В статье Криса Филдса ‘Наука наблюдения‘ рассматривается вопрос, что такое наблюдатель в науке. В конечном итоге, наука основана на наблюдениях, но редко кто задумывается над тем, что такое, собственно говоря, является наблюдением. Статья является неплохим введением в тему, хотя, как и следовало ожидать, вопросов остается больше, чем ответов.
В мире классической механики наблюдение кажется чем-то само собой разумеющимся — наблюдатель просто записывает состояние изучаемой системы. В случае квантовой механики все становится сложнее и появляются термины типа «коллапс волновой функции» или «переход от квантового к классическому миру». Тем не менее, по мере приближения к классическому миру вопрос, что такое наблюдение перестает волновать ученых.
Филдс в качестве точки отсчета берет следующие утверждения:
- Людвиг Больцман: В наблюдениях присутствует неопределенность и необходимо потратить энергию для уменьшения этой неопределенности.
- Клод Шеннон: Конечную последовательность наблюдений можно закодировать конечным числом битов.
- Рольф Ландауэр: Наблюдения можно использовать, если они будут записаны в рамках необратимого процесса в физической среде.
- Эдвард Мур: Теорема о том, что конечное число измерений не позволяет с полной определенностью установить, какая система наблюдается.
На этой основе Филдс формулирует несколько вопросов, которые один за другим рассматриваются в разделах статьи.
Что такое наблюдатель?
Физика, начиная с Галилея: Наблюдатель — это система координат. Наблюдателю отводится исключительно пассивная роль.
Первый наблюдатель с активной ролью: демон Максвелла.
Активная роль наблюдателя в квантовой механике (цитата Бора): «Свободный выбор экспериментальной установки для которой формализм квантовой механики предлагает соответствующие рамки.»
Какая система может быть наблюдателем? Разные варианты:
- Любая физическая система;
- Наблюдатель находится вне физики;
- Чаще всего этот вопрос просто игнорируется.
Что наблюдается?
В физике наблюдается система, а в биологии окружающая организм среда.
Филдс находит обычное обсуждение наблюдения в физике слишком упрощенным — система наблюдения и наблюдатель заданы извне. Поэтому Филдс рассматривает пример, когда аспирантке дается задание пойти в лабораторию и сделать так определенное измерение. Таким образом, вначале требуется найти то, что требуется измерить.
Вывод: Наблюдатель не могут быть абстрактной сущностью, например, системой координат или частью гамильтониана.
Вывод: Соотношение между физикой и науками о жизни меняется от редукционизма (физика объясняет, что такое жизнь) к тому, что науки о жизни (которым принадлежит наблюдатель) задают граничные условия для физических систем.
Какая информация собирается?
Филдс говорит о том, что всегда требуются дополнительные усилия, чтобы найти необходимую систему для наблюдения. На этом пути он вводит для типа наблюдателя.
«Не зависящий от контекста»: Дополнительные усилия пропадают. Например, робот запрограммирован к перемещению в район наблюдения и проведению определенных измерений. В этом случае робот игнорирует все остальное, кроме заданных измерений.
«Использование контекста»: Часть дополнительных усилий не пропадают зря. Например, аспирантка в лаборатории по мере нахождения необходимого оборудования, знакомится с другими установками.
Далее Филдс переходит к простейшим биологически системам и рассматривает их с точки зрения проводимых измерений и передачи сигналов.
Что такое память?
Наблюдения должны быть сохранены. Филдс рассматривает концепции памяти.
Для чего проводится наблюдение?
Наблюдения требуют энергии, соответственно возникает вопрос, для чего это необходимо.
Эволюция — выживание и размножение, прагматика.
Другой вариант — концепция Уилера: вселенной, основанная на участии.
Филдс рассматривает работу бактерию и задает вопрос о том, можно ли сказать, что процессы наблюдения можно найти только с точки зрения третьего лица (внешнего наблюдателя), или можно сказать, что процессы наблюдения присущи самой бактерии.
Если наблюдения можно приписать самому организму, то это прямой шаг к введению интенциональности на уровне организма.
Спектр наблюдателей
Филдс рассматривает вопрос, что можно считать наблюдателем. Есть спектр мнений, но согласия не видно.
Онтология, основанная на наблюдателе
Филдс переходит к рассмотрению мира с точки зрения первого лица, а далее он рассматривает теорию интерфейса Дональда Хоффмана. Внутренний мир наблюдателя оказывается границей его наблюдений. Филдс проводит аналогию с голографическим принципом в физике.
Информация
Fields, C., Sciences of Observation. Philosophies, 2018, 3(4), p. 29.
См. также обсуждение заметки Иванова-Петрова Проблема наблюдателя.
Обсуждение
https://evgeniirudnyi.livejournal.com/218929.html
10.03.2024 Научное доказательство невозможности науки
‘Мы показали, что существуют принципиальные ограничения на саморепрезентацию, которые вытекают из фундаментальных физических соображений и, следовательно, применимы ко всем физическим системам. … Наши результаты показывают, что, хотя метапроцессоры, генерирующие самоописания, могут способствовать решению проблемы объяснения для искусственных нейронных сетей, они не могут ее решить. Действительно, мы можем ожидать, что искусственные нейронные сети — и, в частности, многослойные системы — будут выдумывать или “галлюцинировать” самооправдания точно так же, как это делают люди. … С когнитивной точки зрения общее объяснение может быть дано в терминах “no-go” результатов, которые предполагают, что индивиды являются черными ящиками для самих себя, в которых по крайней мере частично интроспективное самопознание растворяется и заменяется эвристикой модели себя и конфабуляции (ложных воспоминаний). … Мы осознаем, что аналогичные нашим результаты имеют значение для этических и юридических теорий ответственности и намерений, для политической нейронауки и даже для фундаментальных вопросов личной идентичности и “смысла жизни”.’
Fields, C.; Glazebrook, J.F.; Levin, M. Principled Limitations on Self-Representation for Generic Physical Systems. Entropy 2024, 26, 194.
https://evgeniirudnyi.livejournal.com/355140.html
16.01.2020 Физика с точки зрения первого лица
Физик Маркус Мюллер (Markus P. Müller) задумался над тем, каким образом можно было бы осуществить идею известного американского физика Джона Уилера «Закон без закона (Law Without Law)». На этом пути Мюллер предложил рассмотреть внутреннее состояние наблюдателя, а далее задаться вопросом, что увидит наблюдатель, находящийся в определенном внутреннем состоянии, в последующий момент времени.
Первый шаг заключается в моделировании внутреннего состояния (виртуального мира) наблюдателя. Должно быть понятно, что для физика любое состояние выражается набором чисел. Если вспомнить, что физики допускают такое отображения для состояния всей Вселенной, то не должно показаться странным, что Мюллер посчитал возможным выразить внутреннее состояние человека набором чисел (в общем случае, можно использовать одно длинное бинарное число).
В статье есть интересное рассуждение о том, каким образом другой человек будет присутствовать в виртуальном мире исходного наблюдателя. Предположим, что мы описываем внутреннее состояние Алисы. В этом состоянии присутствует Боб с точки зрения третьего лица. В то же время, у Боба есть свой взгляд на мир с точки зрения первого лица. Насколько я понял, в рассмотрении Мюллера отображение Боба во внутреннем состоянии Алисы (с точки зрения третьего лица) согласуется с описанием внутреннего мира Боба с точки зрения первого лица. Таким образом, вроде бы можно сказать, что Алиса и Боб находятся в одном и том же виртуальном мире.
Следующий шаг заключается в переходе от предыдущего внутреннего состояния к последующему. Поскольку состояние можно отобразить одним длинным бинарным числом, Мюллер опирается на алгоритмическую теорию информации (машина Тьюринга и все такое). Мюллер полагает, что переход можно описать в рамках индукции Соломонова (Solomonoff induction) или универсальной индукции. Таким образом, получается замкнутый процесс изменения внутреннего состояния наблюдателя, который основан исключительно на виртуальном мире — никаких предположений о внешнем мире не требуется.
Далее Мюллер анализирует полученный процесс изменения внутреннего состояния наблюдателя. Он показывает, что в ходе такого процесса у наблюдателя складывается вполне устойчивое убеждение о существовании внешнего мира, в котором действуют вполне определенные законы физики. Цель достигнута — законы физики возникают в процессе изменения состояния наблюдателя, основанном исключительно на универсальной индукции.
В статье также анализируются парадоксы современной физики, такие как «мозг Больцмана», измерение в квантовой механике. возможность компьютерной Матрицы и другие увлекательные задачи. Мюллер полон оптимизма, что его подход поможет решить все проблемы.
Müller, Markus P. Law without law: from observer states to physics via algorithmic information theory. arXiv preprint arXiv:1712.01826 (2017). Revised version in 2019.