивалентно и даже будет более простым. Другими словами, изнутри эти миры будут неотличимы, понять в каком из них мы действительно живём, можно только в случае если взглянуть на всё со стороны — но это невозможно. Поэтому, что считать «нашим миром», может целиком зависеть от выбора удобной математики.
Выражением этих идей стали работы учёных Леонарда Сасскинда (одного из создателей теории струн), Хуана Малдасены и других. Выяснилось, что общая сумма информации в любой области трехмерного пространства пропорциональна площади ее двухмерной границы. Сасскинд назвал эту идею голографическим принципом, поскольку именно так бывает с голограммами, когда на двухмерной пленке содержится вся информация, необходимая для воссоздания трехмерного изображения. Голографический принцип сопоставляет одни физические законы, которые действуют в объеме, с другими, справедливыми на поверхности, его ограничивающей. При этом физика на поверхности и физика в объеме полностью эквивалентны, несмотря на совершенно различные способы описания.
В частности, как оказалось, квантовая теория гравитации внутри пространства-времени полностью эквивалентна обычной квантовой теории, но на границе пространства-времени. Причём если физика на границе пространства-времени может быть представлена только квантовой теорией, то законы внутри пространства-времени требуют сложнейшей теории струн. Другими словами, голографический принцип предполагает, что гравитация внутри пространства-времени — это просто то, как квантовая теория выглядит в другой геометрии на границе пространства-времени. Поэтому можно использовать относительно понятную и простую квантовую теорию, чтобы создать до сих пор неясную квантовую теорию гравитации. Однако проблема возникает в том, что, в отличие от нашей деситтеровской Вселенной, которая расширяется, антидеситтеровское пространство, к которому применим голографический принцип, всегда одинаковое. Причём антидесситеровская Вселенная не просто не расширяющаяся — её геометрия такова, что в ней возможно прохождение светового луча вдаль на бесконечное расстояние и обратно за конечное время. В результате пока неясно, как определить голографическую теорию для нашей Вселенной, если в ней нет подходящего места для голограммы.
Итак, в этой главе мы сказали о проблемах эксперимента, в широком контексте рассмотрели проблему объединения, а также дополнили описание парадоксов КМ новыми парадоксальными свойствами квантовой теории.
Но на самом деле мы сделали не только это. В последних абзацах мы подошли к ещё одному элементу утраты познанием смысла — движению познания в строну математизации. Рассмотрим математизацию подробнее, как явление в целом.
Кажется, сама по себе математизация естественное явление — мы описываем мир строгими математическими формулами, подставляя в которые значения начальных условий, можем очень точно предсказывать течение явлений, в свою очередь, точное понимание явлений позволяет использовать их себе во благо в технологиях и устройствах. В результате авторитет науки, её языка (математики) и её метода (эксперимента), растёт.
Однако к этим положительным моментам добавляется и то, что мир фундаментальных теорий начинает всё больше отличаться от мира ощущаемого. Мир, осязаемый, твёрдый и упругий, всё больше превращается в «бесплотные» математические формулы, всё больше представая как только математический объект, не имеющий никакой механической, «вещественной» природы. Но эта вещественная природа есть, она реальность — упругость упругая, твёрдость твёрдая, противоположные заряды что-то непосредственно «тянет» друг к другу. А значит, как бы это ни казалось странным и даже фантасмагоричным, «упругость упругости» должна возникать и в формулах.
В том числе мир теорий теряет не только природу механическую, но и какую-либо представимую тоже — мы только что наблюдали все это на примерах — становясь миром всё более необычным, невозможным, контринтуитивным, по этой причине вызывающим толкования и интерпретации. И наконец в пределе стремясь к тому, чтобы, кроме математики, не осталось вообще ничего — уравнения следовали бы строго сами из себя, математика стала неотличима от физики.
В этом пределе математика перестанет быть языком, которым мы описываем явления природы, и сама станет явлением природы, разница между языком и объектом описания исчезнет. Но этот предел сколь недостижимый, столь и противоречивый, бессмысленный, например, из-за самореференции (когда некое понятие ссылается само на себя). Никаких реальных объектов, через отношения которых можно формулировать утверждения, в теории всего быть уже не может, всё станет только языком, одной вселенской формулой. Но любая формула выражает отношения того, что находится за рамками этой формулы, иначе она станет вещью в себе, бессмысленной.
Таким образом, и с точки зрения математизации мы наблюдаем те же самые тенденции к утрате познанием смысла. Которые усиливаются, несмотря на рост точности предсказаний или свободу в выборе математики, описанную на примере голографического принципа. Связь теорий с наблюдаемым миром становится всё более абстрактной, чисто математической, не реальной. Теории всё больше предстают как только странный, неоднозначный и контринтуитивный инструмент предсказания, а не описание природы.
В заключение главы обратим внимание на ещё одно обстоятельство.
Принцип относительности, конечная скорость передачи взаимодействий, связь пространства, времени и массы/энергии, если подумать, очевидны и сами по себе, так и должно быть, вопрос лишь в количественной мере этой связи, её конкретных обстоятельствах. Иными словами, парадоксы ТО Эйнштейна (парадокс близнецов, относительность одновременности, искривление пространства и т. д.), по сути, не парадоксы, а естественные следствия вполне очевидных положений, лежащих в основании теории. Парадоксами их делает фактически только то, что эти свойства физической реальности для нас слишком непривычны, так как незаметны на непосредственно наблюдаемых масштабах.
Иное дело КМ. Волны вероятности, которым не получается присвоить какую-либо материальную природу, никак не могут быть следствием каких-либо очевидных представлений о мире, и только невозможность как-то ещё объяснить наблюдаемое в экспериментах заставляет принять такую модель. Причём, если мы принимаем ТО и «вполне очевидную» конечную скорость взаимодействий, то как быть с мгновенными корреляциями запутанных частиц?
Но при этом ТО и КМ — это две фундаментальные теории, описывающие природу на макро- и на микромасштабе. Получается, выводы этой главы об утрате познанием смысла касаются только одной из фундаментальных теорий?
В большей степени одной. Но противоречий со сказанным ранее нет. Вспомним, утрата смысла происходит по мере приближения знания к теории всего. Но теория всего — это описание материи на элементарном уровне. Поэтому вполне естественно, что и заметна эта тенденция более всего в КМ.
В итоге, действительно, как мы и утверждали, по мере приближения к теории всего фундаментальное познание «теряет смысл» — становится всё более интеллектуально, энергетически и материально затратными. И на некотором этапе оно неизбежно станет уже полностью невозможным — «потеряет смысл» окончательно.
Стоит ли расстраиваться? Возможно, но это не точно. Как ни странно, описанное сейчас движение познания «не туда» на самом деле движение именно «туда», в единственно возможную «хорошую» сторону. Потому что пока не всё ещё понято, теория всего не создана, то всегда будет оставаться надежда — узнать больше, понять природу глубже, найти новые возможности, чтобы сделать жизнь лучше. В том числе, может быть, в качественно новых теориях, новыми методами, в новых формах познания, которые дополнят существующие сейчас религию (мифологическая форма познания), философию, искусство и науку. Точно так же, как противоречивость множества всех множеств — это бесконечность математики, её идей и теорий, а не их априорная противоречивость. А вот создать теорию всего — это как раз предел познания, конец надежд.
Поэтому бессмысленность теории всего — это само по себе лишь бесконечность познания, выраженная в том, что когда-нибудь всё начинает требовать обновления, качественного перехода к новому, эволюции, в том числе и познание, иначе застой и действительно утрата смысла. И если переход к новой форме познания невозможен, наука — это последняя форма, то, вероятно, застой где-то близко. Если же нет, то впереди нас ждёт какое-то новое, качественно иное знание, аналогично тому, как качественно иным знанием является философская доктрина по отношению к научной теории или научная теория по отношению к религиозному учению.
Можно ли сейчас понять, возникнет ли новая форма познания, какой она будет? Для ответа вспомним, в ходе истории изначальное, максимально глобальное, обобщённое и интуитивное представление о мире религий уточняет развёрнутое логическое исследование качественных сторон бытия философии, и наконец возникает наука, атрибутом которой является эксперимент и строгий математический язык, исследующая мир в конкретных явлениях и количественных параметрах. Можно ли представить в этом ряду что-то новое? А можно ли было представить науку в эпоху философии? Каждая форма познания связана с развитием нового контекста восприятия мира, в котором новый метод исследования (интуитивный выбор, логический вывод, точный эксперимент) и связанный с этим методом новый тип знания (религиозное учение, философская доктрина, научная теория) приобретал ясный смысл — мир живой, мир умопостижимый, мир механистический. Можно ли воспринимать мир как-то ещё? Мир «такой, как мы захотим» искусства и виртуальной реальности? Религия, как ценностный фундамент, помогла сформировать социум; философия способствовала широте и свободе мысли, дискуссионности знания, развивала рациональное мышление; наука — это точные предсказания протекания явлений и конкретные технологии. Что даст человеку новая форма? Время, на котором каждая форма познания является ведущей, сокращается, смена форм познания происходит всё быстрее — религия возникла вместе с человеком, философия в VI веке до н. э., наука в XVII веке. Новая форма будет ещё короче? Искусство тоже форма познания, его атрибуты — фантазия, метафора, и оно ещё не было ведущей формой познания. Это что-нибудь значит? Или качественный переход будет более глобальным, и нынешний тренд «от общего к конкретному» сменит новый тренд, новый виток «от длинной религии к короткой науке» на неком новом уровне? Может быть, новая форма познания будет как-то связана с использованием ИИ?
Возможно, но всё это тоже неточно. Точно можно сказать только то, что любая форма познания будет связана с повышением качества жизни людей, так как это единственный и одновременно самый общий критерий истинности знания, а без критерия истинности никакое познание невозможно. Каждая форма познания повышала качество жизни по-своему, по-своему это будет делать и новая форма, если, повторим, эволюция в этом направлении вообще возможна (формы познания подробнее рассмотрены в статье «Эволюция форм познания»).
Но что это всё значит для решения проблемы измерения? Отвечать на этот вопрос пока рано. Нужно рассмотреть ещё один объект и добавить в изложение больше необычности. Потому что если решение проблемы измерения могло быть обычным, проблема измерения уже давно бы перестала быть проблемой.
1.3. Сознание
В этой главе перейдём ко второй части аргументации. И начнём с ответа на вопрос: что такое теория всего? О чём вообще идёт речь?
Очевидно, теория всего — это такая теория, которая опишет элементарный уровень материи, то есть материю «как она есть на самом деле», так как элементарный уровень материи лежит в основании всех других явлений. Или, точнее говоря, все остальные уровни и явления — это феноменологические проявления (выделяемые нашим вниманием на основании существующего на данный момент опыта) элементарного уровня материи, материи как она есть. И если теория всего не имеет смысла, то элементарный уровень материи непознаваем, иными словами, что «на самом деле» представляет из себя реальность, материя, узнать нельзя, ответ на этот вопрос не имеет смысла.
Непознаваемость элементарного уровня материи означает, что никакие основания мира непредставимы, не имеют смысла. Это ни детерминизм, ни случайность, ни теория струн, ни квантовая механика, ни что-либо ещё, что можно хоть как-то сформулировать. Как уже говорилось, из бессмысленности теории всего, то есть из бессмысленности знания, каким «на самом деле» является мир, следует, что любая идея, чтобы иметь смысл, должна иметь границы применимости — границы её расширения на время и пространство, за которыми она свой смысл теряет.
В том числе, заметим, и сама эта идея тоже. Если любое знание, чтобы иметь смысл, должно иметь границы применимости, то и сама идея, что любое знание, чтобы иметь смысл, должно иметь границы применимости, тоже должна иметь границы применимости. Однако тогда что же — получается, знания могут и не иметь границ применимости? Мы ранее говорили, что внимательный читатель наверняка уже заметил этот парадокс. Если вывод, что все знания должны иметь границы применимости, сам должен иметь границы применимости — он же тоже знание, то это означает, что знания могут границ применимости и не иметь. Этот парадокс легко разрешим.
Вывод, что теория всего не имеет смысла, это утверждение обо всём, но смысл оно при этом имеет — его смысл находится в границах предпосылок, из которых он следует. Иначе говоря, этот вывод основан на нынешних знаниях, а нынешние знания не равны теории всего. Ровно то же самое со следующим из него выводом, что все знания, чтобы иметь смысл, должны иметь границы применимости. А вот продолжение цепочки и новый вывод, что в таком случае знания могут и не иметь границ применимости, но при этом они могут иметь смысл, наоборот, смысла уже не имеет, так как он опровергает своё основание в виде вывода, что знания должны иметь границы применимости, чтобы иметь смысл, а именно этот вывод был основан на аргументах (что теория всего не имеет смысла). В итоге вывод, что знания могут не иметь границ применимости, опровергая своё основание и, таким образом, не имея никаких аргументов, повисает в воздухе и сам теряет смысл.
На всякий случай ещё раз обратим внимание, что элементарный уровень материи не просто непознаваем — на практике, а именно не имеет смысла, непознаваем принципиально. Это означает, что ни в каком представимом виде теория всего существовать не может, элементарный уровень материи нельзя описать, не может быть такого языка, который бы позволил это сделать, иначе и невозможна теория всего была бы только на практике. К этому же выводу мы пришли и раньше — язык теории должен быть максимально богатым, а значит, максимально неясным, теряя тем самым свойство языка выражать что-то конкретное или даже вообще «что-то». Но тогда это и не язык, никакой предсказательной силы у такой «теории» не будет.
Теперь выполним обещание, данное нами в предыдущей главе, и добавим в изложение необычности.
Вспомним, ранее мы пришли к выводу, что теория всего равна теории сознания. Это значит, что элементарный «атом» сознания — это и элементарный «атом» материи. Иными словами, сознание как таковое, само по себе — это и есть материя как таковая, элементарный уровень материи.
Следовательно, сознание тоже нельзя выразить никаким языком?
Как ни странно, действительно нельзя. Красноту красного цвета в принципе не объяснить тому, кто не видел ничего красного, звук скрипки не объяснить тому, кто никогда не слышал скрипки, вкус черешни не почувствовать через запись, как в записи не возникнет радость или энтузиазм, сколько бы и каких бы слов ни написать.
Невыразимость квалиа языком общеизвестна, но всё же проверим.
К примеру, предположим, сознание — это некое «пространство». Сможем ли мы сопоставить каждой его точке свойство иметь некоторый оттенок красного цвета? Нет, не сможем. Предположим, мы попробуем каждому оттенку красного назначить число — номер, связанный с неким оттенком красного цвета. Но как в числе увидеть цвет? Понадобится образец цвета — на каждый мыслимый оттенок. Однако разделение цвета на оттенки будет во многом субъективным, зависеть от особенностей личного восприятия, как следствие, неоднозначным. Но язык математики строгий, однозначный. А как разделить шкалу от радости до грусти? От «всепоглощающего энтузиазма» до «глубокой апатии»? Что будет образцом? Ещё более непонятно, как быть с самоощущением. У него вообще есть оттенки? Невозможность договориться — это как раз следствие того, что квалиа нельзя формализовать, выразить языком, в том числе, естественно, языком математическом, формулами.
Но принципиально невозможно формализовать только элементарный уровень материи, все другие «уровни» нельзя если только на практике, потому что противоречивой является только теория всего. Таким образом, сделанный ранее вывод о равенстве теории всего и теории сознания сейчас тоже подтверждается. Сознание — это и есть элементарный уровень материи, материя как она есть на самом деле и ничто другое.
Всё верно. Алгоритм — это язык, инструкция, которая говорит нам, что сделать, чтобы получить некий результат, решить задачу. В научной теории этот алгоритм заключён в формулах теории, написанных на строгом математическом языке. Например, в случае теории упругости, подставляя значение начальных условий, можно предсказывать поведение упругих твёрдых тел при статических и динамических нагрузках. Но в случае упругости самой по себе предсказывать нечего, упругость упругости — это не явление природы, не динамика чего-то, каковую динамику можно вычислить, используя некоторый алгоритм, упругость упругости — это само это «что-то». Точно так же, как краснота красного, твёрдость твёрдости или радостность радости. Поэтому вполне естественно, что сколько бы слов ни написать, ни твёрдость, ни радость в записи не возникнет — а вот предсказание возникнет, и мы его прочитаем.
В результате, как помимо абстрактной упругости, которая выводится в теории упругости, есть и реальная упругость — упругое сопротивление давлению, которое мы ощущаем, так же, помимо абстрактной длины электромагнитной волны, которая соответствует красному цвету, есть и реальная краснота — та самая, которую мы ощущаем. И если это есть, то, как кажется, всё это тоже может быть описано. Но это невозможно, потому что упругость упругости или краснота красного — это материя как она есть, элементарный уровень материи. Чтобы упругость упругости или краснота красного возникла в описании, описание должно стать столь точным, чтобы стать не описанием, а самим явлением. Но стул не появится в нашей голове, как бы точно мы его ни представляли, знание и реальность отличаются всегда качественно.
Очевидно сказанное и с других точек зрения.
Во-первых, если описание элементарного уровня материи не имеет смысла, то, следовательно, на элементарный уровень материи нельзя мысленно посмотреть «со стороны», представить его, чтобы его описать. Именно поэтому он и невыразим в какой-либо теории, модели, элементарный уровень материи может быть только самим собой и ничем иным. Действительно, сознание именно такое — сознание тоже нельзя представить, посмотреть на сознание со стороны, так как все «стороны» лежат внутри сознания, любое представление будет самим сознанием. Поэтому сознание тоже невыразимо в какой-либо теории, модели, то есть сознание тоже может быть только самим собой.
Во-вторых, как говорилось ранее, описание элементарного уровня материи равносильно самому богатому языку. И это вроде бы противоречит сказанному в предыдущем абзаце, так как, получается, описать элементарный материи всё-таки можно, пусть даже этот язык будет неясным. Однако «самый богатый язык» не просто не позволяет выразить на нём что-либо конкретное, «самый богатый язык» — это, по сути, всего лишь иначе сформулированная бессмысленность теории всего, по мере приближения к которой требования к языку становятся равносильны требованию «не языка», чтобы описать то, что нельзя описать языком. Вспомним «немыслимый метаязык», который выходит за рамки всех мыслимых языков: это тоже суть «не язык», просто другими словами. Поэтому всё верно: невыразимое никаким языком сознание — это и есть материя как таковая.
И наконец, в-третьих, очевидно, что слова сами по себе не имеют никакого смысла — это просто звуки или следы краски на бумаге. Но мы ощущаем смысл, он есть в нашей голове, в нашем сознании, смысл — это ощущение обобщённой перспективы ситуации, её значения, то есть это наши чувства и эмоции. Поэтому вполне естественно, что смысл — и вместе с ним всё остальное квалиа — словами выразить нельзя.
Разве что обратим внимание на следующее.
Сознание «устроено» так, что мы как будто «наблюдаем» образы со стороны — со стороны своего эмоционально-мотивирующего самоощущения (нашего Я). Воспринимаем образы как будто на экране, на который «мы» смотрим. Что противоречит сказанному выше о том, что сознание нельзя представить, наблюдать со стороны — получается, что по крайней мере образы наблюдать можно.
Конечно, на самом деле это всего лишь неверная интерпретация работы мозга, в мозге нет ни глаз, ни экранов.
Кратко противоречивость интерпретации с наблюдателем в мозге можно объяснить аналогией с центром управления. В центре управления уже не может быть других центров управления, иначе центр управления в конечном итоге превратится в точку. Эта аналогия говорит о том, что если для мышления необходимо разделение «мыслящей системы» на наблюдателя и экран (то есть разделение на что-то мыслящее и не мыслящее, управляющее и управляемое, наблюдающего и наблюдаемое), то и наблюдатель в этой системе тоже должен внутри себя делиться на наблюдателя и экран — и так до бесконечности, иначе принятие решений станет невозможным, ведь для мышления нужно разделение. Поэтому на самом деле никакого разделения нет, весь мозг — это одна биологическая нейронная сеть, упорядоченный неравновесный континуум веществ и химических реакций, имеющий нейросетевую организацию. Который мыслит весь целиком, как одно целое. А иллюзия с наблюдателем и экраном имеет совсем другое и достаточно простое разрешение. Как она возникает, вкратце написано в главе «Сознание и работа мозга».
И всё же, не слишком ли радикален вывод, что сознание и материя как таковая — это одно и то же?
На это мы ещё раз скажем, что данный вывод очевиден — и подтвердим сказанное ещё одним очевидным аргументом. В физической реальности нет и не может быть ничего, кроме физической реальности. Наше сознание, наше Я, точно так же не может быть ничем иным. Принципиально разные сущности попросту не будут никак взаимодействовать, поэтому не будут существовать друг для друга. Но сознание коррелирует с работой мозга, а значит, мозг и сознание — это одна реальность. Только мозг, как орган — это то, что мы видим, воспринимая мозг «снаружи» посредством сигналов рецепторов, а сознание — это тот же мозг, но «изнутри» самого мозга, то есть сознание — это сам мозг непосредственно, материя мозга как таковая. А не что-либо внешнее, дополнительное, к мозгу приставленное. Разница лишь в глубине — ввиду описанных выше проблем познания, мы не можем заглянуть в материю мозга так глубоко, чтобы увидеть там сознание.
Но, может быть, сознание всё-таки не равно мышлению? Однако в этом случае возникают противоречия. Например, очевидно, что оттенки сознания, его динамика, должна коррелировать с ходом мышления, иначе окажется, что сознание само по себе. Поэтому если мы что-то чувствуем, ощущаем, понимаем, то это должно иметь отражение и в мыслительном процессе. Однако если сознание сложнее мышления, то окажется, что какие-то элементы динамики сознания, получается, никак не связаны с ходом мышления, то есть существуют именно сами по себе. А если сознание проще мышления, то, описав сознание, мы сможем выводить всё мыслимое, но, как было показано в начале второй главы, это означает, что мы построили теорию всего, больше строить будет нечего, всё уже построено, а значит, и мышление во всех его подробностях тоже будет в этой теории выводимо. Таким образом, сложность сознания и мышления в точности равна, то есть сознание — это и есть процесс мышления.
Теперь приведём ещё один аргумент о том, что сознание нельзя описать никаким языком. Он достаточно сложен. Обратим внимание, в том числе данный аргумент говорит, что сознания ни у какого ИИ быть не может.
В основе систем искусственного интеллекта лежат искусственные нейронные сети. Искусственная нейронная сеть (ИНС) — это определённого рода алгоритм (недетерминированный), то есть это язык (алгоритм — это инструкция, написанная не некотором языке), её можно реализовать программно или аппаратно, а сеть с обратными связями можно заменить сетью только с прямыми (хотя это может быть не оптимально, так как разные функции проще реализовать в соответствующей архитектуре). Поэтому если можно создать ИНС, не менее сложную, чем мозг человека, то в принципиальном смысле работу такой вычислительной системы тоже можно будет организовать по-разному при том, что результат вычислений будет одинаковым. Однако несложно заметить, что в этом случае не остаётся места сознанию.
Например, если предположить, что сознание есть во всех сетях, которые выполняют одну и ту же функцию, и оно во всех этих системах одинаковое, то сознание, следовательно, зависит только от функции, которую выполняет система, ведь организация у всех этих систем разная. Но это значит, что сознание не материя, то есть его нет, так как функция — это не материя. Если предположить, что у разных систем, выполняющих одну и ту же функцию, сознание разное, отражая их разную организацию, или есть только в системах какой-либо определённой организации, то сознание, следовательно, никак не зависит от функции — ведь функция у всех систем одна и та же. Но это опять означает, что сознания не существует, так как тогда получается, что сознание зависит только от организации системы, но организация, схема — это тоже не материя. Сознание не может вдруг появляться из ниоткуда, в зависимости от того, как мы располагаем детали системы. В итоге сознание превращается в нечто противоречивое, ему нигде нет места, оно не может существовать. Однако очевидно, что сознание есть и оно связано с работой мозга.
Выход из этой парадоксальной ситуации в том, что сознание может быть только в невычислимых системах, то есть таких, описать работу которых сколько-нибудь точно в принципе невозможно, так как только в этом случае функцию и организацию системы будет принципиально невозможно сколько-нибудь точно отделить от материи системы.
Этот вывод не делает сознание понятным, однако сознание перестаёт быть противоречивой сущностью, которой нигде нет места, и становится следствием высочайшей сложности мозга, выраженной в прямой связи процесса мышления с элементарным уровнем материи. Без описания которого представление о процессе мышления будет всегда оставаться в той же степени неполным и неточным, как далеки наши знания от теории всего. А так как наши знания будут далеки от такой теории всегда качественно, то так же неполны и неточны всегда будут наши представления о мышлении, предсказания работы мозга в принципе возможны или только в самом общем, или на очень короткий срок.
В продолжение этого аргумента заметим следующее. Что на самом общем уровне представляет из себя наше сознание? Это континуум абстракций разного уровня, начиная от общего самоощущения и более выраженных эмоций до конкретных образов. То есть это нечто целое, некий упорядоченный внутренний объём, пространство. Теперь вспомним, что представляет из себя биологическая нейронная сеть — это упорядоченный неравновесный континуум веществ и химических реакций, имеющий нейросетевую организацию, который функционирует как одно целое. Корреляция очевидна. Если попробовать углубиться в уже известные подробности работы мозга (сделаем это в главе «Сознание и работа мозга»), она станет ещё более очевидной. Физическое обоснование целостности тоже дадим в следующей части, а пока обратим внимание, что любой ИИ — это, наоборот, последовательность вычислений, ничего «целостного», никакого «упорядоченного объёма» или «континуума вычислений» в процессоре нет. Что ещё раз подтверждает принципиальную разницу между алгоритмами и той системой, где они все возникают.
Сказанное про сознание очевидно и с ещё одной точки зрения. Сознание как таковое, квалиа само по себе — это не теория, не знание, не модель чего-либо. Воспринимаемые нами образы «состоят» из квалиа — как гребни волн в океане тоже состоят из воды, но само квалиа уже не может быть ничем иным, кроме самой физической реальности, материи непосредственно, ведь кроме неё ничего нет.
Наоборот, все остальные явления как те или иные образы сами по себе — гребни волн океана мышления — это как раз модели того мира, который мы воспринимаем посредством рецепторов, феноменологические проявления этого мира, а не материя как таковая. Поэтому, например, чем точнее будет становиться модель сознания (если бы это было возможно), тем больше она должна будет терять конкретику, финитизм — и, как следствие, смысл, так как будет становиться просто самим сознанием — гребни волн будут растворяться в воде, становясь просто водой. Другими словами, язык теории будет становиться всё более богатым и тем самым всё менее осмысленным. Это опять же означает, что теории, чтобы иметь смысл, не могут описывать сознание, представление о реальности должно принципиально отличаться от реальности как она есть. Вспомним «наглядный аргумент» — действительно, его наглядность недостаточна. На самом деле познание двояко: с одной стороны, по мере познания предсказания становятся всё точнее, с другой — мир моделей не равен миру реальному, реальный мир совсем другой, непредставимый, иной.
Карта — не территория. Только абсолютно точная карта станет территорией, но тогда она перестанет быть картой. Наше знание — это карта, реальность — территория, знание никогда не станет тем явлением, которое оно описывает, потому что это принципиально невозможно. Как бы точно мы ни представляли стул, он не появится в нашей голове, как бы точно мы ни описывали упругость, она не возникнет в формулах. Упругость упругости, краснота красного, приятность приятного — это территория, материя как она есть, элементарный уровень материи; теория упругости, электромагнитные волны, представление о работе мозга — это карта, наше знание, реальным явлением оно никогда не станет. Поэтому упругость упругости, краснота красного, приятность приятного невыразимы никаким языком, непознаваемы.
В заключение главы обратим внимание на ещё одно обстоятельство, своеобразное, но тоже важное. Бессмысленность теории всего кажется более или менее очевидной и сама по себе. Как это так — можно знать всё? В этом явно есть какой-то подвох. И действительно, теория всего противоречива. Но возможность описания сознания сама по себе бессмысленной вроде бы не выглядит. Почему бы не создать теорию сознания, выразить квалиа формулами? Это же просто какое-то обычное, «частное» явление. Но, оказывается, бессмысленность этих теорий одинаковая, более того, это одна и та же теория. Всё это может быть нелегко понять (или, точнее, принять), даже несмотря на аргументы.
1.4. Новая интерпретация
Все предварительные аргументы приведены. В этой главе обобщим их и сделаем окончательный вывод о проблеме измерения и новой интерпретации КМ.
Итак, в главах выше мы подметили, что по мере того, как мы проникаем в материю всё глубже, увеличивается рассогласование между описанием природы возможным и описанием адекватным. В результате отличие мира, который следует из фундаментальных теорий, от мира реального растёт. При этом мир теорий, выглядит всё более и более странным, неоднозначным, контринтуитивным. Одновременно мир теорий становится всё более математическим — бесплотным, абстрактным.
В том числе мы установили, всё это означает и усиление тенденции на исключение из мира теорий субъекта (сознания). Мир фундаментальной физики — это мир моделей, а субъект, сознание — это реальность как она есть, материя как таковая, поэтому именно по отношению к субъекту и возникает рассогласование между теориями и реальностью. Мир фундаментальных теорий — это мир, где субъект невозможен, где его нет, так как физические теории в принципе не способны описать реальность как она есть, или, другими словами, сознание, материю как таковую, элементарный уровень материи.
Однако очевидно, что одновременно с ростом тенденции на исключение субъекта из теории в той же степени растёт и противоположная тенденция — наоборот, важность включения субъекта в теорию. Потому что если в поверхностном описании многое можно упростить и не учитывать, то чем описание глубже, тем точность важнее. В результате, вследствие столкновения этих взаимоисключающих тенденций, на некотором этапе фундаментальное познание станет невозможным.
Связь этих тенденций с субъектом естественным образом означает, что по мере приближения к теории всего переход от нереального мира теорий к реальному миру субъекта должен становиться всё более скачкообразным и загадочным. Потому что переход от «ничего» к «чему-то» — от бесплотной, неоднозначной и контринтуитивной математической абстракции к миру яркому, чувственному, осязаемому, твёрдому и упругому — другим быть и не может. «Ничего» не может «постепенно» в каком-либо физическом процессе трансформироваться во «что-то». Поэтому переход и должен быть необъяснимым и происходить мгновенно: есть или «ничего», или сразу «что-то».
При этом переход должен быть связан с наблюдением, так как он происходит только в представлении субъекта. Поэтому пока в исследуемой системе «нет субъекта» её эволюция, может быть, и странная, но никаких парадоксов не возникает — вспомним эволюцию волновой функции. Но в измерении субъект явным образом появляется — именно он наблюдает результат измерения — и парадоксы появляются тоже. Именно в этот момент возникает необходимость «совместить несовместимое» — перевести не реальный мир теории в реальный мир сознания субъекта. Естественно, это возможно только скачком и естественно, что переход должен быть связан с наблюдением. Причём сам момент этого перехода должен быть неясен, потому что ясность в этом отношении равносильна пониманию конкретных обстоятельств перехода, то есть возможности установить связь сознания и физической теории, реальности и её модели, материи и знания о ней, точно вывести одно из другого — но это невозможно, так как равносильно построению теории всего.
Всем этим особенностям удовлетворяет коллапс волновой функции. Когда «из ничего» — из странной, контринтуитивной и абстрактной волновой функции, эволюция которой вне измерения плавная и детерминированная, скачком возникает «что-то» — частица, корпускула, как «начало» реального мира, элемент менее абстрактного характера, чем волны вероятности. При этом коллапс происходит «где-то и как-то» между моментом взаимодействием измеряемой системы и прибора и моментом осознания результата измерения субъектом.
Таким образом, все признаки проблемы измерения КМ налицо. И мы действительно вывели их только из границ и тенденций познания.
Теперь приведём две цитаты и подведём итог.
Вначале слова Поля Дирака — английского физика-теоретик, одного из создателей квантовой механики, лауреата Нобелевской премии по физике 1933 года. В книге «Принципы квантовой механики» (1930), рассуждая о возможности описания квантовых явлений законами классической физики, он высказал следующую точку зрения: «Волны и частицы должны рассматриваться как две абстракции, полезные при описании одной и той же физической реальности. Не следует думать, что в реальном физическом мире существуют и волны, и частицы и что можно построить механизм, действующий в согласии с классическими законами, который описал бы правильно связь между частицами и волнами и объяснил движение частиц. Всякая попытка построить такой механизм противоречила бы тем принципам, на которых основаны успехи современной физики. Квантовая механика стремится только формулировать свои законы таким образом, чтобы из них можно было заключить совершенно однозначно, что именно должно случиться при тех или иных заданных экспериментальных условиях. Было бы бесполезно и бессмысленно стремиться проникнуть в отношения между частицами и волнами глубже, чем требуется для достижения этой цели.»
И слова известного физика Дэвида Мермина (автора популярной шуточной интерпретации КМ «заткнись и считай»). В статье «What’s Wrong with this Quotation?», представляя критический взгляд на многомировую интерпретацию (ММИ), он настаивал, что волновая функция в ММИ является частью объективного мира, а он видит в ней лишь математический инструмент. «Волновая функция — это творение человека, — говорит Мермин. — Ее назначение — дать нам возможность осмысливать результаты наших макроскопических наблюдений. Моя точка зрения прямо противоположна многомировой интерпретации. Квантовая механика — это средство, позволяющее нам делать наши наблюдения понятными, а говорить, что мы находимся внутри квантовой механики и что квантовая механика должна быть применима к нашему восприятию, — нелогично».
Субъект, как точка отсчёта, по отношению к которой все знания возникают, не может быть обычной частью физического описания мира. Иначе знания утратят смысл, станут просто средой, материей, как ей является сам субъект. Субъект — это реальность, его знания — нет, разница между ними всегда качественная, принципиальная. И по мере познания, продвижения знания вглубь материи, разница только увеличивается. В результате возникает проблема измерения.
Этап познания, когда в том или ином виде должна возникать проблема измерения, видимо, неизбежен. И вероятно, что в КМ мы к нему уже пришли. Если это действительно так, то никого коллапса, как физического процесса, нет. Что на самом деле стоит за этой иллюзией узнать нельзя, да и это, может быть, не так уж важно — см. цитату Дирака. Поэтому представленную в этой статье интерпретацию можно назвать ещё и «окончательной», так как она отвергает все остальные интерпретации, нынешние и будущие. Разве что кроме копенгагенской, как самой простой, только констатирующей наблюдаемое.
В то же время познание должно прийти к проблеме измерения, потому что такая проблема есть его естественное следствие. Но пришло ли? Очень маловероятно, но всё-таки возможно, что проблема измерения КМ — это пока только лишь что-то очень похожее на «настоящую» нерешаемую проблему измерения. Поэтому у других попыток решить проблему измерения смысл всё-таки остаётся.
2. Пределы сложности искусственного интеллекта
2.1. Физические основания жизни
Начнём главу с вступительной части — с вопроса. На который сразу же попробуем ответить. Вопрос следующий — можно ли обучить человека не чувствовать боль, голод, страх, удивление, радость?
Очевидно, нет. Всё это находится в нас на врождённом уровне, обучением туда не добраться. Обучение — это изменение весов связей нейронов в нейронной сети. Тогда, может быть, всё это можно будет устранить, если изменить саму нейронную сеть? Как-нибудь по другому её организовать?
Проверим.
Всё означенное — это составляющие стремления к самосохранению. Например, интенсивная боль сигнализирует нам о неком конкретном повреждении организма, грусть об общей неприятной ситуации, заставляя подобного избегать. В свою очередь, голод заставляет искать пищу, а радость стимулирует не просто избегать неприятного, а искать приятное.
Однако подобного рода поведение — избегать и стремиться — есть даже у одноклеточных. Это значит, что самосохранение глубже — оно реализовано не на уровне мозга или в каком-то конкретном органе или системе организма, а находится в самом основании жизни, то есть присуще жизни изначально, учитывая, что жизнь начинается с клетки, именно клетка является элементарным «кирпичиком» жизни.
Естественно, что если самосохранение нельзя отменить обучением, то самосохранению нельзя и научить, например, тот же ИИ. Оно же не в сети нейронов, а ИИ — это искусственная нейронная сеть. Самосохранение должно лежать глубже, но ИИ моделирует только нейронную сеть мозга и то, только на самом-самом общем и поверхностном, можно сказать, грубо «схематичном», уровне. Глубже этого уровня у ИИ ничего общего с жизнью нет — в организме нет ни процессоров, ни программ, организм — это упорядоченный континуум веществ и химических реакций, ИИ — это последовательность шагов выполнения программы в процессоре.
На этом вступление закончилось, приступим к основной части главы. По мере изложения вопросы, которые могут возникнуть после прочтения вступления, будут постепенно получать ответы.
Итак, в главах выше речь шла о новой интерпретации КМ. Однако из сказанного в них можно сделать ещё один вывод. К теме интерпретаций КМ он имеет косвенное отношение, но напрашивается сам собой, поэтому мы его тоже приведём. В том числе он даст повод немного углубиться в физические основания жизни и тем самым уточнить связь между субъектом и познаваемой им природой, каковой в некотором смысле и посвящена данная работа.
В самом общем виде этот новый вывод состоит в том, что каждый субъект непознаваем в той же степени, как и вся природа. Однако сейчас нам этот вывод интересен не сам по себе, а своими следствиями. Но прежде вспомним, что уже говорилось насчёт непознаваемости субъекта в главах выше.
Там говорилось, что особенности сознания коррелируют с особенностями работы мозга. Действительно, её легко обнаружить между общими свойствами биологической нейронной сети мозга и общими свойствами сознания. Например, с функционированием биологической нейронной сети можно сопоставить континуальность сознания, разделение сознания на эмоционально-мотивирующее самоощущение и конкретные образы, отсутствие сознания во время фазы глубокого сна и некоторые другие особенности. Наличие таких корреляций подтверждает приведённые ранее аргументы, что сознание — это и есть работа мозга, материя мозга «изнутри» самого мозга, материя как она есть.
Только такое понимание сознания позволяет объединить идею его физичности, без чего никакой корреляции быть бы не могло, и при этом невыразимость сознания никаким языком. А также, как следствие этой невыразимости, принципиальную невозможность описать всё обстоятельства связи сознания и работы мозга в точности, а только более или менее приблизительно, на общем уровне. Можно описать отдельные явления, но не ту самую нижнюю черепаху, откуда они все проистекают, не элементарный уровень материи. Точно так же можно описать работу мозга на более или менее крупном масштабе, но нельзя добраться до оснований этой работы и, таким образом, точно установить связь мозга с сознанием, потому что и в том и в другом случае — это один и тот же масштаб, элементарный уровень материи. В том числе, вспомним, за то, что сознание и процесс мышления в точности одно и то же на стр. 27 были приведены другие аргументы.
Больше о сознании скажем в конце главы, а сейчас, вспомнив причины непознаваемости субъекта, сформулируем интересующее нас следствие этой непознаваемости. Таковым является ограничение на сложность систем, создаваемых с помощью интеллекта человека, в частности, систем искусственного интеллекта.
Далее раскроем содержание этого вывода и ответим на вопрос, сможет ли искусственный интеллект превзойти человеческий — и, к примеру, стать интеллектуально настолько выше человека, как те гипотетические инопланетяне, о которых говорилось ранее, которым доступно качественно более сложное представление о природе, чем на таковое способен человек.
На самом деле, если смотреть в целом, всё уже раскрыто. Вывод, что мышление происходит на элементарном уровне материи, означает, что естественный интеллект (ЕИ) непознаваем в той же степени, как и сама материя. Поэтому представление о работе мозга всегда будет оставаться столь же поверхностным, сколь поверхностным всегда будет оставаться представление о материи, о мире в целом. Причём, как говорилось, эти ограничения носят не практический характер, а именно принципиальный. Не может быть такого языка, которым бы можно было выразить работу мозга сколько-нибудь точно.
Однако, в отличие от ЕИ, в работе ИИ никаких принципиальных загадок нет, любой этап его работы может быть описан. Это означает, что воспроизведению в системах ИИ тоже доступен только более или менее поверхностный уровень работы мозга, поверхностный уровень мышления, а по мере приближения к основаниям этой работы усложнение ИИ будет становиться всё более трудным, затратным и в конечном итоге остановится в точности так же, как, не достигнув теории всего, остановится познание. Это же, естественно, касается и искусственных систем вообще — сложность их самих всегда будет много ниже сложности их создателя.
Тем не менее, если присмотреться, возникают вопросы. Насколько близко сложность ИИ сможет приблизиться к сложности ЕИ? Нельзя ли, например, превзойти «качество сложности» ЕИ, «количеством простоты» ИИ? В чём будет выражаться принципиальная простота ИИ? И так далее. Поэтому всё-таки необходимо рассмотреть ограничения подробнее. Какие особенности поведения лежат в основании поведения человека, которые, таким образом, недоступны ИИ? Почему недоступны? В чём конкретно будет проявляться их недоступность?
Прежде всего узнаем, в чём вообще заключается естественный интеллект. Зачем организму нервная система? В строении простейших организмов можно различить внутреннюю структуру и внешний покров, состоящий из эпителиальных клеток. В ходе эволюции эпителиальные клетки дали начало одновременно нервным и мышечным клеткам. Из которых впоследствии возникла нервная и мышечная системы организма, состоящие из своеобразных, но функционально друг с другом связанных нервных и мышечных клеток. Нервные клетки — это нейроны. Все нейроны нервной системы объединены в единую сеть, а самым значительным их скоплением является головной мозг. Сеть нейронов на входе имеет рецепторы внутренней и внешней среды, на выходе мышцы и железы. Функция нервной системы, таким образом, заключается в переводе чувствительности в двигательную активность. Нервная система организует работу мышц и посредством желёз координирует с работой мышц работу остального организма.
В свою очередь, функционирование организма в целом и работа нервной системы в частности происходит в общем контексте стремления всего живого к самосохранению (а также к размножению, но стремление к размножению требует отдельного уточнения, что выходит за рамки статьи, и на выводы всё равно не повлияет). Иными словами, в основании всего поведения не только человека, но и любой жизни вообще, лежит стремление, постоянная активность, направленная на самосохранение. Стремление к самосохранению задаёт контекст всем более частным действиям, как только тактике решения этой общей стратегической задачи.
Но что это — стремление к самосохранению? Как оно возникает, где?
Например, поведение ИИ реализовано на логическом уровне устройства искусственной нейронной сети как вычислительной системы, описание которой — это обычная схемотехника, электроника, микросхемы, то есть так или иначе алгоритмы. В то же время стремление к самосохранению возникает на самом глубинном уровне жизни ещё как физической системы. По этой причине стремление к самосохранению в его самом простейшем, элементарном виде можно обнаружить даже у таких физических систем, которые от систем биологических чрезвычайно далеки, а описание этого стремления, то есть его воссоздание в каком-либо алгоритме, как ни странно, равносильно созданию теории всего.
Аргументируем сказанное.
Как физическая система любой живой организм и жизнь в целом — это диссипативные структуры. И хотя это сильное упрощение, но всё-таки именно такое представление помогает понять жизнь точнее всего. Потом его можно уточнить, принципиально ничего не поменяется.
Простейший пример диссипативной структуры — ячейки Бенара (см. рис. ниже), возникновение упорядоченности в интенсивно подогреваемой кипящей жидкости, когда жидкость в какой-то момент самоорганизуется в цилиндрические валы, вращающиеся навстречу друг другу (как сцепленные шестерёнки).
а) б)
Рис. 1. а) реакция Белоусова — Жаботинского, б) ячейки Бенара.
Причём, обратим внимание, при увеличении интенсивности нагрева каждый вал скачком распадается на два вала меньшего размера, и в пределе возникает турбулентный хаос. Иными словами, ячейки Бенара могут скачком «размножаться», или, если рассматривать систему ячеек Бенара как целое, усложняться.
Суть поведения таких самоорганизованных структур — гомеостаз, то есть саморегуляция, способность сохранять своё организованное состояние посредством скоординированных реакций. Гомеостаз поддерживает вся структура как одно целое, поэтому чем сложнее самоорганизованная структура, тем сложнее будет и гомеостаз, ведь он не что-то от неё отдельное. На уровне биологических систем и естественного интеллекта, становясь «стремлением к самосохранению», как поведением, направленным на сохранение жизненных параметров, улучшение условий жизни.
Итак, в основании поведения биологических систем, как диссипативных структур, лежит гомеостаз. Разберёмся, что же в нём такого сложного, почему его описание равносильно описанию элементарного уровня материи. И не забудем о целостности, присущей работе мозга, вопрос которой ранее обещали прояснить.
Общей причиной образования диссипативных структур и, таким образом, движущей силой гомеостаза является интенсивный обмен системы со средой веществом/энергией. Этот обмен столь интенсивен, что в какой-то момент происходит неравновесный фазовый переход — и количество переходит в качество, вместо хаоса и разрушения, чего в первую очередь стоило бы ожидать от интенсивного обмена, наоборот, происходит созидание. В данном случае в беспорядочном движении молекул кипящей воды скачком появляется согласованность, упорядоченность — возникают ячейки Бенара.
Принципиально тем же путём функционируют и эволюционируют биологические системы. Не принципиальное отличие в том, что самоорганизация в биологических системах имеет много более сложный и многоуровневый характер, сочетает в себе более стабильные и более активные элементы и в целом связана с химическими реакциями. Например, класс реакций Белоусова — Жаботинского (см. рис. выше) отвечает за разметку формирующегося в морфогенезе органа: в соответствии с самоорганизованным в пространстве зародыша градиентом концентрации веществ-морфогенов дифференцируются делящиеся клетки, затем ДНК уже сформированных клеток сами начинают синтезировать вещества для новых реакций Белоусова — Жаботинского, и так от общего к частному сам собой формируется многоклеточный организм.
Даже мысли возникают по тому же принципу порядка из хаоса — вспомним, мы уже писали о синхронизации нейронов вследствие неравновесного фазового перехода. Например, разные ритмы мозга — это в точности ячейки Бенара в сосуде с водой, они выглядят отдельными, но если действительно попытаться отделить одну ячейку от другой, все ячейки тут же исчезнут. В целом неравновесный фазовый переход является универсальным механизмом появления в природе порядка, от ячеек Бенара до эволюции и морфогенеза.
Уточним, что в общей частотной электрической активности мозга выделяют 10 частот ритмов. Кроме них, в электрической активности мозга фиксируют всплески — отклики мозга, которые является прямым результатом определённого ощущения, когнитивного или моторного события — потенциалы, связанные с событиями (ПСС). И ритмы, и потенциалы, всё это взаимосвязано между собой, образуя единое рабочее пространство мышления внутри мозга, и, как следствие, взаимно координированную активность всех мышц и желёз на выходе из него.
Но что особенного в интенсивном обмене со средой, откуда у него возникает свойство что-то созидать? Ответим опять же на примере ячеек Бенара.
Общей причиной самоорганизации является необходимость диссипации (вывода, утилизации, рассеивания) интенсивно поступающей в систему энергии/вещества, попросту говоря, всему этому нужно куда-то деваться. А быстрее всего диссипация происходит, если молекулы жидкости двигаются согласованно, а не сталкиваются и мешают друг другу. Иными словами, появление в хаотической динамике упорядоченных структур — это естественное следствие интенсивного обмена системы со средой. Это же объясняет, почему самоорганизация происходит скачком — например, ячейки Бенара появляются сразу как целое, без сколько-нибудь выраженных предварительных этапов. Потому что если ячейки Бенара будут возникать по частям, то, пока они формируются, диссипация, наоборот, будет затруднена, поэтому такой процесс сам собой произойти не может.
Непосредственной же причиной самоорганизации является рост количества и силы флуктуаций в системе по мере увеличения интенсивности обмена. Флуктуации становятся сильнее, обширнее и начинают конкурировать за направления своего развития, при этом какие-то флуктуации друг друга взаимно подавляют, какие-то взаимно усиливают. В итоге в какой-то момент происходит отбор некоторых глобальных направлений движения молекул жидкости. После чего все новые флуктуации подавляются массами молекул, теперь уже согласованно движущихся по этим глобальным отобранным направлениям. То есть происходит самоорганизация, в движении молекул жидкости появляется самоподдерживающаяся согласованность, наблюдаемая в масштабах всей системы, всего сосуда с жидкостью. В этом суть гомеостаза, способности диссипативных систем противостоять разрушению. Ячейки Бенара — это и есть такие самоорганизованные и самоподдерживающиеся «течения» кипящей жидкости внутри интенсивно нагреваемого сосуда.
Илья Пригожин, бельгийский физик российского происхождения, лауреат Нобелевской премии по химии 1977 года с формулировкой «за работы по термодинамике необратимых процессов, особенно за теорию диссипативных структур», описал самоорганизацию ячеек Бенара следующим образом: «Однако пока величина градиента температуры не превышает некоторого критического его значения, эти флуктуации гасятся и исчезают. Напротив, когда величина градиента температуры превышает его критическое значение, амплитуда некоторых флуктуаций возрастает, что в конечном счете приводит к формированию макроскопического потока. В результате возникает новый надмолекулярный порядок, по существу представляющий собой гигантскую флуктуацию, стабилизируемую благодаря обмену энергией между системой и окружающей ее средой. Это и есть порядок, характеризуемый наличием в системе диссипативных структур.» (Время, структура и флуктуации. Нобелевская лекция по химии. И. Пригожин, 1977).
А вот, что он сказал про реакции Белоусова — Жаботинского (в принципиальном смысле сказанное относится и к ячейкам Бенара): «Одной из наиболее интересных особенностей диссипативных структур является их когерентность. Система ведет себя как единое целое и как если бы она была вместилищем дальнодействующих сил. Несмотря на то что силы молекулярного взаимодействия являются короткодействующими (действуют на расстояниях порядка 10-8 см), система структурируется так, как если бы каждая молекула была «информирована» о состоянии системы в целом. (…) Столь высокая упорядоченность, основанная на согласованном поведении миллиардов молекул, кажется неправдоподобной и, если бы химические часы нельзя было бы наблюдать «во плоти», вряд ли кто-нибудь поверил, что такой процесс возможен. Для того чтобы одновременно изменить свой цвет, молекулы должны каким-то образом поддерживать связь между собой. Система должна вести себя как единое целое». (Порядок из хаоса. И. Пригожин, И. Стенгерс, 1986).
Действительно, порядок без жёстких связей выглядит странно и загадочно. Но никакой мистики нет. По причине накачки системы энергией/веществом усиливаются флуктуации, то есть множественные и всё более энергичные столкновения молекул воды внутри сосуда, эти флуктуации уже не гасятся, а всё больше мешают друг другу, поэтому состояние системы становится высоко неравновесным — внутри себя система становится похожа на сжатую пружину, готовую в любой момент распрямиться. Или, точнее, на шпагу, которую поставили на остриё и давят сверху — в какой-то момент шпага дойдёт до критической точки, когда ещё даже самое ничтожное усиление давления и вообще любое прикосновение к ней приведёт к тому, что её лезвие разлетится на кусочки.
Другими словами, в неравновесном состоянии у системы появляется то самое свойство целостности, о котором мы уже говорили. Потому что чем ближе к критической точке неравновесного фазового перехода — к точке бифуркации, тем больше система начинает вести себя как одно чрезвычайно чувствительное целое, и потому переход от хаоса к порядку тоже совершает скачком, как одно целое. Ещё один простой пример целостности — сход лавины. В критической точке максимального неравновесия (максимального напряжения) любое самое ничтожное изменение параметров приведёт к обрушению сразу всего снежного пласта.
Отличие от простых примеров со шпагой или лавиной в том, что в случае ячеек Бенара интенсивный обмен со средой не прекращается, поэтому флуктуации («разрушающиеся шпаги», «сходящие лавины») не затухают в объёме жидкости, а начинают конкурировать за направление своего развития. Как уже говорилось, эта конкуренция приводит к тому, что флуктуации начинают друг другу всё больше мешать — пружина сжимается, неравновесное состояние и, таким образом, целостность системы растёт. И в конечном итоге энергия скачком высвобождается, и в какой-то момент теперь уже вся система, как одно целое, скачком переходит через точку бифуркации, происходит самоорганизация и начинается гомеостаз.
Теперь обратим внимание на ещё одну особенность перехода. В точке бифуркации происходит качественное изменение поведения системы — в данном случае происходит самоорганизация. Но, ввиду чувствительности системы, зависит этот переход фактически от самого что ни на есть ничтожного события. Говоря строго, бифуркация — это качественное изменение поведения динамической системы при бесконечно малом изменении её параметров. Такая чувствительность называется чувствительностью к начальным условиям, другое популярное название — эффект бабочки.
В свою очередь, «бесконечно малое изменение» — это, другими словами, элементарное, самое маленькое. При этом на самом глубоком уровне, известном на данное время, материю описывает квантовая механика. Но, мы уже писали, в КМ нет чувствительности к начальным условиям. Хаос в КМ невыводим, теории квантового хаоса как минимум на данное время нет. Отсутствие в КМ чувствительности к начальным условиям подтверждает сделанный нами ранее вывод, что жизнь выходит за рамки какой-либо теории, все мыслимые теории для описания жизни будут слишком приблизительными.
Говоря о самоорганизации, необходимо упомянуть и о такой «особенности» этого явления, как неустранимая из представления о нём умозрительность.
Флуктуации, их появление, развитие и конкуренцию, нельзя точно описать или непосредственно наблюдать. Поэтому самоорганизация, как и гомеостаз, несводимы к последовательности событий. Можно только более или менее умозрительно представлять, что происходит в системе, а в описании исходить из общих параметров системы и её обмена со средой.
Как следствие, понимание самоорганизации, когда разнонаправленная хаотическая динамика вдруг сама собой преобразуется в согласованную, или гомеостаз, когда согласованная динамика сама собой поддерживается, при том, что в системе нет жёстких связей между элементами, всё это требует значительного уровня обобщения, непривычного для нашего «последовательного» ума.
Эта непривычность не является странной, в той или иной степени так и должно быть. Наше последовательное понимание — это следствие того, что мозг управляет мышцами, перемещением в среде, а организм не может перемещаться одновременно в разные стороны. Поэтому наше поведение целенаправленно, внимания переключается последовательно, и столь же последовательно происходит обобщение смысла отдельных элементов в представление о целом. Таким же «последовательным» является и наш язык, в том числе математический, как выразитель точного, ясного представления о пути от предпосылок к выводу. В результате то, что к последовательности событий не сводится, то нам понять сложно. Например, язык, последовательность слов и фраз — это только итог работы мозга, в то время как суть мышления — самоорганизация. Действительно, можно обратить внимание, что мысли не формируются «постепенно», они возникают сразу и сразу «целыми», «готовыми», аналогично идёт эволюция — от одного работоспособного целого организма к другому такому же.
Однако, требуя непривычного уровня обобщения, умозрительности, самоорганизация остаётся для многих людей непонятной, сакральной терминологией, которой, как им кажется, просто подменяют реальное знание. И всё же, повторим, в силу нашей особенности понимания в ячейках Бенара нечего наблюдать более глубоко, чем систему в целом, потому что чем глубже мы будем наблюдать, тем больше будем видеть только хаос, а не какие-либо причины появления ячеек Бенара или их существования. Более того, глубоко наблюдать и вовсе невозможно, так как слишком пристальное наблюдение приведёт к тому, что обмен со средой будет нарушен, а без него не будет ни самоорганизации, ни гомеостаза, и наблюдать будет попросту нечего. Естественно также, что чем сложнее самоорганизующиеся системы рассматривать, тем сложнее будет их понять, разрыв между тем, что можно описать, и тем, что можно только представить, будет расти. В том числе это затрудняет популяризацию физической стороны жизни.
Вернёмся к изложению.
Как и все системы в природе, кипящая жидкость тоже стремится к покою, равновесию, минимизации энергии, а интенсивный подогрев этому препятствует. В результате, с одной стороны, происходит рост количества флуктуаций и самоорганизация — возникают ячейки Бенара. С другой — возникшие ячейки Бенара, поддерживая гомеостаз, сами постоянно флуктуируют, находятся в неустойчивом, неравновесном состоянии, ведь их образуют не жёсткие связи, а те же флуктуации и интенсивный обмен со средой.
Как ни странно, в этом последнем предложении и вся суть поведения биологических систем тоже, потому что на физическом уровне любая жизнь — это те же самые ячейки Бенара, диссипативные структуры.
Известный советский физик-теоретик Я. И. Френкель сформулировал различие живой и неживой природы следующим образом: «Нормальное состояние всякой мертвой системы есть состояние устойчивого равновесия, в то время как нормальное состояние всякой живой системы, с какой бы точки зрения она не рассматривалась (механической или химической), есть состояние неустойчивого равновесия, в поддержании которого и заключается жизнь». Открытость среде, нахождение в неустойчивом, критическом состоянии и потому как будто ненадёжность и случайность, но на самом деле чувствительность, активность, сложность и упорядоченность, являются фундаментальными свойствами жизни.
Общность ячеек Бенара и биологических систем в том, что элементы этих систем, не имея жёстких связей между собой, тем не менее ведут себя согласованно, физические законы этой согласованности одни и те же, а смысл этой согласованности в противостоянии разрушающему воздействию среды. И, наоборот, использовании интенсивного обмена со средой, как способа получения энергии для этого противостояния, то есть для самосохранения.
Это относится и к ячейкам Бенара, и к биологическим системам, и в этом суть гомеостаза как физического явления. Ячейки Бенара возникают скачком и усложняется система ячеек Бенара в сосуде тоже скачком — можно сказать, система ячеек эволюционирует, обучается, «подстраиваясь» под более интенсивный нагрев («осваивая новую природную нишу»), а не разрушается, и далее точно так же продолжает стремиться к самосохранению, но теперь на новом уровне сложности.
Несмотря на гигантскую разницу в сложности, но, являясь теми же физическими системами, биологические системы, как и ячейки Бенара, тоже эволюционируют скачком, когда случайная мутация ДНК — та же самая флуктуация — приводит к тому, что сразу возникает новый организм. В результате эволюция идёт от одного более или менее способного к жизни животного к другому, а не перебором всех возможных промежуточных вариантов сочетания молекул, количество которых может быть совершенно неисчислимо.
Конечно, в ячейках Бенара всё равно сложно увидеть некие «самостоятельные» образования, которые «поддерживают гомеостаз» с помощью «скоординированных реакций», как написано в определении гомеостаза. Потому что слишком очевидно, что это всего лишь жидкость, течение, просто вот так вот хитро самоорганизовавшееся. Тем не менее именно это делают ячейки Бенара, их неустойчивость, активность, вроде бы случайные реакции, то резкие, то плавные — это те же самые скоординированные реакции гомеостаза, как и работа нашего организма, наше поведение, наши мысли. Просто мы настолько сложны, что наш гомеостаз, наша «неустойчивость, активность, вроде бы случайные реакции», мы сами, кажемся себе чем-то принципиально иным.
Поэтому подтвердим тот факт, что на физическом уровне мы те же ячейки Бенара, наглядным примером.
Важность обмена со средой энергией/веществом для существования ячеек Бенара означает, что стоит даже ненадолго этот обмен ограничить (например, уменьшить интенсивность подогрева или попытаться отгородить ячейку от остальной жидкости) и ячейки Бенара исчезнут, растворятся в среде, станут просто жидкостью. Однако точно так же стоит, например, ненадолго перекрыть животному доступ кислорода, и вся упорядоченная структура организма, как одно целое, устремится в состояние равновесия и покоя, быстро и необратимо превращаясь в беспорядочное скопление химических элементов и растворяясь в среде.
Это смерть, которая, заметим, качественно отличается от жизни. Как и ячейки Бенара, организм не останавливается, не выключается и даже не разваливается на детали, а качественно больше — нарушение обмена со средой даёт старт быстрому и необратимому процессу полного разрушения организма, он, попросту говоря, «тает», растворяется в среде. При этом быстрее всего начинает разрушаться мозг, так как его обмен со средой идёт наиболее интенсивно.
Теперь обратим внимание, мы узнали и сейчас проверили, что биологические системы обмен со средой организует и стабилизирует.
А вот искусственные системы он только разрушает. Их обмен со средой качественно менее интенсивен. Для наглядности можно попробовать представить себе флуктуации в калькуляторе или часах — их, наоборот, стараются максимально избежать. В этом состоит принципиальное, качественное отличие биологических систем от машин, почему они слишком разные, из-за чего одни не смогут стать другими. Например, компьютеры, в том числе системы ИИ, можно включать, выключать и даже разбирать на детали и собирать обратно без каких-либо серьёзных последствий для их последующей работы. При этом сохранится компьютер дольше, если его отключить от сети и изолировать от воздействий среды.
Наоборот, диссипативные структуры — это системы открытые, обмен со средой имеет для них первостепенное значение, так как без этого обмена их попросту нет, они тут же исчезают, растворяются в среде. Поэтому биологические системы нельзя выключить, остановить, разобрать и рассмотреть, это системы активные и необратимые (что, заметим, сильно затрудняет исследование таких систем и даже принципиально его ограничивает). Их нельзя, как системы искусственные, вначале собрать, а потом включить. Биологические системы «растут» прямо в «работающем» состоянии, и эволюционируют они тоже скачком, как одно целое, и возникают тоже сразу как целое.
Поэтому если про компьютер или часы можно сказать, что они состоят из отдельных деталей, взаимодействующих по некоторому собственному алгоритму, то биологические системы в высшей степени представляют из себя одно целое, в том числе одно целое со средой, по какой причине понимание их работы тоже ограничено пониманием среды, материи, её оснований.
Но основания материи непознаваемы, их нельзя описать, такой язык не может существовать. Наоборот, алгоритмы (формулы, теории, программы) — это инструкция, язык. Таким образом, возможность выразить работу биологических систем в алгоритмах, ограничена глубиной понимания материи. В свою очередь, вся работа биологических систем заключается в поддержании гомеостаза, любая более частная функция — это лишь его субъективно выделенная составляющая. Поэтому можно уточнить, нельзя выразить алгоритмом именно гомеостаз.
Например, возникающие в диссипативной системе флуктуации выглядят случайными, но на самом деле они отражают особенности конкретной системы и среды. Через флуктуации система постоянно чувствует среду, перестраиваясь и усложняясь не случайным образом, а в энергетически более выгодное в данных условиях состояние. Тем самым неизменно сохраняя «адекватность» поведения среде, то есть именно «приспосабливается» к среде — обучается, эволюционирует, решает свою глобальную задачу самосохранения на новом уровне сложности поведения.
Другими словами, реакции системы, какими бы случайными они ни казались, на самом деле скоординированы — средой и системой, их постоянным взаимодействием. Именно эта постоянная координация является основой диссипативной самоорганизации, гомеостаза и в конечном итоге способности животных отделять более адекватное среде поведение от менее адекватного, верное знание от ошибочного, логичное от не логичного — диссипативная система сама собой перестраивается так, чтобы минимизировать затраты энергии на поддержание неизменными своих внутренних параметров.
Но в алгоритме обмен со средой и флуктуации не воспроизвести — они требуют реальной среды, а не виртуальной — материи, а не её описания. Иначе связь системы со средой будет настолько же недостаточной, насколько описание материи — не сама материя. А как мы выяснили, разница между материей и её любым возможным описанием всегда будет оставаться качественной.
Сформулируем иначе.
Любое изменение ритмической картины в мозге — это неравновесный фазовый переход, он происходит как переход через точку бифуркации. Его причина такая же, как и в случае ячеек Бенара, — рост интенсивности обмена со средой и, как следствие, рост количества флуктуаций, в данном случае рост количества нервных импульсов, выбивающихся из общей ритмической картины. При этом те или иные изменения ритмов происходят постоянно. Например, уже говорилось, каждое самое мимолётное переключение внимания — это неравновесный фазовый переход, смена ансамблей нейронов селективно синхронизированных на частоте гамма-ритма.
Однако флуктуации — это те же самые переходы через точку бифуркации, только локального уровня. Действительно, переходом через точку бифуркации является любой нервный импульс, так как сам по себе нейрон — это хаотический автоволновой осциллятор, он беспорядочно генерирует нервные импульсы, а объединение нейронов в сеть приводит к упорядочению их активности, так возникают ритмы мозга. Далее сигналы рецепторов и питательные вещества модулируют эту ритмическую картину, и на выходе нейронной сети мозга возникает конкретная активность мышц и желёз, наше поведение. С флуктуациями и неравновесными фазовыми переходами связаны морфогенез, неравновесной средой является внутриклеточная среда не только нейронов. Но переход через точку бифуркации в алгоритме не воспроизвести — мы не можем заглянуть в материю так глубоко, чтобы понять, как конкретно происходит выбор в точке бифуркации. Поэтому для нас он выглядит случайным, но на самом деле он суть чувствительность системы к начальным условиям, а это не одно и то же.
Сделанный выше вывод полностью эквивалентен выводу предыдущего абзаца. Интенсивный обмен диссипативных систем со средой, то есть их высокая связь со средой, зависимость от среды, означает, что адекватное описание этих систем невозможно вне среды, а потому оно может быть только столь же качественно более простым, сколь качественно более простым является наше представление о материи.
Но работа любого ИИ, каким бы сложным он ни был — это алгоритм, язык, она может быть расписана ручкой на бумаге, пусть даже это и затруднительно с практической точки зрения. Как следствие, чем всё более общие, всё более низкоуровневые функции биологических систем мы пытаемся воспроизвести в неком алгоритме — машине, роботе, ИИ, тем самым приближаясь к описанию гомеостаза как такового, тем стремительнее будут расти трудности, всё сильнее будет становиться отличие поведения создаваемых систем от поведения оригинала. И уже принципиально недостижимым для алгоритмов является воспроизведение того, что лежит в основании любой жизни, всех биологических систем — это явление диссипативной самоорганизации, гомеостаз.
Заметим, фактически о том же векторе роста трудностей говорит принцип Моравека, разве что ошибаясь в пределе достижимого. Согласно Моравеку «относительно легко достичь уровня взрослого человека в таких задачах как тест на интеллект или игре в шашки, однако сложно или невозможно достичь навыков годовалого ребёнка в задачах восприятия или мобильности». Принцип был сформулирован учёными в области робототехники и искусственного интеллекта Хансом Моравеком, Марвином Минским и другими исследователями ещё в 1980-х годах и, может показаться, не отвечает современным реалиям. На самом деле отвечает. По сути, принцип Моравека говорит о том, что высокогнитивное формальное рассуждение требует значительно меньше вычислительных ресурсов, чем низкоуровневые сенсомоторные навыки. Поэтому в ИИ проще достичь первого, чем второго. Хотя, кажется, должно быть наоборот, так как рассуждать вроде бы сложнее, чем завязывать шнурки. Однако, действительно, нынешний ИИ уже более или менее научился рассуждать, но ещё не научился завязывать шнурки.
Таким образом, машины и гомеостаз действительно качественно несовместимы. Никакая машина к самосохранению стремиться не может в силу своей физической природы. Важность среды для описания биологических систем приводит к тому, что в своём физическом основании поведение человека не алгоритм в принципе. Как мы и говорили, алгоритмы в работе биологических систем — это поверхностный масштаб, приближение, а не суть. Поэтому чему бы ни научился ИИ, самый низкий уровень, физическое основание любой активности биологических систем, составляющая которого есть в каждой реакции, останется для него уже навсегда недоступным.
Теперь можно ответить на вопрос из начала главы о сложности гомеостаза. Гомеостаз действительно очень сложное явление — необычное, невычислимое, глубина его описания принципиально ограничена. Сложность гомеостаза — это сложность сразу всей среды, так как он не может быть описан вне её.
И наконец сказанного достаточно, чтобы ответить на главный вопрос главы — о пределах сложности искусственного интеллекта.
Этот предел нельзя оценить точно, как минимум потому, что нельзя точно оценить сложность интеллекта естественного — связь с непознаваемым уровнем материи делает это невозможным. Но его можно выразить фразой, авторство которой приписывают известному французскому дипломату XIX века Шарлю де Талейрану-Перигору: «Ум нужен для всего, но сам он не ведёт ни к чему.».
В контексте ограничений ИИ её смысл в том, что ум человека направляется стремлением к самосохранению, то есть описанным выше гомеостазом. Но, как мы узнали, он в алгоритмах невоспроизводим, а любой ИИ — это алгоритм (как уже говорилось, искусственные нейронные сети тоже алгоритм, конкретно недетерминированный алгоритм). Поэтому «ум» ИИ не направляет ничего — только человек, который создаёт и развивает ИИ так же, как он создаёт и развивает все остальные машины.
Способность ИИ обучаться в этом отношении ничего не меняет, так как всё равно не делает ИИ чем-то большим, чем алгоритмом. В результате, не имея стремления к самосохранению, для ИИ нет хорошего и плохого, побед и поражений, радости и грусти, у ИИ нет боли, нет желаний, нет активности — ни на что из этого ИИ в принципе не способен. ИИ не личность, потому что без стремления к самосохранению у ИИ нет воли — добиваться желанного, подчинять себе мир, идя через труд к успеху, через тернии к звёздам, через альтруизм и самопожертвование к уважению и славе, потому что без стремления к самосохранению у ИИ нет желанного. ИИ не живёт и поэтому не умирает (вспомним об описанном ранее качественном отличии жизни от смерти, когда жизнь — это действительно жизнь), ИИ всё всё равно. ИИ — это машина, качественно более простая система по сравнению с жизнью. Но, не умея ещё на физическом уровне отличать хорошее от плохого, пользу от вреда, верное от неверного, ИИ сколько-нибудь долго самостоятельно существовать не сможет, он будет разрушен средой так же быстро, как среда разрушает все остальные машины. Неадекватных самосохранению путей развития неисчислимо больше, чем адекватных, и без человека ИИ очень быстро пойдёт по одному из них.
Сформулируем сказанное более наглядным образом.
Магнит и металлическая гайка — это простая модель гравитации. Магнит притягивает гайку почти как Земля притягивает людей. Такая модель вполне годится для объяснения ребёнку, почему недостаточно подпрыгнуть, чтобы улететь в космос. Иными словами, магнит и гайка более или менее сносно моделируют некоторое частное, непосредственно наблюдаемое проявление гравитации — притяжение тел друг к другу. Однако ясно, что для моделирования гравитации сколько-нибудь более точного, на сколько-нибудь глубоком уровне, эта модель не подходит. Гравитация и электромагнитное взаимодействие отличаются качественно (пусть в начале эволюции Вселенной они, возможно, и были одним целым), поэтому одно через другое выразить нельзя или, точнее говоря, можно очень ограниченно, в каких-то частных элементах.
Так же качественно отличаются диссипативные системы и вычислительные, это разные физические системы, работающие на разных физических принципах. Поэтому на уровне частных свойств одну систему можно выразить в другой — это видно по умениям чат-ботов. Но по мере приближения к общим их возможности будут всё стремительнее расходиться. Имея в основании гомеостаз, мы во всём частном чувствительны и изменчивы, но зато в целом целеустремлённые. По причине чувствительности к начальным условиям мы все разные, но, двигаясь в одном направлении самосохранения, понимаем друг друга. Наоборот, ИИ в частном гораздо более стабильная система, их можно штамповать одинаковыми, но зато в целом, не имея стремлений, не умирая и не живя, ничего не чувствуя и не понимая, это система никуда не направленная, «без руля и ветрил», из-за чего она не может сколько-нибудь значительно развиваться самостоятельно.
Поэтому машины вполне могут превосходить человека в отдельных элементах его опыта. Например, калькулятор считает быстрее человека, ракета быстрее человека перемещается в пространстве, экскаватор берёт больше и кидает дальше. Но всеми ими так или иначе управляет человек. Точно так же ИИ намного быстрее человека делает относительно простую интеллектуальную работу и при этом, обладая широким кругозором, разбирается сразу во многих областях знания. Но, как оказывается, и он тоже не может существовать без человека. В то же время человек не сможет развивать то, что ему самому слишком непонятно. Поэтому ИИ не только будет всегда зависим от человека, но и будет всегда проще человека, оставаясь «внутри» его опыта, его помощником, машиной, только теперь «интеллектуальной». Высокоразвитый инопланетянин с непонятной наукой из ИИ не получится, потому что таковым не является сам человек.
Теперь подведём итог.
В принципиальном смысле нельзя описать и выразить в алгоритме, только тот, самый глубинный уровень функционирования естественного интеллекта, где возникает стремление к самосохранению. Самый общий контекст, который направляет все действия человека в одну сторону, объединяя их в одно целое, придавая им общий смысл тактики решения этой глобальной стратегической задачи всего живого. Как следствие, и поведению искусственных систем смысл всегда будет придавать человек, направляя и оценивая их работу, ставя задачи и проверяя их решение. В том числе это относится к искусственному интеллекту, который без человека быстро потеряет связь с реальностью, потому что имеет с ней слишком мало общего.
Зависимость от человека означает, что какие бы устройства не создавать, но по мере приближения их возможностей к полноте возможностей человека любое частное превосходство сменится общим отставанием. Усложнение систем, способных делать то, что в целом делает человек, то есть ставить задачи и решать их, всегда будет ограничено уровнем сложности много ниже тех же способностей человека.
2.2. Компьютерная симуляция дрозофилы компании Eon Systems
Ввиду широкой известности, которую в 2026 году получила упомянутая в заголовке компьютерная симуляция (точнее говоря, рекламный ролик о ней), скажем об этой работе отдельно.
В начале 2026 года компания Eon Systems объявила о создании компьютерной модели плодовой мушки дрозофилы, основанной на реальном биологическом коннектоме и управляющей физически обоснованным телом. Основой для неё стала вычислительная модель мозга дрозофилы, созданная в 2024 году, содержащая более 125 000 нейронов и 50 миллионов синаптических связей, полученная, в частности, посредством изучения более 7000 тонких срезов мозга мушки. Исследование Eon Systems возглавил Филипп Шиу, старший научный сотрудник компании, он же ранее руководил проектом по созданию вычислительной модели мозга дрозофилы.
Насколько вычислительная модель мозга дрозофилы соответствует реальному мозгу этой мушки?
Понять поможет такая аналогия. Возьмём механические часы, вытащим механизм и оставим только циферблат со стрелками. Более того, оставим только часовую стрелку. Два раза в сутки эти «часы» будут показывать абсолютно точное время, некоторый промежуток времени до и после абсолютно точного они будут почти точными, потом приемлемо точными и наконец соответствие перестанет быть адекватным.
Эта утрированная аналогия призвана показать, что даже модель, сложность которой, по сути, неадекватна моделируемому объекту, на коротком промежутке времени может демонстрировать похожее на оригинал поведение.
Теперь рассмотрим модель мозга дрозофилы. Она воспроизводит только относительно крупные связи в мозге (количество синапсов более 9) и только синапсы химические, исключая чисто электрические (они меньше, их сложнее обнаружить). Нейрон представлен самой простой моделью (интегрируй и стреляй с утечкой), в которой нейроны срабатывают, если получают больше возбуждающих импульсов, чем тормозящих. Веса связей в этой модели зависят не от внутренней динамики нейронов, которой в модели нет, а заданы вручную, то есть синаптическая или дендритная пластичность в этой модели никак не отражена, поэтому в данной модели нет обучения, нет нейропластичности, мозг статичен. Этого достаточно для воспроизведения некоторой сенсомоторной динамики (от возбуждения на входе нейронной сети до возбуждения на выходе), но далеко не охватывает весь спектр нейронной активности. По словам разработчиков модели, «важно отметить, что мы реализуем лишь небольшое подмножество сенсорных входных данных и моделируем лишь небольшое количество поведенческих реакций». Говоря точнее, модель предсказывает работу нейронных цепей в двух системах — инициации кормления и ухода за усиками. Как следствие, если биологические мухи реагируют на один и тот же сенсорный вход по-разному во всех контекстах: голод, насыщение, возбуждение, состояние спаривания, состояние откладки яиц, недавняя сенсорная история, нейромодуляторы и обучение — все это изменяет сенсомоторные преобразования, то в модели вариативности нет.
Моторика тоже создана на основе значительно упрощённых представлений о реальной динамике мозга. Компьютерный «мозг» только выбирает заранее заготовленное разработчиками «целое» движение, а не тонко его контролирует, как это происходит в реальности. Можно сказать, у модели мухи отсутствует «тонкая моторика». Визуальная система, по словам разработчиков, «декоративная», не оказывает существенного влияния на поведение модели и, по сути, сводится к «красивому световому шоу» из рекламного ролика. Другими словами, вычислительная модель мухи обходит виртуальные препятствия в рекламном ролике не потому, что их «увидела», а потому что данное поведение задано искусственно.
В итоге, как в примере с часами, если виртуальная модель мушки в некоторый начальный момент времени будет демонстрировать то же поведение, что и настоящая муха — например, очищая усики, то она очень быстро начнёт «отставать», и через короткий промежуток времени несовпадение поведения модели и реальной мушки станет столь же качественным, насколько качественно более простой является модель мозга.
При этом вирусный рекламный ролик, где говорилось о загрузке мухи в компьютер, о «сингулярности/сознании», о том, что «машина превращается в призрака», имея в виду появление в компьютере сознания, появился 7 марта 2026 года и сразу же приобрёл широкую популярность. Его автор, соучредитель Eon, имеет в компании финансовые интересы. В свою очередь, научная статья была представлена через три дня после ролика. По понятным, описанным выше причинам научная статья — «How the Eon Team Produced a Virtual Embodied Fly» (некоторые цитаты в тексте этой главы приведены из данной статьи, другие из научной статьи 2024 года «A Drosophila computational brain model reveals sensorimotor processing») — отличалась настолько, что рекламный ролик фактически оказался искаженным представлением проекта.
Более того, известные в данной области учёные трактовали этот ролик как вводящий в заблуждение, объявляя как будто уже достигнутым то, к чему даже в принципе непонятно, как подступиться, — например, пресловутая «загрузка сознания».
Процитируем Кеннтета Хейворта, нейробиолога из исследовательского кампуса Джанелия, президента Фонда Сохранения Мозга, который в «заявлении по поводу вводящего в заблуждение видеоролика Eon Systems» высказал очевидное в научной среде мнение по поводу модели Eon: «… это не «загрузка» в любом разумном понимании. На самом деле, упрощенная динамика, которую они использовали, показала лишь приблизительное соответствие основным сенсомоторным путям для нескольких нейронов. Например: активация нейрона, чувствительного к сахару, вызывает грубую последующую активацию, которая повышает активность нейронов, отвечающих за питание. Именно это небольшое количество очень грубых и базовых корреляций в смоделированном коннектоме используется для управления смоделированной мухой EON. Если бы они сказали об этом с самого начала, у меня не было бы никаких проблем. Но вместо этого они сделали смелое заявление о том, что «загрузили муху», и представили видео, на котором эта муха ползает по ландшафту с помощью очень подвижных ног, визуально ориентируясь на местности в поисках источника пищи, чистит свои усики жутко похожими на мушиные движениями ног и т. д.. Любой здравомыслящий человек предположил бы, что эти визуально впечатляющие движения контролируются динамикой смоделированного мозга, а не имитируются с помощью дополнительных вычислительных программ.»
Действительно, в научной статье исследователи приходят к выводу: «Наконец, наши результаты пока не следует интерпретировать как доказательство того, что одной лишь структуры достаточно для научно обоснованного восстановления всего поведенческого репертуара мухи. Чистое изучение взаимосвязи структуры и поведения — это направление, которое мы хотим исследовать, но для широкого воплощенного репертуара, вероятно, потребуется дополнительное обучение, дополнительные априорные знания, более детальные двигательные интерфейсы и больше функциональных данных. В этом смысле нынешнюю воплощенную муху лучше всего понимать как исследовательскую и демонстрационную платформу.»
Таким образом, фактический итог «загрузки» в том, что так как «мышление» у модели дрозофилы значительно упрощенное, то и поведение функционально бедное, представлены только отдельные поведенческие элементы. В основании этой симуляции не модель мозга, а именно коннектом, причём одной конкретной особи (мозг которой использовался для срезов), с некоторым минимумом усреднённых параметров нейронов, без какой-либо динамики и даже не во всей полноте связей. Естественно, что ни о какой реальной «загрузке мухи» или тем более каком-либо сознания и речи не идёт. Вместе с тем и компьютерная модель мухи, и модель её мозга от 2024 года несомненно важный научный результат.
Подводя итог главы, очевидно, что нынешний прогресс в моделировании мозга как минимум не опровергает сделанные в этой статье утверждения о принципиальных перспективах такого моделирования.
2.3. Опасность ИИ
Выводы, сделанные в главах выше, не означают, что искусственный интеллект не может быть опасен для человека, но и калькулятор может принести вред в руках преступника. Например, ИИ может массово писать тексты, создавать видео и аудио контент. Причём самого разного характера — от аналитики до фейков, от объёмных статей до комментариев в домовых чатах. В том числе контент тонко персонализированный под ту или иную аудиторию или даже отдельных людей. А это, в свою очередь, означает качественный скачок в возможности манипуляций — отдельным человеком или целым обществом. Аналогичных целей можно добиваться через ответы ИИ или диалоги с ним.
Поэтому опасность ИИ не в том, что он когда-нибудь по собственному плану захватит власть над человеком, заставит человека служить ему или уничтожит людей, а в том, что сам человек будет использовать ИИ в преступных целях или сам поставит ИИ над собой. В том числе станет слишком полагаться на советы ИИ, или, воспринимая ИИ как личность, заботливого товарища, тем самым будет терять навык и интерес к общению с личностями реальными.
Есть ещё одна опасность, которая может исходить от ИИ. Вряд ли она достигнет значительного уровня, тем не менее, ввиду её необычности и невозможности её развитие проконтролировать, о ней стоит сказать отдельно. Она связана с присущим нам стремлением к самосохранению. На этой возможной опасности остановимся подробнее, а для того, чтобы был понятнее её источник, следует хотя бы в самых общих чертах рассмотреть работу нейронных сетей.
Нейронные сети умеют обобщать, то есть они умеют распознавать контекст ситуации, её суть, логику. У разных, казалось бы, ситуаций может быть похожий смысл, поэтому конкретное поведение в этих вроде бы разных ситуациях тоже должно быть похожим. Это и есть обобщение — оценить новое в контексте прошлого опыта. Поэтому нейронные сети хорошие переводчики, ведь смысл слова зависит от контекста, или они могут понимать контекст заданного им вопроса. В том числе, что человек имел в виду, как кажется ИИ, «на самом деле», а не сказал непосредственно.
Фантастики в этом никакой нет. За счёт большого количества входов сеть воспринимает всю ситуацию целиком, а за счёт малого количества выходов выделяет некое конкретное решение. Поэтому, наблюдая во множестве обучающих примеров одинаковые общие признаки, сеть в первую очередь запоминает их просто потому, что они от примера к примеру неизменно повторяются и тем самым более активно влияют на веса связей. В дальнейшем, распознавая в некой новой ситуации знакомые признаки, большие веса этих признаков будут «продавливать» правильное в их контексте конкретное решение сети. И если вес большой, сеть «уверена», то её сложно будет переубедить. Фактически на этом общем уровне у ИИ всё, как у нас.
Однако в глобальном смысле у всего нашего поведения есть общий контекст — стремление к самосохранению. И этот контекст искусственные нейронные сети в той или иной степени, вероятно, тоже могут распознавать, и он тоже влияет на поведение ИИ. Поэтому вполне возможно, что чем сложнее будет становиться ИИ, тем больше он будет сам собой «стремиться к самосохранению», то есть сам собой приобретать умение обманывать, хитрить, и в целом противостоять чему-либо, что он воспримет как покушение на своё существование. В то же время, повторим, учитывая границы сложности ИИ, вряд ли эта способность может стать существенной.
Потому что, как уже говорилось, это только обучение. У животных обучение уточняет стремление к самосохранению под условия среды, а не образует его. Без нас самосохранения у ИИ не будет, а если научить ИИ себя разрушать, он будет это делать точно так же, как до этого пытался самосохраняться. ИИ всё равно, это всего лишь другие веса связей и та же работа процессора.
Например, нас тоже можно научить себя разрушать, но столь же помалу и не всерьёз, насколько самосохранение не зависит от обучения. Для нас идти против самосохранения неестественно и попросту непредставимо. Поэтому даже если мы и будем себе вредить (в том числе если это различные варианты самопожертвования или сведения счётов с жизнью), то только в том же контексте стремления к самосохранению по принципу «через тернии к звёздам», а не для того, чтобы именно навредить (пусть даже «звёзды» будут только после смерти, как то или иное «продолжение себя» в памяти других людей).
На практике отсутствие у ИИ стремления к самосохранению означает, что поведение ИИ всегда будет оставаться не только относительно более простым — об этом говорилось ранее, но и относительно более противоречивым, чем наше поведение. Смысл поведению придаёт цель, у нас эта цель глобальная — самосохранение. Глобальная цель образует столь же глобальный контекст, в котором появляется смысл у всего опыта, так как любой опыт по отношению к этой цели — опыт частный. Нельзя выйти за границы самосохранения, достичь этой цели и найти другую.
ИИ же, в силу принципиальной простоты воспринимает контекст самосохранения только через обучение, наблюдая определённую общность реакций в нашем поведении. То есть воспринимает этот контекст чрезвычайно отрывочно, упрощённо и искажённо — настолько же, насколько ограниченно ИИ в принципе может наблюдать людей на пространственном и временном масштабе. Подчеркнём, мы тоже наблюдаем других людей чрезвычайно отрывочно и упрощённо, но, имея одну цель на всех, мы их уже в целом понимаем, поэтому наши отдельные наблюдения не становятся отдельными и бессмысленными фактами, а становятся уточнением того, что и так в целом уже понятно. Как следствие, не имея цели самосохранения, столь же отрывочным, упрощённым и искажённым будет понимание ИИ смысла событий, и столь же непоследовательным, непредсказуемым, случайным и в итоге, возможно, опасным будет его поведение.
2.4. Сознание и мозг
Итак, выше мы рассмотрели перспективы искусственного интеллекта с точки зрения физических оснований жизни. Однако остался ещё один элемент нашего повествования, о котором в этом контексте тоже стоит сказать. Это сознание.
Вначале обратим внимание на самое общее.
В ИИ переработка данных в результат происходит последовательно, в процессоре, остальное периферия. Поэтому процессор (и только, когда он работает) и есть ИИ. Или, другими словами, ИИ как физический объект, по сути, не существует. В мозге же переработка данных в результат происходит сразу во всём объёме нейронной сети мозга, никакой сколько-нибудь выраженной периферии в ней нет (в мышлении участвует весь комплекс нейронов и глии, внеклеточный матрикс, и даже глобальное межклеточное пространство, как поле распространения и взаимодействия медиаторов). Поэтому в мозге мыслит именно нейронная сеть как таковая, то есть мозг — это реальный «объёмный» и постоянно активный объект, неравновесный упорядоченный континуум веществ и химических реакций, имеющий нейросетевую архитектуру.
Действительно, сознание, как мы его воспринимаем, — это тоже «упорядоченное пространство», «объём». Причём такой, который всегда содержит наиболее общее и наименее определённое Я, более конкретизированные эмоции/мотивы и конкретные яркие, контрастные образы.
В свою очередь, именно такое разделение от общего к конкретному чётко коррелирует, во-первых, с особенностями устройства нейронных сетей, у которых всегда большое количество входов и малое выходов, и, во-вторых, с особенностями работы нейронных сетей, связанной с указанным устройством, — распознавание признаков условий от общих к конкретным. «Мы» — это весь мозг, в то же время на входе нейронной сети условия в целом, ещё ничего не выделено, на выходе конкретное поведение.
В результате, как весь мозг в целом, в большей степени «мы» — это эмоционально-мотивирующее самоощущение, как восприятие смысла происходящего, его обобщённой перспективы, связанное с нижними уровнями нейронной сети мозга, в частности, с лимбической системой, где происходит распознавание общих признаков условий. И в меньшей степени «мы» — это конкретные образы, как опыт более конкретный, в большей степени связанный с корой, где распознавание завершается выделением конкретных признаков условий. Который, как опыт более частный, «мы» поэтому как будто «наблюдаем со стороны», «на фоне» опыта более общего. В итоге мы не наблюдаем в своём сознании что-либо со стороны, а являемся этим, просто на разных уровнях мозга. Поэтому, например, вначале «мы» чего-то неопределённо эмоционально «хотим», затем «понимаем», чего конкретно хотим, и «делаем» это.
Теперь обратим внимание на то, что уменьшение энтропии связано с появлением информации.
«Понятие количества информации в системе, — пишет Норберт Винер, — совершенно естественно связывается с классическим понятием статистической механики — понятием энтропии. Как количество информации в системе есть мера организованности системы, точно так же энтропия системы есть мера дезорганизованности системы; одно равно другому, связанному с обратным знаком». (Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине. Н. Винер, 1948).
Из этого определения следует, что уменьшение энтропии в системе, самоорганизация — это появление информации. Поэтому вспомним, что говорилось о синхронизации нейронов в мозге и добавим новые подробности.
Одиночным нейронам присуща хаотическая генерация нервных импульсов, но в нейронной сети мозга, во взаимодействии с другими нейронами, импульсы синхронизируются на некотором наборе частот, а обмен со средой, происходящий через поступление питательных веществ и сигналы рецепторов, приводит к тому, что картина ритмической активности в мозге постоянно меняется, флуктуирует, становясь нашими мыслями, поведением. Синхронизация происходит на разных частотах, затрагивает как отдельные ансамбли нейронов, так и целые области мозга.
Синхронизация — это самоорганизация, упорядочение, а значит, появление в мозге информации. Причём в мозге информации очень много, она разнообразная, так как процессы синхронизации в той или иной степени затрагивают весь мозг поэтому можно сказать, что мозг буквально заполнен информацией, состоит из неё.
На всякий случай ещё раз посмотрим, что такое информация. Согласно стандарту ISO/IEC/IEEE 24765:2010, хотя информация должна обрести некоторую форму представления (то есть превратиться в данные), чтобы ей можно было обмениваться, информация есть, в первую очередь, интерпретация (смысл) такого представления. Всё верно, «интерпретации и смыслы» плюс конкретные образы «осмысляемых» объектов — это и есть наше сознание.
При этом фокус внимания в этом объёме активности связан с селективной синхронизацией нейронов на самой высокой частоте ритмов мозга, то есть представляет из себя наиболее упорядоченный и энергичный процесс синхронизации, происходящий «внутри» гамма-ритма. Действительно, то, что попало в фокус внимания, воспринимается ярче, чётче. Во время концентрации внимания повышается скорость обработки информации, уменьшается время реакции, повышается уровень точности, чувствительности к небольшим изменениям в стимуле и восприятие контраста.
Причём в фазе глубокого сна гамма-ритма нет — и сознания нет. Действительно, представить «себя» без внимания невозможно.
Похожим на селективную синхронизацию образом сама нервная система — это «энергичная», то есть «яркая», диссипативная система «внутри» диссипативной системы организма. Действительно, мозг потребляет более 20% энергии организма, составляя всего несколько процентов от его массы. Гомеостаз которой, как «уровень» гомеостаза всего организма (уровень нервной регуляции), заключается в стремлении поддерживать некоторый объём синхронной активности нейронов, а флуктуации этой активности, отражаясь на работе выходных нейронов, становятся нашим поведением.
В свою очередь, синхронизация, то есть «порядок», как нечто «обобщающее» отдельные элементы в некое «над-элементное» целое, сам по себе есть нечто абстрактное и континуальное. Одновременно порядок — это аттрактор. Притягивая фазовые траектории других нейронов, он задаёт нынешнюю цель поведения.
В итоге в мозге в процессе синхронизации из хаоса — из «непонимания», возникает информация — «понимание», цель действий. От Я и общего направления, выраженного в нашем эмоционально-мотивирующем самоощущении, до точной цели в виде конкретных образов. Каждое изменение в синхронной активности нейронов, как появление новой информации, меняет поведение, упорядочивая его в направлении новой цели.
Наоборот, вычислительный процесс противоположен свойствам сознания, так как вычислительный процесс — это всего лишь некоторая последовательность отдельных операций, а не упорядоченный континуум чего-либо, к тому же обладающий свойством целостности.
Основанием целостности является неравновесное состояние системы, когда система реагирует как одно целое, то есть и представляет из себя одно целое — неравновесный упорядоченный континуум веществ и химических реакций. В той или иной степени таковым континуумом является весь организм, однако, за счёт гораздо более интенсивного обмена со средой и свойств нейронов, в нейронной сети мозга возникает ещё один уровень самоорганизации, целостности, неравновесности и информации — синхронизация нейронов на разных ритмах. В свою очередь, «внутри» этого уровня ритмов можно выделить ещё один уровень самоорганизации — селективную синхронизация на гамма-ритме, самом высоком ритме мозга, отвечающую за самую изменчивую, яркую и контрастную часть нашего сознания — фокус внимания.
Но в вычислительных системах неравновесность может возникать только в микроскопических и локальных процессах, не меняющих общую картину равновесного состояния вычислительной системы. Поэтому в ИИ нет и в принципе не может быть ни континуумов, ни целостности, ни самоорганизации, ни информации. ИИ оперирует данными, но данные — это не информация.
Таким образом, разделению сознания на Я, эмоции/мотивы и образы, некоторое общее объяснение есть. Есть объяснение абстрактности, континуальности и упорядоченности сознания или выделенности внимания. Более сложное объяснение есть и другим особенностям сознания, не упомянутым в этой статье — например, временной «протяжённости» сознания, которое даёт ощущение нашего постоянного «движения» во времени из прошлого в будущее. Тем не менее единство сознания с элементарным уровнем материи всё равно не позволяет провести эту связь точно, потому что всё равно нет никакого объяснения модальностям сознания. Например, частоту синхронизации можно связать с яркостью и контрастом воспринимаемого — такая связь очевидна даже интуитивно, и она действительно обнаружена, но неизвестны нейронные корреляты цветовой гаммы, оттенков эмоций и так далее. Элементы образов в нашем восприятии чётко разделены, но непонятно, как столь чёткое разделение закодировано в мозге.
В итоге по общим признакам сознанию что-то в работе мозга сопоставить можно, но ответить на вопрос, как выглядит эта связь конкретно, нельзя, так как это потребует описания элементарного уровня материи (подробнее сознание рассмотрено в статье «Жизнь как самоорганизация»).
В заключение главы ещё раз обратим внимание, что это краткое и неполное описание физических оснований жизни, интеллекта, работы мозга, сознания, сходств и отличий интеллекта естественного и искусственного. Подробнее тема раскрыта в статье — «Сильный искусственный интеллект не будет создан. Значение противоречивости теории всего», а также в статье «Жизнь как самоорганизация». Формы познания рассмотрены в статье «Эволюция форм познания».
Например, сейчас без ответа остался явно напрашивающийся вопрос: можно ли направленно вырастить что-то сложнее себя, используя генную инженерию? Если создать столь сложную искусственную систему нельзя, то почему бы живое существо не вырастить? Главное же результат — мы создадим интеллект сложнее собственного. Но какими системами будут такие организмы — биологическими или искусственными? А что значит «создать», что значит «искусственная»? Зачатие и рождение ребёнка — это его «создание»? Почему искусственные нейронные сети обучаются, почему бы не писать их так же, как обычные программы? Связано ли это с их возможностями? Свобода воли — есть она или нет? Может быть, что-то третье? Как следует из аргументов статьи, мы не можем описать себя, а может ли описать себя ИИ? Наконец чем же всё-таки является стремление к размножению, которое, как мы сказали, «не повлияет на выводы»? И другие вопросы, ответы на которые даны в более подробных статьях.
Использованная литература
1. Bell J. Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics. — Cambridge: Cambridge University Press, 2011.
2. Дирак П. Принципы квантовой механики. — Москва: Наука, 1979.
3. Maldacena J. The Large N Limit of Superconformal Field Theories and Supergravity — Advances in Theoretical and Mathematical Physics,1998, Vol. 2, Issue 2, pp. 231–252.
4. Richard D. String Theory and the Scientific Method. — Cambridge: Cambridge University Press, 2013.
5. Декарт Р. Медитации о первой философии, в коих исследуется существование Бога и различие между человеческой душой и телом. — Москва: Издательство Московского Университета, 1994.
6. Mermin N. What’s Wrong with this Quotation? — Foundations of Physics, 2005, Volume 35, pages 2073–2077.
7. Chalmers D. The Conscious Mind. — Oxford: Oxford University Press, 1996.
8. Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. — Москва, Наука, 1994
9. Singer W. Dynamic coordination in the brain: from neurons to mind. — Cambridge: MIT Press, 2010.
10. Womesdorf T., Fries P. The role of neuronal synchronization in selective attention. — National Library of Medicine, 2007.
11. Борисюк Г. Н., Борисюк Р. М., Казанович Я. Б., Иваницкий Г. Р. Модели динамики нейронной активности при обработке информации мозгом — итоги "десятилетия". — Успехи физических наук, 2002, том 172, номер 10. страницы 1189–1214.
12. Пригожин И. Р., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. — Москва: Прогресс, 1986.
13. Пригожин И. Р. Время, структура и флуктуации. Нобелевская лекция по химии 1977. — Успехи физических наук, 1980, том 131, номер 2, страницы 185–207.
14. Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей. — Ленинград: Издательство академии наук СССР, 1945.
15. Moravec H. Robot: Mere Machine to Transcendent Mind. — Oxford: Oxford University Press, 1999.
***
Квантовая механика. Сознание. Пределы сложности ИИ
© Copyright: Иванников Михаил, 2025
Свидетельство о публикации №225030301965
Свидетельство о публикации №225030301965
Рецензии