Саморегулируемая система в рамках законов физики

В ходе обсуждений регулярно возникает вечный вопрос о сводимости. Ниже я представлю редукционистскую позицию, которую обычно в этом случае я выдвигаю. В качестве точки отсчета рассмотрим систему с обратной связью или, другими словами, саморегулируемую систему. Вопрос ставится таким образом — в чем отличие такой системы от системы без обратной связи, то есть, без саморегулирования.

Обычный пример — это термостат. Также вполне можно рассмотреть клапан слива бачка унитаза. Еще пример — ячейки Бенара. В последнем случае легко представить себе систему сравнения — состояние жидкости когда температурный градиент мал (ячейки Бенара не появляются), с состоянием жидкости после перехода критического значения температурного градиента — ячейки Бенара появились. Похожие системы сравнения без труда можно представить в двух предыдущих примерах — клапан слива по разным причинам перестал перекрывать воду и унитаз протекает. В термостате что-то сломалось и поэтому температура перестала регулироваться — она меняется вслед за изменением температуры окружающей среды.

С одной стороны, имеется явная разница в поведении систем. С другой — все не так просто, как кажется на первый взгляд. Ключевой вопрос в данном случае связан с рассмотрением перехода системы из предыдущего состояния в последующее. В данном случае полезно расширить систему и включить в нее окружение, например термостат + окружение или сливной бачок + резервуар воды.

Стандартный ответ из физики такой — система переходит из предыдущего состояния в последующее по законам физики. Моя позиция сводится к тому, что согласие с этим утверждением сводит отличие между саморегулируемой системой и системой без обратной связи практически на нет. Однако, перед рассмотрением этого вначале следует разобрать возможное возражение, связанное с утверждением о том, что законы физики на самом деле являются человеческим изобретением (своеобразной фикцией).

Я не буду углубляться в проблему ‘открытие или изобретение’. В рассматриваемом контексте ее можно обойти следующим образом. В конечном итоге мы рассматриваем утверждения, сделанные людьми, и вполне можно с этим согласиться. Единственное, что требуется, это перейти от утверждений к убеждениям. Вопрос переформулируется таким образом:

  • Убеждены ли вы в том, что рассматриваемые системы существуют независимо от человека?
  • Если да, убеждены ли вы в том, что рассматриваемые системы переходят из предыдущего состояния в последующее независимо от наличия человека? (например, когда все люди закрыли глаза и заткнули уши)
  • Если да, убеждены ли вы в том, что система переходит из предыдушего состояния в последующее по законам физики?
  • Если да, убеждены ли вы в том, что существуют истинные законы физики? В контексте обсуждения будут рассматриваться именно истинные законы, а не те, которые известны в настоящее время.

В случае ответа ‘нет’ на один из вопросов выше следует попросить сформулировать альтернативное убеждение. Все ответы ‘да’ позволяют перейти к обсуждению вопроса ниже.

Итак, в чем же разница двух систем, которые переходят из предыдущего состояния в последующее по законам физики? Наличие обратной связи нисколько не отрицается, следует признать, что поведение двух систем отличается между собой. Вопрос состоит в том, что означает в этой связи слово ‘саморегулиремое’. Отмечу, что вопрос в данном контексте можно вполне расширить на все остальные слова с ‘само’ — самопроизвольная, самоорганизующаяся, самообучающаяся, самособирающаяся и т.д. С моей точки зрения единственный возможный вариант ответа связан с независимостью от желания человека.

Тем не менее, необходимо сказать, что процессы, независимые от желания человека, происходят в обоих случаях. Разница заключается в виде протекаемого процесса с точки зрения человека — один процесс обычный, во втором человек усматривает нечто необычное и поэтому добавляет ‘само’. Основаная проблема на этом пути связана с невольным отождествлением с ‘само’ некоторого внутренного агента или самости. Это должно быть полностью исключено — именно с этой точки зрения отличия найти невозможно. Самость процесса и воображение внутреннего агента являются в данном случае исключительно самообманом.

Нетрудно увидеть, что рассмотрение выше распространяется на все случаи систем, необычных с точки зрения человека. Например, вместо саморегулируемой системы можно рассмотреть нечто живое. Можно ли увидеть разницу живого и неживого в рамках перехода системы из предыдущего состояния в последующее по законам физики? С моей точки зрения рассмотрение выше показывает, что нельзя. В этом контексте точно также не удастся связать самость и внутреннего агента с живым организмом.

Физики любят уподоблять мир игре Жизнь (в общем случае клеточному автомату). Система переходит из предыдущего состояния в последующее по заранее заданным законам и при этом на экране постепенно могут возникнуть очень даже сложные конструкции — планеры перемещаются и сталкиваются друг с другом, желудь превращается в дуб, звезды осциллируют, ружье выпускает космический корабль и т.д. Вопрос таким образом состоит в том, что означает обратная связь и саморегулирование в игре Жизнь.

Рассмотрим обычные возражения. Достаточно часто человек согласен с тем, что система подчиняется законам физики, но он несогласен с озвученными выше выводами. Начну с того, что рассмотрение в рамках законов физики неизбежно предполагает наличие начальных и граничных условий. Про это нельзя забывать, но я бы сказал, что в контексте обсуждения можно просто расширить рассматриваемую систему, чтобы уменьшить влияние граничных условий. Начальные конфигурации с другой стороны задаются рассматриваемыми системами. Также следует отметить, что вопрос, почему законы физики в принципе разрешают возникновение систем с обратной связью, не является предметом обсуждения. Вопрос состоит именно в отличии рассматриваемых систем при наличии таких законов физики.

Возражение, которое можно наиболее часто услышать, связано с возникаемостью. В ходе развития системы возникают разные уровни организации и при этом более высокие уровни организации невозможно свести к физическим процессам. В наиболее радикальной форме говорят о нисходящей причинности: более высокие уровни организации влияют на причинно-следственные отношения на более низких уровнях организации. Приведу одну любопытную цитату из моей коллекции:

‘Любой процесс самоорганизации представляет собой взаимодействие хаоса беспорядка с хаосом порядка под влиянием колебаций внешней среды. И здесь чисто физические взаимодействия в итоговом плане не подчиняются законам физики.’

Ответ крайне простой. Законы физики каузально замкнуты, поэтому разговоры о нисходящей причинности следует сразу же отбросить. Я бы сказал, что единственная возможность на этом пути связана с компатибилизмом (по аналогии с обсуждениями свободы воли). В данном случае разговор о более высоких уровнях организации связывается с решением практических задач, то есть с переходом от фундаментальной науки, которую невозможно практически использовать, к описанию на уровне эффективным наук. Хороший пример — поэтический натурализм Шона Кэрролла:

‘Есть много путей высказаться о мире. … Наша цель в текущий момент определяет наилучший способ высказаться.’

Но:

‘Все хорошие пути должны согласовываться между собой и с самим миром.’

Следующее возражение, которое я однажды услышал от биолога, связано с тем, что биолог считал законы физики ограничениями, а не предписаниями:

‘Заметьте: в обоих случаях я намеренно брал примеры, никак не связанные с биологией — именно потому, что дело не в какой-то особенной природе живых систем (веру в которую Вы все время стремитесь мне приписать), а в природе самих физических законов — в том, что они суть не однозначные предписания, а ограничения. И поведение сколько-нибудь сложных чисто физических систем точно так же не предопределяется ими однозначно, как и поведение систем биологических.’

Это пример явного незнания физики, поскольку законы физики однозначно описывают и в этом смысле предписывают переход системы из предыдущего состояния в последующее.

Следующее возражение связано с аппеляцией к теории хаоса и нелинейной динамике. Эволюция динамических систем, которые находятся в крайне близких начальных состояниях, может существенно отличаться. Поэтому небольшие неточности в задании начального состояния приводят к невозможности предсказания развития динамической системы. Проблема с этим возражением связана с тем, что исходный вопрос никак не был связан с предсказаниями и решением практических задач. Более того, обычно все заканчивается на уровне декларации намерений, то есть только ссылкой на теорию хаоса. Однако, например, остается совершенно непонятно, каким образом теория хаоса может помочь найти отличие в трех рассматриваемых выше примерах.

В заключение следует отметить стохастичность в квантовой механики. Нередко можно услышать, что в этом случае теряется однозначность перехода системы и поэтому разговор о законах физики теряет смысл. Однако это далеко не так. Уравнения квантовой механики сами по себе детерминистичны и более того теория хаоса в квантовой механики отсутствует. В этом смысле квантовый мир также живет в рамках законов физики, а стохастичность появляется при переходе от квантового мира к классическому. Можно только сказать, что среди физиков нет согласия, каким образом это происходит — то ли вселенная при измерении расщепляется, то ли квантовые объекты до измерения не существуют.

В данном случае можно признать наличие стохастичности, но это по сути дела никак не влияет на обсуждение вопроса. Формально следует сказать, что система переходит из предыдушего состояния в последующее по стохастическим законам физики, то есть, к существованию законов физики добавляется существование случайных величин, которые используются при выполнение перехода. Тем не менее, этот эффект будет проявляться в обоих случаях, как в саморегулируемой системе, так и в системе с обратной связью. В этом смысле разговоры о стохастичности никак не помогают найти искомое отличие.

Информация

Обсуждение с dimmel:

Вопрос. В чем будет разница в случае обычной системы и саморегулирующейся?

Ответ: В первом случае, предполагается внешний регулирующий механизм, во втором — внутренний.

https://ivanov-petrov.livejournal.com/2322075.html?thread=165735579

Обсуждение с Павлом Гусевым:

https://www.facebook.com/evgenii.rudnyi/posts/2272730099528063

Ответ от snk1965. Он вроде бы дает надежду на альтернативное решение в рамках физики, но я бы отнес его в разряд сложности/невозможности предсказания.

https://ivanov-petrov.livejournal.com/2322075.html?thread=165741723#t165741723

См. также К сводимости биологии к физике

Обсуждение

https://evgeniirudnyi.livejournal.com/256121.html

https://www.facebook.com/evgenii.rudnyi/posts/2276638092470597


Comments are closed.