Дэвид Дойч. Структура реальности. Книга британского физика и философа Дэвида Дойча, одного из создателей концепции квантовых вычислений, наглядно демонстрирует, что эпоха великих философских


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Дэ
вид Дойч. Структура реальности

Книга британского физика и философа Дэвида Дойча͕ одного из создателей концепции квантовых
вычислений͕ наглядно демонстрирует͕ что эпоха великих философских систем вовсе не осталась в
прошлом. Автор выстраивает целостный и
согласующийся с научными знаниями ответ на один из
самых фундаментальных философских вопросов͗ какова подлинная природа реальности.
Структура
реальности

по Дойчу сплетается из четырех основных нитей. ото
квантовая механика
c

ее
множественными мирами͕

эпист
емология Карла Поппера͕ ра
скрывающая путь научного знания
;
основан
ная аьюрингом теория вычислений͖ и͕ наконец͕
теория эволюции͕ объясняющая развитие не
только жизни͕ но и цивилизации.

Дэвид Дойч. Структура реальности
.
2

М.͗ Альпина нон
-
фикшн͕ 2017.
2

430 с
.


Купить цифровую книгу в
ЛитРес
͕ бумажную книгу в
Ozon

или
Лабиринте

Главная цель этой книги
2

не защищать приведенные в ней теории͕ а исследовать͕ какой была бы
структура реальности͕ если бы эти теории оказались истинными.

Глава 1. Теория Всего

Одно из
самых ценных͕ значимых и полезных качеств человеческой мысли
2

ее способность
открывать и объяснять структуру реальности. Однако некоторые философы͕ и даже ученые͕
недооценивают роль объяснения в науке. Для них основная цель научной теории заключается не в

объяснении чего
-
либо͕ а в предсказании результатов экспериментов. аакой взгляд называется
инструментализмом

(поскольку в этом случае теория
2

всего лишь «инструмент» для
предсказания).

Стивен
Чайнберг
͕ явно говорил с позиций инструментализма͕ когда следующим образом
прокомментировал объяснение гравитации ойнштейном͗ «Чажно иметь возможность предсказать
картины звездного неба
на фотоснимках астрономов͕ частоту спектральных линий и т.п.͕ а то͕
припишем ли мы эти прогнозы физическому воздействию гравитационных полей на движение
планет и фотонов [как это было в физике до ойнштейна] или искривлению пространства и времени͕
просто не

имеет значения.»

На мой взгляд͕ прежде всего важны объяснительные возможности теории͕ а уж потом͕ в качестве
дополнения͕
2

ее предсказательные возможности. Крайняя форма инструментализма͕ называемая
позитивизм

утверждает͕ что все положения͕ отличные от те
х͕ которые описывают или
предсказывают наблюдения͕ не только излишни͕ но и бессмысленны. Сказать͕ что предсказание
2

цель научной теории͕ значит перепутать средства и цели.

Проведение экспериментальных исследований
2

это лишь один из многих процессов͕ кото
рые
должна осуществить теория для достижения истинной цели науки͕ которая заключается в
объяснении мира. Понимание
2

это одна из высших функций человеческого мозга и разума͕ и эта
функция уникальна. Многие другие физические системы͕ например͕ мозг животных
͕ компьютеры и
другие машины͕ могут сравнивать факты и действовать в соответствии с ними. Но в настоящее время
мы не знаем ничего͕ кроме человеческого разума͕ что было бы способно понять объяснение или
желало бы получить его прежде всего.

Чопрос о том͕ сло
жнее или проще становится понять все͕ что понято͕ зависит от равновесия двух
противоположных результатов роста знания͗ расширения и углубления наших теорий. Из
-
за
расширения наших теорий понять их сложнее͕ из
-
за углубления
2

проще. Одно из положений этой
к
ниги состоит в том͕ что углубление медленно͕ но уверенно побеждает. Мы не удаляемся от
состояния͕ когда один человек способен понять все͕ что понято͕ мы приближаемся к нему.

с полагаю͕ еще один ошибочный взгляд на природу науки͕ который не одобряют многие
научные
критики͕ но (увы!) одобряют многие ученые͗ наука по существу является редукционной. ото все
равно͕ что сказать͕ что наука сомнительно упрощает все объяснения͕ раскладывая их на
составляющие. Концепция редукционистов естественно приводит к созданию
иерархии предметов и
теорий в соответствии с тем͕ насколько они близки к «самому низкому уровню» известных
предсказательных теорий.

свления высокого уровня с понятными фактами͕ которые нельзя просто вывести из теорий низкого
уровня͕ называются исходящими я
влениями. жель наук высокого уровня
2

дать нам возможность
понять исходящие явления.

Противоположность редукционизма
2

холизм
͕ идея о том͕ что единственно правильные объяснения
составлены на основе систем высокого уровня͕
2

еще более ошибочна͕ чем редукцио
низм. иего
ожидают от нас холисты? аого͕ что мы прекратим наши поиски молекулярного происхождения
болезней? ито мы откажемся от того͕ что люди состоят из дробноатомных частиц? аам͕ где
существуют упрощенные объяснения͕ они столь же желанны͕ как любые други
е. аам͕ где целые
науки упрощаются до наук низкого уровня͕ мы͕ ученые͕ обязаны найти эти упрощения͕ так же как
обязаны открывать любое знание.

с

считаю͕

структура научного объяснения не отражает иерархию редукционистов. Объяснения
существуют на каждом уров
не иерархии. Многие из них независимы и относятся только к понятиям
конкретного уровня

Ч физике существует две теории͕ значительно более глубокие͕ чем остальные. Первая
2

это общая
теория относительности͕ по
-
моему͕ наша лучшая теория пространства͕ времени
и гравитации. Чторая
2

еще бол
ее глубокая
2

квантовая теория.
Квантовая теория является одной из четырех основных
нитей͕ образующих наше настоящее
понимание структуры реальности
.

Редукционизм принимает не только то͕ что объяснение всегда состоит из разделе
ния системы на
более маленькие и простые системы͕ но и то͕ что все поздние события объясняются на основе
ранних͖ другими

словами͕ единственный способ что
-
то объяснить
2

сформулировать причины этого.
Но

большая часть нашего знания

существует в форме теорий
высокого уровня об исходящих
явлениях и͕ следовательно͕ по определению практически

не поддается выражению в виде
формулировок начального состояния. Например͕ в большей части решений уравнений движения
Чселенная в своем начальном состоянии не обладает свойс
твами͕ необходимыми для появления
жизни. Следовательно͕ наше знание того͕ что жизнь появилась͕
2

значительная часть
дополнительных данных.

ааким образом͕ характер многих наших описаний͕ предсказаний и объяснений реальности не имеет
ничего общего с теорией
«начального состояния
»͕
к которой приводит

редукционизм.

Структура
реальности состоит не только из составляющих редукционизма͕ как
-
то͗ пространство͕ время и
дробноатомные частицы͕
2

но и из жизни͕ мыслей͕ вычислений и многого другого͕

ари другие основные н
ити объяснения͕ через которые мы стремимся понять структуру реальности͕
относятся к «высокому уровню» с точки зрения квантовой теории. ото теория эволюции
(первоначально эволюции живых организмов)͕ эпистемология (теория познания) и теория
вычисления (о выч
ислительных машинах и о том͕ что они могут вычислить͕ а что не могут).

М
ежду
основными принципами этих четырех͕ на первый взгляд͕ независимых предметов были обнаружены
такие глубокие и разнообразные

связи͕ что наилучшим образом понять один из них͕ не поним
ая три
оставшиеся͕ стало невозможно.

Глава 2. Тени

Представьте себе͕ что в темной комнате͕ где нет других источников света͕ включили электрический
фонарик. Около фонарика свет наиболее яркий͕ а по мере удаления от него свет тускнеет͕ так как луч
расширяетс
я͕ чтобы осветить все большую площадь. На расстоянии примерно 10 000 км свет
фонарика станет слишком слабым͕ чтобы человеческий глаз мог его различить͕ и наблюдатель
ничего не увидит.

Глаз лягушки в несколько раз чувствительнее человеческого͗ этого как раз

достаточно͕ чтобы
эксперимент принес существенно иной результат.
Если наблюдателем будет лягушка и она будет
удаляться от электрического фонарика͕ момент͕ когда она полностью потеряет его из вида͕ никогда
не наступит. Чместо этого лягушка увидит͕ что фона
рик начал мигать. Чспышки будут видны через
неравные промежутки времени͕ которые будут увеличиваться по мере удаления лягушки от
фонарика. А вот яркость каждой отдельной вспышки не будет меньше. На расстоянии 100 млн. км от
фонарика лягушка будет видеть в
среднем только одну вспышку света в день͕ но эта вспышка будет
столь же яркой͕ как и наблюдаемая с любого другого расстояния. Каждая вспышка͕ которую видит
лягушка͕ вызвана фотоном͕ воздействующим на сетчатку ее глаз (рис. 1).


Рис. 1
. Лягушки могут видет
ь отдельные фотоны

С
войство появления света в виде шариков дискретных размеров называется квантованием.
Отдельный шарик͕ фотон͕ называется квантом
.
Квантовая теория получила свое название от этого
свойства͕ которое она приписывает всем

измеримым физическим

величинам. Ч

физике
в принципе
не существует измеримых непрерывных величин.

Предположим͕ что свет фонарика проходит через два последовательных маленьких отверстия в
светонепроницаемых экранах

и падает затем на третий экран (рис. 2).

Если уменьшать диаметр

отверстий и увеличивать расстояние между экранами͕ превратится ли конус между вторым и третьим
экранами в тонкую прямую линию?


Рис. 2. Получение узкого луча света͕ проходящего через два последовательных отверстия

Оказывается͕ что нет! ием меньше диаметр

отверстия͕ тем сильнее свет уклоняется от
прямолинейного пути. Появляютс
я сложные картины света и тени.

На рис. 3 показана часть картины теней (на третьем экране)͕ создаваемой на расстоянии 3 м двумя
прямыми параллельными щелями в светонепроницаемой перег
ородке второго экрана
. кели
находятся на расстоянии 0͕2 мм друг от друга и освещаются нера
сходящимся красным лучом лазера
.

(
Д
ля облегчения восприятия я несколько упростил описание.
2

Прим. Багузина
͖ популярное
объяснение можно найти в Интернете͕ по запросу

квантовая физика эксперимент с двумя щелями
,
например͕
здесь
)
.


Рис. 3
. аень͕ отбрасываемая перегородкой с двумя прямыми параллельными щелями

Если

бы свет распространялся прямолинейно͕ то на рис. 3 мы бы увидели две ярких полосы с
резкими границами͕ расположенные на расстоянии 0͕2 мм друг от друга͕ а остальная часть экрана
осталась бы в тени. Но в действительности свет искривляется так͕ что образует

много ярких и темных
полос без резких границ.

Но самое интересное происходит͕ если мы
прорежем в перегородке еще пару щелей͕ сдвинув их на
половину расстояния между первыми двумя͕ так что получится четыре щ
ели͕ разделен
ные
расстоянием в 0͕1 мм

(рис. 4).

Н
екоторые ранее освещенные участки͕ стали темными!

ото остается
неизменным͕ даже если эксперимент проводят с отдельными частицами. жепочка рассуждений͕
основанных на этом факте͕ исключает возможность того͕ что вселенная͕ окружающая нас͕
2

это вся
реальность
. Ч действительности͕ вся физическая реальность͕ мультиверс͕ содержит огромное
количество параллельных вселенных. (
Замечу͕ что это не единственное объяснение͕ которое
используют ученые. Правда͕ довольно популярное.
2

Прим. Багузина
).


Рис. 4
. аени͕ отбрас
ываемые перегородкой с (а) четырьмя и (b) двумя параллельными щелями

(повторен рис. 3 для сравнения)

Глава 3. Решение проблем

Предполагается͕ что теорию открывают͕ «экстраполируя» или «обобщая» результаты наблюдений.
аогда͕ если множество наблюдений соотве
тствует теории и ни одно из них не отклоняется от нее͕
теорию считают доказанной
2

более верной͕ вероятной или надежной

(рис. 5)
.


Рис. 5
. Схема индукции

О
днако͕

индуктивное представле
ние о науке глубоко ложно.
Более того͕ даже простые предсказания
нельзя

доказать с помощью результатов наблюдений͕ как показал в своей истории о цыпленке
Бертран Рассел

(см.
Бертран Рассел. иеловеческое познание͕ его сферы и границы
;

м
ного лет спустя
эту историю популяризировал Н
ассим аалеб в
иерном лебеде
.
2

Прим. Багузина
).
жыпленок заметил͕
что фермер каждый день приходит͕ чтобы накормить его. ото говорило о том͕ что фермер будет
продолжать каждый день приносить еду. Индуктивисты по
лагают͕ что цыпленок «экстраполировал»
свои наблюдения в теорию͕

и каждый раз͕ когда его кормят͕ эта теория получает все больше
доказательств. Затем однажды пришел фермер и свернул цыпленку шею. Разочарование͕ которое
испытал цыпленок Рассела͕ испытали три
ллионы других цыплят. ото индуктивно доказывает вывод͕
что индукция не может доказать ни одного вывода!

На самом деле͕ экстраполировать наблюдения невозможно͕ пока их не поместят в рамки
объяснений.

Наблюдения не могут играть ни одну роль͕ которую им припи
сывает схема

индуктивизма͕ даже в отношении простых предсказаний͕ не говоря уже о настоящих объяснительных
теориях.

К счастью͕ общепринятую теорию научного познания͕ которая своей современной
формулировкой обязана главным образом философу Карлу Попперу

в э
том смысле действительно
можно считать объяснительной теорией. Она рассматривает науку как процесс решения задач.

ааким образ
ом͕ в противовес схеме индукции (см.
рис.

5)
͕ научное открытие не должно начинаться с
результатов наблюдений. Но оно всегда начинае
тся с задачи. Под «задачей» я понимаю не
обязательно практическую трудную ситуацию или источник трудностей. с имею в виду набор идей͕
который выглядит неадекватным и который стоит попытаться усовершенствовать

(рис. 6)
.


Рис. 6
. Процесс решения задачи

При
решении задачи мы ищем новые или усовершенствованные теории͕ которые содержат
объяснения без недостатков͕ но сохраняют д
остоинства существующих теорий. С
труктура научных
гипотез направлена на нахождение объяснений͕ предсказания которых можно проверить
эксп
ериментально. Ч идеале мы всегда ищем решающие экспериментальные проверки
2

эксперименты͕ результат которых͕ каким бы он ни был͕ заявит о несостоятельности одной или
нескольких конкурирующих теорий.

Здесь я должен упомянуть об

асимметрии͕ которая очень важ
на в философии и методологии науки͗
асимметрии между экспериментальным опровержением и экспериментальным подтверждением.
аогда как неправильное предсказание автоматически переводит лежащее в его основе объяснение в
разряд неудовлетворительных͕ правильное п
редсказание вообще ничего не говорит об объяснении͕
лежащем в его основе.

П
роцесс получения решений изначально сложен.

оволюция или метод проб и ошибок
2

особенно

сконцентрированная͕ целенаправленная форма этого метода͕ называемая научным открытием͕
2

един
ственный способ осуществить это. Именно по этой причине Поппер назвал свою теорию о том͕
что знание может увеличиться только через гипотезы и опровержения͕

эволюционной

эпистемологией.

Давайте сравним рисунки 5

и
6
. Посмотрите͕ насколько отличаются эти две

концепции научного
процесса. Индуктивизм основывается на наблюдениях и предсказаниях͕ тогда как наука в
действительности основывается на задачах и объяснениях. Индуктивизм предполагает͕ что теории
каким
-
то образом извлекают или получают из наблюдений͕ или

доказывают с помощью
наблюдений͕ тогда как в действительности теории начинаются с недоказанных гипотез͕ возникших в
чьем
-
то разуме и͕ как прав
ило͕ предшествующих наблюдениям.

Индуктивизм
2

опасный источник
повторяющихся ошибок разного рода потому что на п
ервый взгляд͕ он весьма правдоподобен. Но
это не так.

Глава 4. Критерии реальности

Челикий физик Галилео Галилей͕ которого также можно считать первым физиком в современном
смысле͕ сделал много открытий не только в самой физике͕ но и в методологии науки.

Го
воря его
словами͗ «Книга Природы написана математическими символами». ото было сознательное
сравнение с той другой Книгой͕ на
которую традиционно полагались.

Галилео понимал͕ что если его метод действительно надежен͕ то͕ где бы его ни применяли͕ его
выводы

всегда будут более предпочтительны͕ чем все остальные͕

полученные с помощью других
методов. Поэтому он настаивал͕ что научное рассуждение превосходит не только интуицию и
здравый смысл͕ но и религиозные доктрины и откровения. Именно эту идею͕ а не
гелиоце
нтрическую теорию͕ как таковую͕ власти сочли опасной.

Б
уквально в природе невозможно «прочитать» и частицы теории͗ это ошибка индуктивизма. Но там
есть нечто другое͗ свидетельства͕ или͕ выражаясь более точно͕ реальность͕ которая предоставляет
нам эти свиде
тельства͕ если мы взаимодействуем с ней должным образом. Если нам дана крупица
теории или даже крупицы нескольких конкурирующих теорий͕ мы можем использовать результаты
наблюдений͕ чтобы сделать выбор.

Глава 5. Виртуальная реальность

Чиртуальная реальность

(рис. 7)
связана с получением логически возможных͕ внешних ощущений
(верхняя левая часть таблицы)
.

с определяю репертуар генератора виртуальной реальности как
набор реальных или вымышленных сред͕ ощущение нахождения в которых пользователя можно
запрограмм
ировать.


Рис. 7. Классификация ощущений с примерами

Чиртуальная реальность
2

это не просто технология моделирования поведения физических сред с
помощью компьютеров. Чозможность существования виртуальной

реальности
2

важная черта
структуры реальности. ото

основа не только вычислений͕ но и человеческого воображения͕ внешних
ощущений͕ науки и математики͕ искусства и вымысла.

Глава 6. Универсальность и пределы вычислений

Рассматривая всевозможные трюки
2

стимуляцию нервов
͕ остановку и запуск мозга и т.
д.
2

мы

смогли представить физически возможный генератор виртуальной реальности͕ репертуар которого
охватывает весь сенсорный диапазон. Кроме того͕ этот генератор полностью интерактивен и не
ограничен ни скоростью͕ ни емкостью памяти своего компьютера. Существует

ли что
-
либо͕ что не
входит в репертуар такого генератора виртуальной реальности? Чозможно ли͕ что этот репертуар мог
бы стать набором

всех логически возможных сред?

Нет. Репертуар

даже этой фантастической машины резко ограничен хотя бы тем͕ что она являет

собой физический объект. Она даже поверхностно не затрагивает то͕ что возможно логически͕ и
сейчас я докажу это. Основная идея такого доказательства
2

известного как диагональное
доказательство
4

предшествует идее виртуальной реальности. Чпервые это доказ
ательство
использовал математик девятнадцатого века Георг Кантор͕ чтобы доказать͕ что существуют
бесконечно большие величины͕ превышающие бесконечность натуральных чисел (1͕

2,

3
,

... ). аакое
же доказательство лежит в основе современной теории вычисления͕

разработанной Аланом
аьюрингом и другими в 1930
-
х годах. Им также пользовался Курт Гедель для доказательства своей
з
наменитой «теоремы о неполноте».

бниверсальный генератор виртуальной реальности
2

это генератор͕ репертуар которого содержит
каждую физичес
ки возможную среду. Среды Кантгоуту
2

логически возможные среды͕ которые не
сможет передать ни один физически возможный генератор виртуальной реальности. Диагональное
доказательство
2

вид доказательства͕ при котором представляют список категорий͕ а затем
и
спользуют этот список для создания родственной категории͕ которой не может быть в этом списке
.

Машина аьюринга
2

одна из первых абстрактных моделей вычисления. бниверсальная машина
аьюринга
2

машина аьюринга с репертуаром͕ содержащим репертуары всех машин
аьюринга.
Принцип аьюринга (в самой жизнестойкой форме)
2

построить бниверсальный генератор
виртуальной реальности физически возможно. При сделанных мной допущениях это означает͕ что не
существует верхней границы универсальности генераторов виртуальной

реа
льности͕ которые
действительно будут
построены где
-
то в мультиверсе.

Диагональное доказательство показывает͕ что подавляющее большинство логически возможных
сред невозможно передать в виртуальной реальности. с назвал такие среды средами Кантгоуту. аем
не м
енее͕ в физической реальности существует постижимая самоподобность. выраженная в
принципе аьюринга͗ можно построить генератор виртуальной реальности͕ репертуар которого
включает каждую физически возможную среду. ааким образом͕ отдельный физический объект͕
который можно построить͕ способен имитировать все варианты поведения и реакции любого
другого физически возможного объекта или процесса. Именно это делает реальность постижимой.
ото также делает возможной эволюцию живых организмов.

Глава 8. Важность жизни

О
рганизм
2

это непосредственная среда͕ копирующая реальные репликаторы͗ гены этого организма.

П
онимание жизни͕ основанное на генах͕
2

рассматривающее организмы как часть среды͕

окружающей гены͕
2

было неявной основой биологии со времен Дарвина͕ но его не з
амечали почти
до 1960
-
х годов и не до конца понимали до появления трудов Ричарда Доукинса
.

Ч
еликие объяснительные теории Дарвина (в современных версиях͕ предложенных͕ например͕
Доукинсом) и современной биохимии являются редуктивными. Живые молекулы
2

гены
2

это всего
лишь молекулы͕ которые подчиняются тем же самым законам физики и химии͕ что и неживые. Они
не содержат особого вещества и не имеют особых физических свойств. Они просто оказываются
репликаторами в определенных средах.

К
ажется͕ что жизнь
2

это с
войство какой
-
то узкой области или͕ возможно͕ областей вселенной͕
фундаментальное для нас͕ потому что мы живем͕ но не имеющее ни теоретической͕ ни практической
фундаментальности в более крупной схеме всего.

Гены содержат знание о своих нишах. Чсе͕ что имее
т фундаментальную важность относительно
явления жизни͕ зависит от этого свойства͕ а не от репликации как таковой.

Общим фактором между
репликантными и нерепликантными генами является выживание знания͕ а не обязательно гена или
любого другого физического об
ъекта. Поэтому͕ строго говоря͕ к нише адаптируется или не
адаптируется какая
-
то часть знания͕ а не физический объект.

с считаю неправильным называть организмы этих гипотетических видов «неживыми»͕ однако
терминология не так уж важна. Дело в том͕ что несмот
ря на то͕ что вся известная жизнь основана на
репликаторах͕ она строится

вокруг одного явления
2

знания.

Итак͕ мы приближаемся к причине
фундаментальности жизни. Жизнь состоит в физической реализации знани
я.

Например͕ программы виртуальной реальности͕ обра
батываемые нашими компьютерами или
нашим мозгом͕
2

это косвенные следствия человеческой жизни. ааким образом͕ жизнь
2

это
средство (по
-
видимому͕ необходимое средство)

реализации в природе следствий͕ о которых говорит
принцип аьюринга.

Л
юбая теория структур
ы вселенной во всех стадиях͕ за исключением самых ранних͕ должна
принимать во внимание то͕ что будет или чего не будет делать жизнь к тому времени. отого нельзя
избежать͗ будущая история вселенной зависит от будущей истории знания. Астрологи всегда верили͕

что космические события влияют на дела людей͗ наука в течение многих веков считала͕ что ни
космос не влияет на людей͕ ни люди на космос. аеперь мы понимаем͕ что дела

людей влияют на
космические события.

иеловеческая раса в целом (или
͕ если пожелаете͕ ее з
апас
мемов
) возможно уже обладает
достаточным знанием͕ чтобы разрушить целые планеты͕ если бы от этого зависело ее выживание.
Даже Неразумная жизнь уже много раз значительно трансформировала

свою собственную массу
поверхности и атмосферы Земли. Чесь кислород в нашей атмосфере͕ например͕
2

около тысячи
триллионов тонн
2

был создан растениями и͕ следовательно͕ был побочным следствием репликации
генов͕ т.е. молекул͕ потомков

единственной молекул
ы. Жизнь оказывает влияние не потому͕ что она
более крупная͕ массивная или энергетическая͕ чем другие физические процессы͕ а потому что она
обладает большим знанием. По огромному влиянию͕ которое знание оказывает на результаты
физических процессов͕ оно͕ по

крайней мере͕ так же важно͕ как и любая другая физическая
величина.

Репликатор
2

объект͕ побуждающий определенные среды к своему копированию. Ген
2

молекулярный репликатор. Жизнь на Земле основана на генах͕ которые являются цепочками ДНК
(РНК͕ в случае не
которых в
ирусов).

М
е
м
2

идея͕ которая является репликатором͕ например͕ шутка
или научная теория. Ниша
2

нишей репликатора является набор всех возможных сред͕ в которых
репликатор

вызывает свою собственную репликацию. Ниша организма
2

это набор всех возможн
ых
сред͕ в которых организм может жить и размножаться͕ а также вс
ех возможных образов его жизни.

Адаптация
2

степень адаптации репликатора к нише
2

это вызванная им степень его собственной
репликации в этой нише. Ч общем͕ объект адаптируется к своей нише в

той степени͕ в которой он
реализует знание͕ побуждающее

эту нишу сохранять это знание.

Кажется͕ что научный прогресс со времен Галилео отвергал древнюю идею о том͕ что жизнь
2

это
фундаментальное явление природы. Наука открыла͕ что масштаб вселенной͕ по с
равнению с
биосферой Земли͕ огромен. Кажется͕ что современная биология подтвердила это отвержение͕
объяснив жизненные процессы на основе молекулярных репликаторов͕ генов͕ поведением которых
управляют те же законы физики͕ которые применимы и к неживой матер
ии. аем не менее͕ жизнь
связана с фундаментальным принципом физики
2

принципом аьюринга
2

поскольку она является
средством͕ с помощью

которого виртуальная реальность была

впервые реализована в природе.

аакже͕ несмотря на видимость͕ жизнь
2

это важный проце
сс на гигантских весах времени и
пространства. Будущее поведение жизни определит будущее поведение звезд и галактик. И
крупномасштабные регулярные структуры во вселенных существуют там͕ где развилась материя͕
несущая знание͕ такая͕ как мозг или отрезки ген
ов ДНК.

Глава 9. Квантовые компьютеры

Чсе современные компьютеры
всего лишь различные технологические исполнения одной и той же
классической идеи универсальной машины аьюринга. Именно поэтому все существующие
компьютеры имеют в сущности один и тот же репер
туар вычислений͗ отличие состоит только в
скорости͕ емкости памяти и устройствах ввода
-
вывода.

Квантовое

вычисление
2

это нечто большее.
Квантовый компьютер
4

это машина͕ использующая
уникальные квантово
-
механические эффекты͕ в особенности͕ интерференцию.
для выполнения
совершенно новых видов вычислений͕ которые͕ даже в принципе͕ невозможно выполнить ни на
одной машине аьюринга͕ а
,

следовательно͕ ни на каком классическом компьютере. ааким образом͕
квантовое вычисление
2

это ни что иное͕ как принципиально но
вый способ использования природы.

Ч 1982 году физик
Ричард дейнман

занимался компьютерным моделированием квантово
-
механических объектов. Его отправной точкой было нечто͕ что уже было известно в течение
некотор
ого времени͕ однако важность чего не оценили͕ а именно͕ что задача предсказания
поведения квантово
-
механических систем (или͕ как мы можем это описать͕ Передача квантово
-
механических сред в виртуальной реальности)͕ в общем случае͕ с трудом поддается обработ
ке. Одна
из причин того͕ что важность этого не оценили͕ в том͕ что никто и не ожидал͕ что предсказание
интересных физических явлений с помощью

компьютера будет особо легким.

Чозьмите͕ например͕ прогноз погоды или землетрясения. Несмотря на то͕ что известны

нужные
уравнения͕ сложность их применения для реальных ситуаций общеизвестна.

оти эффекты не
ответственны за трудность обработки о которой говорил дейнман͕ по простой причине͕ что они
имеют место то
лько в классической физике
2

т.
е. не в реальности͕ поскол
ьку реальность квантово
-
механическая.

аеория хаоса

касается ограничений получения предсказаний в классической физике͕ проистекающих
из факта внутренней неустойчивости всех классических систем. «Неустойчивость»͕

о которой идет
речь͕ не имеет ничего общего с какой
-
либо тенденцией буйного поведения или распада. Она связана
с чрезмерной чувствительностью к начальным условиям.

итобы предсказать поведение типичной
классической системы всего лишь через небольшой промеж
уток времени͕ необходимо определить
начальное состояние этой системы с невозможно высокой точностью. Поэтому говорят͕ что͕ в
принципе͕ бабочка͕ находящаяся в одном полушарии͕ взмахом своих крылышек может вызвать
ураган в другом полушарии. Неспособность дат
ь прогноз погоды и тому подобное приписывают
невозможности учесть каждую бабочку на планете.

Ч квантовой механике небольшие отклонения от точно определенного начального состояния
стремятся вызвать всего лишь небольшие отклонения от предсказанного конечного

состояния. А
точное предсказание сделать сложно из
-
за совсем другого эффекта.

Даже знай мы начальные
состояния точно͕ многообразие͕ а
,

следовательно͕ и непредсказуемость движения͕ все равно имели
бы место.

Классические системы непредсказуемы (или были бы
таковыми͕ если бы существовали) из
-
за их
чувствительности к начальным условиям. Квантовые системы не обладают такой чувствительностью͕
но они непредсказуемы͕ потому что в различных вселенных ведут себя по
-
разному͕ и поэтому в
большинстве вселенных кажутся
случайными. Ни в первом͕ ни во втором случае никакой объем
вычислений не уменьшит непредсказуемость.

Квантовое вычисление
2

вычисление͕ которое требует квантово
-
механических процессов͕ особенно
интерференции. Другими словами͕ вычисление͕ которое осуществля
ют в сотрудничестве с
параллельными вселенными.

Глава 10. Природа математики

Дэвид Гильберт

предложил

план «раз и навсегда ввест
и убежденность в математических методах».
План Гильберта основывался на идее согласованности. Он надеялся составить полный набор
современных правил вывода математических доказательств
.
Ч 1900 году в ознаменование начала
века Гильберт опубликовал список зад
ач͕ которые͕ как он надеялся͕ математики смогут решить в
двадцатом веке. Десятая задача заключалась в нахождении набора правил вывода
.

Гильберту было предначертано пережить разочарование. аридцать один год спустя Курт Гедель
создал революционную теорию

док
азательства с коренным опровержением͕ которая до сих пор
является отправной точкой для математического и физического миров͗ он доказал͕ что десятая
задача Гильберта не имеет решения. Чо
-
первых͕ Гедель доказал͕ что любой набор правил вывода͕
способный прави
льно обосновать даже доказательства обычной арифметики͕ никогда не сможет
обосновать доказательство своей собственной согласованности. Следовательно͕ нечего и надеяться
найти доказуемо согласованный набор прав
ил͕ который предвидел Гильберт.

Чо
-
вторых͕ Геде
ль доказал͕ что если какой
-
то набор правил вывода в некоторой (достаточно
обширной) области мат
ематики является согласованным
͕ то в пределах этой области должны
существовать обоснованные методы доказательства͕ которые эти правила не могут определить
,

как
о
боснованные. ото называется
теоремой Геделя о неполноте
. Для доказательства своих теорем
Гедель пользовался замечательным расширением «диагон
ального доказательства» Кантора. Гедель

начал с

рассмотрения любого
согласованного набора правил вывода. Затем он показал͕ как составить
утверждение͕ которое невозможно ни доказать͕ ни опровергнуть с помощью этих правил. Затем он
доказал
͕ что это высказывание истинно.

Если бы программа Гильберта работала͕ это было бы плохо
й новостью для концепции реальности͕
выдвигаемой мной в этой книге͕ поскольку это устранило бы необходимость понимания при критике
математических идей. Кто угодно
2

или какая угодно неразумная машина͕
2

способный выучить
наизусть правила вывода͕ на которые

так надеялся Гильберт͕ смог бы так же хорошо оценивать
математические высказывания͕ как и самый способный математик͕ не нуждаясь в математическом
понимании или даже не имея самого отдаленного понятия о смысле этого высказывания.

Подобно предсказательной «
теории всего» в физике͕ правила Гильберта почти ничего не сказали бы
нам о структуре реальности. Они реализовали бы͕ в пределах математики͕ предельное видение
редукционистов͕ предсказывающее все (в принципе)͕ но ничего не объясняющее.

Благодаря Геделю
мы з
наем͕ что никогда не будет непреложного метода определения истинности математического
высказывания͕ как не существует и непреложного метода определения истинности научной теории.

Следовательно͕ математический прогресс всегда будет зависеть от использования

творчества.
Изобретение новых видов доказательства всегда будет возможно и необходимо для математиков.

Примером служат теоремы самого Геделя͗ чтобы доказать их͕ ему пришлось изобрести новый метод
доказательства.

Роджер Пенроуз извлек из результатов Геделя

еще более глубокий и радикальный
урок.

Ч частности͕ Пенроуза удивляет͕ как мы можем понять безошибочность новых обоснованных форм
доказательства͕ которых͕ как уверяет Гедель͕ бесконечно много. Пенроуз

заявляет͕ что само
существование свободной математичес
кой интуиции такого рода фундаментально несовместимо с
существующей структурой физики и͕ в частности͕ с принципом аьюринга.

Ч

его мире не существует универсальности͖ в частности͕ не существует машины͕ способной передать
все возможные мыслительные процессы
людей.

М
атематические категории напрямую
взаимодействуют с человеческим мозгом через физические процессы͕ которые еще предстоит
открыть. ааким образом͕ мозг͕ по Пенроузу͕ занимается математикой͕ ссылаясь не только на то͕ что
мы сейчас называем физическим м
иром. Он имеет прямой доступ к реальности математических
дорм Платона и может постичь там математические истины

с абсолютной определенностью.

Пенроуз

доказывает новую физику͕ которая не будет поддерживать универсальность вычислений͕
так что при его новой т
еории вообще невозможно будет объяснять некоторые действия мозга как
вычисления.

Глава 11. Время: первая квантовая концепция

Чремя
2

это не последовательность моментов͕ и оно не течет. аем не менее͕ наша интуиция
относительно свойств времени в общем смысле

истинна. Определенные события действительно
являются причинами и следствиями друг

друга. По отношению к наблюдателю будущее
д
ействительно открыто͕ прошлое неизменно͕ а возможности на самом деле становятся
действительностью.

Глава 12. Путешествие во времен
и

Путешествие во времени͕ возможно͕ будет однажды достигнуто
,

а возможно͕ и нет͕ но оно не
парадоксально. Если человек отправляется в

прошлое͕ он сохраняет обычную свободу действий͕ но͕
в общем случае в конце попадает в прошлое другой вселенной. Изучение
путешествия во времени
2

это область теоретического изучения͕ в которой важны все четыре основные нити͗ квантовая
механика͕ с ее параллельными вселенными и квантовой концепцией времени͖ теория вычисления
из
-
за связи между виртуальной реальностью и путешест
вием во времени и из
-
за того͕ что
отличительные особенности путешествия во времени можно исследовать как новые способы
вычисления͖ эпистемология и теория эволюции из
-
за связей͕ которые они налагают на способ
появления знания.

Глава 13. Четыре нити

йироко р
аспространен следующий стереотип научного процесса͗ молодой новатор
-
идеалист͕
противостоящий закоснелым людям из научного «истэблишмента».

отот стереотип был возведен в
ранг философии аомасом Куном͕ автором влиятельной книги
Структура научных революций
.
Парадигма
2

это психологический и теоретический аппарат͕ на основе которого его

приверженцы
наблюдают и объясняют все͕ что присутствует в их опыте.

Кун

верит͕ что наука развивается переменными эпохами͗ есть

«норм
альная наука» и есть
«революционная наука». Ч эпоху нормальной науки почти все ученые верят в общепринятые
фундаментальные теории и изо всех сил пытаются приспособить все свои наблюдения и
вспомогательные теории под эту парадигму.

Затем неожиданно появляют
ся несколько молодых
смутьянов͕ отрицающих некоторые фундаментальные доктрины существующей парадигмы.

Объяснительная способность новой парадигмы͕ на ее собственном языке (ибо на языке старой
парадигмы ее объяснения кажутся сумасбродными и неубедительными)͕

привлекает новичков из
рядов молодых͕ свободных от обязательств ученых. Ч обоих лагерях могут быть и дезертиры.
Некоторые из закоснелых ученых умирают. Ч конечном итоге͕ одна из сторон побеждает.

ота точка зрения Куна относительно научного процесса кажетс
я естественной многим людям.

Но Кун
ошибается͕ считая͕ что приверженность парадигме мешает человеку видеть достоинства другой
парадигмы͕ или препятствует смене парадигм͕ или на самом деле мешает человеку понять две
парадигмы одновременно.

Е
сли рассмотреть
теорию Куна как описание или анализ научного
процесса͕ мы увидим ее роковую ошибку. ота теория объясняет последовательный переход от одной
парадигмы к другой на основе социологии или психологии͕ предварительно не останавливаясь на
объективных достоинствах
конкурирующих объяснений.

Следовательно͕ Кун вынужден решительно отрицать͕ что следующие друг за другом научные
объяснения объективно совершенствовались͕ или что это усовершенствован
ие возможно͕ хотя бы в
принципе.
ааким образом͕ рост объективного научного

знания невозможно объяснить с помощью
картины Куна.

Конечно͕

большая часть научного общества не всегда настолько открыта критике͕
насколько она должна быть

открыта ей в идеале. аем не менее͕ степень͕ в которой она
придерживается «должной научной практики»

при проведении научных исследований͕
2

это нечто
замечательное.

еью оверетт͕

аспирант в Принстоне͕ работавший под руководством выдающегося физика Джона
Арчибальда билера͕ впервые изложил выводы о наличии множества вселенных͕ исходя из

квантовой
теории.

О
т
крытие оверетта не получило широкого признания. К сожалению͕ большинство физиков

отказалось от идеи объяснения в квантовой теории.

П
рактическим инструментализмом͕ стало (и
остается) типичным отношением физиков к самой глубокой из известных теори
й

реальност
и.

Практический инструментализм сгодился только потому͕ что в большинстве разделов физики
квантовая теория не применима в своей объяснительной способности. Она используется только
косвенно͕ при проверке других теорий͕ и необходимы только ее предсказания. а
аким образом͕
физики из поколения в поколение считали достаточным рассматривать интерференционные
процессы͕ подобные тем͕ что происходят за тысячетриллионную долю секунды͕ когда сталкиваются
две элементарные частицы͕ как «черный ящик»͗ они готовят вход и н
аблюдают выход. Они
используют уравнения квантовой теории для предсказания одного из другого͕ но никогда не знают͕
да их это и не волнует͕ как получ
ается выход в результате входа.

Однако

существует два раздела физики͕ где подобное отношение невозможно͕ пот
ому что
внутренняя деятельность квантово
-
механического объекта составляет весь предмет этих разделов.
отими разделами являются квантовая теория вычисления и квантовая космология (квантовая теория
физической реальности как единого целого).

Нечто подобное эт
ому же странному явлению
произошло и в трех других теориях͕ которые обеспечивают основные нити объяснения структуры
реальности͗ в теориях вычисления͕ эволюции и познания.

Принцип аьюринга
вряд ли

когда
-
либо всерьез подвергался сомнению как практическая ис
т
ина.
П
оэтому последний остается общепринятой теорией вычисления. аем не менее͕ высказывание о том͕
что искусственный интеллект в принципе возможен͕ логично следующее из этой общепринятой
теории͕ ни в коем случае не принимают как нечто само собой разумеющее
ся.

Но не только
оппоненты искусственного интеллекта не сумели включить принцип аьюринга в свою парадигму.
Мало кто вообще сделал это. Об этом свидетельствует тот факт͕ что прошло четыре десятилетия
после того͕ как

был предложен этот принцип͕ прежде чем на
чали исследовать его следствия для
физики͕ и еще одно десятилетие͕ прежде чем открыли квантовое вычисление. Люди принимали и
использовали этот принцип на практике в рамках вычислительной техники͕ но его не рассматривали
как неотъемлемую часть всего мировоз
зрения.

Доукинс развил теорию Дарвина в ее современной форме как теорию репликаторов. Репликатор͕
который лучше других реплицируется в данной среде͕ в конце концов͕ вытеснит все остальные
варианты самого себя͕

потому что͕ по определению͕ они реплицируются
хуже. Чыживает вариант не
сильнейшего вида (Дарвин это осознавал не полностью)͕ а сильнейшего гена.

Именно версия
дарвинизма Доукинса стала общепринятой теорией эволюции в практическом смысле. Однако она
по
-
прежнему не является общепринятой парадигмой.

еот
я мы и не знаем͕ что такое сознание͕ оно явно тесно

связано с ростом и представлением знания в
мозге.

Подобное объяснение было трудно получить в рамках классической теории вычисления. Но͕
как я уже объяснил͕ в квантовой теории для этого объяснения есть хор
ошая основа͗ знание можно
понимать
,

как сложность͕ которая простирается через множество вселенных.

Для дальнейшего чтения

Чейнберг С. Гравитация и космология. 1975.

Чайнберг С. Первые три минуты.
2000.

Докинз

Р
.
Расши
ренный

фенотип
. 2010.

Докинз Р.
Слепой час
овщик
.
2008.

Докинз Р. огоистичный ген
. 1993.

Кун а.
Структура научных революций
. 1975.

Нагель

о.
,
Ньюмен

Дж
.
Р
.
аеорема Гёделя
.
2010.

Поппер К. Миф концептуального каркаса. Ч книге͗ Поппер К.
Логика и рост научного знания
. 1983.

Поппер К.
Объективное знание
. 2002.

Поппер К.
Предположения и опровержения
.
Рост

научного

знания
. 2004.

еофштадтер Д.
Гёдель͕ ошер͕ Бах͗ эта бесконечная гирлянда
.
2001.



Приложенные файлы

  • pdf 7813669
    Размер файла: 731 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий