Неизвестный слой реальности
Любопытная статья у egatiro "Взгляд сверху" на тему переосмысления отношения к редукционистскому пониманию причины и следствия. О том, что не только нижний физический уровень может определять более высокие уровни (редукционистский подход, причинность «снизу-->вверх»), но и верхний может влиять на нижний по принципу обратной связи, только инициируемой на более высоком уровне, информационном (причинность «сверху-->вниз»). Просто не могу не привести ее целиком.
* * *
Взгляд сверху
Физик Джордж Эллис считает, что пора переосмыслить наше отношение к редукционистскому пониманию причины и следствия
Взгляните на сложный мир вокруг нас. Мы привыкли считать, что все, что мы видим - люди, деревья, компьютеры - можно понять, изучая поведение частиц, из которых они состоят. Биология определяется химией, которая, в свою очередь, управляется физикой. Очень многое в современной науке основано на таком подходе «снизу-->вверх», так называемом редукционистском взгляде на причину и следствие, поскольку он оказался великолепным средством объяснения множества феноменов. Но можно ли все в мире объяснить, рассматривая части, составляющие целое?
Давайте посмотрим на компьютер. Допустим, вы набираете какой-либо текст, печатая его с помощью клавиатуры, например «Мне нравится этот компьютер, потому что он очень послушный». Электроны в транзисторах в центральном процессоре послушным образом двигаются, что приводит к появлению букв на экране. Действующая при этом физика - уравнение Шредингера для электронов и уравнения Максвелла для электромагнитного поля - не управляет процессом. Напротив, физика слушается ваших указаний, направляя электроны таким образом, что на экране появляется желаемый текст. Это так называемый подход к причинности «сверху-->вниз»: ваш мозг командует пальцам нажимать клавиши, управляет электронами в процессоре и далее на экране.
А что можно сказать о влиянии общества на мозг? Если вы росли среди англофонов, общество таким образом формировало нейронные связи в вашем мозге, что вы свободно говорите и думаете на английском языке. Это еще один пример причинности «сверху-->вниз» - от общества к соединениям синапсов в мозге.
Физикам непривычно думать в ключе причинности «сверху-->вниз», поскольку они привыкли считать, что все течет от микромира к макромиру. В то же время нейробиологи пользуются этим подходом к причинности, чтобы объяснить такие процессы, как зрительное восприятие. В книге «Making Up The Mind» Крис Фриз объясняет что то, что мы видим, определяется тем, что мозг говорит нам увидеть, а не просто обработкой сигналов, поступающих в мозг от сетчатки.
На самом деле, причинность «сверху-->вниз» видна повсюду вокруг нас. Например, это основа Дарвиновской эволюции. Бурый медведь, Ursus arctos, бурый, поскольку он живет в лесу. Особая последовательность в его генах была отобрана в процессе эволюции, так что бурый мех стал результатом развития. Его арктический сородич - белый медведь Ursus maritimus - обладает другой последовательностью в генах, благодаря которой его мех белый, более подходящий для выживания в условиях крайнего севера. В этом процессе окружающая среда определяет генетические последовательности. Это пример причинности «сверху-вниз». Ведь не гены сделали окружающую среду белой, все было наоборот.
Я впервые познакомился с причинностью «сверху-->вниз» в работе Денниса Сциама (Dennis Sciama), ключевой фигуры в современной космологии, изучающего вопросы влияния космологии на локальные физические законы. Мои идеи развивались в процессе бесед с биохимиками и философами, с тех пор мне стало очевидно, насколько повсеместна и значима причинность «сверху-->вниз». Это концепция противостоит сильным редукционистским идеям, которые, я убежден, дают нам неверное представление об окружающем мире и причинно-следственных связях в нем.
Поскольку ученые все чаще фокусируются на сложных системах, это необходимо принимать во внимание.
Идея причинности «сверху-->вниз» предоставляет основу для объяснения процессов в которых комплексные системы с новыми параметрами поведения возникают из комбинаций простых частей. Она также показывает, как сложные объекты, такие как компьютер или мозг способны оказывать причинное влияние на самих себя, хотя они и состоят из транзисторов или нейронов, которые образованы из молекул, состоящих из протонов, нейтронов и электронов. Когда мои мышцы делают то, что я хочу, это происходит благодаря способности сигналов из моего мозге оказывать причинное воздействие: они управляют электронами, двигающими мышцы.
Однако, многие редукционисты считают, что в итоге это всего лишь замаскированная причинность «снизу-->вверх», поскольку физика на самом низком уровне причинно закрыта: не нем нет ничего кроме взаимодействий частиц, таких как протоны и электроны, не оставляя возможности для других причин и причинности «сверху-->вниз».
Это ошибочное мнение. Во-первых, упускается из виду важнейший путь, по которому высокоуровневые структуры направляют низкоуровневые взаимодействия. Парадоксально, что когда у электронов возможно ограниченное движение, например по проводам в компьютере, это создает новые возможности, нежели когда электроны могут двигаться свободно, как например в плазме. Такие ограничения приводят к возникновению высокоуровневой компьютерной способности. Физика дает вещам случиться, но то, что случится, определяется контекстом.
Во-вторых, такие критики мыслят категориями моделей бильярдных шаров, которые оказались успешными в кинетической теории газов: неизменные низкоуровневые объекты с фиксированным поведением взаимодействуют друг с другом через детерминированные законы, и таким образом детерминируют высокоуровневое поведение. Давление газа это результат движения молекул, к примеру. Но в биологии или квантовой механике все не так. Низкоуровневые объекты не неизменны: контекст влияет на их природу и форму поведения. Нейтрон в свободном состоянии распадается за 15 минут, но живет миллиарды лет в связанном состоянии в ядре атома.
Но все еще радикальнее, на самом деле. Иногда низкоуровневые объекты существуют лишь благодаря природе высокоуровневых структур. Это касается всех симбиотических отношений, партнеры в которых не могут выжить будучи разделенными. Их существование возможно лишь при взаимодействии друг с другом как целое. Примером тому из физики служат куперовские пары, ответственные за явление сверхпроводимости. Это пары электронов, которые в обычном состоянии отталкивают друг друга. Но кристаллическая решетка металла изменяется под воздействием заряда электрона таким образом, что она меняет взаимодействие и электроны формируют связанные пары. Таким образом существование объектов, вызывающих сверхпроводимость (куперовские пары) определяется контекстом (кристаллической решеткой). Нельзя вывести явление сверхпроводимости, следуя лишь причинности «снизу-->вверх», эта мысль было блестяще продемонстрирована физиком Робертом Лафлином в речи по случаю получения Нобелевской премии в 1988 году.
Также, в процессе эволюции, адаптационная селекция отметает низкоуровневые элементы, оставляя только те из них, которые больше подходят для высокоуровневых целей - гены, задающие большую силу, например. Благодаря этому из беспорядка возникает порядок. Это центральное положение биологии, но оно также важно и в физике. Например, когда с помощью оптических фильтров гасится нежелательный поляризованный свет.
Концепция причинности «сверху-->вниз» кажется мне более завершенной, но с ней не все согласны. Даже в наши дни многие ученые согласны с идеей причинности «снизу-->вверх», редукционистским взглядом, ярко выраженным нобелевским лауреатом, биохимиком Францисом Криком (Francis Crick) в книге The Astonishing Hypothesis: "Мы, наши радости и печали, воспоминания и амбиции, чувство личности и свободной воли, на самом деле всего лишь поведение огромного собрания нервных клеток и связанных с ними молекул».
Однако, сильный редукционистский подход заставляет задать вопрос, почему Крик приписывает силу причинности нервным клеткам, когда их поведение это всего лишь поведение электронов, передающих сигналы между нейронами. Если вы действительно верите в причинность "снизу-вверх», нельзя назначать силу причинности такому промежуточному уровню - на самом то деле работу проделывают электроны, а может даже и не электроны, а суперструны, фундаментальные кирпичики материи, предсказываемые теорией струн. Высокоуровневые электроны и нейроны всего лишь простые пассажиры, перемещаемые лежащими ниже причинами.
Но нейробиологи убеждены что нейроны осуществляют действительную работу. Это возможно только в том случае, если они направляют и регулируют потоки электронов в аксонах - то есть, если нейроны оказывают причинное влияние «сверху-->вниз» на электроны. Если так, что причинность «сверху-->вниз» можно считать доказанной.
Джордж Эллис - космолог в университете Кейп-Тауна, ЮАР. Область его научных интересов - теория относительности и структура вселенной. В соавторстве со Стивеном Хокингом им написана книга The Large Scale Structure of Space-Time в 1973 году.
* * *
Меня заинтересовали не столько идеи, касающиеся причинности - они представляются мне совершенно естественными, а сопротивление философов вызвано скорее их нежеланием примириться с реальным и независимым от человека существованием во Вселенной таких нематериальных сущностей как информация и математические законы и их способностью влиять на процессы материальные. Куда интереснее вот это упоминание про "фундаментальные кирпичики материи", пусть даже и в контексте теории струн, которая пока не может похвастаться большими успехами.
Евгений Рудный напомнил, что эта статья уже обсуждалась в его блоге, и он в своем комментарии резонно отмечает: "Эллис считает, что математики не изобретают, а открывают математические объекты, и что посредством человеческого разума открытые математические объекты в рамках нисходящей причинности воздействуют на физический мир". Если исходить из реальности информации и математических законов, то так и должно быть.
Евгений так же указал на новую заметку Сабины Хоссенфельдер про супердетерминизм. Опять же, сама эта теория для меня - такой же полет фантазии как многомировая интерпретация, меня гораздо более заинтересовал ее взгляд на существование еще одного слоя реальности, как и в упомянутой выше статье.
Насколько я понял из рассуждений Сабины, по ее мнению измерение параметров одной элементарной частицы на деле это вовсе не измерение одной частицы, а равносильно измерению, скажем, температуры - та же статистика по огромному набору частиц. То есть ниже уровня элементарных частиц лежит еще один уровень, из элементов которого и состоят частицы, причем, на мой взгляд, масштаб его должен быть на столько же порядков мельче, насколько элементарные частицы мельче макрообъектов (поэтому этот - планковский - уровень для нас практически недостижим). Осталось только хотя бы в общих чертах понять, что представляет собой этот новый "более глубокий слой реальности". Приведу немного из Сабины:
* * *
"Из этой головоломки есть только два выхода. Первый - это отвергнуть редукционизм и признать, что некоторые вещи, которые делают большие объекты, не могут быть выведены из того, что делают их составляющие, даже в принципе.
Отрицание редукционизма популярно среди философов, но чрезвычайно непопулярно среди ученых, и по веским причинам. Редукционизм был удивительно успешным и эмпирически обоснованным. Еще более важно то, что никто никогда не предлагал последовательную, нередукционистскую теорию природы (если не считать многословных брошюр, которые даже не ошибочны). И отказ от редукционизма без предложения лучшего объяснения не только бесполезен, но и откровенно антинаучен. Это не помогает нам добиться прогресса.
Другое логическое решение состоит в том, что квантовая механика просто не является фундаментальной теорией, и ее проблемы - это проблеск более глубокого слоя реальности.
Если квантовая механика не является фундаментальной теорией, то причина, по которой мы не можем предсказать результаты квантовых измерений, заключается просто в том, что нам не хватает информации. Квантовая случайность, таким образом, ничем не отличается от случайности, скажем, бросания кубика.
Универсальная связанность, определяющая особенность этой идеи, не раскрывается на уровне элементарных частиц.
Исход бросания кубика в принципе предсказуем. Он непредсказуем на практике, потому что очень чувствителен даже к самым мелким деталям, таким как точное движение вашей руки, несовершенства в форме штампа или шероховатость поверхности, по которой он катится. Так как это информация, которую мы не имеем (или даже если бы мы ее имели, не смогли бы вычислить), бросание кубиков является случайным для всех практических целей. Лучший прогноз, который мы можем сделать, это сказать, что когда мы усредняем по неизвестным, точным деталям, вероятность выпадения любой грани равна 1 из 6.
Вот как нужно понимать квантовую механику. Результаты измерений могут быть в принципе предсказуемы. Просто нам не хватает информации. Таким образом, волновая функция сама по себе не является описанием одной частицы. Это будет среднее значение по всем деталям, которые мы упускаем. Это объясняет, почему квантовая механика делает только вероятностные предсказания. И хотя лежащая в основе новая теория должна воспроизводить предсказания квантовой механики в тех случаях, которые мы уже проверили, если бы у нас была эта теория, мы также могли бы сказать, в каких случаях мы должны были бы видеть отклонения от квантовой механики.
Эта идея подтверждается тем фактом, что эмпирически подтвержденное уравнение, определяющее поведение волновой функции, почти идентично уравнению, которое физики используют для описания поведения коллекций частиц, а не отдельных частиц.
Исторически этот способ осмысления квантовой механики был назван "теорией скрытых переменных". "Скрытые переменные" здесь - это собирательный термин для всей неизвестной информации, из которой, если бы она у нас была, следовал бы результат квантового измерения.
* * *
Во-первых, что касается утверждения Сабины: "отказ от редукционизма без предложения лучшего объяснения не только бесполезен, но и откровенно антинаучен ". А зачем отказываться от редукционизма? Достаточно понять границы его применимости, связанные прежде всего с тем, что как признает сама Сабина, сумма отдельных элементов приобретает новые качества, отсутствующие у отдельных частей. Это точно так же как с теорией эволюции - кое-что с ее помощью можно объяснить, но до определенных пределов, за которыми возникает необходимость введения таких сущностей как целесообразность, планирование, информация и разум. Все, что касается жизни, разума и даже ИИ, полностью ни в редукционизм, ни в теорию эволюции не втиснешь. Нематериальная информация не дает все свести к материальным взаимодействиям. Не учитывая этого момента, Сабина просто скатывается к еще более жесткому детерминизму, перекрывая себе дорогу для дальнейшего движения вперед.
Далее. Если вспомнить, что говорит Скотт Ааронсон в своей книге "Квантовые вычисления со времен Демокрита" (см. предыдущий пост), получается, что вот этот неизвестный слой реальности - фактически чистая математика, а значит все ее законы - тоже объективная реальность, никак не зависящая от наличия человека во Вселенной. Если в ней уже возник или возникнет другой, совершенно отличный от нас мыслящий субъект, он должен прийти к точно таким же математическим законам, что и мы; не изобрести что-то новое, а открыть как минимум то, что уже открыли мы. Это совпадает и с тем, что говорит Евгений Рудный про взгляды Дж.Эллиса:
"Эллис считает, что математики не изобретают, а открывают математические объекты, и что посредством человеческого разума открытые математические объекты в рамках нисходящей причинности воздействуют на физический мир".
А дальше от математики уже можно переходить и к информации, которая эмерджентно возникает на несколько уровней сложности выше, чем базовый планковский уровень (так же как эмерджентно возникают новые механизмы взаимодействия при переходах от одного уровня сложности к другому в молекулярных, механических и прочих системах, не сводимые к сумме их частей, о чем упоминает Сабина). Информация является самым верхним уровнем организации и самоорганизации материи, причем не просто базирующимся на математических законах, управляющих материей, но и целенаправленно использующим их для функционирования и воспроизводства того, что мы называем жизнью и мышлением. Именно за счет этого верхнего уровня и возникает возможность причинности «сверху-вниз», иначе живое было бы лишь механизмом, подчиняющимся базовой причинности «снизу-->вверх».
Но этого не видят не только люди науки, но даже философы, не ограниченные необходимостью отвлекаться на проведение экспериментов, подтверждающих плоды их размышлений. Похоже, что ученые, вынужденные на протяжении долгой истории науки пристально, сосредоточенно, все глубже и глубже вглядываться в многообразный и завораживающий калейдоскоп явлений природы, посадили себе глаза и приобрели сильнейшую близорукость, так что не в состоянии уже видеть вдаль и охватывать новые незнакомые горизонты. Это очень печально.
* * *
Взгляд сверху
Физик Джордж Эллис считает, что пора переосмыслить наше отношение к редукционистскому пониманию причины и следствия
Взгляните на сложный мир вокруг нас. Мы привыкли считать, что все, что мы видим - люди, деревья, компьютеры - можно понять, изучая поведение частиц, из которых они состоят. Биология определяется химией, которая, в свою очередь, управляется физикой. Очень многое в современной науке основано на таком подходе «снизу-->вверх», так называемом редукционистском взгляде на причину и следствие, поскольку он оказался великолепным средством объяснения множества феноменов. Но можно ли все в мире объяснить, рассматривая части, составляющие целое?
Давайте посмотрим на компьютер. Допустим, вы набираете какой-либо текст, печатая его с помощью клавиатуры, например «Мне нравится этот компьютер, потому что он очень послушный». Электроны в транзисторах в центральном процессоре послушным образом двигаются, что приводит к появлению букв на экране. Действующая при этом физика - уравнение Шредингера для электронов и уравнения Максвелла для электромагнитного поля - не управляет процессом. Напротив, физика слушается ваших указаний, направляя электроны таким образом, что на экране появляется желаемый текст. Это так называемый подход к причинности «сверху-->вниз»: ваш мозг командует пальцам нажимать клавиши, управляет электронами в процессоре и далее на экране.
А что можно сказать о влиянии общества на мозг? Если вы росли среди англофонов, общество таким образом формировало нейронные связи в вашем мозге, что вы свободно говорите и думаете на английском языке. Это еще один пример причинности «сверху-->вниз» - от общества к соединениям синапсов в мозге.
Физикам непривычно думать в ключе причинности «сверху-->вниз», поскольку они привыкли считать, что все течет от микромира к макромиру. В то же время нейробиологи пользуются этим подходом к причинности, чтобы объяснить такие процессы, как зрительное восприятие. В книге «Making Up The Mind» Крис Фриз объясняет что то, что мы видим, определяется тем, что мозг говорит нам увидеть, а не просто обработкой сигналов, поступающих в мозг от сетчатки.
На самом деле, причинность «сверху-->вниз» видна повсюду вокруг нас. Например, это основа Дарвиновской эволюции. Бурый медведь, Ursus arctos, бурый, поскольку он живет в лесу. Особая последовательность в его генах была отобрана в процессе эволюции, так что бурый мех стал результатом развития. Его арктический сородич - белый медведь Ursus maritimus - обладает другой последовательностью в генах, благодаря которой его мех белый, более подходящий для выживания в условиях крайнего севера. В этом процессе окружающая среда определяет генетические последовательности. Это пример причинности «сверху-вниз». Ведь не гены сделали окружающую среду белой, все было наоборот.
Я впервые познакомился с причинностью «сверху-->вниз» в работе Денниса Сциама (Dennis Sciama), ключевой фигуры в современной космологии, изучающего вопросы влияния космологии на локальные физические законы. Мои идеи развивались в процессе бесед с биохимиками и философами, с тех пор мне стало очевидно, насколько повсеместна и значима причинность «сверху-->вниз». Это концепция противостоит сильным редукционистским идеям, которые, я убежден, дают нам неверное представление об окружающем мире и причинно-следственных связях в нем.
Поскольку ученые все чаще фокусируются на сложных системах, это необходимо принимать во внимание.
Идея причинности «сверху-->вниз» предоставляет основу для объяснения процессов в которых комплексные системы с новыми параметрами поведения возникают из комбинаций простых частей. Она также показывает, как сложные объекты, такие как компьютер или мозг способны оказывать причинное влияние на самих себя, хотя они и состоят из транзисторов или нейронов, которые образованы из молекул, состоящих из протонов, нейтронов и электронов. Когда мои мышцы делают то, что я хочу, это происходит благодаря способности сигналов из моего мозге оказывать причинное воздействие: они управляют электронами, двигающими мышцы.
Однако, многие редукционисты считают, что в итоге это всего лишь замаскированная причинность «снизу-->вверх», поскольку физика на самом низком уровне причинно закрыта: не нем нет ничего кроме взаимодействий частиц, таких как протоны и электроны, не оставляя возможности для других причин и причинности «сверху-->вниз».
Это ошибочное мнение. Во-первых, упускается из виду важнейший путь, по которому высокоуровневые структуры направляют низкоуровневые взаимодействия. Парадоксально, что когда у электронов возможно ограниченное движение, например по проводам в компьютере, это создает новые возможности, нежели когда электроны могут двигаться свободно, как например в плазме. Такие ограничения приводят к возникновению высокоуровневой компьютерной способности. Физика дает вещам случиться, но то, что случится, определяется контекстом.
Во-вторых, такие критики мыслят категориями моделей бильярдных шаров, которые оказались успешными в кинетической теории газов: неизменные низкоуровневые объекты с фиксированным поведением взаимодействуют друг с другом через детерминированные законы, и таким образом детерминируют высокоуровневое поведение. Давление газа это результат движения молекул, к примеру. Но в биологии или квантовой механике все не так. Низкоуровневые объекты не неизменны: контекст влияет на их природу и форму поведения. Нейтрон в свободном состоянии распадается за 15 минут, но живет миллиарды лет в связанном состоянии в ядре атома.
Но все еще радикальнее, на самом деле. Иногда низкоуровневые объекты существуют лишь благодаря природе высокоуровневых структур. Это касается всех симбиотических отношений, партнеры в которых не могут выжить будучи разделенными. Их существование возможно лишь при взаимодействии друг с другом как целое. Примером тому из физики служат куперовские пары, ответственные за явление сверхпроводимости. Это пары электронов, которые в обычном состоянии отталкивают друг друга. Но кристаллическая решетка металла изменяется под воздействием заряда электрона таким образом, что она меняет взаимодействие и электроны формируют связанные пары. Таким образом существование объектов, вызывающих сверхпроводимость (куперовские пары) определяется контекстом (кристаллической решеткой). Нельзя вывести явление сверхпроводимости, следуя лишь причинности «снизу-->вверх», эта мысль было блестяще продемонстрирована физиком Робертом Лафлином в речи по случаю получения Нобелевской премии в 1988 году.
Также, в процессе эволюции, адаптационная селекция отметает низкоуровневые элементы, оставляя только те из них, которые больше подходят для высокоуровневых целей - гены, задающие большую силу, например. Благодаря этому из беспорядка возникает порядок. Это центральное положение биологии, но оно также важно и в физике. Например, когда с помощью оптических фильтров гасится нежелательный поляризованный свет.
Концепция причинности «сверху-->вниз» кажется мне более завершенной, но с ней не все согласны. Даже в наши дни многие ученые согласны с идеей причинности «снизу-->вверх», редукционистским взглядом, ярко выраженным нобелевским лауреатом, биохимиком Францисом Криком (Francis Crick) в книге The Astonishing Hypothesis: "Мы, наши радости и печали, воспоминания и амбиции, чувство личности и свободной воли, на самом деле всего лишь поведение огромного собрания нервных клеток и связанных с ними молекул».
Однако, сильный редукционистский подход заставляет задать вопрос, почему Крик приписывает силу причинности нервным клеткам, когда их поведение это всего лишь поведение электронов, передающих сигналы между нейронами. Если вы действительно верите в причинность "снизу-вверх», нельзя назначать силу причинности такому промежуточному уровню - на самом то деле работу проделывают электроны, а может даже и не электроны, а суперструны, фундаментальные кирпичики материи, предсказываемые теорией струн. Высокоуровневые электроны и нейроны всего лишь простые пассажиры, перемещаемые лежащими ниже причинами.
Но нейробиологи убеждены что нейроны осуществляют действительную работу. Это возможно только в том случае, если они направляют и регулируют потоки электронов в аксонах - то есть, если нейроны оказывают причинное влияние «сверху-->вниз» на электроны. Если так, что причинность «сверху-->вниз» можно считать доказанной.
Джордж Эллис - космолог в университете Кейп-Тауна, ЮАР. Область его научных интересов - теория относительности и структура вселенной. В соавторстве со Стивеном Хокингом им написана книга The Large Scale Structure of Space-Time в 1973 году.
* * *
Меня заинтересовали не столько идеи, касающиеся причинности - они представляются мне совершенно естественными, а сопротивление философов вызвано скорее их нежеланием примириться с реальным и независимым от человека существованием во Вселенной таких нематериальных сущностей как информация и математические законы и их способностью влиять на процессы материальные. Куда интереснее вот это упоминание про "фундаментальные кирпичики материи", пусть даже и в контексте теории струн, которая пока не может похвастаться большими успехами.
Евгений Рудный напомнил, что эта статья уже обсуждалась в его блоге, и он в своем комментарии резонно отмечает: "Эллис считает, что математики не изобретают, а открывают математические объекты, и что посредством человеческого разума открытые математические объекты в рамках нисходящей причинности воздействуют на физический мир". Если исходить из реальности информации и математических законов, то так и должно быть.
Евгений так же указал на новую заметку Сабины Хоссенфельдер про супердетерминизм. Опять же, сама эта теория для меня - такой же полет фантазии как многомировая интерпретация, меня гораздо более заинтересовал ее взгляд на существование еще одного слоя реальности, как и в упомянутой выше статье.
Насколько я понял из рассуждений Сабины, по ее мнению измерение параметров одной элементарной частицы на деле это вовсе не измерение одной частицы, а равносильно измерению, скажем, температуры - та же статистика по огромному набору частиц. То есть ниже уровня элементарных частиц лежит еще один уровень, из элементов которого и состоят частицы, причем, на мой взгляд, масштаб его должен быть на столько же порядков мельче, насколько элементарные частицы мельче макрообъектов (поэтому этот - планковский - уровень для нас практически недостижим). Осталось только хотя бы в общих чертах понять, что представляет собой этот новый "более глубокий слой реальности". Приведу немного из Сабины:
* * *
"Из этой головоломки есть только два выхода. Первый - это отвергнуть редукционизм и признать, что некоторые вещи, которые делают большие объекты, не могут быть выведены из того, что делают их составляющие, даже в принципе.
Отрицание редукционизма популярно среди философов, но чрезвычайно непопулярно среди ученых, и по веским причинам. Редукционизм был удивительно успешным и эмпирически обоснованным. Еще более важно то, что никто никогда не предлагал последовательную, нередукционистскую теорию природы (если не считать многословных брошюр, которые даже не ошибочны). И отказ от редукционизма без предложения лучшего объяснения не только бесполезен, но и откровенно антинаучен. Это не помогает нам добиться прогресса.
Другое логическое решение состоит в том, что квантовая механика просто не является фундаментальной теорией, и ее проблемы - это проблеск более глубокого слоя реальности.
Если квантовая механика не является фундаментальной теорией, то причина, по которой мы не можем предсказать результаты квантовых измерений, заключается просто в том, что нам не хватает информации. Квантовая случайность, таким образом, ничем не отличается от случайности, скажем, бросания кубика.
Универсальная связанность, определяющая особенность этой идеи, не раскрывается на уровне элементарных частиц.
Исход бросания кубика в принципе предсказуем. Он непредсказуем на практике, потому что очень чувствителен даже к самым мелким деталям, таким как точное движение вашей руки, несовершенства в форме штампа или шероховатость поверхности, по которой он катится. Так как это информация, которую мы не имеем (или даже если бы мы ее имели, не смогли бы вычислить), бросание кубиков является случайным для всех практических целей. Лучший прогноз, который мы можем сделать, это сказать, что когда мы усредняем по неизвестным, точным деталям, вероятность выпадения любой грани равна 1 из 6.
Вот как нужно понимать квантовую механику. Результаты измерений могут быть в принципе предсказуемы. Просто нам не хватает информации. Таким образом, волновая функция сама по себе не является описанием одной частицы. Это будет среднее значение по всем деталям, которые мы упускаем. Это объясняет, почему квантовая механика делает только вероятностные предсказания. И хотя лежащая в основе новая теория должна воспроизводить предсказания квантовой механики в тех случаях, которые мы уже проверили, если бы у нас была эта теория, мы также могли бы сказать, в каких случаях мы должны были бы видеть отклонения от квантовой механики.
Эта идея подтверждается тем фактом, что эмпирически подтвержденное уравнение, определяющее поведение волновой функции, почти идентично уравнению, которое физики используют для описания поведения коллекций частиц, а не отдельных частиц.
Исторически этот способ осмысления квантовой механики был назван "теорией скрытых переменных". "Скрытые переменные" здесь - это собирательный термин для всей неизвестной информации, из которой, если бы она у нас была, следовал бы результат квантового измерения.
* * *
Во-первых, что касается утверждения Сабины: "отказ от редукционизма без предложения лучшего объяснения не только бесполезен, но и откровенно антинаучен ". А зачем отказываться от редукционизма? Достаточно понять границы его применимости, связанные прежде всего с тем, что как признает сама Сабина, сумма отдельных элементов приобретает новые качества, отсутствующие у отдельных частей. Это точно так же как с теорией эволюции - кое-что с ее помощью можно объяснить, но до определенных пределов, за которыми возникает необходимость введения таких сущностей как целесообразность, планирование, информация и разум. Все, что касается жизни, разума и даже ИИ, полностью ни в редукционизм, ни в теорию эволюции не втиснешь. Нематериальная информация не дает все свести к материальным взаимодействиям. Не учитывая этого момента, Сабина просто скатывается к еще более жесткому детерминизму, перекрывая себе дорогу для дальнейшего движения вперед.
Далее. Если вспомнить, что говорит Скотт Ааронсон в своей книге "Квантовые вычисления со времен Демокрита" (см. предыдущий пост), получается, что вот этот неизвестный слой реальности - фактически чистая математика, а значит все ее законы - тоже объективная реальность, никак не зависящая от наличия человека во Вселенной. Если в ней уже возник или возникнет другой, совершенно отличный от нас мыслящий субъект, он должен прийти к точно таким же математическим законам, что и мы; не изобрести что-то новое, а открыть как минимум то, что уже открыли мы. Это совпадает и с тем, что говорит Евгений Рудный про взгляды Дж.Эллиса:
"Эллис считает, что математики не изобретают, а открывают математические объекты, и что посредством человеческого разума открытые математические объекты в рамках нисходящей причинности воздействуют на физический мир".
А дальше от математики уже можно переходить и к информации, которая эмерджентно возникает на несколько уровней сложности выше, чем базовый планковский уровень (так же как эмерджентно возникают новые механизмы взаимодействия при переходах от одного уровня сложности к другому в молекулярных, механических и прочих системах, не сводимые к сумме их частей, о чем упоминает Сабина). Информация является самым верхним уровнем организации и самоорганизации материи, причем не просто базирующимся на математических законах, управляющих материей, но и целенаправленно использующим их для функционирования и воспроизводства того, что мы называем жизнью и мышлением. Именно за счет этого верхнего уровня и возникает возможность причинности «сверху-вниз», иначе живое было бы лишь механизмом, подчиняющимся базовой причинности «снизу-->вверх».
Но этого не видят не только люди науки, но даже философы, не ограниченные необходимостью отвлекаться на проведение экспериментов, подтверждающих плоды их размышлений. Похоже, что ученые, вынужденные на протяжении долгой истории науки пристально, сосредоточенно, все глубже и глубже вглядываться в многообразный и завораживающий калейдоскоп явлений природы, посадили себе глаза и приобрели сильнейшую близорукость, так что не в состоянии уже видеть вдаль и охватывать новые незнакомые горизонты. Это очень печально.