Свободное и краткое изложение идей в моем понимании из первой части статьи Пола Дэвиса ‘Вселенная из битов‘.
Введение
В ответ на заявление епископа Беркли о нереальности материи Сэмюэль Джонсон стукнул по камню с возгласом ‘Я опровергаю это таким образом’. В свете современной физики опровержение Джонсона не впечатляет. Твердые тела при ближайшем рассмотрении состоят практически из пустого пространства, а собственно небольшие частички материи в пустом пространстве являются не чем иным, как призрачным узором квантовой энергии, либо возникающим из возбуждений невидимых квантовых полей или возможно из вибрирующих струн, живущих в десятиразмерном пространстве-времени.
Наука все-таки имеет эмпирический характер и наши теории должны быть основаны на реальности. Однако что такое реальность? Находится ли реальность в акте наблюдений человеческими и возможно нечеловеческими наблюдателями? В записях сохраненных в памяти компьютеров? В некотором объективном мире где-то там?
Основания реальности
Башня черепах ниже относится к проблемам обоснования, см. Дальше вниз идут одни черепахи!
В хорошо известной метафоре башни черепах поиск фундаментальной реальности ведет к бесконечному регрессу. Обрыв башни на уровне левитирующей сверхчерепахи требует либо скачок, основанный на вере — приняв нижний уровень как необъяснимый факт — или определенную ментальную гимнастику, такую как введение необходимой сущности, отрицание бытия которой логически невозможно. Классическая христианская теология выбирает второй вариант, где бог выражен в качестве необходимой сущности, от которой начинается вселенная. К сожалению концепция необходимого бытия бога приводит к серьезным философским и теологическим проблемам и в настоящей момент большинство теологов отвергают идею необходимого существования бога.
Наука приняла как основу реальности физическую вселенную саму по себе. В дебатах с Фредериком Коплестоном британский философ Бертран Расселл прямиком заявил ‘Я должен сказать, что вселенная находится всего лишь там и это все.’
По ходу двадцатого века в науке произошли серьезные изменения. Теория относительности отменила абсолютное пространство и абсолютное время, разделяемое всей вселенной. Квантовая механика разрушила концепцию внешней реальности, когда всем физическим величинам можно было приписать хорошо определенные значения в любой момент времени. Таким образом реальность, по крайней мере среди физиков-теоретиков, перешла вначале в сами законы физики, а затем в их математические суррогаты, такие как Лагранжианы, пространства Гильберта и т.д. Сегодня математические законы физики рассматриваются большинством ученых как левитирующая сверхчерепаха, описанная выше.
Ортодоксальная позиция по-видимому заключается в том, что наличие существующих законов природы должно быть принято как грубый факт, без дальнейшего объяснения. Шон Кэрролл выразил эту позицию в ответ на вопрос, почему существуют данные законы физики, таким образом ‘Это так, как обстоят дела.’
Скрытые предположения о законах физики
Ортодоксальный взгляд на законы физики содержит длинный список свойств, принимаемых по умолчанию. Законы рассматриваются как вечные, неизменные, действующие с бесконечной математической точностью. Физические законы выходят за пределы вселенной и были напечатаны на вселенной снаружи в момент ее создания. Физический мир подвержен влиянию законов, но сами законы не зависят от того, что происходит во вселенной. Нетрудно увидеть, что данная картина произошла от монотеизма, где рациональное создание создало вселенную согласно набору идеальных законов. Асимметрия между неизменными законами и зависящими состояниями вселенной соответствует асимметрии между богом и природой. Вселенная в ее существовании зависит от бога, в то же время как бог не зависит от вселенной.
Без всякого сомнения ортодоксальная концепция законов физики произошла напрямую из теологии. Самое удивительное, что данная точка зрения осталась без изменения даже после трехсотлетнего развития светской науки. «Теологическая модель» законов физики так укоренилась в сознании ученых, что она рассматривается просто как сама собой разумеющаяся.
Другое сильное влияние на ортодоксальную концепцию законов физики оказал Платонизм. Многие математики являются платонистами и уверены в том, что математические объекты реально существуют, хотя они не находятся в физической вселенной. Физики-теоретики также погрузились в Платонизм и они согласны поместить математические законы физики в Платонию. Слияние Платонизма и монотеизма создало мощную ортодоксальную научную концепцию законов физики как идеальных, совершенных, бесконечно точных, неизменных, вечных математических форм и отношений, которые выходят за рамки физической вселенной и находятся в абстрактных небесах Платонии вне пространства и времени.
Здесь я останавливаюсь, поскольку далее в статье автор обсуждает возможность экспериментальной проверки гипотезы о том, что законы физики могут быть бесконечно точными. Дальнейшая часть статьи меня не вдохновила.
Информация
Paul Davies, Universe from Bit, in Information and the Nature of Reality: From Physics to Metaphysics.
Обсуждение
https://evgeniirudnyi.livejournal.com/27772.html
16.11.2013 Обратная связь между разумом и законами природы
Я нашел другую статью Пола Дэвиса на похожую тему: Природа законов физики и их странное дружелюбие к жизни.
Биологи обычно рассматривают физику как пример для подражания. В рамках механицизма, перенятого от физиков 18-ого и 19-ого веков, биологи вывели за пределы рассмотрения биологии всякие витальные силы, энтелехии, целевые причины и проч. Физика однако не стоит на месте и статья Пола Дэвиса дает некоторое представление о том, над чем же работают современные физики. Биологам было бы полезно с ней ознакомиться.
Ниже я остановлюсь на разделе 13 Квантовая механика может разрешить обратную связь между разумом и законами природы (Quantum mechanics could permit the feedback loop between mind and the laws of physics). Как показывает название раздела современная физика достаточно далека ушла от механицизма прошедших времен.
Законы физики содержат так называемые фундаментальные константы, которые определяются экспериментально. Физики заинтересовались вопросом, как выглядела бы вселенная, если бы фундаментальные константы имели другие численные значения. Оказалось, что если изменить константы даже на небольшие значение, то жизнь во вселенной становится невозможной. Такое обстоятельство получило название тонкой настройкой вселенной (fine tuning) и вызвало бурные дебаты.
Получается казус. Физики говорили, что бог в физике не нужен (Лаплас: в этой гипотезе я не нуждаюсь). Однако в конце получилось, что вопрос, почему же фундаментальные константы имеют такие значения, которые разрешают образование жизни (и разума), остался без ответа.
Пол Дэвис в своей статье прекрасно описывает постановку вопроса и существующие альтернативы его решения. Он также описывает, почему существующие решения являются неудовлетворительными с его точки зрения и в конце статьи автор предлагает свое решение, основанное на интерпретации квантовой механики Джоном Арчибальдом Уилером (John Archibald Wheeler).
Интерпретация квантовой механики — темный вопрос, над которым биологи не задумываются. Какой мир соответствует фундаментальной реальности — квантовый или классический? По идее квантовая реальность более фундаментальна, однако не все так просто. На пути признания существования квантовых объектов возникает так называемая проблема измерения и принцип соответствия Бора. В копенгагенской интерпретации квантовой механики вопросы типа, где же была квантовая частица до того, как ее зарегистрировали, просто отбрасываются как бессмысленные. Волновая функция была, этого никто не отрицает, а вот что происходило с частицой до измерения, черт его знает.
Хью Эверетт III, аспирант Джона Уилера, в конце пятидесятых годов предложил многомировую интерпретацию, которую вначале поддерживал сам Джон Уилер. В рамках данной интерпретации квантовая реальность признается безоговорочно фундаментальной, однако вот незадача, в ходе измерения происходит расщепление вселенной. В конце концов Джон Уилер отказался от многомировой интерпретации и предложил свою, основанную на эксперименте ‘с отложенным выбором’. В данной концепции расщепления вселенной не происходит, однако измерение меняет прошлые состояния частицы, причем измерения сегодня могут изменить состояния частицы в момент не очень удаленный от Большого Взрыва. Вот такая крутая наука квантовая механика, в ней настоящее запросто может влиять на прошлое. С квантовой механикой уже никакой демон Лапласа не справится.
Пол Дэвис дополнил эксперимент ‘с отложенным выбором’ Джона Уилера предположением, что физические законы не определяют Большой Взрыв, а устанавливаются в ходе Большого Взрыва. Надеюсь, что теперь ход его мысли уже понятен. Разум с момента возникновения проводит измерения, которые меняют состояния частиц в ходе Большого Взрыва и соответственно сами физические законы. В результате мы имеем то, что имеем. Во-первых, разум, во-вторых, законы физики, которые разрешают разуму образоваться в ходе эволюции вселенной.
Paul Davies, The nature of the laws of physics and their mysterious biofriendliness, Euresis Journal 5, 117-138 (2013)