Крис Филдс: Что такое наблюдение?

В статье Криса Филдса «Наука наблюдения» рассмотривается 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 соотвествующие 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 окражающая 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, соотвественно 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.