Начало бесконечности. Объяснения, которые меняют мир Дойч Дэвид
Если рассматривать в качестве объяснения теорию о том, что все логически возможные законы физики воплощаются в виде вселенных, то возникает еще одна серьезная проблема. Как я объясню в главе 8, при рассмотрении подобных бесконечных множеств, зачастую нет способа «посчитать» или «измерить», у скольких из них есть этот признак, а не тот. С другой стороны, в классе всех логически возможных сущностей те, которые способны понимать себя, как это удается физической реальности, в которой мы находимся, вне сомнения, в любом разумном смысле, представляют собой микроскопическое меньшинство. Мысль о том, что одна из них «случилась сама собой», без объяснения, вне сомнения, является просто теорией самозарождения.
Кроме этого, почти все «вселенные», описываемые этими логически возможными законами физики, кардинально отличаются от нашей – настолько, что они в этот аргумент должным образом не вписываются. Например, бесконечно многие из них не содержат ничего, кроме одного бизона, в разных позах, и существуют ровно 42 секунды. Бесконечно много других содержат одного бизона и одного астрофизика. Но что такое астрофизик во вселенной, где нет ни звезд, ни научных инструментов и практически нет данных? Что такое ученый или любой думающий человек во вселенной, где верны только неразумные объяснения?
Практически все логически возможные вселенные, в которых есть астрофизики, подчиняются законам физики, которые являются плохими объяснениями. Так должны ли мы предсказать, что и наша Вселенная необъяснима? Или что вероятность этого велика, хотя и неизвестна? Таким образом, снова антропные доводы, основанные на «всех возможных законах», приходится отбрасывать как неразумные объяснения.
Это дает мне основание заключить, что, хотя антропный принцип вполне может быть частью объяснения очевидной тонкой настройки констант и других наблюдений, он никогда не может быть полным объяснением того, почему мы наблюдаем нечто, что иначе выглядело бы слишком целенаправленным, чтобы объяснить это совпадением. Здесь требуется особое объяснение, в терминах особых законов природы.
Как мог заметить читатель, все неразумные объяснения, о которых я говорю в этой главе, в конечном счете взаимосвязаны. Ожидаешь слишком многого от антропного принципа или пытаешься слишком тщательно разобраться в ламаркизме – получаешь самозарождение. Слишком серьезно отнесешься к последнему – получаешь креационизм и так далее. А все потому, что они все обращаются к одной основополагающей проблеме и легко поддаются варьированию. Их легко заменить друг другом или вариантами самих себя, а как объяснения они «слишком просты»: они одинаково хорошо могли бы объяснить все, что угодно. Но к неодарвинизму было не просто прийти и его не просто подправить. Попробуйте – даже на уровне собственных заблуждений Дарвина, – и получится объяснение, которое работает намного хуже. Попробуйте объяснить с его помощью что-то не дарвинистское, например, новую сложную адаптацию, у которой не было предшественников в организмах предков, и вы не сможете придумать вариант с такими чертами.
Антропные объяснения пытаются объяснить целенаправленную структуру (такую как тонко настроенные константы) через единственный акт отбора. Это не характерно для эволюции, и так быть не может. Разгадка проблемы тонкой настройки появится из объяснения, которое будет конкретно описывать то, что мы наблюдаем. Это будет, говоря словами Уилера, «такая простая идея… что… мы непременно спросим: а разве могло быть иначе?». Другими словами, проблема не в том, что мир так сложен, что мы не можем понять, почему в нем все так, как есть, а в том, что все настолько просто, что мы пока не можем этого понять. Но это станет очевидно лишь в ретроспективе.
Все эти неразумные объяснения биосферы либо вообще не позволяют даже взяться за решение проблемы того, как создается знание в адаптациях, либо объясняют это плохо. Другими словами, во всех в них недооценивается процесс сотворения, причем теория, которая недооценивает его больше всего, это – как это ни парадоксально – креационизм. В самом деле: если сверхъестественному творцу пришлось бы создавать Вселенную в момент, когда Эйнштейн, Дарвин или любой великий ученый только что сделал свое главное открытие, то настоящим автором этого открытия (и всех более ранних открытий) был бы не ученый, а сверхъестественное существо. Значит, подобная теория отрицала бы существование того единственного процесса творения, который действительно имел место в генезисе открытий этого ученого.
И это действительно процесс творения! Пока открытие не сделано, никакой предиктивный процесс не может раскрыть его содержание или последствия – ведь иначе он бы и был самим открытием. Таким образом, научное открытие – крайне непредсказуемая вещь, несмотря на то, что оно определяется законами физики. Я подробнее поговорю об этом любопытном факте в следующей главе; вкратце – он обусловлен существованием «эмерджентных» уровней объяснения. В данном случае суть в том, что достигаемое наукой (и творческим мышлением в целом) – это непредсказуемое творение ex nihilo[25]. Это же верно и для биологической адаптации, но ни для какого другого процесса. Поэтому креационизм был назван неправильно. Это не теория, объясняющая, что знание обусловлено актом творения, а как раз наоборот: она отрицает, что творение имело место в реальности, помещая происхождение знания в область необъяснимого. На самом деле креационизм – это отрицание творения, как и все другие ложные объяснения.
Загадка понимания того, что представляют собой живые сущности и как они появились, дала начало странной истории заблуждений, хороших догадок и парадоксов. Последний из парадоксов – в том, что теория неодарвинизма, как и теория познания Поппера, в действительности описывает процесс творения, хотя их конкурентам, начиная с креационизма, это так и не удалось.
Терминология
Эволюция (по Дарвину) – создание знания путем чередования вариации и отбора.
Репликатор – сущность, закономерно способствующая самокопированию (репликации).
Неодарвинизм – дарвинизм как теория репликаторов без различных заблуждений, таких как «выживание наиболее приспособленных».
Мем – идея, являющаяся репликатором.
Мемокомплекс – группа мемов, которые помогают добиваться репликации друг друга.
Самозарождение – формирование организмов из неживой материи.
Ламаркизм – ошибочная теория эволюции, основанная на идее о том, что биологические адаптации – это усовершенствования, приобретенные организмом за время жизни и затем наследуемые его потомками.
Тонкая настройка – если бы физические константы или законы были немного другими, жизни не было бы.
Антропное объяснение – «Только во вселенных с разумными наблюдателями может возникнуть вопрос, а почему случается то или иное явление».
Значения «начала бесконечности», встречающиеся в этой главе
– Эволюция.
– В более общем смысле – создание знания.
Краткое содержание
У эволюции биологических адаптаций и создания человеческих знаний есть черты глубокого сходства, но также и некоторые важные отличия. Сходно то, что и гены, и идеи являются репликаторами; и знания, и адаптации сложно варьировать. Основные отличия: человеческие знания могут носить объяснительную природу и иметь большую применимость; адаптации никогда не носят объяснительный характер и редко выходят далеко за рамки ситуаций, в которых развивались. Ложные объяснения биологической эволюции имеют аналоги среди ложных объяснений развития человеческого знания. Например, ламаркизм – аналог индуктивизма. Телеологический довод в формулировке Уилльяма Пейли проливает свет на то, где есть «видимые признаки замысла», а где нет, а значит, и на то, что нельзя назвать просто волей случая – а именно сложно варьируемую адаптацию для определенной цели. Ее источником должно быть создание знаний. Биологическая эволюция не оптимизирует пользу для вида, группы, особи или даже гена, а только усиливает способность гена распространяться по популяции. В то же время она может давать преимущества из-за универсальности законов природы и широты сферы применимости некоторых создаваемых знаний. «Тонкая настройка» физических законов или констант выступает современной формой телеологического довода. В силу обычных причин она не является хорошим доводом в пользу сверхъестественной первопричины. Но и «антропные» теории, которые пытаются объяснить ее как результат отбора из бесконечного числа различных вселенных, – сами по себе являются плохими объяснениями – отчасти из-за того, что большинство логически возможных законов природы сами представляют собой плохие объяснения.
5. Реальность абстракций
Объяснения устройства мира, даваемые фундаментальными теориями современной физики, досадно контринтуитивны. Так, большинство людей, не являющихся физиками, считают само собой разумеющимся, что если вытянуть руку горизонтально прямо, то почувствуешь, как сила тяжести тянет ее вниз. Но в действительности это не так! Существование силы тяжести, как это ни удивительно, отрицается общей теорией относительности Эйнштейна, одной из двух наиболее глубоких физических теорий. Согласно ей, единственная сила, которая действует на руку в данной ситуации, – та, которую человек прикладывает сам, она направлена вверх и придает руке постоянное ускорение, чтобы отклонить ее от кратчайшего возможного пути в искривленной области пространства-времени. Реальность, описываемая другой глубочайшей теорией – квантовой, о которой я расскажу в главе 11, еще более контринтуитивна. Чтобы понять те объяснения, которые она дает, физикам приходится учиться по-новому смотреть на повседневные явления.
И как всегда, руководствоваться нужно тем, что неразумные объяснения должны отвергаться в пользу разумных. Отсюда возникает следующее требование к определению того, что реально, а что нет: если некая сущность фигурирует в самом разумном объяснении для соответствующей области, то нам следует считать, что она действительно существует. А если, как это произошло с силой тяжести, наше самое разумное объяснение отрицает ее существование, то и мы должны перестать считать ее существующей.
Далее, на языке фундаментальной физики то, что происходит с нами каждый день, выражается поразительно сложно. Если наполнить чайник водой и включить его, все суперкомпьютеры на Земле, работающие столько времени, сколько лет Вселенной, не смогли бы решить уравнения, которые предсказывают поведение всех молекул воды, даже если каким-то образом нам удалось бы определить для них начальное состояние и все внешние воздействия, что само по себе невыполнимая задача.
К счастью, эти сложности отчасти снимаются на более высоком уровне. Например, мы можем с некоторой погрешностью предсказать, через какое время закипит вода. Для этого нужно знать лишь несколько физических величин, которые достаточно просто измеряются, такие как ее масса, мощность нагревательного элемента и так далее. Для большей точности может понадобиться информация о более тонких свойствах, например о числе и типах центров парообразования. Но такие явления все же остаются относительно «высокоуровневыми» и складываются из необозримо большого числа взаимосвязанных явлений атомного уровня. Таким образом, есть класс явлений высокого уровня, таких как текучесть воды и ее взаимодействие с сосудами, нагревающими элементами, кипением и пузырьками, которые можно вполне объяснить друг через друга, не ссылаясь прямо на явления атомного уровня и ниже. Другими словами, поведение целого класса явлений высокого уровня – квазиавтономно почти самодостаточно. Такое разложение на объяснимые компоненты на более высоком, квазиавтономном уровне известно как эмерджентность.
Эмерджентных явлений очень-очень мало. Мы можем предсказать, когда вода закипит, и то, что, когда это случится, образуются пузырьки, но если захочется предсказать, куда денется каждый пузырек (или, говоря точнее, каковы вероятности его различных возможных движений – см. главу 11), то ничего не выйдет. Еще менее реально предсказать бесчисленное множество свойств воды, определяемых на микроскопическом уровне, например, четное или нечетное число электронов будет затронуто нагреванием в течение определенного периода.
К счастью, нас не интересует предсказание или объяснение большей части этих свойств, несмотря на то, что их – подавляющее большинство. А все потому, что ни одно из них не имеет отношения к тому, что мы собираемся делать с водой, а именно понять, из чего она состоит или заварить чай. Воду для чая нужно довести до кипения, но как в ней будут распределены пузырьки, не имеет значения. Нужно, чтобы ее объем был между определенным минимумом и максимумом, но сколько в точности молекул будет в чайнике, безразлично. Мы успешно достигаем всех этих целей, потому что можем их выразить в терминах квазиавтономных эмерджентных свойств, для которых у нас есть разумные объяснения высокого уровня. И чтобы понять роль воды во вселенском масштабе, большая часть микроскопических деталей нам не нужна, потому что почти все эти детали – парохиальные.
Поведение высокоуровневых физических величин складывается из поведения их низкоуровневых составляющих при игнорировании большей части деталей. Это положило начало широко распространенному заблуждению об эмерджентности и объяснениях, известному как редукционизм – доктрине, утверждающей, что наука всегда объясняет и предсказывает явления путем редукции, то есть покомпонентного анализа. Зачастую так и происходит – к примеру, чтобы сделать и объяснить высокоуровневое предсказание о том, что вода в чайнике не вскипит без подачи энергии, мы используем тот факт, что межатомные силы подчиняются законам сохранения энергии. Но редукционизм требует, чтобы отношения между различными уровнями объяснения были такими всегда, а зачастую это не так. В своей книге «Структура реальности» (The Fabric of Reality) я писал:
«Например, рассмотрим конкретный атом меди на кончике носа статуи сэра Уинстона Черчилля, которая находится на Парламентской площади в Лондоне. Я попытаюсь объяснить, почему этот атом меди находится там. Это произошло потому, что Черчилль был премьер-министром в палате общин, которая расположена неподалеку; и потому, что его идеи и руководство способствовали победе союзных сил во Второй мировой войне; и потому, что принято чествовать таких людей, ставя им памятники; и потому, что бронза, традиционный материал для таких памятников, содержит медь и т. д. Таким образом, мы объясним физическое наблюдение низкого уровня – присутствие атома меди в определенном месте – через теории чрезвычайно высокого уровня о таких эмерджентных явлениях, как идеи, руководство, война и традиция.
Нет никакой причины, по которой, пусть даже в принципе, должно существовать какое-либо более низкоуровневое объяснение появления этого атома меди в этом месте, чем то, которое я только что привел. Предположим, что упрощенная «теория всего» в принципе дала бы низкоуровневое предсказание вероятности, что такая статуя будет существовать, если известно состояние (скажем) Солнечной системы в какое-то более раннее время. Точно так же эта теория в принципе описала бы, как эта статуя могла туда попасть. Но такие описания и предсказания (конечно же, абсолютно нереальные) ничего бы не объясняли. Они просто описывали бы траекторию движения каждого атома меди от медного рудника через плавильную печь, мастерскую скульптора и т. д. Они также могли бы сформулировать, какое влияние на эти траектории оказывают силы, действующие со стороны окружающих атомов, например, тех, из которых состоят тела шахтеров и скульптора, и, таким образом, предсказать существование и форму статуи. В действительности такое предсказание следовало бы отнести к атомам по всей планете, вовлеченным, кроме всего прочего, в сложное движение, которое мы называем Второй мировой войной. Но даже если бы вы обладали сверхчеловеческой способностью следовать таким многословным предсказаниям нахождения атома меди в том месте, вы все равно не смогли бы сказать: “Да, я понимаю, почему он там находится”. Вы просто знали бы, что его попадание туда таким образом неизбежно (или вероятно, или что угодно еще), если известны начальные конфигурации атомов и законы физики. Если бы вы захотели понять, почему он там находится, у вас по-прежнему не было бы другого выбора, кроме как сделать следующий шаг. Вам пришлось бы выяснить все, что касается этой конфигурации атомов и их траекторий, из-за которых атом меди оказался именно в этом месте. Такое исследование стало бы творческой задачей, какой всегда является открытие новых объяснений. Вам пришлось бы обнаружить, что определенные конфигурации атомов подтверждают такие исходящие явления, как руководство и война, связанные друг с другом объяснительными теориями высокого уровня. И только узнав все эти теории, вы смогли бы полностью понять, почему этот атом меди находится именно там».
Даже в физике некоторые из наиболее фундаментальных объяснений и основанных на них предсказаний – не редукционистские. Например, второй закон термодинамики гласит, что в высокоуровневых физических процессах есть тенденция к возрастанию беспорядка. Взбитое венчиком яйцо не примет с помощью того же венчика первоначальный вид и не сможет взять энергию от сковороды и вернуться в скорлупу, которая никогда не соберется обратно без единой трещинки. Но если бы вам удалось заснять процесс взбивания яйца на видео с разрешением достаточным, чтобы увидеть отдельные молекулы, а затем проиграть видео в обратном направлении и в таком масштабе изучить любую его часть, вы бы не увидели ничего, кроме молекул, движущихся и сталкивающихся в строгом соответствии с законами физики низкого уровня. До сих пор неизвестно, как из некоторого простого утверждения об отдельных атомах вывести второй закон термодинамики и возможно ли это в принципе.
Такая возможность ниоткуда не следует. Известны завуалированные моральные доводы в пользу редукционизма (науке следует быть по сути своей редукционной). Здесь просматривается и инструментализм, и принцип заурядности, которые я критиковал в главах 1 и 3. Инструментализм достаточно похож на редукционизм, за исключением того, что он пытается отрицать не только высокоуровневые, а вообще всякие объяснения. Принцип заурядности – это редукционизм в более легкой форме: он отвергает только те высокоуровневые объяснения, которые связаны с людьми. Раз уж мы говорим о плохих философских учениях с моральной подоплекой, упомяну еще и холизм, своего рода зеркальное отражение редукционизма. Его идея в том, что единственными правильными объяснениями (или по крайней мере единственными существенными) являются объяснения частного через целое. Также холисты зачастую разделяют с редукционистами ошибочное представление о том, что наука может быть только (или должна быть только) редукционной, и тем самым находятся в оппозиции к большей части науки. Все эти учения иррациональны по одной и той же причине: они выступают за принятие или отвержение теорий на основаниях, отличных от того, являются ли эти объяснения разумными.
Всякий раз, когда высокоуровневое объяснение действительно логически вытекает из низкоуровневых, это также означает, что в высокоуровневом объяснении что-то предполагается о низкоуровневых. Таким образом, дополнительные теории высокого уровня при условии, что все они непротиворечивы, налагают все больше и больше ограничений на то, как могли бы выглядеть теории низкого уровня. Поэтому может быть так, что все существующие объяснения высокого уровня, взятые вместе, влекут за собой все объяснения низкого уровня, и наоборот. Или может быть так, что некоторые объяснения низкого уровня, некоторые объяснения среднего уровня и некоторые объяснения высокого уровня, все вместе, влекут за собой все объяснения. Я думаю, что так оно и есть.
Таким образом, один способ, которым в конечном счете может быть разрешена проблема тонкой настройки, состоит в том, что точными законами природы окажутся некоторые объяснения высокого уровня. Вытекающие из них следствия для микроскопического уровня вполне могут казаться тонко настроенными. Один из кандидатов – принцип универсальности вычислений, о котором речь пойдет в следующей главе. Другой – это принцип проверяемости на опыте, ведь в мире, в котором законы физики не допускают существования проверяющих, эти законы запрещают также проверку себя самих. Однако в том виде, в котором эти принципы существуют сейчас и рассматриваются как законы физики, они носят антропоцентрический и произвольный характер – и поэтому представляются плохими объяснениями. Но, возможно, есть более глубокие версии, к которым эти варианты являются приближениями и которые являются разумными объяснениями, хорошо сочетающимися с объяснениями из области микроскопической физики, такими как второе начало термодинамики.
В любом случае эмерджентные явления играют существенную роль в объяснимости устройства мира. Задолго до того, как люди приобрели достаточно объяснительных знаний, они могли управлять природой с помощью эмпирических правил. Эмпирические правила можно объяснить, и эти объяснения касаются высокоуровневых закономерностей в таких эмерджентных явлениях, как огонь и камни. В далеком прошлом эмпирические правила прописывались только в генах, и содержащиеся в них знания тоже касались эмерджентных явлений. Таким образом, эмерджентность – еще одно начало бесконечности: любое создание знания зависит от эмерджентных явлений и физически состоит из них.
Эмерджентность также обуславливает то, что открытия можно делать постепенно, открывая таким образом простор для научного метода. Частичный успех каждой из последовательности улучшающихся теорий равносилен существованию «слоя» явлений, которые очередная теория успешно объясняет – хотя, как потом оказывается, отчасти ошибочно.
Последовательные научные объяснения порой непохожи в том, как они объясняют свои предсказания, даже в той сфере, в которой сами предсказания похожи или идентичны. Например, объяснение движения планет, предложенное Эйнштейном, не просто исправляет ньютоновское, оно совершенно другое и отрицает, среди прочего, само существование ключевых элементов прежнего объяснения, таких как сила гравитации и равномерно текущее время, по отношению к которому Ньютон определял движение. Сходным образом теория астронома Иоганна Кеплера, утверждавшая, что планеты движутся по эллипсам, не просто исправила теорию небесных сфер, а отвергла существование таких сфер в принципе. Ньютон же в своей теории не заменил эллипсы Кеплера какой-то новой формой
Читать бесплатно другие книги:
