Записки на полях

Некоторое время назад я читал (1,2) "Тени Разума" Роджера Пенроуза, его подход к проблеме сознания мне показался интересным, но книга достаточно старая, с тех пор должно было много чего поменяться. sober_space посоветовал спросить об актуальном состоянии этой теории moonwalker72, тот на мой вопрос не нашел времени или возможности ответить (Update: ответил, объяснив, как он это сейчас видит), но из его журнала мне стало более-менее понятно, что идеи, предложенные Пенрозуом 20 лет назад, не только живы, но и в последнее время получают подтверждения.

Научное название теории Хамероффа-Пенроуза -- Orchestrated Objective Reduction, или сокращенно -- Orch-OR. Я не знаю, какой термин используется в русскоязычной литературе. В самых общих чертах суть состоит в том, что физические процессы, которые ответственны за сознание и сложное "невычислимое" мышление 1) происходят не в нейронах и их связях, а между нейронами в микротрубочках; 2) являются квантово-механическими, возможно, с привлечением еще не известных принципов редуции квантового состояния (см. Penrose Interpretation).

Теории или гипотезе посвщяен большой портал www.quantumconsciousness.org соавтора Пенроуза биолога Стюарта Хамероффа, где можно найти актуальные публикации по этой теме.

Но не только там. Новые исследования биологов говорят в пользу гипотезы Хамероффа-Пенроуза. Вот несколько статей:
1. Atomic water channel controlling remarkable properties of a single brain microtubule: correlating single protein to its supramolecular assembly. 2013.
2. New Results about Microtubules as Quantum Systems. 2014.
3. Modelling Microtubules in the Brain as n-qudit Quantum Hopfield Network and Beyond. 2015.

Первая статья наделала много шума, активно обсуждалась именно в контексте Orch-OR теории (см. например,
Discovery of Quantum Vibrations in “Microtubules” Inside Brain Neurons Corroborates Controversial 20-Year-Old Theory of Consciousness), и, возможно, стимулировала возобновление интереса исследователей к этой теме.

Все это безумно интересно, но у меня не хватает квалификации объективно оценивать. Насколько я понял, moonwalker72 специально занялся нейробиологией, чтобы разбираться в этой теме и, возможно, как-то самому участвовать в исследованиях, присовокупив свой программистский опыт. Снимаю шляпу.

"В исторической переписке ДеВитт выдвинул целый ряд подробных тех­нических возражений теории Эверетта, каждое из которых Эверетт опроверг. ДеВитт завершил свое доказательство на неофициальной но­те, указав, что он просто не может почувствовать, что «расщепляется» на многочисленные различные копии всякий раз, когда принимает ре­шение. Ответ Эверетта прозвучал как отголосок спора между Галилео и Инквизицией. «А вы чувствуете, что Земля вертится?» — спросил он — поскольку квантовая теория объясняет, почему мы не чувству­ем этого расщепления так же, как теория инерции Галилео объясняет, почему мы не чувствуем, что Земля вертится. ДеВитт признал свое поражение."

Одно из оснований "Структуры реальности" Дэвида Дойча -- это мультиверс в смысле многомировой интерпретации квантовой механики. Через мультиверс он объясняет все: от коллапса волновой функции (которого в его модели нет, а есть интерференция состояний параллельных вселенных) до разрешения парадоксов путешествий во времени в прошлое. В отличие от Пенроуза, которому приходится предполагать невычислимость физического мира для объяснения квантовомеханических явлений, многомировая интерпретация Дойча предполагает, что каждая отдельная Вселенная вычислима, и точно так же вычислима суперпозиция любого их конечного числа. Вычислимость сильно упрощает логические построения, так как позволяет придумать простые и понятные мысленные эксперименты.

Причины, по которым Дойч считает мультиверс реальным, в корне отличаются от того, зачем привлекают мультиверс сторонники антропного принципа или Ли Смолин в своей гипотезе космического естественного отбора. Дойч начинает с простейших парадоксов квантовой сцепленности (например, интерференция единичного фотона), и обосновывает, что более простым будет объяснение, допускающее расщепление Вселенной и интерференцию состояний фотона из разных копий Вселенной. В дальнейшем, он приводит все больше подтверждений тому, что эта теория дает более простые объяснения, чем не привлекающие мультиверс. Так как Дойч считает, что основным качеством научной теории является её объяснительная сила (а предсказательная сила -- побочный эффект), то многомировая интерпретация выглядит более предпочтительной в сравнении с копенгагенской. То что это мультиверс кажется большинству людей неестественным, не может быть существенным аргументом, см. выше про "А вы чувствуете, что Земля вертится?"

Представим, что есть комната с оракулом, у которого можно спросить про результат любого физического эксперимента. Он просто знает ответы на все вопросы. У "пользователей" оракула в этом случае есть отличная теория, как устроен мир: мир устроен так, как говорит оракул. Это теория позволяет предсказывать любые эксперименты, у нее 100% предсказательная сила. Конечно же, существует способ эту теорию фальсифицировать -- предложить оракулу эксперимент, на который он даст неверный результат. Является ли такая теория научной? Вроде бы, если посмотреть на вынесенное в эпиграф довольно распространенное определение, то должна. К сожалению, это устоявшееся заблуждение.

Предсказательная сила -- важный, но не единственный критерий теории. В некотором роде это побочный практический эффект и один из критериев, который позволяет отличать хорошие теории от плохих. Необходимый, но не достаточный. Интуитивно понятно, что если есть две теории с одинаковой предсказательной силой, но одна теория объясняет, а другая нет, то первая лучше. Почему же лучше?

Думаю, что основной вопрос в человеке. Человек стремится именно к познанию, к знанию, к модели мира в голове, которая согласуется с тем, что он получает от органов чувств. Упаковать сложность мира в компактное описание. Объяснить хотя бы самому себе как и почему. Результат эксперимента -- это не знание, это просто факт. Причем сугубо ествественно-научный. Философия или история тоже стремятся к пониманию, но методы познания там совсем другие, не экспериментальные.

--

Навеяно http://flying-bear.livejournal.com и "Структурой реальности" Дэвида Дойча.

russhatter: -- Мы оба знаем, как сдувался шарик и что он сдулся. Меня, скорее, интересует вопросы не о том, как и почему оно сдувалось, а можно ли его опять надувать, при чём с уровнем затрат, несопоставимым с прежним.

ushastyi: -- Чтобы понять, как заново надувать шарик, на мой взгляд, надо понимать какие шарики бывают, чем их надували раньше, почему они иногда сдуваются.

Некоторое время назад в подзамочном посте russhatter у нас с ним произошел небольшой разговор о том, почему практически все изобретения и успешные компьютерные технологии в IT делаются в США, сравнительно мало в Европе, и почти ничего в России. Причем, понятно, что во времена СССР в военной и оборонной промышленности изобретений и успешных технологий хватало, особенно стоит выделить разработки Института точной механики и вычислительной техники имени С. А. Лебедева РАН (ИТМиВТ) и ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. Но этот научный и образовательный потенциал оказался совершенно неконкурентноспособным в 90е-00е, и практически никто из талантливых советских и российских инженеров, не важно, остались ли они здесь или уехали на Запад, ничего нового и успешного сам не придумал, хотя их руками сделано или доведено до ума много технологий.

Это кажется странным. Я это объясняю тем, что в СССР наука делалась в НИИ, а в США -- в Университетах. Причем, НИИ получали государственный заказ, обычно на решение далеко не тривиальных задач. И это мы умеем очень хорошо, когда есть цель, когда надо решить нетривиальную задачу с ограниченными ресурсами. В США же наука в основном -- это свободный поиск, который делается в университетах руками студентов, пост-доков. Если в результате этого поиска появляется идея, то всегда поблизости есть люди, которые очень хорошо умеют превращать идею в инновацию. Эдисон велик не как изобретатель, а как тот, кто сделал многие изобретения практически применимыми. Джобс велик не потому, что он что-то придумал, а потому что он понимал и знал, как свои идеи сделать продуктом и даже как под свои идеи создать рынок. Америка вся в этом -- в практичности.

Оставшиеся без цели инженеры и научные сотрудники были быстро подхвачены джобсами и эдисонами. Даже если наши люди "там" что-то придумывает (а они придумывают, и много), все лавры достаются тем, кто превращает их идеи продукты.

Вроде бы с причинами того, почему шарик сдулся, понятно. Так как их надували раньше и как же это сделать в сегодняшней действительности? Ответ на этот вопрос далеко нетривиален, и мне кажется лучше всего суть проблемы (не ответ, именно суть проблемы) видит С.Г.Кара-Мурза. Процитирую с небольшим сокращениями наиболее характерный отрывок:

Так получилось, что за последний год я был на многих совещаниях [по вопросам развития образования и науки] в «мозговых центрах» и властных структур, и «системной оппозиции». Они с уважением приглашали, слушали, просили почитать их концепции и программы, дать свои замечания. <…> Но что мне кажется важным – во всех прочитанных и выслушанных концепциях, независимо от их политических или идеологических установок, я видел одни и те же провалы и ошибки. <…>

В этой короткой заметке неуместно разворачивать систему ошибок, которые я имею в виду. Скажу об одной общей особенности: тексты, которые излагали концепции и программы, всегда исходили из какой-то цели, опирающейся на определенные ценности (самые разные – от социальной справедливости до неолиберальных). Но эта цель никак не была привязана к российской реальности и к тем очевидным ограничениям, которые накладывает эта реальность. Спрашиваешь: а какой социальный субъект поймет и примет к исполнению Вашу программу? Никто не отвечает! Иногда соглашаются: «Да, такого субъекта в наличии нет, его уничтожила реформа. Но мы мы говорим, куда надо двигаться, а возрождением этого субъекта будут заниматься другие ведомства…».

Так не бывает! Когда в 20-30-е годы начинали программы – создания авиации, атомную и пр., – лидеры этих программ представляли их как системы. Это были не абстрактные модели, а совокупность взаимосвязанных задач, для решения которых надо было произвести средства из доступных отечественных материалов. И первым делом принималась доктрина создания той социальной и культурной общности, которая и будет выполнять программу – организации ПТУ, техникумов и вузов, обучения и воспитания рабочих, инженеров и конструкторов, установления их тесных и прямых связей с учеными, военными, поэтами и кинорежиссерами, не говоря уж о создании социальных условий. Все это и Генеральные конструкторы, и Курчатов обсуждали со Сталиным, вплоть до бытовых деталей, потому что «выращивание» социального субъекта крупной программы было чрезвычайной и самой сложной задачей.

То есть по мнению Кара-Мурзы, проблема науки в том, что ей в сегодняшней действительности просто некому заниматься. А чтобы было кому, необходимо выстраивать систему непрерывно с детских лет и до зрелого возраста, эта система должна включать не только образование и науку, но и всю социальную инфраструктуру, которая с этим связана. Именно это было разрушено в 90е, и именно поэтому талантливые инженеры и выпускники математических ВУЗов оказываются как бы в вакууме и вынуждены либо уезжать, либо заниматься решением не самых сложных задач.

В общем, чтобы по-настоящему надуть шарик, необходимо привести в соответствие цели и средства. Единичным энтузиастам это, увы, не под силу.

dr_kim некоторое время назад посоветовал книгу Ю.И Манина "Математика как метафора" (в электронном виде есть здесь). Я ее начал урывками читать примерно в то же время, когда readership жестко критиковал мою точку зрения о роли математики в познании (не специально, так совпало). Мне кажется, то что пишет о роли математики в познании Манин, лучше согласуется с моей точкой зрения, а не с точкой зрения моего оппонента, который считает, что "математика это моделирование НЕ реальности, а самого мышления, вскрывающее его текущие возможности."

Приведу несколько фрагментов, иллюстрирующие основные тезисы Манина (в книге они подробно обсуждаются и иллюстрируются примерами).

Из эссе "Математика и культура".

Но что же мы изучаем, когда занимаемся математикой?

Один из возможных ответов таков: мы изучаем идеи, с которыми можно обращаться так, как если бы они были реальными предметами (П. Дэвис и Р. Херш называют их «умственными объектами с воспроизводимыми свойствами»).

Каждая такая идея должна быть достаточно жесткой, чтобы сохранять свою форму во всяком контексте, где она может быть использована. В то же время у каждой такой идеи должен быть богатый потенциал для создания связей с другими математическими идеями. Когда первоначальный комплекс идей сформировался (исторически или педагогически), связи между этими идеями также могут приобрести статус математических объектов, образуя тем самым первый уровень гигантской иерархии абстракций.

В самом низу этой иерархии лежат мысленные образы самих вещей и способов манипулирования ими. Чудесным образом оказывается, что даже абстракции высокого уровня могут каким-то образом отражать реальность: знания о мире, полученные физиками, можно выразить только на языке математики.

<…>

Чтобы понять, как именно математика применяется к пониманию реального мира, удобно рассмотреть ее в трех модальностях: как модель, теорию и метафору.

Математическая модель описывает (количественно или качественно) определенный класс явлений, но ни на что большее предпочитает не претендовать.

Теорию (имеется в виду математически сформулированная физическая теория) от модели отличают в первую очередь бо ́льшие притязания. <…> Та сила, что побуждает все время создавать теории –– это концепция реальности, существующей независимо от материального мира и возвышающейся над ним, реальности, которую можно познать только с помощью математических инструментов.

Математическая метафора, в тех случаях, когда она претендует на статус инструмента познания, постулирует, что некоторый сложный набор явлений можно сравнить с какой-то математической конструкцией.

Из эссе "Математика как метафора"

Слово «метафора» будет использоваться нами в нетехническом смысле, который лучше всего поясняется следующими цитатами из книги Дж. П. Карса «Конечные и бесконечные игры»:

Метафора есть соединение похожего с непохожим, при котором одно не может превратиться в другое.
В своей основе всякий язык имеет характер метафоры, поскольку независимо от своих намерений он всегда остается языком и тем самым совершенно непохожим на то, что он описывает.
На невозможности высказать природу основана сама возможность существования языка.

Рассматривая математику как метафору, я хочу подчеркнуть, что интерпретация математического знания является актом в высшей степени творческим. В некотором смысле математика––это роман о природе и человечестве. Точно сказать, чему именно нас учит математика, невозможно так же, как невозможно сказать, чему нас учит «Война и мир». Само это обучение погружено в процесс рефлексии по его поводу.

<…>

Он [естественный язык] позволяет использовать науку как метафору.

Найдено у ИП, но я обратил внимание несколько на иное, чем он. Возможно, потому что читал статью Кунина про мультиверс.

Это завершающая часть материалов о современном состоянии науки о происхождении жизни. Интересно почитать все, написаны живым языком, и акцентируют на проблемах, а не успехах. Последняя часть более философского плана, и в ней мне показалася интересным этот фрагмент:

... Разве не развивается наука путем фальсификации (т.е. опровержения) ранее предложенных гипотез и заменой их на новые, способные включить новое знание в картину мира? Пожалуй, что и так. Но как раз этого и не происходит. Была ли фальсифицирована гипотеза о том, что биомолекулы возникли на примитивной Земле в ходе самопроизвольных химических реакций? А разве была фальсифицирована гипотеза о том, что протоклетки (известные также как пробионты) образовывались из вещества, сходного с протеиноидом, полученным в экспериментах Фокса? А гипотеза о том, что дарвиновский или иной отбор на добиологическом уровне мог привести к постепенному образованию механизмов трансляции? На возможность последнего дружно указывают автору рецензенты статьи, о которой речь идет в этой части.

Нет, они не были фальсифицированы так, как это может произойти с гипотезами, которые касаются ныне существующей жизни. Да может ли вообще быть фальсифицирована «большая гипотеза» аристотелизма-геккелизма-энгельсизма, гласящая, что живое самопроизвольно возникло из неживого? Каким образом она может быть фальсифицирована? Нет, речь идет не о фальсификации одной гипотезы и выдвижении новой, но каждый раз о переводе этой «большой гипотезы» на язык современного естествознания.

Эта достаточно простая мысль мне как-то не приходила в голову. Существует достаточно много научных (то есть признанных научным сообществом) гипотез, которые невозможно фальсифицировать. Кроме ряда гипотез о процессах, которые могли бы привести к возникновению жизни, наверняка такие существуют и в космологии, и где-то еще, когда изучаемое событие ненаблюдаемо в принципе, хотя известен конечный результат и некоторые косвенные свидетельства.

Как раз Кунин, хорошо чувствуя и понимая те сложности, которые сопровождают объяснение возникновения пребиотических структур, РНК-жизни и т.д., предлагает гипотезу полностью научную, которая может быть фальсифицированна. И эта гипотиза (напомню, речь идет о возникновении жизни как случайного события, реализовавшегося "у нас" в результате мультиверса) нам кажется странной, "ненаучной". Если роль случая в статистической физике или квантовой не кажется чем-то удивительным, то тут кажется, и еще как. Хотя с точки зрения науки -- это явления одного порядка, просто в одном случае мы наблюдаем совокупность исходов случайных событий, а в другом -- один случайный исход.

Очень хорошая статья на polit.ru, написанная почти три года назад: http://www.polit.ru/article/2010/08/27/ran/

Уже тогда атака на РАН вырисовывалась, но полемика происходила не в стенах Думы, а на страницах СМИ. Накал страстей был еще низким, поэтому там больше фактов, чем эмоций. Тем и интересно. Рекомендую тем, кто не совсем четко представляет себе, что такое РАН и зачем она нам нужна.

В течение нескольких веков и до Второй мировой войны немецкая естественнонаучная школа, в первую очередь, математика и физика, была первой в мире. Лейбниц, Гаусс, Риман, Веерштрасс, Гилберт, Планк, Гейзенберг, Вейль -- далеко не полный список поистине великих ученых. Впрочем, возможно, отсчет надо начинать с Гаусса, но это дела не меняет. Но после войны -- все, я не помню ни одного серьезного немецкого ученого. Те имена, которые приходят на ум, в основном, советские и американские, реже -- некоторых европейских стран. Хотя, возможно, я просто недостаточно знаю послевоенную науку. Вот она -- цена поражения в войне. Немецкие университеты охотно приглашают иностранных студентов и постдоков, Мой одноклассник учился в немецкой аспирантуре, где только шеф был немцем, а человек восемь студентов -- все иностранцы. Что это -- крах системы среднего образования, или нацизм уничтожил интеллектуалов настолько, что даже спустя 2-3 поколения нация не восстановилась? Или же советская школа намеренно не ссылалась на работы ученых из ФРГ, и они из-за этого мало нам известны?

P.S. Читаю работы ГенрихаГермана Вейля.