Глава 6. Возражения убежденного редукциониста.

Стивен Хокинг

Я хочу сразу предупредить читателя, что являюсь убежденным (можно даже сказать твердолобым) редукционистом. Я верю, что законы биологии можно свести к законам химии (одним из доказательств этого может служить установление структуры ДНК) и, более того, что химические законы могут быть сведены к физическим. Думаю, что большинство химиков согласятся со мной.

Мы с Роджером Пенроузом много лет занимались изучением крупномасштабных пространственно-временных структур, включая сингулярности и черные дыры. У нас почти никогда не возникало разногласий по поводу классической общей теории относительности, однако мы часто спорили по проблемам квантовой гравитации, а сейчас совершенно по-разному думаем о природе, физике и человеческом сознании. Пенроуз является убежденным платоником и верит, что существует лишь мир идей, который и описывает одну-единственную физическую реальность. Я же отношу себя к позитивистам и уверен, что физические теории являются всего лишь создаваемыми нами математическими моделями, вследствие чего вообще не имеет смысла говорить о соответствии теории и реальности. Теории следует оценивать лишь по их способности предсказывать наблюдаемые явления.

Из-за указанной разницы в принципиальных подходах я совершенно не согласен с тремя основными положениями книги Пенроуза (гл. 1—3). Первым является его предположение, что квантовая гравитация приводит к явлению, которое он обозначает аббревиатурой OR (речь идет об объективной редукции, или коллапсе, волновой функции). Второе принципиальное утверждение, с которым я не могу согласиться, заключается в том, что Пенроуз считает этот процесс важным для объяснения работы мозга и связывает его с эффектом когерентности потоков в микротрубках. И наконец, в-третьих, я не согласен с тем, что для объяснения самосознания нам требуется (якобы из-за теоремы Гёделя) некая теория типа OR.

Я начну с наиболее знакомой мне темы, а именно с квантовой гравитации. Объективная редукция волновой функции по Пенроузу представляет собой некую форму декогеренции, которая может возникать из-за взаимодействия с окружением или из-за флуктуаций топологии пространства-времени. Однако Пенроуз, кажется, не желает замечать эти механизмы, а предпочитает говорить о «легкой ряби» пространства-времени, связанной с массой мелких объектов. А ведь такая «рябь» (в соответствии с существующими теориями), казалось бы, не должна была препятствовать самой обычной гамильтоновой эволюции, не требующей никакой декогеренции или объективной редукции волновых функций. Возможно, что общепринятые идеи неверны, но самому Пенроузу тоже не удалось разработать достаточно четкую теорию, позволяющую вычислять, когда должна происходить объективная редукция.

Предлагаемая Пенроузом объективная редукция, казалось бы, должна была, наконец, извлечь несчастного шредингеровского кота из полуживого-полудохлого состояния (в нашу эпоху всеобщей любви к природе давно пора перестать мучить бедное животное даже в мысленных экспериментах). Однако Пенроуз считает, что эффект объективной редукции столь мал, что его нельзя в эксперименте отделить от декогеренции, вызванной взаимодействием с окружением. Если дело обстоит действительно так, то для объяснения парадокса достаточно декогеренции окружения, и нет никакой необходимости привлекать для объяснения квантовую гравитацию. До тех пор, пока эффект объективной редукции не будет достаточно сильным для экспериментальной регистрации, он не может играть роли, которую пытается приписать ему Пенроуз.

Второе утверждение Пенроуза заключается в том, что объективная редукция играет важную роль в работе мозга, воздействуя на когерентность потоков через микротрубки. Я не являюсь специалистом в этой области, однако предлагаемый механизм кажется мне весьма маловероятным, даже если объективная редукция волновой функции действительно происходит (во что я тоже не верю). Я не могу представить себе мозг, содержащий настолько изолированные системы, что объективная редукция в них может быть отделена от декогеренции окружения, поскольку такие изолированные системы не смогли бы обеспечить требуемую скорость мыслительных процессов.

Далее, Пенроуз полагает, что необходимость введения объективной редукции связана с тем, что из теоремы Гёделя вытекает невычислительный характер работы мозга вообще и сознания в частности. Иными словами, он просто верит, что сознание специфически присуще лишь живым существам и не может моделироваться на компьютере в принципе. Однако при этом ему не удается ясно связать объективную редукцию с сознанием, так что при чтении иногда возникает ощущение, что сознание и объективная редукция объединяются им лишь по общему признаку какой-то «таинственности» (и то и другое — тайна, следовательно, они должны быть как-то связаны).

Лично мне трудно обсуждать с другими людьми (а особенно с физиками-теоретиками) проблемы сознания, поскольку оно всегда представлялось мне понятием, которое невозможно оценить «снаружи». Говоря очень упрощенно, если передо мной вдруг появится космический пришелец, пресловутый «зеленый человечек», то я не думаю, что смогу из разговора с ним четко выяснить, является ли он роботом или мыслящим существом, обладающим самосознанием. Поэтому я всегда предпочитаю говорить об интеллекте, что является измеримой характеристикой. У меня нет оснований считать, что компьютер не может моделировать интеллектуальную деятельность, хотя, разумеется, сегодня он не способен моделировать ее полностью (что Пенроуз и продемонстрировал на примере решения шахматных задач). Однако далее он сам признает, что не существует четкой границы между интеллектом человека и животных, что позволяет нам в принципе говорить даже об интеллекте червяка. Надеюсь, что никто не сомневается в возможности моделирования мозга червяка на мощном современном компьютере. Доводы, основанные на теореме Гёделя, на мой взгляд, в данном случае совершенно неприменимы, поскольку черви не размышляют о природе П1-утверждений.

Считается, что эволюция от мозга червя до мозга человека произошла за счет естественного отбора по теории Дарвина, причем признаками, способствовавшими выживанию, выступали способность размножаться и избегать враждебного воздействия, а вовсе не математические способности. Теорема Гёделя в этой схеме вновь оказывается ненужной и бесполезной. Просто развитие «сообразительности» или интеллекта, необходимого для выживания, попутно позволяет человеку создавать и доказывать сложные математические построения. Но любые рассуждения относительно этого являются слишком сложными, неопределенными и даже обманчивыми. Пока еще в нашем распоряжении нет сколько-нибудь «здравых» идей относительно проблем сознания.

Я очень кратко изложил причины моего несогласия с тремя основными утверждениями Пенроуза (существует объективная редукция волновых функций, она играет некую роль в работе мозга, она необходима для объяснения сознания), и пусть теперь он ответит на мои возражения.

Глава 7. Ответы Роджера Пенроуза

Я благодарен Абнеру, Нэнси и Стивену за их комментарии к моим лекциям и хочу сделать некоторые дополнительные замечания по каждому из них в отдельности.

ОТВЕТ АБНЕРУ ШИМОНИ

Прежде всего хочу отметить, что я очень высоко оцениваю его замечания и считаю их исключительно полезными. Начну с утверждения, что, увлекшись проблемой невычислимости, я просто «лезу не на ту вершину»! Если эта фраза означает, что мышление проявляет себя множеством важных операций, не относящихся к вычислимым, то полностью соглашаюсь с Абнером. Я согласен также и с тем, что предлагаемая в книге Сирла ситуация с «китайской комнатой» является убедительным аргументом против «сильного-А1» утверждения (сводящегося к тому, что сознательная деятельность может быть сведена только к вычислимости). Исходные доводы Сирла относились к тому свойству сознания, которое называется «пониманием», и я говорил об этом, обсуждая теорему Гёделя, но в принципе аргументация «китайской комнаты» может быть использована (и, возможно, даже с большей убедительностью) при рассмотрении других ментальных качеств, например способности воспринимать музыкальные звуки или оттенки цвета. Я не пользовался такими доводами в собственных рассуждениях, поскольку эти доводы носят совершенно негативный характер и практически ничего не говорят нам ни о природе сознания, ни о возможных направлениях исследований, которые могли бы подвести нас к пониманию проблемы сознания.

Аргументация Сирла относится исключительно к различиям типа А/В в соответствии с терминологией гл. 3 (см. также с. 12-16 в книге «Тени разума»). Другими словами, Сирл стремится показать, что внутренние аспекты сознания не ограничиваются вычислимыми операциями. Для моих целей эта задача представляется явно недостаточной, поскольку я хотел продемонстрировать, что внешние проявления сознания также не сводятся к вычислениям. Я стремился не рассматривать сразу весьма сложную проблему внутренних проявлений, а попытаться понять, какого рода физические подходы могли бы убедительно продемонстрировать внешние проявления сознания. На данном этапе это привело меня к задаче о том, как сознание внешне реагирует на различие ситуаций А/С или В/С . Мне кажется, что в этом направлении возможен некоторый прогресс, поэтому (соглашаясь с тем, что я еще не приступил к восхождению на правильную вершину) я продолжаю верить, что если мы сможем успешно преодолеть сложные маршруты предгорья, то у нас появится больше шансов наметить правильный маршрут к намеченной вершине.

Шимони пишет, что он не согласен с моими доводами в ответах на рецензию Хилари Патнам (в связи с книгой «Тени разума»), однако в этой переписке я и не пытался объяснять свою позицию, поскольку не считаю короткие письма в журнале хорошим средством для серьезной и аргументированной дискуссии. В письмах я всего лишь указывал, что, на мой взгляд, критика Патнам скорее представляет пародию на мои идеи, а раздраженный тон моих ответов объясняется именно тем, что Патнам, похоже, даже не читала те разделы книги, в которых рассмотрены обсуждаемые вопросы. Подробный ответ на рецензии, посвященные «Теням разума» (в котором, как мне кажется, содержатся ответы и на доводы Абнера), я представил в (электронном) журнале Psyche [21]. Хотя многие исследователи и предпочитают не вспоминать о гёделевском подходе, я верю в его эффективность и не собираюсь отказываться от совершенно правильных, на мой взгляд, аргументов только потому, что они представляются кому-то трудными! Я утверждаю, что хотя этот подход не дает сам по себе ответа на интересующие нас вопросы, он позволяет нам понять, какого рода физика сможет в будущем объяснить феномен сознания.

Мне кажется, что я мог бы согласиться в главных чертах с позитивной частью критики Шимони. Его удивляет, почему ни в «Новом разуме короля», ни в «Тенях разума» я не упоминаю философские работы А. Н. Уайтхеда. Основная причина этого — мое невежество. Разумеется, я знал об общефилософской позиции Уайтхеда и о введенном им понятии некоего «панпсихизма», однако я не читал внимательно ни одной работы Уайтхеда по философии и поэтому предпочел просто не ссылаться на них или на близость предлагаемых им идей к моим собственным. Мне кажется, что Шимони правильно обрисовал основные положения моей теории, хотя я и не готов делать по ним какие-то определенные утверждения (частично из-за того, что я не совсем точно знаю, в чем именно я действительно убежден).

Я нахожу «модернизированный уайтхедизм» Шимони просто замечательным и весьма правдоподобным. Сейчас мне кажется, что ход моих подсознательных мыслей весьма близок к тому, что Абнер изложил с большим красноречием. Более того, он прав в том, что для возникновения отдельного разума (в качестве коллективного квантового состояния) необходимы крупномасштабные квантовые запутанности . Хотя ни в «Тенях», ни в «Новом разуме» я не делал прямых утверждений типа «разум является онтологически фундаментальным свойством Вселенной», однако полагаю, что нечто в этом роде должно быть справедливо. Мне представляется несомненным, что с каждым проявлением операции OR должна быть связана какая-то протоментальность, однако она является в каком-то смысле «крошечной». Без широкомасштабной квантовой запутанности с какой-то высокоорганизованной системой, обладающей способностью к «переработке информации» (типа мозга), настоящее сознание, по-видимому, никогда не могло бы возникнуть. Я не рискнул занять более четкую позицию по этому вопросу (возможно, потому, что мне не удалось найти удачные формулировки для указанных идей), и я благодарен Абнеру за его разъяснения и комментарии.

Я также соглашаюсь с тем, что более глубокое исследование аналогий с новейшими достижениями в области психологии могло бы быть полезным. Если квантовые эффекты действительно играют существенную роль в процессах сознания, то мы должны искать их проявления в особенностях мышления. С другой стороны, в дискуссии такого рода следует быть крайне осторожным, избегая соблазна поспешных заключений и ошибочных сравнений. Я убежден, что все рассуждения на эту тему полны опасных ловушек. Впрочем, возможно, что уже существуют или могут быть придуманы новые методы ясной и разумной экспериментальной проверки предлагаемых гипотез (например, относящихся к микротрубкам), и было бы очень интересно изучить связанные с ними возможности.

Шимони упоминает разработанную Миелником негильбертовскую квантовую механику. Обобщения квантовой механики всегда очень интересовали меня, и я полагаю, что их следует всячески развивать и поддерживать. Я не совсем убежден, однако, что именно это конкретное обобщение является верным, так как в нем вызывают сомнение, по крайней мере, два момента. Прежде всего при этом подходе (как, впрочем, и во многих других вариантах обобщения квантовой механики) основное внимание уделяется матрице плотности, а не квантовым состояниям. Обычно в квантовой механике пространство матриц плотности образует выпуклое множество, а «чистые состояния» (соответствующие описанию отдельного вектора состояний) располагаются на границе этого множества. Такая картина соответствует обычному гильбертову пространству и представлению границы в виде подмножества тензорных произведений гильбертова пространства на свое комплексное сопряжение (т. е. дуальному, или спаренному, векторному пространству). В предлагаемом Миелником подходе сохраняется обычная «матрица плотности», однако ее описание не требует наличия линейного гильбертова пространства, из которого создается выпуклое множество. В таком обобщении мне нравится идея отказа от линейности гильбертова пространства, однако настораживает то, что при этом квантовая теория теряет голоморфность. Насколько я понимаю, при этом удается сохранить не аналог вектора состояний, а лишь вектор состояний определенной фазы. Такой формализм почти полностью затемняет физическое содержание комплексных суперпозиций квантовой теории. Конечно, мне могут возразить, что именно эти суперпозиции и создают сложности на макроскопическом уровне, так что было бы благом избавиться от них раз и навсегда, однако нельзя забывать, что они существенно важны для квантового уровня описания, и при предлагаемом обобщении мы может просто потерять все позитивные результаты квантовой теории.

Кроме того, я полагаю, что нелинейные аспекты обобщения квантовой механики вынуждают нас рассматривать процесс измерения как один из элементов асимметрии времени (см. «Новый разум короля», гл. 7), и меня беспокоит, что в предлагаемой Миелником схеме это соображение не играет никакой роли.

Мне бы хотелось завершить этот ответ призывом к поддержке любых поисков новых теорий, которые позволили бы модифицировать квантовую механику, и новых экспериментов, связанных с такими теориями. Пока я рискую предлагать конкретные эксперименты, позволяющие проверить обоснованность предложенной в гл. 2 схемы (поскольку считаю, что объем наших знаний о предмете является совершенно недостаточным), однако надеюсь, что в будущем кому-то удастся выдвинуть новые идеи на этот счет.

ОТВЕТ НЭНСИ КАРТРАЙТ

Меня очень обрадовало (и одновременно мне польстило) известие о том, что книга «Тени разума» серьезно обсуждалась на семинарах LSE и Кингз Колледжа, о чем упомянула Нэнси. Она скептически относится к попыткам объяснить сознание скорее физическими, чем биологическими факторами, и поэтому я начну ответ с заявления, что лично я всегда высоко оценивал роль биологии в указанных исследованиях. Более того, я тоже считаю, что ответ на интересующие нас вопросы мы получим, вероятнее всего, не из физики, а из биологии, однако полагаю, что для этого потребуются какие-то революционные открытия именно в физике. Впрочем, кто может знать, что ждет нас впереди!

Однако мне кажется, что Нэнси Картрайт хотелось бы получить от меня гораздо большую «уступку», т.е. что-то похожее на декларацию о признании «фундаментальной роли» биологии в научном описании процесса познания и т. п. В действительности моя точка зрения сводится к тому, что сущность сознания может вообще не относиться к биологии (по крайней мере, к биологии в ее современных рамках), однако я совершенно не могу себе представить, чтобы сознание не было связано с каким-то определенным типом физических процессов.

Я говорю об этом, не имея четкого представления о том, как Картрайт относится к условной границе, разделяющей биологию и физику. Мне кажется, что она будет в этом вопросе прагматиком и отнесет изучение процесса сознания к проблемам физики, если это будет полезным для дела. Она спрашивает, могу ли я сформулировать достаточно ясную и подробную исследовательскую программу, благодаря которой именно физики (а не биологи) смогут получить новые, принципиально важные результаты. Я же считаю, что мои предложения уже подразумевают проведение весьма целенаправленной программы, связанной с поиском структур мозга, обладающих некоторыми весьма специфическими физическими свойствами. Программа состоит в том, что мы должны искать особые структуры, способные сохранять и надежно «экранировать» крупные объемные квантовые состояния достаточно долго (по крайней мере, в течение долей секунды), с тем чтобы связанные с этими состояниями квантовые «запутанности» могли распространяться по большим участкам мозга (возможно, охватывая одновременно десятки тысяч нейронов). Длительное сохранение указанных квантовых состояний требует наличия каких-то специализированных биологических структур, которые должны иметь весьма строгое внутреннее строение (возможно, оно будет близко к кристаллическому) и обладать способностью значительно изменять силу синапсов. Обычная передача сигнала по нервным волокнам представляется мне совершенно недостаточным механизмом в этих условиях хотя бы в силу явно недостаточной изоляции нервных волокон. Возможно, роль требуемых структур могли бы играть так называемые пресинаптические везикулярные решетки (типа предложенных Беком и Эклзом), но мне лично кажется, что наиболее подходящими свойствами обладают цитоскелетные микротрубки. Возможно также, что в живых организмах существует много других аналогичных структур того же масштаба (например, типа клатринов) с требуемыми характеристиками. Картрайт считает, что предложенная мною картина носит слишком общий характер, а мне кажется, что она значительно более детализирована, чем другие программы. Более того, предлагаемая схема может быть развита во многих направлениях и создает богатые возможности для экспериментальной проверки. Я согласен с тем, что мы еще очень далеки от «полного» понимания изучаемых процессов, но мне кажется, что нам следует осторожно двигаться вперед, не ожидая получить быстрые и исчерпывающие ответы на все вопросы. Нам предстоит большая и очень сложная работа.

Замечания Картрайт о роли физики в общей научной картине мира носят более серьезный характер, поскольку она считает, что физике придается излишне важное значение. Впрочем, возможно, дело обстоит именно так, и в будущем роль физики в научном описании мира будет существенно пересмотрена. Это может произойти, например, когда описание мира будет близко к завершению или хотя бы станет более точным!

Справедливо отмечая, что современная физическая теория напоминает «лоскутное одеяло» (я и сам так считаю), Картрайт полагает, что такое состояние будет сохраняться вечно (в чем я сомневаюсь). Возможно, что конечная цель физики (полное и целостное описание мира) действительно является несбыточной мечтой, и Картрайт считает саму постановку такой задачи метафизической. Мне трудно определить свое отношение к этой проблеме, однако я не уверен, что нам вообще стоит задумываться о столь далекой перспективе. Объединение знаний и научных дисциплин является ведущей тенденцией современной физики, и можно ожидать ее сохранения в будущем (предполагать обратное может только закоренелый скептик). На мой взгляд, «швы» на лоскутном одеяле современной физики (я подразумеваю и классическую, и квантовую теории) соединены плохо. Конечно, можно смириться с создавшимся положением и продолжать жить с двумя принципиально разными теориями для различных уровней описания (мне кажется, что именно такой точки зрения в какой-то мере придерживался Нильс Бор), однако в последние годы наблюдался существенный рост точности экспериментальных наблюдений, что позволяет нам более четко провести границу между различными уровнями описания и изучать реальные процессы, происходящие в природе на этих уровнях. Возникает даже подозрение, что функционирование некоторых биологических систем существенно связано с границей раздела микро— и макромира. На мой взгляд, основной вопрос сейчас заключается в том, можем ли мы надеяться на появление красивой математической теории, которая изящно и строго объяснит существующий «беспорядок» в квантовой теории, или, наоборот, этот ужасный «беспорядок» и является реальной физической картиной процессов, происходящих на этом уровне. Разумеется, я верю в возможность описания мира! В конце концов, не может быть, чтобы меня обманывали собственные инстинкты!

От ответа Нэнси создается впечатление, что она готова смириться с неприятным беспорядком в физических законах, по крайней мере, на данном этапе[22]. Возможно, подход Картрайт объясняется просто тем, что она считает законы биологии несводимыми к физике. Разумеется, в биологических системах имеется очень много сложных и непонятных параметров, играющих важную роль в их описании. Даже если бы были известны все основополагающие принципы физики, то для эффективного научного описания биологических процессов на их основе потребовалось бы провести огромную работу (проверка гипотез, нахождение приближенных оценок, развитие статистических методов и, возможно, совершенно новых математических идей). Сложность поведения биологических систем также создает малоприятный «беспорядок», однако с точки зрения физики он связан не с беспорядком в фундаментальных физических законах, и если бы нам удалось свести воедино физические законы, то «биологические свойства вытекали бы из физических».

Однако я сознаю, что физические законы еще далеки от завершенности. Более того, я утверждаю, что они плохо подходят для описания собственно биологических процессов. Например, в обычной формулировке квантовой механики существует операция, которая кажется относящейся к биологии (я имею в виду R -процесс, редукцию волновой функции). Считается, что R -процесс порождает «истинную» случайность, но совершенно непонятно, каким образом можно ввести некий «биологический» принцип, не нарушая «истинного» характера вносимой этой операцией случайности, т.е. не изменяя физической теории. Мне представляется, что реальная ситуация выглядит еще хуже, поскольку в принятой теории R -процесс несовместим с унитарной эволюцией U . Попросту говоря, процесс U -эволюции в стандартной трактовке квантовой механики нельзя совместить с фактом наблюдения. Обычно все стараются обойти это препятствие, используя хитроумные приборы и весьма правдоподобные рассуждения, однако уйти от этого «грубого» факта невозможно. Я не сомневаюсь, что указанная проблема относится к физике независимо от того, как она отражается в биологии. Конечно, можно предположить, что законы природы имеют столь причудливый, «лоскутный» характер, однако мне лично это представляется весьма маловероятным.

Помимо этого я иногда совершенно не могу вообразить, чем может быть биология (как, впрочем, и химия), если она не будет естественным образом вытекать из физики (надеюсь, что никто не воспримет это утверждение как проявление неуважения к упомянутым наукам). Забавно, но примерно в такой же форме некоторые люди высказывали свое недоумение по поводу моих...

Далее книга оборвана

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: