Глава 4. Неподдающиеся проблемы

Содержание

Ранее: Глава 3. Обсуждение восприятий в нарративе

• Неподдающаяся проблема сознания
• Физика, математика и мир: Неподдающаяся проблема математики
• Горение свечи: Неподдающаяся проблема уровней организации
• Физика и биология: Неподдающаяся проблема жизни
• Обсуждение

Неподдающаяся проблема сознания

Дэвид Чалмерс ввел в ход выражение hard problem of consciousness, которое я перевожу как неподдающаяся проблема сознания. Это выражение создает впечатление, что в целом уже понятно, как можно решить остальные научные проблемы, а сознание — это единственная загадка, решение которой остается совершенно непонятным. По-моему, выпячи­вание пробле­мы сознания таким образом неоправданно, поскольку в естественных науках существует целый ряд подобных проблем.

Неподдающаяся проблема сознания является философской проблемой, которая сводится к обсуждению разных философских позиций. Таким образом, речь идет не о нейрофизи­ологии как естественной науке, а о философии сознания. В книгах по нейрофизиологии обсуждение сознания также переходит на обсуждение философских позиций. Например, во введении (Введение) я привел классификацию возможностей исследования сознания из книги Джеффри Грея [4] — это и есть переход к рассмотрению философских позиций. Сам Грей отвергает физикализм, поскольку он считает, что физикализм несовместим с квалиа — см. приведенные примеры в разделе ‘Обзор книги Джеффри Грея‘ в первой главе ‘Изучение сознания в нейрофизиологии‘. Таким образом Грей обсуждает дуализм и панпсихизм как возможные альтернативы для новой научной парадиг­мы.

Макс Велманс при рассмотрении пространственных отношений в нейрофизиологии — см. раздел ‘Пространственные отношения в нейрофизиологии‘ в первой главе — также рассматривает дуализм и физикализм [7]. Книга Анила Сета [38] не является исключением, в ней аналогичным образом перечисляются разные философские позиции и выбирается физикализм. Рассмотрение истории во второй главе ‘История теории виртуального мира‘ позволяет лучше понять этот спор.

Философская позиция косвенного реализма (теория виртуального мира) сложилась в ходе научной революции 17-ого века, а в качестве обосно­вания было использовано разделение душа-тело на основе христианской теологии. Это является основой философской позиции дуализма, хотя в настоящее время есть дуалисты без ссылок на теологию. Физикализм с другой стороны является развитием материализма, в котором остается позиция косвенного реализма, но при этом считается, что разделение душа-тело можно исключить.

Название физикализм подчеркивает, что материей считается то, что изучает физика. Такой ход позволяет исключить из рассмотрения вопрос, что такое материя, например, является ли поле материей или нет. В философской энциклопедии Стэнфордского университета статья про физикализм [39] содержит следующее описание:

‘Общая идея заключается в том, что природа реального мира (то есть Вселенной и всего, что в ней находится) соответствует определенному условию — условию быть физическим. Конечно, физикалисты не отрицают, что в мире может быть много элементов, которые на первый взгляд не кажутся физическими — элементы биологи­ческой, психологической, моральной, социальной или математической природы. Но, тем не менее, они настаивают на том, что в конечном счете такие элементы являются физическими или, по крайней мере, имеют важное отношение к физическому.’

Главную идею физикализма можно сформулировать следующим образом. Мир представ­ляется нам в виде уровней организации, но все уровни организации, включая сознание, тем или иным образом сводятся к физическому. Выражение неподдающаяся проблема сознания, введенное Чалмерсом, подразумевает, что в принципе понятно решение всех научных проблем в такой формулировке физикализма кроме того, как включить в рассмотрение сознание.

Суть возражений против физикализма при рассмотрении сознания связана с рассмот­рением квалиа; книга Джеффри Грея дает неплохое понимание значения термина квалиа со стороны нейрофизи­ологии. Таким образом, спор в философии сознании сводится к вопросу, можно ли совместить квалиа с физикализмом. Обсуждение идет на уровне мысленных экспериментов, например, обсуждается исследовательница цвета Мэри, которая всю жизнь провела в черно-белой комнате. Другой вариант связан с философским зомби, существом, которое ведет себя как человек, но у которого нет квалиа. Все подобные мысленные экспери­менты в философии сознания невозможно перевести на язык эксперимен­тальной науки и поэтому подобные обсуждения являются чисто философскими.

В этой главе рассмотрены другие неразрешимые проблемы, которые существуют при рассмотрении физикализма не доходя до обсуждения сознания. При обсуждении неподда­ющейся проблемы сознания предполагается, что прекрасно известно, что такое физическое, поскольку физика говорит, что такое физическое. Однако, физика настолько связана с математикой, что без использо­вания математики невозможно сказать, что такое физическое. В описании физикализма выше предполагается, что математическое сводится к физическому, но в современной физике невозможно отделить физическое от математи­ческого.

Этому вопросу посвящен следующий раздел, в котором вводится неподдающаяся пробле­ма математики в физике. Речь идет не о необъяснимой эффективности математики в физике. С точки зрения истории физики связь математики и физики вполне понятна, точно также понятно, каким образом в реальном эксперименте происходит соединение математи­ческих уравнений теории физики и мира. Однако проведение этих экспериментов требует использо­вания математических очков и физическое удается разглядеть только при наличии математи­ческих очках. Снятие этих очков, то есть, переход на позицию физикализма — математи­ческое сводится к физическому — приводит к ситуации, когда невозможно сказать о физичес­ком что-то содержательное.

Следующая проблема связана с рассмотрением уровней организации. При рассмотрении неподдающейся проблемы сознания подразумевается, что в принципе уже существуют решения с уровнями организации от фундаментальной физики до мозга, а принципиальные проблемы появляются только при переходе к сознанию. Однако это далеко не так и это будет рассмотрено в двух главах. Вначале рассматрено горение свечи на уровне сплошных сред и на атомарно-молекулярном уровне. Уже в таком рассмотрении не видно удовлетвори­тельного решения, а утверждение о сводимости одного уровня к другому происходит при выходе за рамки экспериментальной науки в область радикального экстраполяционизма. Это будет первым примером неподдаю­щейся проблемы уровней организации непосредственно на уровне физики.

Далее будет рассмотрено живое и неживое как два разных уровня организации. В данном случае неразрешимые проблемы появляются при анализе утверждения ‘живое подчиняется законам физики’. Буквальное прочтение этого утверждения приводит к исчезновению отличия между живым и неживым. Проведено обсуждение разных вариантов, которые разделены на три класса: строгий физикализм, когда считается, что биологию можно свести к физике; компатибилизм, когда считается, что можно совместить автономность биологии с исходным утверждением; неовитализм в формулировке Фрэнсиса Крика — биологию нельзя свести к физике. Согласия в этом вопросе нет и не предвидится, поскольку обсуждение этих вопросов точно также выходит за границы экспериментальной науки. Таким образом, возникает неподдающаяся проблема жизни.

Физика, математика и мир: Неподдающаяся проблема математики

Физикализм и дуализм объединяет следующее утверждение: цвет — субъективен, электромагнитные волны — объективны. Одна из проблем с таким утверждением в том, что физика тесно связана с математическими уравнениями и объективность электромагнитных волн требует обсуждения объективности соответствующих уравнений теории электромаг­нитного поля.

Вспомним, что в 17-ом веке мир был разделен на две части — внешний физический мир и душу (см. главу 2 ‘История теории виртуального мира‘). Из физического мира были исключены человеческие качества и таким образом был открыт путь к математизации физи­чес­кого мира. Этот путь оказался крайне успешным для развития физики, но при этом современная физика невозможна без математики. Приведу выразительную цитату из книги Мориса Клайна ‘Математика. Поиск истины‘ [40], в которой хорошо представлены идеалы научных революционеров 17-ого века:

‘Полностью разделяя убежденность древних греков в том, что мир устроен на математических принципах, и принимая представления, гласившие, что мир был создан на математических принципах не кем иным, как Богом, они видели в математике путь к познанию истин о природе. Иначе говоря, превратив Бога в ревностного и непогреши­мого математика, стоящего над всем миром, мыслители как бы отождествили поиск математических законов природы с религиозными исканиями. Изучение природы стало изучением слова божьего, его деяний и его воли. Гармония мира в их глазах была прояв­лением математической структуры, которой Бог наделил мир при сотворении. Именно он заложил в мир тот строгий математический порядок, познание которого дается нам с таким трудом. Математическое знание почиталось абсолютной истиной, как любая строка Священного писания. Более того, математическое знание становилось в чем-то выше Священного писания, ибо по поводу толкования тех или иных мест в Священном писании возникало немало разногласий, тогда как относительно математи­ческих истин не могло быть ни малейших споров.’

Классический пример связан с  движением планет вокруг Солнца. Закон всемирного тяготения Ньютона позволил описать и предсказать движение планет с прекрасной точностью, что далее позволило открыть Нептун ‘на кончике пера’. На первоначальном этапе не было обсуждения вопроса, каким образом математика связана с материей. Теологическое объяснение в 17-ом веке дало толчок к использованию математики в физике, это привело к успеху и по инерции считалось, словами Канта, ‘в любом частном учении о природе можно найти науки в собственном смысле лишь столько, сколько имеется в ней математики’.

Однако во второй половине 19-го века после признания неевклидовой геометрии математика отделилась от физики. Таким образом, в 20-м веке связь математики и материи перестала быть самоочевидным фактом. Например, Герман Вейль в книге ‘Разум и природа‘ [41] ставит вопрос ребром:

‘Проблема, разрешить которую должна теория научного познания, может быть грубо сформулирована следующим образом. Комета отыщет своё завтрашнее положение, начав с положения сегодняшнего и осуществив своё движение в действительности. Мы ищем её завтрашнее положение, выписывая некие числа, которые символизируют данные, имеющиеся в данный момент в нашем распоряжении, производя с ними сложные символические операции и тем самым предсказывая будущее положение кометы, не ожидая действительного осуществления её движения. Что же общего имеет этот символьный процесс астронома с реальным процессом кометы?’

Рассмотрим пример электромагнитного поля. Во второй половине 19-го века было найдено волновое уравнение для распространения электромагнитных волн. По аналогии со звуковыми волнами, за которые отвечали колебания воздуха, считалось, что существует эфир, колебания которого отвечают распространению электромагнитных волн. Далее по разным причинам существование эфира было отвергнуто и было решено, что электромагнитное поле может распространяться само по себе в вакууме. Возникает вопрос, что в случае электромаг­нитного поля представляет собой объективное физическое, про которое говорится как в физикализме, так и в дуализме.

При рассмотрении этого вопроса невозможно обойтись без уравнений Максвелла для электромагнитного поля. Если убрать математические уравнения, то по сути дела ничего нельзя сказать про электромагнитные волны. Это обстоятельство ни в коем случае не означает нереальность электромагнитных волн. Представьте, что вы достали мобильник и спросили физиков, которые находятся рядом с вами в комнате, объяснить каким образом мобильник получает информацию. Для наглядности можно предположить, что из окна видна антенна базовой станции оператора мобильной связи.

Физики покажут на эту антенну, скажут, что в корпусе мобильника есть маленькая антенна, что антенны излучают электромагнитные волны, которые передают информацию между мобильником и антенной базовой станции. Если же вы захотите узнать подробнее, каким образом все это происходит, то физики перейдут к уравнениям Максвелла теории электромагнитного поля, поскольку без рассмотрения этих уравнений понять смысл происхо­дящего невозможно.

Существуют приборы для измерения напряженности электромагнитного поля и физики для доказательства реальности электромагнитного поля покажут показания приборов. Нельзя забывать, что электромагнитные волны влияют на человека и что нахождение рядом с сильным источником электромагнитного поля вредно для здоровья. Переход к математи­ческим уравнениям теории Максвелла при объяснении физиков никак не исключает реаль­ность происходящего перед вашими глазами.

Тем не менее, физики в ответ на вопрос, что же такое электромагнитное поле, покажут на уравнения Максвелла, скажут, что все проводимые эксперименты полностью подтверждают их справедливость. В более развернутом ответе будет сказано, что в уравнения Максвелла входит электрическое поле, магнитное поле и свойства материалов (диэлектрическая и магнитная проницаемости). Возможно, что физики объяснят решения математических уравнений своими словами, но невозможно понять, что такое электро­магнитное поле без знакомства с математическими уравнениями теории Максвелла.

Пьер Дюгем в конце 19-го века разбирал связь математических уравнений физики с экспериментами в книге ‘Физическая теория, её цель и строение‘ [42], но в дальнейшем обсуждение этого вопроса в философии физики практически прекратилось. Новое рассмот­рение появилось в книге Баса ван Фраассена [43], где был введен термин ‘проблема координации’. Суть проблемы выражена ван Фраассеном в совместном рассмотрении двух вопросов о физичес­кой величине:

• Что можно считать измерением физической величины Х?
• Что такое физическая величина Х.

Я использовал подход Дюгема и ван Фраассена при рассмотрении температуры [44] и термодинамических свойств [45]. Ниже кратко об основных идеях в случае электромагнитного поля. Теория физики отвечает на вопрос, что такое физическая величина, а также теория физики приводит к концептуальной модели идеального измерительного прибора, которая служит основой при построении реального измерительного прибора.

Рассмотрим в качестве примера описание из книги Дюгема эксперимента с электричеством [42]:

‘Войдите в эту лабораторию. Подойдите к этому столу, на котором установлено множе­ство аппаратов. Здесь и гальваническая батарея, и медные проволоки, обвитые шелком, и склянки, наполненные ртутью, и катушки и железная палочка с зеркальцем. Наблю­датель вставляет в маленькие отверстия металлическое острие штепселя, головка которого сделана из эбонита. Железная палочка приходит в колебательное движение, и от зеркальца, с ней соединенного, отбрасывается на масштаб из целлулоида светящаяся полоска, движение которой наблюдает экспериментатор. Нет сомнения: перед нами произведен эксперимент. При посредстве колебательных движений этого светящегося пятна физик точно наблюдает колебания железной палочки. Спросите его, что он делает. Полагаете ли вы, что он скажет: «Я изучаю колебательное движение железной палочки, соединенной с зеркальцем»? Нет, этого ответа вы от него не получите. Он ответит вам, что измеряет электрическое сопротивление катушки. Вы придете в изумле­ние и спросите его, что значат его слова и какое отношение существует между ними и явлениями, которые он сейчас констатировал вместе с нами. Он ответит вам, что для того, чтобы ответить на ваш вопрос, необходимы слишком долгие объяснения. Пожа­луй, посоветует вам прослушать курс по теории электричества.’

Описание Дюгема соответствует тому, что существует концептуальная модель идеального эксперимента, а увиденное в лаборатории реальное оборудование соответствует этой концептуальной модели. Без понимания концептуальной модели, основанной на математических уравнениях, невозможно понять смысл происходящего в физической лабора­тории. В то же время при рассмотрении истории физики можно проследить развитие теории физики без введения мистических идей о необъяснимой эффективности математики в физике. Правда, теория физики не выводится индуктивным путем из проведенных опытов, это обстоятельство также обсуждается в книге Дюгема и это хорошо видно из истории физики.

Понимание измерительного прибора для измерения напря­женности электромагнитного поля невозможно без использования математических уравнений. Прибор реален, стрелка отклоняется, значит есть реальное электромагнитное поле, но смысл увиден­ного невозможно понять без использования математических уравнений теории физики. Таким образом, понимание смысла физического требует использования мате­ма­тических уравнений и тем самым описание программы физикализма сталкивается с серьезными трудностями. Невозможно сказать, как математическое возникает из физичес­кого, поскольку в физике осмысленное обсуждение физического невозможно без использо­вания математики.

Связь физики с математикой не приводит к проблемам с точки зрения использования физики, но при переходе к объективности в значении, как устроен мир на самом деле, эту связь невозможно проигнорировать. В данном случае в первую очередь возникает вопрос о происхождении математических структур, которые используются в физике. Поскольку в настоящее время физика и математика отделены друг от друга, вопрос состоит в том, что делают математики. Открывают ли они математические структуры подобно тому, как Колумб открыл Америку, или же математики подобно инженерам создают / конструируют математи­ческие структуры.

Первый ответ ведет к математическому платонизму — математические структуры находят­ся где-то в математической Платонии, а математики каким-то образом их открывают. Введение в рассмотрение Платонии вместе с допущением о связи математических структур непонятным образом с материальным миром похож на процесс, описанный в книге Клайна — см. приведенную цитата в начале этого раздела. Математики открывают математические структуры и поэтому физики с использованием математических уравнений открывают законы физики. Тем не менее, это является ударом для физикализма, поскольку кроме материи, чем бы материя не являлась, существуют независимые от материи математи­ческие объекты. По сути дела это будет секулярным вариантом сотворения мира Богом-математиком. Такой ответ также не объясняет, каким образом математические структуры в Платонии связаны с физическим миром и каким образом ученые все это открывают. Вопрос Германа Вейля остается без ответа.

Альтернатива связана с историческим подходом. Появились люди, появился язык, счет, абстрактные понятия и т.д. По ходу развития для лучшего взаимодействия с окружающим миром люди создали математику. В данном случае можно сказать, что математики создают или конструируют математические объекты, поэтому необходимость в Платонии отпадает. Математика остается объективной, как и другие инженерные сооружения, но в данном случае объективность используется в другом значении. Приведу в пример построенный инженерами мост — мост без всякого сомнения объективен. Это приводит к другой проблеме при обсуждении физического. Поскольку математика создана людьми, нельзя сказать, что физики открывают законы физики, выраженные математичес­кими уравнения, аналогично тому, как Колумб открыл Америку. В этом случае возможно только сказать, что физики создают законы физики, которые позволяют с хорошей точностью описать мир.

Таким образом, при рассмотрении использования математики в физике появляется проблема, аналогичная поиску сознания в физикализме. Возникают две противоположные философские позиции, каждая из которых несовместима с позицией физикализма. В предыдущей книге ‘Осмысление энтропии в свете свечи‘ [3] вводилась метафора математи­ческих очков, которые необходимы при использовании современной физики. Математи­ческие очки нисколько не мешают исполь­зовать физику на практике, но при снимании математических очков теряется возмож­ность осмысленного обсуждения физического.

Горение свечи: Неподдающаяся проблема уровней организации

В этом разделе рассмотрим два уровня организации при обсуждении горении свечи. С одной стороны, протекающие процессы описываются теориями физики на уровне сплошных сред (классическая термодинамика, механика сплошных сред, неравновесная термодинами­ка), с другой, есть теории на атомно-молекулярном уровне — статистическая механика на базе квантовой механики. Нередко можно услышать, что уровень сплошных сред сведен к атомно-молеку­ляр­ному уровню. Таким образом, этот пример позиционируется как торжество редук­ци­онизма, когда более высокий уровень организации удалось редуцировать к более низкому.

В книге ‘Осмысление энтропии в свете свечи‘ [3] эта проблему рассмотрена более детально. Без всякого сомнения, атомно-молекулярный уровень относится к более фундамен­тальному уровню рассмотрения материи, без всякого сомнения, со времени лекции Фарадея физиками получены многие новые интересные результаты и наше знание стало существенно более полным. Тем не менее, остаются нерешенные проблемы и в этом разделе я приведу основные результаты рассмотрения этого вопроса в книге. Также это будет иллюстра­цией использования предлагаемой терминологии — экстраполяционизм, исследовательская прог­рам­ма и радикальный экстраполяционизм.

На обоих уровнях организации теории физики тесно связаны с математи­ческими уравне­ни­ями и, как это разобрано в предыдущем разделе, невозможно сказать, что такое физическое без рассмот­рения матема­ти­ческих уравнений. Так, на уровне сплошных сред есть вещество и свойства вещества, которые должны быть определены в соответствующих экспериментах. Для примера я приведу термодинамические свойства кислорода из справочника ‘Термодинами­ческие свойства индивидуальных веществ‘ [46].

Таблица показывает свойства, которые были получены в ходе проведения соответ­ствующих экспериментов. Это объективные свойства вещества, но невозможно сказать что-то про эти свойства без соответствующих уравнений классической термодинамики. В то же время нетрудно понять, каким образом теория связывается с экспериментами, то есть, как выглядит решение проблемы координации [45].

Рис. 4.1. Часть таблицы термодинамических свойств кислорода [46]

При переходе на атомно-молекулярный уровень ситуация становится еще хуже. В 19-ом веке наглядный образ происходящего связывался с представлением атомов в виде бильяр­дных шаров, между которыми действовали силы взаимодействия. Эта картина сохранилась в классической статистической механике, которая используется в некоторых случаях при введении квантовых поправок. Тем не менее, развитие физики в 20-м веке показало, что такое представление об устройстве мира неправильное. В этом смысле оно иногда удобно для визуализации, но можно уверенно сказать, что такие визуальные образы передают строение атомов, молекул и вещества неправильно.

Правильное рассмотрение начинается с квантовой статистической механике, в основе которой лежит волновая функция свечи. Введение волновой функции вызывает много неприятных вопросов, например, существует ли волновая функция. Физики спорят об интерпретации квантовой механики, но я не буду их касаться, поскольку это уведет нас слишком далеко. Самое главное в том, что в любом случае обсуждение физического без рассмотрения математических уравнений теории физики совсем не проходит.

Таким образом, сравнение двух уровней организации означает сравнение математических уравнений теории физики одного уровня с математическими уравнениями другого уровня. Это не ведет к потере объективности в значении беспристрастности, поскольку теории физики посредством принципа координации связаны с проводимыми экспериментами. Особо подчеркну, что из сказанного не следует, что атомы не существуют или что атомы нереальны. Дело только в том, что без математических уравнений теории физики мы не можем сказать, что такое атом.

Одним из успехов статистической механики являлся расчет свойств вещества из молеку­лярных свойств; статистическая механика связывает свойства вещества с молекулярными постоянными. Выше уже говорилось, что в механике сплошных сред для каждого вещества требуется набор свойств, которые должны быть определены эксперимен­тально. Статисти­ческая механика позволила связать эти свойства с атомно-молекулярным уровнем и в некоторых случаях удалось довести такие расчеты до конца.

Я остановлюсь только на развитии квантовой химии. Появление квантовой механики вызвало волну энтузиазма физиков; например, в 1929 году Поль Дирак сказал:

‘Общая теория квантовой механики закончена. Решающие физические законы, необхо­димые для математической теории большей части физики и всей химии, известны полностью, и трудности заключаются в том, что точное приложение этих законов ведет к слишком сложным для решения уравнений.’

Экстраполяционизм в данном контексте означает переход к универсальности решения после первых успехов. В этом случае оптимизм физиков привел к появлению успешной исследовательской программы по развитию алгоритмов численного расчета электронного уравнения Шрёдингера и создания вычислительной химии. В настоящее время для сравни­тельно простых систем удается довести расчеты из первых принципов до точности, превышающей экспериментальную [47], но при переходе к более сложным веществам используется широкий спектр разных аппроксимаций. Расчеты из первых принципов заменяются полуэмпирическими методами, в которых в схему расчетов вносятся упрощения; как следствие некоторые величины на уровне введенных приближений определяются из экспериментов. Следующий уровень приближенных расчетов связан с молекулярной механикой и динамикой на базе эмпирического силового поля, когда, условно говоря, по мере усложнения системы приближение подгоняется приближением. Таким образом, успехи вычислительной химии по-прежнему сильно зависят от развития экспериментальных методов.

Разумный экстраполяционизм в этой ситуации заключается в проведении реальной границы возможностей расчета свойств вещества из молекулярных постоянных и реали­стичных прогнозов развития. Со времени высказывания Дирака виден значительный прогресс в разработке алгоритмов численного решения и в развитии компьютерных мощно­стей. Таким образом, граница возможного не остается на месте, но по-прежнему остается много открытых проблем, в первую очередь связанных с масштаби­руемостью расчетов. Переход к более сложным системам становится на практике невозможных и поэтому с неизбежностью осуществляется переход к использованию приближенных методов молеку­лярного моделирования.

Теперь рассмотрим утверждение Дирака в буквальном смысле слова. В этом случае утверждение о завершенности теории для абсолютно всех химических систем относится к радикальному экстраполяционизму. Для проверки этого утверждения требуется проведение расчетов и сравнения результатов с экспериментами. Без этого невозможно утверждать, что все проблемы связаны только с решением уравнений и недостатком вычислительных мощно­стей. В то же время такая проверка в настоящее и в обозримое время в будущем невозможна.

Другой путь связи теорий сплошных сред со статистической механикой связан с поиском возможности вывода уравнений теорий сплошных сред из статистической механики в общем виде. В равновесной статистической механике существует вывод основного уравнения классической термодинамики; он используется при доказательстве связи изменения энергии Гельмгольца со статистической суммой. Это позволяет говорить об определенном объясне­нии термодинамики на базе статистической механике. Правда, этот вывод основан на исполь­зо­вании ряда дополнительных предположений, не содержащихся в исходных уравнениях статистической механики.

Принимается дополнительная гипотеза об априорной равновероятности микросостояний в микрокано­ническом ансамбле и используется без изменения представление о самопроиз­вольном стремлении системы к равновесному состоянию (см. также ниже про стрелу времени). К этому следует добавить, что в таком доказательстве остается одна эмпирическая константа, константа Больцмана, вывести численное значение которой из принципов статистической механики невозможно [48]. Попытка списать численное значение константы Больцмана на выбор системы измерений является выходом за границы экспериментальной науки, поскольку так или иначе при практической работе аналог константы Больцмана потребуется для связи с результатами экспериментальных измерений.

Ситуация существенно хуже в случае попыток рассмотрения стрелы времени в неравно­весной статистической механике. Уравнения механики сплошных сред асимметричны по времени и их решение приводит к установлению равновесного состояния. Уравнения стати­сти­ческой механики симметричны по времени и поэтому практические выкладки в неравновесной статистической механики всегда содержат дополнительные постулаты, которые отвечают за появление стрелы времени, то есть, асимметрии по времени. Поиск стрелы времени без введения дополнительных постулатов все еще продолжается. Таким образом, невозможно сказать, что теории сплошных сред удалось свести к атомно-молекулярному уровню.

В заключение рассмотрим возникаемость (emergence) — про нее нередко идет речь при обсуждении разных уровней организации. Обычно разговор про возникаемость возникает на уровне качественных обсуждений, когда считается, что обсуждение физического возможно без исполь­зования математических уравнений. В этом смысле под возникаемостью понимается поиск привычных свойств вещества при представ­лении горения свечи из свойств атомов на уровне качественных рассуждений. Говорится, что свойства вещества возникают каким-то образом из движения атомов, а далее также на качественном уровне обсуждается вопрос, может ли возникшее таким образом новое на более высоком уровне организации влиять на поведение более низкого уровня организации.

Переход на использование математических уравнений теорий физики показывает, что рассмотрение выше невозможно связать с теориями физики. Например, в настоящее время в философии химии идет обсуждение приближения Борна-Оппенгеймера как пример возника­емости в химии. Идея в том, что химия основана на представлении о структуре молекул, которую невозможно найти до введения приближения Борна-Оппенгеймера. Я крайне скептически отношусь к такому обсуждению возникаемости, поскольку утверждение ‘приближение Борна-Оппенгеймера возникает’ не выглядит осмысленным. Такое обсуждение только показывает, что в фундаментальной физике нет строгого перехода к привычным в химии молекулярным структурам.

В то же время существует связь между свойствами вещества в механике сплошных сред и молекулярными постоянными. В данном случае при проведении расчетов обычно исполь­зуется приближение Борна-Оппенгеймера, но связь на уровне теории физики в принципе остается и без введения приближения Борна-Оппенгеймера. Просто в этом случае значительно усложняется проведение расчетов и тем самым на практическом уровне это возможно только для крайне простых систем. Мы упираемся в типичный вопрос о пределе применимости исходных уравнений при рассмотрении квантово-механических расчетов, рас­смот­ренный выше.

Аналогичным образом нельзя сказать, что направленность времени возникает при переходе от статистической механики к механике сплошных сред. Более правильное утверждение заключается в том, что определенные элементы механики сплошных сред не удается найти в статистической механике без введения дополнительных предположений. Другими словами, не следует говорить, что стрела времени возникает при рассмотрении математических уравнений, более правильно говорить о проведенных математических доказательствах.

Точно также следует рассматривать появление температуры. В равновесной статисти­ческой механике есть эквивалент термодинамической температуры в виде параметра распределения канонического ансамбля Гиббса. В неравновесной статистической механике есть состояния, в которых температура отсутствует, но в этом случае говорится о процессах релаксации, которые приводят к установлению локального термического равновесия. Таким образом, температура устанавливается, а не возникает.

В заключение еще раз подчеркну, что существуют интересные и полезные результаты, которые связывают теории физики на уровне сплошных среди и на атомно-молекулярном уровне. Тем не менее, на уровне современной физики уравнения механики сплошных сред нельзя строго вывести из уравнений квантовой и статистической механики. Таким образом, невозможно сказать, что все принципиальные вопросы уже разрешены даже на таком уровне рассмотрения. Переход к утверждению, что эти проблемы в принципе разрешимы, выводит обсуждение за рамки физики как естественной науки.

Физика и биология: Неподдающаяся проблема жизни

В этом разделе перейдем на рассмотрение уровней организации в рамках качественных обсуждений. Так, физики и биологи по-разному характеризуют отношение между биологией и физикой. Физики обычно считают, что только физика является фундаментальной наукой и что биология в принципе сводится к физике. Биологи со своей стороны подчеркивают авто­ном­ность биологии как науки и обычно не соглашаются с тем, что биология сводится к физике.

Полезно посмотреть на это противопоставление с точки зрения истории науки. Иссле­дование живого со времени научной революции 17-ого века связано со спором между двумя взглядами на живое. Декарт объявил живые организмы автоматами / механизмами (механицизм), а его противники считали, что в организме действуют силы, которых нет в неживой природе (витализм). Официально витализм проиграл и утверждение ‘живое подчи­ня­ется законам физики’ является выражением отказа от витализма. Правда, в настоящее время в спорах биологов и физиков обе стороны исходят из этого утверждения. Поэтому представляется интересным рассмотрение вопроса, каким образом можно говорить о несводимости биологии к физике в рамках согласия с утверждением ‘живое подчи­ня­ется законам физики’.

Отличие от предыдущего раздела связано с тем, что нет аналога теории сплошных сред для работы целого организма. Существуют экспериментальные исследования, которые показали, что живое подчиняется законам сохранения и что движение живых организмов подчиняется законам механики. При исследовании химического состава было уста­нов­лено, что живое состоит из тех же химических элементов, что и неживое. Отличие связано с компонентами живого, органическими соединениями, но химики научились синтезировать эти соединения искусственным путем. На уровне молекулярной биологии отличие живого от неживого в настоящее время связывается только со сложностью протека­ющих превращений. Тем не менее, обсуждение поведения организма целиком возможно только на уровне качественных обсуждений.

Таким образом, утверждение ‘живое подчиняется законам физики’ является примером радикального экстраполяционизма, когда известное экстраполируется на всю область неизвестного и в такой форме выходит за рамки экспериментальной науки. В этом нет ничего плохого, но при обсуждении ниже требуется не забывать, что обсуждается определенная гипотеза об устройстве мира и обсуждение сводимости или несводимости биологии к физике должно оставаться в рамках этой гипотезы.

Сформулируем гипотезу формально (ниже Гипотеза с большой буквы):

• Живое состоит из тех же самых составляющих (например, ядра и электроны), что и неживое.
• Поведение этих составляющих в живом подчиняется тем же законам физики, что и в неживом.

Рассмотрим изменение состояний двух систем: одна содержит только неживое, другая живое в окружении неживого. Согласно Гипотезе и свойствам физических законов изменение состояния систем будет выглядит одинаковым образом — система переходит из предыдущего состояния в последующее по законам физики. С точки зрения законов физики разница между живым и неживым не существенна, что служит основой для утверждения о сводимости биологии к физике. Также формально говорится о каузальной замкнутости законов физики — переход из предыдущего состояния в последующее полностью определяется законами физики и ничто другое не может повлиять на этот переход. С этой точки зрения возник­новение нового на уровне живого не может повлиять на поведение составляющих живого.

Начнем рассмотрение с позиции Фрэнсиса Крика, который получил Нобелевскую премию 1962 года  (совместно с Д. Д. Уотсоном и М. Х. Ф. Уилкинсом) ‘за открытия, касаю­щиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах’. В книге ‘О молекулах и людях‘ [49] он сформулировал свою позицию таким образом:

‘Конечная цель современной биологии — объяснение всех биоло­гических процессов в терминах физики и химии.’

Ключевой в книге является первая глава ‘Природа витализма‘. В ней Крик озвучивает и обосновывает свою бескомпромиссную позицию, логика которой достаточна проста. Физика является основой для объяснения химии, а химические взаимодействия лежат в основе жизни. Организмы являются иерархическими структурами, но каждая вышележащая струк­тура может быть объяснена на базе нижележащей структуры и, таким образом, мы приходим к тому, что можно объяснить все явления в биологии на уровне физики и химии.

Фрэнсис Крик также вводит понятие неовитализма, которое использовано в последу­ющем обсуждении:

‘неовиталист: то есть, человек, который верит в виталистические идеи, но при этом это отрицает.’

С точки зрения Крика позиция о несводимости биологии к физике является признаком неовитализма.

Наиболее частые возражения против вышесказанного связаны с невозможностью точных предсказаний (нельзя даже предсказать погоду), проблемой трех тел (детерминированным хаосом) и квантовой механикой. Нередко также утверждается, что законы физики придуманы людьми и поэтому их рассмотрение в таком контексте не имеет смысла. Рассмотрим эти возражения по порядку.

Никто не спорит, что схему выше нельзя использовать для предсказаний на практике, поскольку мы покинули область экспериментальной науки. Однако аргумент о невозмож­ности предсказаний вступает в конфликт с принятой Гипотезой и исходным утверждением ‘живое подчиняется законам физики’. По-человечески все понятно — живое очевидно отличается от неживого и поэтому люди не склонны воспринимать сказанное всерьез.

Тем не менее, в таком аргументе отсутствует логика — витализм мертв, поскольку живое подчиняется законам физики, но давайте не будем обращать внимание на это утверждение, поскольку его нельзя использовать на практике. Другими словами, используем радикальный экстраполяционизм для борьбы с витализмом, но далее при обсуждении живого и неживого отбросим радикальный экстраполяционизм в сторону. Следует отметить, что невозможность практических предсказаний также можно трактовать в рамках позиции компатибилизма; такая возможность будет рассмотрена ниже.

Проблема трех тел привела к пониманию, что решение уравнений механики может стать нестабильным относительно начальных условий, небольшое изменение которых может привести к радикальным изменениям в будущем поведении исходной системы. Возьмем множество одинаковых систем классической механики с небольшим разбросом в начальных условиях — в будущем поведение таких систем выглядит случайным; это обстоятельство привело к понятию детермини­рованного хаоса. В целом, этот аргумент не сильно отличается от аргумента выше о невозможности предсказаний. Разница только в том, что указывается на проблемы, связанные с уравнениями классической механики.

Ссылка на квантовую механику на первый взгляд выглядит более серьезной, поскольку переход от квантового к классическому миру с неизбежностью вызывает стохастичность. Другими словами, переход системы из предыдущего в последующее состояние принципи­ально не определяется однозначно; он связан со случайной величиной, свойства которой можно рассчитать в рамках квантовой механики. Важно помнить, что случайность в физике является закономерной — если Бог и играет в кости, то Он не обманщик.

Тем не менее, оба последних возражения относятся в том числе к неживой природе, поэтому в их рамках нельзя найти отличие живого от неживого. Полезно задать вопрос, можно ли использовать законы физики для неживого в этих случаях. Положительный ответ возвращает нас к рассмотрению Гипотезы; в случае отрицательного ответа необходимо сказать, каким образом законы физики работают для неживого. Важно не забывать, что сами физики не видят особых проблем в обоих случаях.

Последнее возражение на этом этапе связано с другим отношением к законам физики — предполагается, что это просто модели, созданные для удобства и предсказаний, но которые не следует связывать с природой как таковой. Такую позицию можно представить, но это равносильно отказу от исходной Гипотезы. В конечном итоге мы обсуждаем наши представления об устройстве мира. Если представление о законах физики выше не удовлет­воряет, то следует предложить альтернативную гипотезу.

Итак, мы рассматриваем следствия из Гипотезы о том, как устроен мир, и обсуждение следствий должно оставаться в рамках этой Гипотезы. Возражения против самой Гипотезы должны быть конструктивны — что следует изменить и каким образом должна выглядеть альтернативная гипотеза. В противном случае возражения являются несостоятельными. Таким образом, можно представить себе три позиции в рамках принятой Гипотезы по отношению к биологии:

• Физикализм — биология сводится к физике и точка.
• Компатибилизм — биология сводится к физике, но это не мешает считать биологию автономной наукой.
• Неовитализм в духе Фрэнсиса Крика — биология не сводится к физике.

Позиция Фрэнсиса Крика выше является классическим примером физикализма. Существует только физическое и поэтому на фундаментальном уровне все должно объяс­няться на уровне физике. Существует много сторонников физикализма, я ограничусь только еще одной выразительной цитатой. В 1964 году праздновалось 400-летие со дня рождения Галилея. На конференции, посвященной этому событию, физик Виктор Вайскопф выступил с докладом [50], после чего последовало обсуждение.

Вайскопф: ‘Нам хотелось бы объяснить все известные явления единым образом, и с этой точки зрения все науки в конечном счете представляют собой разделы физики.’

Биолог Жак Моно: ‘Никто из нас не может не согласиться с профессором Вайскопфом в том, что биология, конечно, не представляет собой ничего большего, чем науку, которая может, должна и будет в конечном счете сформулирована на языке известных законов физики.’

Суть позиции физикализма заключается в прочтении Гипотезы в буквальном смысле слова. В основном она характерна для физиков, которые знают, что законы физики полно­стью определяют переход системы из предыдущего в последующее состояние. Они также понимают, что в рассмотрение перехода можно ввести стохастичность, но что принци­пиально это ничего не меняет. С этой точки зрения есть фундаментальный уровень описания и на этом уровне живое не отличается от неживого — именно так, как это утверждает Гипотеза.

Биология как таковая признается, но ей отводится роль эффективной науки. Найденные на этом уровне закономерности должны быть в будущем объяснены на фундаментальном уровне. В результате биология не является фундаментальной наукой и она в принципе сводится к физике. Признается невозможность практических предсказаний в силу разных причин, но биологические объяснения в принципе остаются на уровне эффективной науки.

Рассмотрим для простоты только два уровня организации — физическое и биологическое. Физическое можно разбить на уровни элементарных частиц, атомов, молекул, макроскопических тел, биологическое — на уровни клеток, организмов, популяций. Ниже подразделения внутри физического и биологического проигнорировано. Сводимость биоло­ги­ческого к физическому означает, что причинно-следственные отношения ограничены физическим уровнем, поскольку процессы на биологическом уровне не могут ничего изменить на физическом уровне.

Теперь можно ввести позицию компатибилизма в отношении физического и биологи­ческого. Понятие компатибилизм обычно вводится при рассмотрении свободы воли и оно характеризует философскую позицию о совместимости свободы воли с детерминизмом. В этом же духе сформулируем позицию в отношении биологии. Несмотря на то, что биологическое сводится к физическому, биологическое совместимо с физическим в смысле автономности биологического.

В яркой форме позиция компатибилизма озвучена физиком Шоном Кэрролом в книге ‘Большая картина‘ [51] под названием поэтический натурализм. Идея в том, что есть разные способы обсуждения происходящего и они являются эквивалентными. Например, Кэрролл рассматривает жирафа и предлагает разные объяснения происхождения жирафа. Среди них эволюция на уровне движения элементарных частиц и эволюция в рамках естественного отбора. Кэрролл подчеркивает, что оба подхода правильны, они являются просто разными способами обсуждения. Можно говорить про эволюцию атомов и молекул (это правильное описание, поскольку оно подтверждается физикой), а также можно говорить про естественный отбор. Кэрролл подчеркивает, что способ обсуждения в рамках естественного отбора является более полезным, поскольку он позволяет лучше понять происходящий процесс.

Другой пример Кэрролла связан с возникновением цели. Он рассматривает обезьяну, которая лезет на дерево за бананом. Кэрролл говорит, что было бы совершенно правильно рассматривать данное событие с точки зрения перемещения индивидуальных атомов и молекул. В данном контексте никакой цели не существует, поскольку на уровне законов физики цели по определению не существует. С другой стороны, согласно Кэрроллу утвер­ждение ‘обезьяна хочет достать банан’ более полезно. В данном описании цель присутствует, но это всего лишь полезный способ рассмотрения перемещения атомов и молекул.

Если в физикализме подчеркивается сводимость биологического к физическому, то в компатибилизме подчеркивается равноправность двух описаний. Более того, преимущество отдается описанию на биологическом уровне, поскольку возможности описания на физи­ческом уровне в данном случае крайне ограничены. В силу ограниченности ресурсов можно быстрее достичь понимания при рассмотрении явлений на биологическом уровне.

Ричард Докинз в первой главе книги ‘Слепой часовщик‘ [52] вводит в рассмотрение иерархический редукционизм и его логика хорошо вписывается в компатибилизм. Докинз признает, что редукционизм продолжается в сторону физического и что можно в принципе перейти на уровень ядер и электронов. Но он не видит в этом смысла, он считает, что лучшее понимание будет достигнуто на уровне биологического и что этого будет вполне достаточно.

‘Значит ли это, что живые существа законам физики не подчиняются? Разумеется, нет. Нет никаких причин полагать, будто бы в живой материи законы физики попраны. Здесь нет ничего сверхъестественного, никакая “жизненная сила” не противостоит фунда­ментальным силам природы. Имелось в виду только то, что, наивно применяя законы физики сразу ко всему живому телу, вы навряд ли слишком преуспеете в объяснении его поведения.’

‘Хотя абсолютно верно, что в основе основ работы автомобиля лежит взаимодействие элементарных частиц, все равно куда практичнее объяснять эту работу взаимодей­ствием между поршнями, цилиндрами и свечами зажигания.’

Часто при характеристике систем добавляют частичку ‘само’: саморегулируемая, самопроизвольная, самоорганизующаяся, самообучающаяся, самособирающаяся и т.д. Можно ли избежать сводимости к физическому на этому пути? При условии неизменности Гипотезы мы придем только к компатибилизму. Исключением являются утверждение ниже (один из ответов в ходе обсуждения в ЖЖ), но вряд ли ему можно придать хоть какой-то разумный смысл:

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

Теперь перейдем к неовитализму. Одна из возможностей связана с введением в рассмот­рение нисходящей причинности. Биолог Эрнст Майр во второй главе книги ‘Рост биологического знания‘ [53] всеми силами отстаивал автономность биологии. В целом его логика рассмотрения вписывалась в позицию компатибилизма, поскольку Майр считал, что живое подчиняется законам физики (нет витализму). Но дополнительно Майр предполагал, что процессы на более высоком уровне организации (биологическое) все-таки может воздей­ствовать на процессы на более низком уровне организации (физическое). В этом случае говорится о нисходящей причинности или сильной возникаемости.

Рассмотрим эту идею более подробно. Эволюция физической системы приводит к появлению нового целого (биологическое), которое состоит из физических составляющих, но в то же время обладает новыми свойствами, которые меняют поведение этих физических состав­ляющих (слоган — целое больше суммы частей). Формально это отвергает исходную Гипотезу о законах физики выше. Более того, поведение биологического в этом случае прин­ци­пиально отличается от поведения неживого. Другими словами нисходящая причинность несовместима с утверждением ‘живое подчиняется законам физики’, поэтому это попадает в разряд неовитализма. Не видно идей, каким образом можно совместить эти рассуждения с законами физики, то есть, с исходной Гипотезой.

Другая линия рассуждений связана с возможным расширением законов физики при переходе к живому. Это означает, что внутри живого действуют дополнительные законы, которые модифицируют поведение физических составляющих, и в результате физические составляющие в живом ведут себя несколько по-другому, чем в неживом. Важно отметить, что расширение законов физики происходит только в живом, в неживом продолжают действовать обычные законы физики, что соответствует принципам неовитализма.

Найджел Голденфельд и Карл Вёзе в статье ‘Жизнь — это физика: эволюция как коллективной феномен далекий от равновесия‘ [54] обсуждают роль коллективных явлений. Они сформулировали понятие самореференциальной модели, когда эволюция системы приводит к изменению законов эволюции. С точки зрения авторов статьи такая модель может объяснить живое. В статье нет ответа на то, как должна выглядеть модель. Авторы также признают, что на уровне общепринятых законов физики такое невозможно. Надежда связана с возникно­вением нового уровня законов, которые будут носить самореференциальный характер.

Идея о самореференциальной модели обсуждается физиками Сарой Уокер и Полом Дэвисом в статье ‘Неподдающаяся проблема жизни‘[55]. В ней признается обсуждаемая проблема:

‘То, что мы называем «неподдающейся проблемой жизни» связано с выявлением реального физического механизма, который позволяет информации приобретать каузальную силу над материей. Этот взгляд не вписывается в наши современные подходы к физике.’

В статье рассматривается возможность введения закона физики, который зависит от состояния системы:

‘мы должны отказаться от понятия фиксированных законов, когда речь заходит о живых и сознательных системах.’

Уокер и Дэвис обыгрывают идею о самореферентности на траекториях в простеньких клеточных автоматах. Они надеются использовать самореферентность системы как необходимое свойство для открытой эволюции и появления инноваций. В то же время это формально соответствует неовитализму — живое нельзя объяснить при использовании законов физики для неживого; для описания живого законы неживого должны быть расширены.

В заключение другой взгляд на проблематичность исходной Гипотезы. Приведу пример из книги Стивена Пинкер ‘Чистый лист: Природа человека. Кто и почему отказывается признавать ее сегодня‘ [56], в которой он в формально хочет остаться в рамках утверждения ‘живое подчиняется законам физики’. Однако по ходу изложения у него появляется на первый взгляд невинное утверждение:

‘птицы летают, используя законы физики, а не нарушая их.’

При рассмотрении физического мира категорически нельзя сказать ‘физически мир использует законы физики’, следует говорить ‘физический мир подчиняется законам физики’. Что в этом случае означает выражение ‘птицы используют законы физики’? По всей видимо­сти Пинкер приписывает птицам свойства кибернетического агента:

‘органы чувств … трансформируют физическую энергию в информационные структуры мозга, и двигательные программы, с помощью которых мозг контролирует мускулы.’

Тем не менее, вопрос остается — как следует правильно сказать ‘мозг подчиняется законам физики’ или ‘мозг использует законы физики’. В последнем случае к физическим законам добавляется нечто дополнительное, что само по себе физическому миру не принадлежит.

Позиция компатибилизма позволяет в принципе сказать, что алгоритм (мозг использует законы физики) совместим с законами физики (мозг подчиняется законам физики). Однако на этом пути алгоритм формально является эпифеноменом, то есть, явлением не участвующем в причинно-следственных связях. Рассмотрим в качестве примера рассмотрим компьютер. С одной стороны есть программное обеспечение, с другой сам компьютер. С точки зрения здравого смысла программное обеспечение играет определяющую роль. Однако теперь возьмем Гипотезу, то есть, утверждение, что компьютер подчиняется законам физики. Таким образом, компьютер переходит из предыдущего состояния в последующее по законам физики, которые полностью определяют этот переход.

Это показывает, что в рамках Гипотезы программное обеспечение в этом переходе играет роль эпифеномена. С одной стороны, программное обеспечение выполняется и проводятся вычисления, с другой, компьютер работает по законам физики, на которые программное обеспечение влияет только опосредовано в виде начальных условий. Компатибилизм возможен, но только за счет сведения выполнения программного обеспечения к эпифеномену.

Обсуждение

Как уже говорилось, в 17-м веке человеческий мир был отделен от физического. Это дало возможность математизации физики, а также открыло путь изучения физиологии человека. Параллельно произошел переход к использованию результатов экспериментов для ответов на естественно-научные вопросы. Современное обсуждение неподдающейся проблемы созна­ния связано с прогрессом развития естественных наук. Предполагается, что есте­ственные науки достигли таких успехов в изучении физического мира, что на данном уровне развития естественных наук человеческий мир можно совместить с физическим за исключением сознания.

При таком подходе уровень развития науки оказывается сильно переоцененным, поскольку считается, что многие проблемы уже в принципе решены. В результате рассматри­ваются не реальный уровень развития естественных наук, а научная картина мира на основе физикализма. В основе лежит физический мир на базе физики, а все остальные уровни организации, в том числе вся биология, предполагаются совместимыми с физическим миром на базе физики.

В этой главе был рассмотрен ряд проблем, рассмотрение которых точно также, как и рассмотрение сознания, приводит к похожим вечным философским вопросам. Представление о физическом мире на базе физики оказывается обманчивым, поскольку невозможно что-то сказать по существу про этот мир без использования математических уравнений. В резуль­тате возникает вечный вопрос о связи мышления с бытием; математика принадлежит мышлению, но ниоткуда не следует, что мышление совпадает с бытием. Успехи технологий и прагматика как таковая никак не помогают в разрешении этого вопроса.

При рассмотрении уровней организации даже на уровне физики возникают серьезные проблемы, поскольку нет строгих математических выводов уравнений механики сплошных сред из фундаментальных уравнений физики. Другими словами, существуют разные теории физики для описания разных явлений, но невозможно строго свести эти теории к единой фундаментальной теории. В развитии физики были огромные успехи, например, найдена связь макроскопических свойств веществ с молекулярными постоянными, но также остается много нерешенных проблем. Более того, на уровне теорий физики невозможно ввести в рассмотрение возникаемость.

Проблемы уровней организации особенно хорошо заметны при рассмотрении живого. В данном случае не существует количественной модели для описания даже одной живой клетки. Без всякого сомнения в изучении работы клетки достигнут огромный прогресс и уже есть общее понимание функциональности клетки. Тем не менее, механика сплошных сред для описания клетки неприменима, а рассмотрение на атомно-молекулярном уровне невоз­можно. В результате в конечном итоге обсуждение работы клетки переходит на качественный уровень рассмотрения. Это нисколько не умаляет достигнутые успехи, но это означает, что утверждение ‘живая клетка подчиняется законам физики’ находится за границами экспери­ментальной физики.

Отличительная черта естественных наук связана с возможностью ответа на вопрос, как мы это узнали. В то же время проблемы, рассмотренные в этой главе, невозможно перевести на язык экспериментального исследования. Тем самым их рассмотрение на уровне естественных наук, строго говоря, должно завершиться ответом ‘не знаем’. Это нисколько не мешает выдвижению самых разных гипотез об устройстве мира, но требуется признать, что эти гипотезы и их обоснование связаны с той или иной философской позицией. Это обстоя­тельство рассмотрено более подробно в следующей главе.

Далее: Сознание и экспериментальная наука

Список литературы

39. D. Stoljar, Physicalism, The Stanford Encyclopedia of Philosophy, 2021.

40. М. Клайн, Математика. Утрата определенности, 1984.

Морис Клайн: Математика. Утрата определенности

41. Г. Вейль, Разум и природа, 1934, III. Конструктивный характер научных понятий и теорий. В кн. Г. Вейль, Разум и природа, Электронное издание, 2020.

42. П. Дюгем, Физическая теория, её цель и строение. СПб., 1910. (Репринт: М.: КомКнига, 2007)

Пьер Дюгем: Физическая теория, её цель и строение

43. B. C. van Fraassen, Scientific Representation: Paradoxes of Perspective, 2008, Part II: Windows, Engines, and Measurement.

Бас ван Фраассен: Окна, машины и измерения

44. Е. Б. Рудный, Проблема координации: Температура как физическая величина, 2025, PREPRINTS.RU. doi:10.24108/preprints-3113833

45. Е. Б. Рудный, Проблема координации: Энтропия как физическая величина в класси­чес­кой термодинамике, 2025, PREPRINTS.RU. doi:10.24108/preprints-3113966

46. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание в четырех томах, третье издание, 1978 — 1982.

47. G. Garberoglio, C. Gaiser, R. M. Gavioso et al. Ab initio calculation of fluid properties for precision metrology. Journal of Physical and Chemical Reference Data 52, no. 3 (2023).

48. В. В. Нестеренко. О роли ансамблей Гиббса в статистической термодинамике. Объе­ди­ненный институт ядерных исследований. Дубна (2008).

49. F. Crick, Of Molecules and Men, 1966.

Фрэнсис Крик: О молекулах и людях

50. В. Ф. Вайскопф, Связь между физикой и другими науками. Успехи физических наук 95, no. 6 (1968): 313-334.

Взгляд на единство науки в 1964 году

51. S. Carroll, The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself, 2016.

Шон Кэрролл о cложности и эволюции

52. Р. Докинз, Слепой часовщик. Как эволюция доказывает отсутствие замысла во Вселенной, Глава 1, Объясняя самое невероятное.

Ричард Докинз: Отличие биологии от физики

53. E. Mayr, The Growth of Biological Thought: Diversity, Evolution, and Inheritance, 1982, Chapter 2, The place of biology in the sciences and its conceptual structure.

Эрнст Майр о месте биологии в системе наук

54. N. Goldenfeld, C. Woese. Life is physics: evolution as a collective phenomenon far from equilibrium. Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 2, no. 1 (2011): 375-399.

Жизнь — это физика: эволюция как коллективной феномен далекий от равновесия

55. S. I. Walker, P. C. W. Davies. The ‘hard problem’ of life. In: From matter to life: information and causality (2017): 19-37.

Неподдающаяся проблема жизни

56. С. Пинкер, Чистый лист: Природа человека. Кто и почему отказывается признавать ее сегодня, 2018.

Редукционизмы Стивена Пинкера