Конец науки

Акимов О.Е.

2. Народная наука Роджера Пенроуза

Роджер Пенроуз (Roger Penrose) Роджер Пенроуз — выдающийся ученый современности, активно работающий в различных областях математики, общей теории относительности и квантовой теории; автор теории твисторов. Дата рождения: 8 августа 1931. Место рождения: Colchester, Англия.

Р. Пенроуз возглавляет кафедру математики Оксфордского университета, а также является почетным профессором многих зарубежных университетов и академий. Он является членом Лондонского королевского общества. Среди его наград — премия Вольфа (совместно с С. Хокингом), медаль Дирака, премия Альберта Эйнштейна и медаль Королевского общества. В 1994 г. за выдающиеся заслуги в развитии науки королевой Англии ему был присвоен титул сэра. В 1955 году, будучи студентом, Пенроуз переизобрел псевдообращение (известное также как обращение Мура-Пенроуза). В 1958 году в Кембридже Пенроуз получаил степень доктора философии, защитив диссертацию по основным методам алгебраической геометрии. В 1965 году вновь в Кембридже Пенроуз показал, что сингулярности, подобные существующим в черных дырах, могут быть сформированы в процессе гравитационного коллапса умирающих больших звезд.

В 1967 году Пенроуз разработал теорию твисторов, которая отображает геометрические объекты пространства Минковского на четырехмерное сложное пространство. В 1969 году он выдвинул гипотезу «космической цензуры» (cosmic censorship). Она состоит в том, что свойства самой Вселенной не допускают наблюдения свойственной сингулярностям (например, в черных дырах) непредсказуемости, закрывая формирующиеся сингулярности горизонтами событий. Данная форма сейчас известна как гипотеза слабой цензуры (weak censorship hypothesis). В 1979 году Пенроуз выдвигает гипотезу сильной цензуры (strong censorship hypothesis). В 1974 году Роджер Пенроуз приобретает широкую известность как изобретатель мозаики Пенроуза, позволяющей с помощью всего лишь двух плиток весьма простой формы замостить бесконечную плоскость никогда не повторяющимся узором.

В 1984 году подобные структуры были найдены в расположении атомов квазикристаллов. Cамым важным научным вкладом Пенроуза можно считать изобретение спиновых сетей (spin networks) (1971 год), которые затем были активно использованы для описания геометрии пространства-времени в петлевой квантовой гравитации. В 2004 году Пенроуз выпустил книгу "Дорога к реальности" (The Road to Reality) — изложение собственных взглядов на законы Вселенной; в ней 1099 страниц, содержащих обширные комментарии к законам физики. В 2005, в июньском номере журнала Discover, Пенроуз обрисовал собственную интерпретацию квантовой механики.

Библиография

  • Roger Penrose, Techniques of Differential Topology in Relativity, Society for Industrial & Applied Mathematics (1972)
  • Roger Penrose and Wolfgang Rindler, Spinors and Space-Time: Volume 1, Two-Spinor Calculus and Relativistic Fields
    • (1987)
  • Roger Penrose and Wolfgang Rindler, Spinors and Space-Time: Volume 2, Spinor and Twistor Methods in Space-Time Geometry (1988)
  • Roger Penrose, The Emperor's New Mind: Concerning Computers, Minds, and The Laws of Physics (1989, 1998)
  • Roger Penrose, Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Consciousness (1994)
  • Stephen Hawking and Roger Penrose, The Nature of Space and Time (1996)
  • Roger Penrose (with Abner Shimony, Nancy Cartwright, and Stephen Hawking) The Large, the Small, and the Human Mind (1997)
  • Roger Penrose, Jonathan Cape (2004)

Предыдущая информация была взята из Wikipedia; дополнительные сведения опубликованы на сайте www.answers.com/

Роджер ПЕНРОУЗ — английский физик-теоретик, член Лондонского королевского общества (c 1972). Родился 8 марта 1931 года в английском городе Колчестер. Отец — Лайонел С. Пенроз (Lionel S. Penrose), мать — Маргарет Лизэс (Margaret Leathes), брат — Оливер Пенроз (Oliver Penrose, математик), брат — Джонатан Пенроз (Jonathan Penrose, шахматный гроссмейстер), жена — Ванесса Томас (Vanessa Thomas, два ребенка). Роджер Пенроуз окончил Лондонский университет (1952), где работал в 1956 – 1957 гг., в 1957 – 1960 гг. — в Кембриджском университете, в 1961 – 1973 гг. — в Лондонском (с 1966 г. — профессор). С 1973 г. — профессор Оксфордского университета. Основные работы в области общей теории относительности и теории гравитации. Исследовал глобальную структуру пространства-времени, свойства причинных связей между точками пространства-времени, уравнения полей с нулевой массой покоя. В 1964 – 1965 гг. развил аппарат математических методов для изучения асимптотических свойств пространства-времени вблизи «бесконечности», введя понятие конформного преобразования пространства-времени. Дал строгие определения нескольких типов «бесконечности». Сформулировал (1964 – 1973) ряд теорем о наличии сингулярностей в пространстве-времени, в частности, в 1969 г. совместно с С. Хокингом доказал наиболее сильную из всех теорем некоторого широкого класса (теорема Хокинга – Пенроуза). Используя конформную инвариантность, дал трактовку гравитационного излучения с помощью нулевой поверхности на бесконечности.
 
 

О двух книгах Пенроуза

Новый ум короляЗадуматься об ироничной науке Хоргана заставила книга Роджера Пенроуза, опубликованная в 1989 г. под интригующим названием «Новый ум короля» («The Emperor's New Mind»), что перекликается с названием известной сказки Г.-Х. Андерсена «The Emperor's New Clothes» («Новый наряд короля»). Эта книга была переведена на русский язык под общей редакцией В.О. Малышенко и в 2003 г. издана московским издательством научной и учебной литературы «Едиториал УРСС» пятитысячным тиражом. Ее автор относится к той категории философствующих ученых и популяризаторов науки, которые, на мой взгляд, являются наиболее опасными для конструктивной науки.

С одной стороны, кажется, что Пенроуз отстаивает оригинальную точку зрения, которая заслуживает нашего пристального внимания, поскольку проистекает от наиболее авторитетного физика. Мартин Гарднер — известный борец за чистоту ученых рядов от астрологов, алхимиков и шаманов, будучи одновременно крупнейшим популяризатором релятивистских концепций (помню, как в юные годы зачитывался его книгой «Теория относительности для миллионов») — в предисловии к книге «Новый ум короля» написал об авторе так: «Подобно Ньютону и Эйнштейну, Пенроуз испытывает благоговейный трепет и чувство смирения как перед физическим миром, так и перед Платоновым царством чистой математики» [2, c. 9]. К человеку, которого поставили в один ряд с Ньютоном и Эйнштейном, наверняка, прислушаются чиновники из Министерства образования и Комитета по делам науки, ведущие телепрограмм и журналисты периодических изданий, интересующиеся проблемами психологии, физики и математики, конечно, философы, а также многочисленные преподаватели курса «Современные концепции естествознания», студенты и старшеклассники. А через них учение Пенроуза пойдет прямым ходом в широкие массы населения.

С другой стороны, любой серьезный специалист в области математических, технических и естественных наук обнаружит у Пенроуза весьма поверхностные знания предмета. Чего бы он ни касался, везде ощущается дремучий дилетантизм, отсутствие профессиональной выучки, какое-то юношеское верхоглядство, а главное, абсолютно некритическое восприятия всего, что пишется в проходных учебниках. Похоже на то, что автор при написании своей книги собрал всю доступную ему литературу по некогда модным теориям и составил для себя конспект. Подобно студенту, которому завтра сдавать экзамен, Пенроуз ни во что не хочет вникать глубоко. Множества Мандельброта, машина Тьюринга, теорема Геделя, вычислимость по Черчу, второе начало термодинамики, уравнение Шредингера, принцип неопределенности Гейзенберга, общая и частная теории относительности, электродинамика Максвелла, классическая динамика Ньютона, философские принципы причинности и детерминизма, работа мозга, проблемы искусственного интеллекта — вот та небольшая часть из длинного списка вопросов, которые мимоходом затрагивает автор.

Рассказав читателю с полсотни некогда широко обсуждавшихся идей, Пенроуз вставляет между ними свои иногда странные, иногда банальные, иногда просто смешные комментарии, пытаясь решить для себя старую как мир проблему соотнесения духа и материи, сознания и мозга. В частности, он констатирует, что «явление сознания не может быть описано в рамках современной физической теории». Привлекая результаты, полученные Геделем и Тьюрингом, он доказывает, что «умственная деятельность ... не может быть полностью описана с помощью чисто "компьютерной" модели разума» и «что сегодня в физической картине мира есть существенное "белое пятно", а именно: отсутствует "мостик" между субмикроскопическим уровнем квантовой механики и макромиром классической физики. С моей точки зрения, — продолжает автор, — теория, которая однажды восполнит этот пробел, должна будет в значительной степени помочь понять физические основы феномена сознания» [2, c. 11]. «…Это "белое пятно" лежит где-то на границе между "субмикроскопическим" миром, в котором правит механика, и непосредственно воспринимается нами макромиром, подчиняющимся законом классической физики» [2, c. 14]. «Кроме того, — добавляет Пенроуз, — я смею утверждать, что эта недостающая теория является одновременно искомым звеном между квантовой механикой и общей теорией относительности Эйнштейна» [2, c. 15].

Проблема поставлена, возможные пути ее решения указаны. Все это не ново. Подобные всеохватывающие теории сочиняются релятивистами 1930 годов, так что данную книгу резонно проигнорировать, если бы не одно обстоятельство. Ее автор безоговорочно признается широкими массами народной науки «выдающимся ученым современности».

О манере ложного теоретизирования здесь можно судить хотя бы по устоявшемуся термину «классическая физика», который упоминался в приведенных отрывках дважды. Это словосочетания, разъясняет Пенроуз, «включает в себя и механику Ньютона и теорию относительности Эйнштейна. По существу, — термин "классическая" в данном случае означает, что обе теории достигли расцвета задолго [?] до рождения (примерно в 1925 году, вдохновенными трудами таких физиков, как Планк, Эйнштейн, Бор, Гейзенберг, Шредингер, де Бройль, Борн, Иордан, Паули и Дирак) квантовой теории — загадочной теории, опирающейся на вероятности и индетерминизм и описывающей поведение молекул, атомов и субатомных частиц. В отличие от квантовой теории, классическая теория является детерминистской, поэтому будущее в ее рамках всегда полностью определяется прошлым. Но даже и в классической физике есть еще много загадок, несмотря на то, что знания, накопленные за несколько веков, позволили нам построить феноменально точную картину мира. Мы также должны будем рассмотреть и квантовую теорию, ибо я убежден, что — несмотря на мнение, разделяемое большинством физиологов — квантовые явления могут играть важную роль в функционировании головного мозга человека» [1, c. 127—128].

Так уж необходимо было автору включать в понятие классической физики эйнштейновскую теорию относительности? К чему эти новации, спросит читатель. А вот к чему. Всякий формалист видит своей главной целью выстраивание из слов величественной пирамиды с каким-нибудь божком на ее вершине. Часто на это строительство у него уходят все силы, так что Единая Теория Всего представляет собой иерархическую систему символов и понятий, которой ставится в соответствие аналогично ранжированные явления природы. У Пенроуза эта формалистская операция приобрела какой-то комический характер.

Все концепции он разделил на превосходные, полезные и пробные. К превосходным теориям он отнес геометрию Евклида (специально указывая на то, что, по существу, она является физической теорией пространства), статику Архимеда, динамику Ньютона, электродинамику Максвелла, обе теории относительности Эйнштейна, квантовую механику Гейзенберга и Дирака. К полезным теориям относятся: кварковая модель частиц, теория объединения электромагнитных и слабых взаимодействий и, с некоторой натяжкой, теория Большого взрыва. Далее перечисляются пробные теории, которые «не подкреплены надежными экспериментальными данными», а именно: теория струн или суперструн, суперсимметрия или супергравитация, теория великого объединения, а также инфляционная теория.

Эта странная топонимия концепций, разделяющая физические теории по модусу истинности, напоминает мне классификацию вин и коньячных изделий по срокам выдержки: длительной, средней и совсем короткой. Какие-то более глубокие соображения здесь, похоже, отсутствуют. Была, правда, у автора еще одна эпистемологическая ниша, от которой он потом отказался. «У меня было искушение, — делится своими тайными намерениями Пенроуз, — отщепить от категории почетных пробных теорий еще одну, четвертую категорию, и назвать ее, скажем, тупиковые теории, но по зрелому размышлению я отказался от этого намерения, поскольку не хочу потерять половину своих друзей!» [2, c. 132]. А как же быть с нравственным принципом Аристотеля: «Платон мне друг, но истина дороже»?

Книгу Пенроуза можно охарактеризовать одним словом — псевдотеоретизирование. Это два свойство объемистого труда сумел разглядеть и Хорган. На первых же страницах введения к книге «Конец науки» он пишет: «Многие физики, начиная с Эйнштейна, пытались соединить квантовую механику и общую теорию относительности в единую теорию, но у них ничего не получилось. В своей книге Пенроуз дает набросок единой теории как точки отсчета для дальнейших размышлений. Его схема, включающая экзотические квантовые и гравитационные эффекты, происходящие в мозгу, туманна, скомкана и совершенно не подкрепляется доказательствами ни из физики, ни из неврологии. Но окажись она правильной в любом смысле, схема представляла бы собой монументальное достижение, теорию, которая мгновенно объединила бы физику и решила бы одну из самых сложных философских проблем: связь между разумом и материей» [1, c. 5—6].

Хоргану надоело обманывать своего читателя, будто фундаментальная наука успешно развивается. Он обвинил своих коллег, бесчестных и некомпетентных журналистов, в прямом обмане. Наука умерла, никаких серьезных изысканий в базовых отраслях знания сегодня не ведется. Прежде всего, психология, затем, физика и, наконец, математика, в частности, теория фракталов и хаоса, сегодня находятся под тяжелейшим гнетом различных спекулятивных и эзотерических фантазий. В этом заговоре по изгнанию здравого смысла из науки был замешан и он, Джон Хорган. Однако, одумавшись, журналист «Scientific American» забил тревогу во все колокола. Бывший литературный критик пишет: «Журналисты, включая меня, также помогли идеям Роджера Пенроуза завоевать аудиторию, гораздо большую, чем они заслуживают, если учесть то, как низко они котируются среди профессионалов» [1, c. 16].

Таким образом, Хорган отлично понял тот вред, который несет с собой прекраснодушная литература научно-популярного пошиба, автором которой он являлся когда-то сам. Теперь он будет выводить на чистую воду новоявленных ньютонов и эйнштейнов. Однако, не имея специального научного образования, апеллируя к легковесным мнениям дутых авторитетов, Хорган сам бывает малоубедительным, правда, не в случае с Пенроузом. Здесь он выглядят вполне достойно, в связи с чем хочу привести, как мне кажется, удачно написанный пассаж из разбираемой нами книги.

Роджер Пенроуз. Тени разума «В 1994 году, два года спустя после нашей встречи с Пенроузом к Оксфорде, — пишет Хорган, — была опубликована его книга "Тени разума" ("The Shadows of the Mind"). В "Новом уме короля" Пенроуз довольно смутно представлял, где могут колдовать квазиквантовые эффекты. В "Тенях" он осмеливается на предположение: в микрососудах, крохотных каналах протеинов, служащих чем-то вроде остова для большинства клеток, включая нейроны. Гипотеза Пенроуза базировалась на заявлении Стюарта Хамероффа (Stuart Hameroff), анестезиолога из Университета Аризоны, о том, что анестезия сдерживает движение электронов в микрососудах. Построив крепкое теоретическое здание на этом хрупком заявлении, Пенроуз предположил, что микрососуды выполняют недетерминированные, квазиквантовые исчисления, которые каким-то образом дают рост сознанию. Таким образом, каждый нейрон — это не просто триггер, а компьютер.

Теория микрососудов Пенроуза не могла не быть разочарованием. В своей первой книге он нагнетал напряжение, предвкушение и тайну, как режиссер фильма ужасов, который дает только дразнящие контуры чудовища. Когда Пенроуз в конце концов открыл свое чудовище, оно выглядело как актер с излишним весом, одетый в дешевый резиновый костюм с хлопающими плавниками. Некоторые скептики отреагировали (и этого следовало ожидать) со смехом, а не благоговением. Они отметили, что микрососуды встречаются почти во всех клетках, а не только в нейронах. Означает ли это, что наша печень обладает разумом? А что там с нашими большими пальцами ног? И как там с paramecia (вид простейших, обитающих в стоячей воде)? Когда в апреле 1994 года я задал этот вопрос партнеру Пенроуза Стюарту Хамероффу, он ответил: "Я не собираюсь соглашаться, что paramecium имеет сознание, но в его поведении отмечается определенный интеллект".

Пенроузу также можно возразить аргументом Крика против свободной воли. Просто через самоанализ Пенроуз не может восстановить вычислительную логику восприятия математической истины и поэтому настаивает, что восприятие должно происходить из некого таинственного, невычислимого явления. Но, как указывал Крик, то, что мы не осознаем нервный процесс, ведущий к решению, вовсе не означает, что этот процесс не происходит. Поборники искусственного интеллекта опровергают аргумент Пенроуза, базирующийся на Геделе, утверждая, что всегда можно создать компьютер, чтобы расширить базу аксиом для решения новой проблемы; фактически такие обучающие алгоритмы довольно обычны (хотя они до сих пор еще очень грубы в сравнении с человеческим разумом)» [1, c. 286 — 287].

Как мы убедимся ниже, сегодня Пенроуз поменял свою позицию в отношении человеческого сознания, но книга «Тени разума», как и «Новый ум короля», все еще лежит на прилавках книжных магазинов. Любой непредвзято мыслящий читатель может купить ее и удостовериться, что Хорган во многом остается прав. Впрочем, не всегда до конца с ним можно согласиться. Так, например, на вопрос «Чего на самом деле хочет Роджер Пенроуз» (название одного из параграфов главы «Конец неврологии») автор отвечает крайне путано. Но сейчас я не стану искать недочеты в его книге, основная критика Хоргана идет в нужном русле. В конце концов, автор преследовал свои частные цели, а не наши, слишком масштабные. По сути, он захотел поделиться с читателями мыслями, вызванными общением с видными представителями мира науки. Эти его впечатления не всегда порождали ожидаемую нами рефлексию, поскольку главным для автора остаются живые образы и воспоминания, которых не найти в философских книгах. Помня об этом достоинстве книги, хочу процитировать из нее еще одно любопытное место.

В примечании 12 к седьмой главе Хорган сообщает информацию иронического, чтобы не сказать комического, содержания. Он пишет: «Конференция "К научной основе сознания" проводилась в Тусоне, Аризона, с 12 по 17 апреля 1994 г. Ее организовал Стюарт Хамерлофф, анестезиолог из Университета Аризоны, чья работа по микрососудам повлияла на взгляд Роджера Пенроуза на роль квантовых эффектов в сознании. Таким образом, на конференции тон задавали представители школы неврологии, склоняющейся к "квантовому сознанию", и среди них не только Роджер Пенроуз, но и Брайан Джозефсон, лауреат Нобелевской премии (физик), предположивший, что квантовые эффекты могут объяснить мистические и даже физические явления; Эндрю Вейл, врач и авторитет в области психоделии, утверждавший, что полная теория разума должна учитывать способность южно-американских индейцев, которые глотали психотропные наркотики, чтобы попробовать коллективные галлюцинации; и писательница Дана Зохар, объявившая, что человеческая мысль происходит из "квантовых колебаний вакуумной энергии Вселенной", которая "на самом деле является Богом". Я описал эту конференцию в статье "Может ли наука объяснить сознание?", опубликованной в "Сайентифик Америкен" в июле 1994 г.» [1, c. 467—468].

Так было и будет всегда: там, где открываются двери для иррационализма и спекуляций, туда немедленно явятся мистики с их эзотерическими построениями. Пенроуз убежденный атеист и при произнесении слова «Бог» затыкает уши. Однако его «Квантовая магия и квантовая таинство» (название шестой главы) подстать религиозным откровениям боговдохновенных мистиков. Конструктивно он думать не умеет и вот уже в который раз пичкает читателя банальными историями о несчастной кошке Шредингера и чудесных частицах, которые могут находиться одновременно в двух местах. Эти копенгагенские сказки, наверное, будут жить вечно в замороченных головах неисправимых неосхоластов. Персонально о Роджера Пенроуза после ознакомления с его работами я думаю вот что.

Есть люди науки, которые ничем особенным не выделяются среди коллег, но которые умеют привлечь к себе всеобщее внимание. К этой категории ученых относится и наш герой. Он никогда не был первым, шагал либо в хвосте, либо сбоку, однако не им сделанные открытия, причем самого скромного порядка, почему-то получали его имя и громко заявляли о себе. Он написал две крайне эклектичные книжки по тематике, горячо обсуждавшейся в годы его юности и даже много раньше (имеются в виду схоластические проблемы разума и тела). Сегодня, странным образом, они превратились в бестселлеры. Это произошло, видимо, потому, что их автор всегда увлекался тем, чем больше всего интересовалась околонаучная поп-журналистика, и писал таким понятным языком, который не требовал от читателя больших интеллектуальных усилий. Я считаю, что Пенроуз является ярчайшим представителем народной науки. Что касается научной ценности его книг, то их вполне можно ставить в раздел эзотерической литературы вместе с такими шедеврами народной мудрости, как «Физика Бога» Палюшева, «Дао физики» Капра или «За пределами мозга» Грофа.

1. Хорган Дж. Конец науки. — СПб.: Амфора - Эврика, 2001.
2. Пенроуз Р. Новый ум короля. О компьютерах, мышлении и законах физики. — М.: Едиториал УРСС, 2003.


 
 

Из предисловия книги "Новый разум Короля"

Мартин Гарднер

Выше давалась негативная оценка Джона Хоргана книги Пенроуза «Новый ум короля. О компьютерах, мышлении и законах физики». Для соблюдения баланса приведем и позитивную ее оценку, принадлежащую Мартину Гарднеру и изложенную им в предисловие.

«...Я не сомневаюсь, что этой книге в будущем уготовано стать классической монографией. Хотя в различных главах своей книги Пенроуз затрагивает и теорию относительности, и квантовую механику, и космологию — главным объектом его рассуждений является так называемая психофизическая проблема «ум—тело». Десятилетиями сторонники теории «сильного ИИ» (искусственного интеллекта) пытались убедить нас, что не пройдет и одного-двух веков (а некоторые опускали эту планку даже до пятидесяти лет!), как электронные компьютеры полностью сравняются по своим возможностям с человеческим мозгом. ...Но некоторые методологи науки {в особенности Джон Серл, чей мысленный эксперимент со знаменитой китайской комнатой Пенроуз очень подробно разбирает в одной из глав) с этим решительно не согласны. В их представлении компьютер по существу ничем не отличается от обычных механических калькуляторов, в которых арифметические действия выполняются посредством колесиков, рычажков или иных приспособлений, позволяющих передавать сигналы. ...

Книга Пенроуза является самой мощной атакой на теорию сильного ИИ из всего написанного до сих пор. За несколько прошедших столетий было высказано немало возражений против понимания мозга как машины, управляемой общеизвестными законами физики; но доводы Пенроуза более убедительны, ибо они базируются на недоступной для его предшественников информации. Эта книга открывает нам другого Пенроуза — не только математика и физика, но и философа высокого уровня, не отступающего перед проблемами, которые современные философы слишком легко сбрасывают со счетов как бессмысленные. К тому же Пенроуз, вопреки все более настойчивым возражениям небольшой группы физиков, имеет смелость отстаивать позиции здорового реализма. В его представлении реальна не только вселенная, но и математическая истина, непостижимым образом ведущая свое собственное независимое и вечное существование. Подобно Ньютону и Эйнштейну, Пенроуз испытывает благоговейный трепет и чувство смирения как перед физическим миром, так и перед Платоновым царством чистой математики. ...

Большое внимание в книге Пенроуза уделяется знаменитой фрактальной структуре, называемой множеством Мандельброта... Пенроузу кажется непонятным, как можно сомневаться в том, что эти экзотические структуры существуют не менее "реально", чем гора Эверест, и могут быть исследованы точно так же, как исследуются джунгли.

Пенроуз принадлежит к постоянно пополняющейся группе ученых, которые считают, что Эйнштейн не был упрямым или, тем более, бестолковым, когда однажды, ссылаясь на свой «левый мизинец», он провозгласил неполноту квантовой механики. Чтобы подтвердить справедливость этого утверждения, Пенроуз увлекает читателя в головокружительное путешествие, в ходе которого мы знакомимся с комплексными числами, машинами Тьюринга, теорией сложности, поразительными парадоксами квантовой механики, формальными системами, (теоремой) неразрешимости Геделя, фазовыми и гильбертовыми пространствами, черными и белыми дырами, излучением Хокинга, энтропией, строением мозга — и множеством других вопросов, занимающих сегодня умы ученых. "Осознают ли кошки и собаки свое "я"? Могут ли в теории существовать передатчики материи, способные переместить человека из одного места в другое на манер астронавтов из сериала Звездный Путь! Насколько полезно нам — с точки зрения выживания — возникшее в ходе эволюции сознание? Существует ли структура более общая, чем квантовая механика, где бы нашлось естественное объяснение направлению времени и различиям между правым и левым? Важны ли законы квантовой механики, а может и некие более «тонкие» законы, для деятельности разума?..

В юности он придумал «невозможный объект», состоящий из трех стержней. (Невозможный объект — это изображение цельной фигуры, которая не может существовать из-за наличия в ней внутренне противоречивых элементов.) Вместе со своим отцом Лайонелом, генетиком по профессии, он превратил свой невозможный объект в Лестницу Пенроуза, структуру, использованную Морицем Эшером на двух известных литографиях: Идущие вверх и идущие вниз и Водопад. В один прекрасный день, когда Пенроуз лежал в кровати, с ним случился, как он сам называет это, "приступ сумасшествия, когда ему явственно представился невозможный объект в четырехмерном пространстве. Если бы существо из четырехмерного мира наткнулось на эту штуку, шутит Пенроуз, оно наверняка воскликнуло бы: "Боже мой, что это такое!?"»

Wikipedia

Треугольник Пенроуза Треугольник Пенроуза — одна из основных невозможных фигур, известный также под названиями невозможный треугольник и трибар, был впервые открыт 1938 году шведским художником Оскаром Реутерсвардом, который изобразил его в виде набора кубиков. В 1980 году этот вариант невозможного треугольника был напечатан шведских почтовых марках. Широкую известность эта фигура обрела после опубликования статьи о невозможных фигурах в Британском журнале психологии английским математиком Роджером Пенроузом. В этой статье невозможный треугольник был изображен в наиболее общей форме — в виде трех балок, соединенных друг с другом под прямыми углами. Под влиянием этой статьи в 1961 голландский художник М.К. Эшер создал одну из своих знаменитых литографий "Водопад".

Невозможная фигура — один из видов оптических илююзий, представляющий объект, нарисованный на бумаге, кажущийся на первый взгляд проекцией обычного трехмерного объекта, но при внимательном рассмотрении становятся видны противоречивые соединения элементов фигуры. Создается эффект, что такая фигура не может существовать в трехмерном пространстве. На самом деле все невозможные фигуры могут существовать в реальном мире. Так все объекты, нарисованные на бумаге являются проекциями трехмерных объектов, следовательно, можно создать такой трехмерный объект, который при проецировании на плоскость будет выглядеть невозможным. Соответственно при обзоре такого объекта с определенного угла обзора он также будет выглядеть невозможным, но при обзоре с любой другой точки эффект невозможности будет теряться. 13-метровая скульптура невозможного треугольника Наиболее известные невозможные фигуры: невозможный треугольник, бесконечная лестница и невозможный трезубец. «Отцом» невозможных фигур является шведский художик Оскар Реутерсвард, который за годы своего творчества нарисовал тысячи таких фигур. Но настяющую известность невозможные фигуры обрели, когда их изобразил на своих литографиях известный голландский художник М. К. Эшер. 13-метровая скульптура невозможного треугольника из алюминия была воздвигнута в 1999 году в городе Перт (Австралия)

Работая в 1960-х годах вместе со своим другом Стивеном Хокингом над проблемами космологии, он сделал свое самое, наверное, известное открытие. Если теория относительности выполняется «до самого конца», то в каждой черной дыре должна существовать сингулярность, где законы физики теряют свою силу. Но даже это достижение отошло в последние годы на второй план, после того как Пенроуз предложил конструкцию из «плиток» двух видов, которыми можно покрыть всю плоскость подобно мозаике Эшера — только непериодическим образом. (Об этих удивительных фигурах вы можете узнать подробнее в моей книге "От мозаик Пенроуза к надежным шрифтам") Пенроуз изобрел, или, скорее, открыл их, даже не предполагая, что когда-нибудь они могут кому-то пригодиться. К всеобщему изумлению оказалось, что трехмерные аналоги этих фигур могут служить основой для новой необычной формы материи — "квазикристаллов". Сейчас изучение "квазикристаллов" превратилось в одну из наиболее активных областей исследований в кристаллографии. Это, безусловно, самый впечатляющий пример того, как в наши дни математические игры могут иметь совершенно неожиданные практические приложения.

Wikipedia

13-метровая скульптура невозможного треугольника

Черепица Пенроуза Математик-любитель Роберт Амманн (Robert Ammann) и художник Кларк Рикерт (Clark Richert) создали апериодические планарные структуры, которые в последствии получили название «черепица Пенроуза» (последний ими тоже увлекся). Существует несколько видов черепицы, в частности, Кларк Рикерт нарисовал следующую картину

Рисунок Кларка Рикерта

Подобные образцы интересны потому, что они «почти» нарушают общепринятую математическую теорему о кристаллических решетках, которая утверждает, что для кристаллических решеток возможны только симметрии с осью второго, третьего, четвертого и шестого порядков. На нижеприводимых рисунках показана последовательная укладка поверхности с помощью двух типов черепиц — "худой" и "толстый" ромб с углами 36 + 144 = 180 и 72 + 108 = 180 градусов, соответственно.

Черепица Пенроуза для N = 1, 2, 3

Черепица Пенроуза

Достижения Пенроуза в математике и физике — а я упомянул только незначительную их часть — рождаются из постоянно присутствующего в его душе ощущения тайны и красоты бытия. Мизинец «подсказывает» ему, что человеческий мозг представляет собой устройство более сложное, чем набор крошечных проводков и переключателей. Фигура Адама в прологе и эпилоге этой книги в определенном смысле служит символом зарождения разума в ходе неторопливого развития осознающей себя жизни. В нем я тоже вижу Пенроуза — мальчика, сидящего в третьем ряду, позади признанных корифеев в области ИИ, — который не боится высказать им вслух свое мнение, что их «короли-то голые» Юмор присущ многим высказываниям Пенроуза, но это утверждение — отнюдь не шутка».


 
 

Чем занимается и чем собирается заняться знаменитый физик

Леонид Левкович-Маслюк

Интерпретация волновой функции микрочастицы, проявляющейся в эксперименте то, как частица, то, как волна, является камнем преткновения физиков вот уже почти столетие. Естественно, эту перегретую проблему не обошел стороной и Пенроуз. Чем занимается или чем собирается заняться знаменитый физик, мы узнаем из его беседы с Леонидом Левковичем-Маслюком — корреспондентом журнала "Компьютерра" (интервью опубликовано в номере от 24 августа 2004 года на сайте http://www.computerra.ru/). Приведем несколько фрагментов, касающихся упомянутой темы.

Роджер Пенроуз (Roger Penrose)— Сэр Роджер, главная тематика нашего журнала — информационные технологии и все, что с ними связано. Поэтому нас очень интересуют ваши идеи об искусственном интеллекте, о природе естественного интеллекта, сознания…

— Да, но беда в том, что обычно инфотехнологам не нравится то, что я говорю на эту тему (смеется).

— О, напротив, многим нашим сотрудникам, авторам, читателям ваши выводы близки — например, потому, что большинство прикладников инфотеха скептически смотрят на перспективы создания искусственного разума на компьютере. Не могли бы вы кратко рассказать о том, как развивались в последние несколько лет (после выхода книги "Тени разума") представления о возможных механизмах работы мозга на основе некоторых гипотетических процессов, связанных с квантовой гравитацией?

— К сожалению, в последние годы я нечасто размышлял над этими вопросами. Прежде всего мы должны лучше разобраться в физике, в первую очередь — в проблеме редукции состояний (коллапса волновой функции) в квантовой механике. Думаю, здесь кроется очень серьезная недостающая часть современной физики. Меня больше всего интересует решение именно этой физической проблемы. Если же говорить о понимании работы мозга - то следует еще очень многое узнать и в нейрофизиологии, и в структурной биологии, но это уже не моя профессиональная область. Интересная область, но я в ней аутсайдер и за ее развитием в последнее время внимательно не следил. В основном — вот из-за этого монстра (показывает свою книгу "The Road to Reality" — огромную монографию по теоретической физике), на которого у меня ушло около восьми лет. Из-за него я даже физическими вопросами, затронутыми в "Тенях", занимался мало. Впрочем, мы с коллегами обдумывали один эксперимент по проблеме коллапса волновой функции. Его схема довольно подробно разработана, и сейчас мои коллеги хотят довести ее до практически реализуемого вида. Но все это не имеет прямой связи с ментальностью (mentality). Мой взгляд на связь проблемы ментальности и проблем квантовой теории, в сущности, прямо противоположен точке зрения, о которой многие даже говорят как об общепринятой. Она состоит в том, что, исходя из стандартной формулировки квантовой механики, решение парадокса измерения ищут в таких вещах, как воздействие наблюдателя (сознательного наблюдателя), а затем делают вывод, что измерение в действительности происходит где-то в сознании и т. д. Я же по-прежнему думаю, что глубокая связь между квантовой редукцией и ментальностью существует, но имеет совершенно иной характер. Предполагаю, что имеется некоторый объективный физический процесс, который воздействует на редукцию квантового состояния, а работа мозга, ментальность использует эту физику. По-моему, надо в первую очередь атаковать физическую проблематику. Несмотря на всю ее сложность, полагаю, что это все-таки проще, чем продвижение в собственно проблеме ментальности. На мой взгляд, никакого реального прогресса в понимании ментальности не будет до тех пор, пока мы не достигнем более полного понимания физического мира. Короче говоря, ответ на ваш вопрос такой: не знаю! Я был в Аризоне, на конференции по этой тематике, которую организовал Стюарт Хамероф (Stuart Hameroff), услышал там кое-что интересное. Теперь, когда книга закончена, хочу опять вернуться к этим вещам, я не собираюсь их бросать.

— Нельзя ли подробнее рассказать, в чем будет заключаться эксперимент по обнаружению объективной редукции(objective reduction - гипотетический процесс спонтанного схлопывания, коллапса волновой функции системы за счет гравитационных эффектов на микроуровне). Насколько я знаю, вы его готовите вместе с Диком Боумистером (Dik Bouwmeester), Уильямом Маршаллом (William Marshall) и другими коллегами?

Ричард Джоса: — Этот эксперимент можно, вероятно, поставить в ряд с проводимыми сейчас разнообразными экспериментами по таким аспектам квантовой механики, которые до недавнего времени рассматривались исключительно как парадоксы. Но сейчас взгляд на эти парадоксы кардинально изменился. Такие вещи, как парадокс ЭПР (Эйнштейна-Подольского-Розена), например, сегодня воспринимаются совершенно иначе — не как парадокс, а как ресурс для использования в новых квантовых устройствах.

Пенроуз: — Верно. Давайте я расскажу об упрощенной версии возможного эксперимента по ОР, хотя в действительности схема будет несколько иной...

— Ну а если эффект не будет обнаружен, что это будет означать?

— Наша с Хамерофом концепция во многом опирается на предположение о существовании ОР. Если мы ее не найдем в таком эксперименте — я сдаюсь. Есть очень серьезные аргументы "за", и, что самое главное, они основаны на общепринятых теориях. Но эксперименты для того и делаются, чтобы проверять гипотезы. Конечно, если обнаружить ОР не удастся, я буду очень разочарован, по разным причинам. Во-первых, это подорвет наши гипотезы связанные с ментальностью, а во-вторых (что для меня, может быть, даже важнее), гипотезы о природе парадокса измерения. Многие крупные, уважаемые ученые, например Антон Цайлингер (Anton Zeilinger, руководитель знаменитого эксперимента по квантовой телепортации. - Л.Л.-М.), говорят мне: замечательно, что вы готовите такой эксперимент, но он вас разочарует, так как до сих пор квантовая механика выдерживала все проверки, выдержит и на сей раз. Однако могут быть и возражения другого рода. Даже если в эксперименте будет происходить потеря когерентности по нашему сценарию, всегда могут сказать, что это не свидетельство существования ОР, а результат каких-то неучтенных факторов в рамках стандартной квантовой механики. Впрочем, несколько лет назад я был в Польше и там неожиданно получил поддержку — мне напомнили историю с Лоренцем, когда он вводил свои знаменитые преобразования, на которых основана специальная теория относительности: были попытки придумать какие-то другие объяснения, не затрагивая концептуальных основ, но он сказал, что это будет реакционный подход. Может быть, и в моем случае тоже надо сделать решительный шаг, а не пытаться все объяснять на основе старомодных представлений?.. Наконец, можно и с другой стороны посмотреть: если в нашем эксперименте не будет зафиксировано спонтанное нарушение когерентности, мы тем самым еще раз проверим и подтвердим стандартную квантовую механику, причем с огромной точностью. Это будет означать, что удалось удержать в когерентном состоянии гигантский по квантовым масштабам объект в течение длительного времени; до сих пор такое получалось не более чем с несколькими десятками молекул фуллерена, а здесь миллиарды молекул.

Ричард Джоса (слева) и Ной Линден.

— В вашем подходе к механизму ментальности ОР как раз и привносит недостающий невычислимый ингредиент, наличие которого для вас принципиально. Можно ли эту невычислимость тоже установить в эксперименте?

— Это уже следующий этап, для которого понадобится теория, заменяющая стандартную квантовую механику. В нашем эксперименте мы можем только увидеть, что на таком-то уровне начинают происходить определенные явления. Но каков их внутренний механизм, в частности, присутствует ли в нем невычислимость — за этот вопрос мы пока не беремся. Аргументы в пользу наличия невычислимости в физике приведены в "Тенях разума"; других аргументов у меня нет. В книге я сказал только одно: я могу представить себе такую физическую модель, в которой очень вероятно появление невычислимости. Единственный разумный вариант, где, с моей точки зрения, может появиться невычислимость, — это некоторая модификация уравнения Шредингера. Но какая именно модификация нужна? На этот вопрос ответа пока нет. Можно только провести параллель с некоторыми уже возникавшими в физике моделями. Я имею в виду уравнение Дирака для движения электрона в классической электродинамике. Это уравнение 3-го порядка, и отбор физически осмысленных начальных условий там делается по некоему "телеологическому принципу" — с учетом характера будущего движения частицы (подробнее см. главу 5 книги "Новый разум императора"). Но это, повторяю, лишь аналогия, показывающая, "как это могло бы выглядеть".

Мое утверждение состоит в том, что невычислимость мы наблюдаем, она проявляется в характере работы мозга. Значит, где-то в физике невычислимость должна иметь место.

— Перед нашим разговором я смотрел программу упомянутой вами конференции по "квантовому сознанию" в Аризоне, и там есть множество докладов с причудливыми названиями, что-то вроде "Квантовая сцепленность человеческого организма и растения"…

— О да! (Общий смех.) Такого там достаточно. Конечно, это меня беспокоит, и мне бы не хотелось, чтобы влияние моих идей принимало подобные формы, — но что поделаешь. В действительности, я встречаюсь с непониманием на обоих направлениях. Довольно много людей считают, что я поддерживаю те или иные близкие им идеи, хотя мне эти идеи кажутся совершенно безумными. С другой стороны, часто мне присылают книги, скажем, по искусственному интеллекту, где есть ссылки на мои работы, и автор пишет: "хорошо известно, что аргументы Пенроуза неверны".

Интересно, что почти всегда в таких случаях оказывается, что автор просто-напросто не читал моих работ, получал информацию из вторых рук. Не отказался бы узнать, где можно посмотреть на эти хорошо известные контраргументы. Я вполне допускаю, что в моих доводах могут быть ошибки, но мне бы хотелось, чтобы в этом случае кто-нибудь прямо указал на них — а не просто говорил, что это "хорошо известно".

— Вот, например, в популярной открытой интернет-энциклопедии так и сказано: "большинство математиков не согласны с аргументами Пенроуза".

— Я слышал об этой статье. Но ведь я постоянно общаюсь с математиками, со многими я обсуждал эти вопросы, и мне трудно согласиться, что большинство из них "не согласны". Разумеется, существует и серьезная критика моих идей. Было девять рецензий на книгу "Тени разума", и я на все замечания ответил в онлайновом научном журнале Psyche (psyche.cs.monash.edu.au). Соломон Феферман (Solomon Feferman), специалист по теории вычислений, после выхода "Теней разума" написал о некоторых ошибках в моих рассуждениях (я сам их, кстати, нашел раньше), за что я его поблагодарил (замечу, что эти ошибки не повлияли на мои основные выводы). Но ведь он написал также, что согласен с моей точкой зрения! Он писал о том, что мои рассуждения слишком сложны, критиковал стиль аргументации — но не точку зрения.

— Какие проблемы в области обработки информации вы назвали бы фундаментальными?

Пенроуз: — Этот вопрос лучше адресовать на другой конец стола.

Джоса: — Думаю, вопросы квантового компьютинга можно сегодня назвать наиболее важной сферой развития информационных технологий. В частности, очень интересная задача — выявление ограничений, присущих квантовому компьютингу. Здесь есть одно глубокое противоречие. Можно организовать эволюцию квантовой системы таким образом, чтобы эта система провела чрезвычайно сложное вычисление. Но ваш доступ к ее богатой внутренней структуре очень ограничен, потому что ответ вы можете прочитать, только проведя измерение над системой, а оно разрушает всю структуру. Природа как бы ограничивает доступ к этой информации. Нечто подобное можно усмотреть и в классических вычислениях — там используются параметры, принимающие непрерывные значения, но чем больше точность задания параметров, тем сложнее (экспоненциально) с ними работать. Есть и другая сторона того же вопроса, совсем таинственная. Предпринималось множество попыток модифицировать квантовую механику, и оказывается, что практически во всех этих теориях квантовый компьютер будет иметь колоссальную вычислительную мощность - такую, которая недоступна в обычной квантовой теории, если не считать немногих очень трудных задач, для которых найден быстрый квантовый алгоритм (поисковый алгоритм Гровера, алгоритм факторизации Шора, еще несколько менее известных алгоритмов). Все это говорит о том, что стандартная квантовая теория несет в себе нечто особенное.

Пенроуз: — Надо только заметить, что большинство попыток модифицировать квантовую теорию сталкиваются с множеством проблем — в частности, с нарушением "no-go"-теоремы, которая запрещает передавать информацию быстрее скорости света (можно даже математически доказать, что для широкого класса возможных модификаций квантовой механики эта теорема будет нарушаться).

Джоса: — Но даже в тех теориях, где эта теорема выполняется, квантовый компьютер будет радикально мощнее, чем в "нашей". То есть источник вычислительной мощности совсем в другом. Кстати, говоря о модификациях существующих теорий, я хотел бы отметить факт, который мне тоже кажется поразительным: физические теории, бывшие существенным шагом вперед, всегда использовали не модификации прежних формул, а совершенно иной математический аппарат, не связанный с прежним. При появлении же квантовой теории это сопровождалось еще и полной потерей наглядности. В классической физике у нас всегда есть мощное визуальное представление о том "реальном мире", с которым мы имеем дело. Но чем менее интуитивной становится математика, которую мы используем, тем труднее говорить о таких вещах, как "реальность".

— Перед вами недавний номер "КТ", который называется "Теория всего". Как вы считаете, будет ли создана такая теория?

(Начинается общий разговор, смех, и постепенно все соглашаются, что до сих пор не найдена подходящая математика, достаточно сильно отличающаяся от той, что использовалось раньше, чтобы решить фундаментальные проблемы, с которыми сталкиваются существующие теории.)

Пенроуз: — Сейчас есть очень изысканные теории, там возникают пространства самой разнообразной размерности — 26, 10 и т. д., — но пока ни одна из них не срабатывает так, как хотелось бы. Вы слышали о недавних событиях в этой области? Да это же "культурная революция"! Причем "революция сверху" (смех) — Эд Виттен (Edward Witten, выдающийся современный теоретик, лидер исследований по теории струн. — Л.Л.-М.) начал заниматься теорией струн в твисторном пространстве. В твисторной теории время одномерно, а пространство трехмерно. Вместо того, чтобы помещать струны в пространства высокой размерности, теперь возникла идея поместить их в твисторное пространство. Но там нет всех этих экзотических размерностей! Правда, струнные люди об этом не говорят — в точности как политики не говорят об оружии массового поражения: думают, что тогда все быстро о нем забудут (смех).

— А как вы считаете, есть шанс, что действительно имеются эти 26 измерений пространства?

— Сомневаюсь. Мне нравится подход Виттена, потому что в твисторной теории размерность пространства-времени 3+1 была заложена с самого начала, и если возможно развивать свои струнные идеи в таком пространстве, тогда зачем лишние размерности?


 
 

Фрагменты из книги Р. Пенроуза "Новый ум короля"

Вступление

Книга "Новый ум короля", впервые изданная в 1989 году, стала моей первой серьезной попыткой написать научно-популярное произведение. Приступая к созданию этой книги, я, помимо всего прочего, ставил целью рассказать в максимально доступной форме о значительном прогрессе физической науки, достигнутом в познании законов окружающего нас мира. Но это не просто обзор научных достижений. Я еще и пытаюсь указать на целый ряд принципиальных трудностей, которые стоят перед наукой на ее пути к конечной цели. В частности, я утверждаю, что явление сознания не может быть описано в рамках современной физической теории.

Это явно противоречит довольно устоявшемуся пониманию сущности научного подхода, согласно которому все аспекты умственной деятельности (включая, в том числе, и сознание) — не более, чем результат вычислений, происходящих в мозге; соответственно, электронные компьютеры должны быть потенциально способны к сознательному восприятию, которое возникло бы само собой при наличии достаточной мощности и соответствующих программ. Я постарался по возможности беспристрастно аргументировать свое несогласие с таким взглядом, указывая на то, что проявления сознательной деятельности мозга не могут быть объяснены в вычислительных терминах и — более того — с позиций современного научного мировоззрения в целом. Однако я ни в коем случае не утверждаю, что понимание этого феномена невозможно в рамках научного подхода — просто современная наука еще не достигла уровня, необходимого для решения такой задачи. ...

Когда я писал эту книгу, мне трудно было вообразить, сколь бурной окажется реакция на изложенные в ней мысли — причем не только из лагеря убежденных сторонников «компьютерной» модели разума, но и со стороны тех, кто считает научный метод недопустимым для изучения сознания. Я нисколько не сомневаюсь, что попытка затронуть чью-то личную философскую концепцию сознания — как и религиозные воззрения — может оказаться делом довольно рискованным. Но насколько щекотливой бывает подчас эта тема — я едва ли мог представить себе в полной мере.

Мои рассуждения в том виде, в котором они представлены в книге, направлены на достижение двух целей. Первая из них — это стремление показать, опираясь главным образом на результаты, полученные Геделем (и Тьюрингом), что математическое мышление — а, следовательно, и умственная деятельность в целом — не может быть полностью описано при помощи чисто «компьютерной» модели разума. Именно эта часть моих умозаключений вызывает у критиков наиболее настойчивые возражения. Вторая цель — показать, что сегодня в физической картине мира есть существенное «белое пятно», а именно: отсутствует «мостик» между субмикроскопическим уровнем квантовой механики и макромиром классической физики. С моей точки зрения, теория, которая однажды восполнит этот пробел, должна будет в значительной степени помочь понять физические основы феномена сознания. Более того, в этой искомой области физики должно быть заложено нечто выходящее за рамки только вычислительных действий. ...

...Способность понимать никоим образом не может сводиться к некоторому набору правил. Более того, понимание является свойством, которое зависит от нашего сознания; и что бы не отвечало в нас за сознательное восприятие — это должно самым непосредственным образом участвовать в процессе «понимания». Тем самым, в формировании нашего сознания с необходимостью есть элементы, которые не могут быть получены из какого бы то ни было набора вычислительных инструкций; что, естественно, дает нам веские основания считать, что сознательное восприятие — процесс существенно «не вычислимый». ...

Наша способность (математического) познания может быть результатом вычислительной процедуры или непознаваемой из-за своей сложности; или не непознаваемой, но правильность которой, однако, не может быть установлена; или же ошибочной, хотя почти правильной. Говоря об этом, мы должны прежде всего установить, откуда могут возникать подобные вычислимые процедуры. В книге Тени разума я достаточно подробно рассмотрел все такие «узкие места», и я хотел бы порекомендовать эту книгу... всем читателям, кому интересно было бы ближе познакомиться с настоящим предметом. ...

Я пытаюсь доказать, что таким «неалгоритмическим действиям» нельзя найти место в рамках общепринятых сегодня физических теорий. А значит, мы должны искать соответствующее место, где в научной картине существует серьезный пробел. И я утверждаю, что это «белое пятно» лежит где-то на границе между «субмикроскопическим» миром, в котором правит квантовая механика, и непосредственно воспринимаемым нами макромиром, подчиняющимся законам классической физики. ...

Кроме того, я смею утверждать, что эта недостающая теория является одновременно и искомым звеном между квантовой механикой и общей теорией относительности Эйнштейна. Для этой единой теории в физике применяется название "квантовая гравитация". Однако, большинство работающих в этой области ученых полагают, что объединение двух величайших теорий двадцатого века не затронет законов квантовой механики, в то время как общая теория относительности должна претерпеть изменения. Я придерживаюсь иной точки зрения, поскольку считаю, что методы квантовой теории... тоже должны существенно измениться. В этой книге я использовал термин «правильная квантовая теория гравитации» (или ПКТГ), чтобы обозначить возможный результат такого объединения — хотя это и не будет теорией квантовой гравитации в обычном смысле. ...

Хотя такой теории до сих пор не существует, это вряд ли может помешать нам оценить уровень, на котором она становится применимой. В книге я использовал для этих целей «одногравитонный критерий». Но несколько лет спустя я был вынужден изменить свои взгляды и, как мне кажется, найти более адекватный подход, изложенный в книге "Тени разума". ...

...К достоинствам книги следует отнести то, что она вызвала живой интерес в самых широких научных кругах, представители которых могут внести ценный вклад в исследования этого вопроса. Одним из таких ученых оказался Стюарт Хамерофф, который познакомил меня с цитоскелетом клетки и входящими в него микроканальцами — структурами, о которых я, к сожалению, не имел ни малейшего представления! Он также изложил мне свои оригинальные идеи по поводу возможной роли микроканальцев в нейронах мозга для феномена сознания — что позволило мне предположить, что они-то и являются скорее всего тем местом, где может происходить крупномасштабная квантовая когерентность, на которую я опирался в своих рассуждениях.

...Эта информация достигла меня уже слишком поздно, чтобы я мог включить ее в настоящее издание. Но ее изложение можно найти в книге "Тени разума" и последующих статьях, написанных преимущественно в соавторстве со Стюартом Хамероффом кроме последних достижений, упомянутых в этом новом вступлении, можно сказать, что все основные идеи книги "Новый ум короля" сохранились в том же виде, что и десять лет назад. Я надеюсь, что читатель, познакомившись с изложенными здесь мыслями, получит неподдельное удовольствие и почувствует желание самостоятельно продолжить изучение этих вопросов (Роджер Пенроуз, сентябрь 1998).

Введение

На протяжении нескольких предыдущих десятилетий компьютерные технологии развивались семимильными шагами. Более того, нет никаких сомнений в том, что и будущее сулит нам новые грандиозные успехи в повышении быстродействия и объема памяти, а также новые конструктивные решения компьютерной логики. Сегодняшние компьютеры завтра покажутся нам такими же медленными и примитивными, как механические калькуляторы прошлого. В таком стремительном развитии есть что-то почти пугающее. Уже сейчас машины способны решать различные задачи, ранее являвшиеся исключительной прерогативой человеческого интеллекта. И решать их со скоростью и точностью, во много раз превосходящими человеческие способности. Мы давно свыклись с существованием устройств, превосходящих наши физические возможности. И это не вызывает у нас внутреннего дискомфорта. Наоборот, нам более чем комфортно, когда автомобиль несет нас в пять раз быстрее, чем лучший в мире бегун. Или когда с помощью таких устройств мы копаем ямы или сносим непригодные конструкции — с эффективностью, которую не разовьет и отряд из нескольких дюжин добрых молодцев. Еще больше нам импонируют машины, с помощью которых у нас Появляется возможность делать то, что нам ранее было попросту недоступно физически, например, подняться в небо и всего через несколько часов приземлиться на другом берегу океана.

Эти машины не задевают нашего тщеславия. Но вот способность мыслить всегда была прерогативой человека. В конце концов, именно этой способности мы обязаны тому, что человеку удалось преодолеть его физические ограничения и встать в развитии на ступеньку выше над другими живыми существами. А если когда-нибудь машины превзойдут нас там, где, по нашему мнению, нам нет равных — не получится ли так, что мы отдадим пальму первенства своим же собственным творениям? Можно ли считать, что механическое устройство в принципе способно мыслить, или даже испытывать определенные чувства? ... Что значит — думать или чувствовать? Что есть разум? Существует ли он объективно? И если да, то в какой степени он функционально зависим от физических структур, с которыми его ассоциируют? Может ли он существовать независимо от этих структур? Или он есть лишь продукт деятельности физической структуры определенного вида? В любом случае — должны ли подходящие структуры быть обязательно биологическими (мозг) или, возможно, этими структурами могут быть и электронные устройства? Подчиняется ли разум законам физики? И вообще, что такое законы физики? ...

Цель этой книги — поднять ряд, по-видимому, новых вопросов о взаимосвязи структуры физических законов, естества математики и разумного мышления, а также представить точку зрения, отличную от тех, которые я когда-либо встречал. ...Я утверждаю, что в нашем понимании физического мира есть брешь именно на том уровне, который может иметь непосредственное отношение к работе человеческого мозга и сознанию. Эта брешь — прямо у нас под носом (или, скорее, за ним). Однако большинство физиков даже не чувствуют ее — ниже я попытаюсь объяснить почему. Далее я приведу доводы в пользу того, что теории черных дыр и Большого взрыва на самом деле имеют определенное отношение к рассматриваемым вопросам! ...

Нам понадобится совершить путешествие в довольно странные области (кажущиеся, возможно, не имеющими отношения к делу) и заглянуть во многие сферы научной деятельности. Будет необходимо подробно изучить структуру, основы и парадоксы квантовой теории, основные положения специальной и общей теории относительности, теории черных дыр, Большого взрыва, второго закона термодинамики, максвелловской теории электромагнитных явлений, а также основы механики Ньютона. При попытке понять природу и работу сознания в игру немедленно войдут также философия и психология. Имея перед собой компьютерные модели, мы, конечно, не обойдемся и без экскурса в нейрофизиологию живого мозга. Нам понадобится также некоторое представление о статусе искусственного интеллекта. Потребуется разобраться, что такое машина Тьюринга, понять смысл вычислимости, теоремы Геделя и теории сложности. Кроме того, нам придется окунуться в дебри оснований математики и даже обсудить вопрос о самой природе физической реальности.

И если после всего этого читатель останется скептически настроен к наиболее необычным из моих аргументов, то мне, по крайней мере, хочется верить, что он вынесет нечто действительно ценное из этого изматывающего, но (я надеюсь) увлекательного путешествия.

Нужна ли философам квантовая теория?

Классическая физика — в полном согласии со здравым смыслом — рассматривает объективный мир, который существует «там, вовне». Этот мир эволюционирует ясным и детерминистским образом, управляемый точно сформулированными математическими уравнениями. Это также верно для теорий Максвелла и Эйнштейна, как и для исходной ньютоновской схемы. При этом считается, что физическая реальность существует независимо от нас самих, и как бы мы ни смотрели на классический мир — ничего в нем от этого не изменится. Кроме того, наше тело и наш головной мозг сами являются частью этого мира — а значит, эволюционируют в соответствии с теми же точными и детерминистскими классическими уравнениями. Все наши действия должны строго описываться этими уравнениями независимо от наших представлений о свободной сознательной воле, которой мы обладаем и которая может оказывать влияние на наше поведение. ...

Можно было бы подумать, что квантовая теория вносит лишь незначительные поправки в описание физических явлений по сравнению с классической физикой. Но в действительности лишь благодаря этим поправкам могут существовать многие явления, происходящие в обычных масштабах. Само существование твердых тел, упругость и другие свойства материалов, химические свойства, цвет вещества, явления замерзания и кипения, устойчивость наследственности — эти и многие другие знакомые нам явления невозможно объяснить без привлечения квантовой теории. Возможно, что и феномен сознания есть нечто, что нельзя объяснить, оставаясь в рамках классических представлений. Не исключено, что наш разум есть не просто элемент в игре так называемых «объектов» классической структуры, а скорее представляет собой качество, сущность которого коренится в необычных и удивительных особенностях физических законов, управляющих нашим миром. Пожалуй, что мы, как разумные существа, скорее должны были бы жить в квантовом, нежели в классическом мире, несмотря на все его богатство, разнообразие и удивительность. Возможно, что квантовый мир необходим, чтобы из обычного вещества можно было бы создать нас — чувствующих и мыслящих существ. Это — вопрос скорее к Богу, вознамерившемуся сотворить обитаемую вселенную, чем к нам! Но все это имеет непосредственное отношение и к нам. Если классический мир не есть нечто, частью чего могло бы быть наше сознание, то различия между классической и квантовой физикой должны каким-то образом влиять и на наш разум. ...

К сожалению, многие физики-теоретики придерживаются различных (но равноправных с точки зрения эксперимента) точек зрения относительно актуальности такой картины. Последователи Нильса Бора утверждают, что объективной картины реального мира не существует. С точки зрения квантовой теории «там, вовне» ничего не существует. Реальность же каким-то образом возникает только в связи с результатами «измерений». Согласно этой точке зрения квантовая теория представляет собой лишь вычислительную процедуру и не пытается описывать мир таким, каков он есть в действительности. Такое отношение к теории, на мой взгляд, является пораженческим...

Квантовая теория не была всего лишь выдумкой теоретиков. Несмотря на огромное внутреннее сопротивление, они были вынуждены прийти к этому странному и во многом философски неудовлетворительному взгляду на окружающий нас мир. А произошло это потому, что классическая теория, несмотря на свое величие, столкнулась с серьезными трудностями. Главной из них было сосуществование физических объектов двух видов: частиц, описывающихся конечным числом параметров (шестью — тремя координатами и тремя компонентами импульсов), и полей, имеющих бесконечно большое число параметров. ...

Течение времени

Главным для нашего осознания бытия является ощущение движения времени. Нам кажется, что мы всегда движемся вперед, из определенного прошлого в неопределенное будущее. Мы чувствуем, что прошлое позади, и с ним уже ничего нельзя поделать. Оно неизменно и, в определенном смысле, уже «не с нами». То, что мы знаем в данный момент о прошлом, может брать начало в наших записях, рождаться из наших воспоминаний или подтверждаться иными свидетельствами — но в любом случае мы не склонны подвергать сомнению реальность прошлого. Прошлое является для нас чем-то совершенно определенным и не может стать (сейчас) другим. Что было — то было, и теперь уже ни мы, ни кто-либо другой не в силах ничего изменить! Будущее, с другой стороны, выглядит еще неопределенным. Оно может проявить себя и так и этак. Возможно, что этот «выбор» полностью определен физическими законами; а, возможно, отчасти и нашими собственными решениями (или Богом) — но в любом случае этот выбор, кажется, еще только предстоит сделать. То, что есть в данный момент — это всего лишь потенциальные возможности, один из вероятных вариантов будущего.

Каждый миг, когда мы осознаем течение времени, наиболее близкая часть необозримого и кажущегося неопределенным будущего непрерывно превращается в настоящее, и, таким образом, добаштяет свою строку в анналы прошлого. Иногда нам кажется, что мы сами были лично «ответственны» за какое-то действие, повлиявшее на конкретный выбор именно того возможного будущего, которое реализовалось на самом деле и стало необратимым в реальности прошлого. Но чаще, мы чувствуем себя пассивными наблюдателями — впрочем, весьма благодарными за такое освобождение от ответственности того, как неумолимо свершившееся прошлое расширяет свои рамки за счет неопределенного будущего.

Как ни странно, физика рисует нам сегодня совершенно другую картину. Все основные уравнения физики симметричны во времени. Они оказываются одинаково справедливыми как для одного направления времени, так и для другого. Будущее и прошлое, с точки зрения физики, совершенно равноправны. Законы Ньютона, уравнения Гамильтона, уравнения Максвелла, общая теория относительности Эйнштейна, уравнение Дирака, уравнение Шредингера — все они, в действительности, остаются неизменными при обращении направления времени (т. е. замены координаты t, представляющей время, на –t). Вся классическая механика, вместе с U-частью квантовой, полностью обратима во времени. Может возникнуть вопрос о том, обратима ли R-часть квантовой механики. ...

Согласно специальной теории относительности, такого понятия, как «сейчас», на самом деле вообще не существует. Из того, что мы имеем в этой теории, наилучшим приближением к нему было бы «пространство одновременных событий» наблюдателя в пространстве-времени, ...но оно, однако, зависит от движения наблюдателя! «Сейчас» для одного наблюдателя совсем не то же самое, что «сейчас» для другого...

Мы видим, что налицо впечатляющие несоответствия между нашим субъективным ощущением потока времени и тем, как представляют нам физическую реальность наши (удивительно точные) теории. Эти несоответствия, скорее всего, свидетельствуют о существовании иных принципов, которые, по-видимому, и должны лежать глубоко в основе наших субъективных ощущений — предполагая (как мне кажется), что эти принципы могут быть адекватно выражены на языке некоторой физической теории. Во всяком случае, представляется бесспорным, что какая бы теория ни работала, она должна нести в себе существенно асимметричную во времени составляющую, т. е. должна, так или иначе, отделять прошлое от будущего. Но если уравнения физики никак не различают, как кажется, прошлое и будущее, и если даже сама идея "настоящего" так плохо согласуется с относительностью — тогда в какой же части мироздания нам следует искать ту область, где физические законы в большей степени соответствуют нашему восприятию мира? К счастью, если признаться честно, несоответствия не столь уж катастрофичны, как могло бы показаться. Наша физическая картина мира и в самом деле содержит некоторые фундаментальные составляющие, отличные от простых эволюционных уравнений, и при этом некоторые из них действительно несут в себе временную асимметрию. Наиболее важная из этих составляющих носит название «второго начала термодинамики». Давайте попробуем разобраться, о чем в данном случае идет речь.

Зачем нужна квантовая теория гравитации?

...Меня интересует не столько влияние квантовой механики на теорию структуры пространства-времени (теорию относительности Эйнштейна), сколько возможное обратное влияние эйнштейновской теории пространства-времени на саму структуру квантовой механики. Я хочу подчеркнуть, что предлагаемая мною точка зрения нетрадиционна. Нетрадиционным является предположение о самой возможности влияния общей теории относительности на структуру квантовой механики!

Традиционная физика относится с большим предубеждением к любым попыткам что-либо изменить в стандартной структуре квантовой механики. Несмотря на непреодолимые трудности, возникающие при попытках непосредственного применения правил квантовой механики к теории Эйнштейна, работающие в этой области исследователи, как правило, делали отсюда вывод о необходимости корректировки теории Эйнштейна, а не квантовой механики. Я же придерживаюсь практически противоположной точки зрения и считаю, что проблемы самой квантовой теории носят фундаментальный характер.

Вспомним о несовместимости двух основных ее процедур — U и R (U подчиняется совершенно детерминистскому уравнению Шредингера — это так называемое уравнение унитарной эволюции, а R представляет собой вероятностную редукцию вектора состояния, необходимость в которой возникает всякий раз, когда предполагается, что было сделано «наблюдение»). По-моему, эту несовместимость нельзя адекватно разрешить простой подходящей «интерпретацией» квантовой механики (хотя эта точка как раз и является господствующей), — ее устранение возможно лишь в рамках новой теории, коренным образом отличной от существующей, в которой процедуры U и R будут рассматриваться как различные (и очень хорошие) приближения к более всеобъемлющей и точной единой процедуре. Моя точка зрения, следовательно, состоит в том, что даже такая изумительно точная теория, как квантовая механика, потребует изменений, и что именно теория относительности Эйнштейна позволит лучше всего понять характер этих изменений. Я пойду еще дальше, утверждая, что речь идет именно об искомой квантовой теории гравитации, одним из компонентов которой должна как раз стать предполагаемая единая процедура U/R.

С другой стороны, с общепринятой точки зрения любые прямые следствия квантовой теории гравитации должны иметь более эзотерический характер. Я уже упоминал об ожидаемом радикальном изменении структуры пространства-времени на абсурдно малых масштабах порядка планковской длины. Существует мнение (и, по-моему, вполне обоснованное), что квантовая теория гравитации должна сыграть фундаментальную роль в окончательном установлении природы наблюдаемого «зоопарка элементарных частиц». Например, сейчас у нас нет хорошей теории, которая бы объяснила, почему массы частиц именно таковы, каковы они есть — а ведь понятие «массы» теснейшим образом связано с понятием гравитации. (Действительно, единственное действие массы — быть «источником» гравитации.) К тому же не без оснований считается, что (согласно идее, выдвинутой где-то около 1955 года шведским физиком Оскаром Клейном) правильная квантовая теория гравитации обязана устранить расходимости, преследующие обычную квантовую теорию поля. Физика представляет собой единое целое, и правильная квантовая теория гравитации, когда она, наконец, будет построена, должна стать основой нашего досконального понимания универсальных законов природы.

Мы, однако, пока еще далеки от такого понимания. Более того, вне всякого сомнения любая гипотетическая квантовая теория гравитации не будет иметь практически никакого отношения к явлениям, управляющим поведением мозга. Особенно далеки от деятельности мозга могут оказаться те (общепринятые) аспекты квантовой теории гравитации, которые необходимы для выхода из тупика, в который мы попали в предыдущей главе, а именно для разрешения проблемы пространственно-временных сингулярностей — сингулярностей классической теории Эйнштейна, которые возникают в момент большого взрыва и в черных дырах, а также при большом коллапсе — если наша вселенная решит в конце концов сколлапсировать сама на себя. Конечно же, эта роль квантовой теории гравитации вполне может показаться далекой [от проблем деятельности мозга]. Я, однако, утверждаю, что тут все же имеется почти неуловимая, но важная логическая связь. Постараемся выяснить, в чем она состоит.

Для чего нужны умы?

В дискуссиях по проблеме «ум — тело» имеются два отдельных пункта, на которых обычно сосредоточивается внимание: «Каким образом материальный объект (мозг) может в действительности пробуждать сознание?»; и, наоборот: «Каким образом сознание усилием воли может реально воздействовать на (явно физически обусловленное) движение материальных объектов?» Это — пассивный и активный аспекты проблемы «ум — тело». Дело выглядит так, как если бы у нас в «уме» (или, вернее, в «сознании»), существовала некая нематериальная «вещь», которая, с одной стороны, активизируется материальным миром, а с другой — может оказывать на него воздействие. Я, однако, предпочитаю в своих предварительных замечаниях к этой последней главе обсудить до некоторой степени иной и, возможно, более научный вопрос, который относится к обеим проблемам, как пассивной, так и активной, — в надежде, что наши попытки найти ответ на него смогут приблизить нас к более глубокому пониманию этих извечных фундаментальных загадок философии. Мой вопрос звучит так: «Какое преимущество естественного отбора дает сознание тем, кто действительно им обладает?»

Такой формулировке вопроса присущи некоторые неявные допущения. Прежде всего — это уверенность в том, что сознание — это, на самом деле, «вещь», которую можно научно описать; что эта «вещь» действительно «что-то делает»; и, более того, что это «что-то» приносит пользу существам, которые им обладают, в то время как другие создания, подобные первым по всем, кроме наличия сознания, демонстрируют менее эффективное поведение. С другой стороны, можно полагать, что сознание — это лишь пассивный спутник достаточно совершенной системы управления, и само по себе, в действительности, не «делает» ничего. (Это последнее утверждение является, вероятно, точкой зрения сторонников «сильного» ИИ.) В качестве альтернативы можно рассмотреть иную концепцию, согласно которой существует некое божественное или таинственное предназначение сознания — быть может, носящее телеологический характер и нам пока не ведомое — так что любое обсуждение этого феномена только лишь в терминах естественного отбора неизбежно уведет нас в сторону от истины. С моей точки зрения, из всех доводов подобного толка, наиболее убедительно и наукообразно здесь выглядел бы так называемый антропный принцип, согласно которому природа нашей вселенной такова, потому что в ней в обязательном порядке требуется присутствие разумных существ-«наблюдателей» наподобие нас с вами.

Я собираюсь обсудить эти вопросы в должное время, но вначале мы должны заметить, что термин «ум», пожалуй, несколько уводит нас в сторону, когда мы говорим о проблеме «ум — тело». Ведь очень часто говорят о «бессознательном уме» и это указывает на тот факт, что мы не рассматриваем термины «ум» и «сознание» как синонимы. Возможно, когда мы упоминаем о бессознательном уме, перед нами возникает неясный образ «суфлера», который незримо присутствует в каждой сцене, но кто обычно (кроме как, возможно, в снах, галлюцинациях, навязчивых состояниях или фрейдистских обмолвках) не посягает напрямую на контроль над нашим восприятием. Возможно, бессознательный ум в действительности имеет собственную способность осознавать, но в обычном состоянии это осознание пребывает совершенно отдельно от той части ума, которую мы традиционно называем «я».

Это, вообще говоря, не так уж и странно, как это может показаться на первый взгляд. Существуют эксперименты, которые, по-видимому, свидетельствуют о наличии определенного рода «сознания», присутствующего даже у пациента под общим наркозом на операционном столе — в том смысле, что разговоры, которые ведутся во время операции, могут быть впоследствии «неосознанно» восприняты пациентом или же быть «проявлены» позже под гипнозом как действительно «воспринимавшиеся» в прошлом. Более того, ощущения, которые, казалось бы, были вытеснены из сознания гипнотическим внушением, могут позднее быть выявлены во время другого сеанса гипноза как «уже пережитые», но каким-то образом оказавшиеся записанными «на другую дорожку». Эти результаты мне не вполне ясны, хотя я и не думаю, что было бы правильно приписывать обычную способность осознания бессознательному уму, но у меня нет особого желания пускаться здесь в рассуждения по этим вопросам. Тем не менее, проведение различий между бессознательным и осознающим себя умом — это действительно сложная и тонкая тема, к которой нам еще придется вернуться. ...

Существует также вопрос о том, что подразумевать под словом интеллект. В конце концов, именно об этом объекте — а не о более расплывчатом понятии «сознания» — предпочитают говорить люди, связанные с ИИ. Алан Тьюринг в своей знаменитой работе 1950 года рассматривал непосредственно не столько «сознание», сколько «мышление», а слово «интеллект» даже было вынесено им в заглавие. На мой взгляд, вопрос об интеллекте является вторичным по отношению к вопросу о феномене сознания. Едва ли я поверю в то, что настоящий интеллект мог бы действительно существовать, когда бы его не сопровождало сознание. С другой стороны, если в итоге и вправду окажется, что приверженцы ИИ способны моделировать интеллект без присутствия сознания, тогда было бы совершенно неудовлетворительным определять интеллект, не включая в это понятие такой моделированный интеллект. Но в этом случае «интеллект» как предмет обсуждения оказался бы вне поля моего внимания, поскольку мой интерес связан, в первую очередь, с «сознанием».

Когда я высказываю свое убеждение, что истинный интеллект требует присутствия сознания, я при этом неявно предполагаю (поскольку я не разделяю точку зрения сторонников теории «сильного» ИИ, согласно которой простое применение алгоритма способно пробуждать сознание), что интеллект не может надлежащим образом моделироваться алгоритмическими средствами, то есть путем использования компьютера так, как это делается сегодня. ...

Теперь обратимся к вопросу о том, существует ли четкое различие между одним объектом, который обладает сознанием, — и другим, «эквивалентным» первому во всем, кроме способности сознавать. Всегда ли сознание, присущее некоторому объекту, проявляет свое присутствие? Я предпочитаю думать, что ответить на этот вопрос следует однозначно «да». Однако, эта моя вера едва ли найдет поддержку в научных кругах, если там до сих пор нет согласия даже в вопросе о том, где можно найти сознание в царстве животных. Некоторые вообще не допускают мысли, что им могут обладать какие бы то ни было животные, отличные от людей (...); и в то же время кто-то готов допустить наличие сознания у насекомых, у червей и даже — почему бы нет? — у камней! ...

Антропный принцип

Насколько важно сознание для вселенной в целом? Могла бы вообще вселенная существовать без населяющих ее сознательных существ? Намеренно ли законы физики задумывались такими, чтобы обеспечить существование сознательной жизни? Является ли наше место во вселенной — как в пространстве, так и во времени — каким-то особенным? Вот вопросы, которые ставит перед нами научная гипотеза, известная как «антропный принцип».

Этот принцип может принимать различные формы (см. Барроу, Типлер [1986]). Наиболее приемлемая из них затрагивает только вопрос пространственно-временного расположения сознательной (или «разумной») жизни во вселенной. Это — «мягкий» антропный принцип. Он может использоваться для объяснения того, почему условия оказались именно такими, что в современную эпоху стала возможна жизнь на Земле. Ответ прост: ведь если бы не было подходящих условий, то мы должны были бы находиться где-то в другом месте, и в иное (благоприятное) время. Этот принцип был очень эффективно использован Брэндоном Картером и Робертом Диком, чтобы разрешить вопрос, остававшийся для физиков загадкой на протяжение многих лет. Вопрос касается существования определенных числовых соотношений между физическими константами (гравитационная постоянная, масса протона, возраст вселенной и т.д.). Интригующим в этих закономерностях был тот факт, что некоторые из них сложились только в настоящую эпоху истории Земли, тем самым указывая на некую — быть может, случайную — исключительность нашего положения во времени (с точностью до нескольких миллионов лет, разумеется!). Впоследствии Картер и Дик нашли этому следующее объяснение: предположили, что эта эпоха совпадает с временем жизни так называемых звезд главной последовательности, одной из которых является наше Солнце, В любую другую эпоху, согласно их утверждениям, нигде и близко не было бы разумной жизни, чтобы измерить те самые физические константы — так что совпадение должно было иметь место просто потому, что разумная жизнь возникла бы только в то время, когда есть подобное совпадение!

«Жесткий» антропоцентрический принцип идет еще дальше. В этом случае мы рассматриваем наше уникальное положение в пространстве-времени не только этой вселенной, но и бесконечного множества других возможных вселенных. Исходя их этого, мы можем сделать ряд предположений относительно того, почему физические константы — или, в более широком смысле, законы физики — как будто специально были спроектированы так, чтобы разумная жизнь вообще могла существовать. Допустим, что константы (или законы) отличались бы от наблюдаемых — тогда мы просто не могли бы появиться в этой вселенной и должны были бы оказаться в некоторой другой! По моему мнению, достоинства «жесткого» антропоцентрического принципа несколько сомнительны, и теоретики прибегают к нему всякий раз, когда не находят адекватной теории для объяснения наблюдаемых фактов (в первую очередь, это касается теорий физики частиц, где за отсутствием разумного объяснения массам частиц, предполагается, что если бы их значения отличались от настоящих, то жизнь, вероятнее всего, была бы вообще невозможна, и т.д.). С другой стороны, «мягкий» антропный принцип представляется мне безупречным при условии, что им пользуются крайне осмотрительно.

Взяв на вооружение антропный принцип — либо в «жесткой», либо в «мягкой» формах, — можно попытаться показать, что зарождение сознания было неизбежно благодаря тому факту, что сознательные существа, то есть «мы», должны были присутствовать, чтобы наблюдать этот мир — так что нет необходимости предполагать, как это делал я, будто способность осознавать дает какое-то преимущество в процессе естественного отбора! По моему мнению, этот довод технически корректен, и доказательство, опирающееся на «мягкий» антропный принцип (по крайней мере), могло бы указать на причину, по которой сознание существует в нашем мире независимо от благоволения к нему естественного отбора. С другой стороны, я не могу поверить в то, что антропный принцип и есть та настоящая (или единственная) причина, которая обеспечивает эволюцию сознания. Существует достаточно много самых разнообразных свидетельств, способных утвердить меня во мнении, что сознание на самом деле является сильным преимуществом в процессе естественного отбора, и что, следовательно, совсем необязательно апеллировать к антропному принципу.

Странная роль времени в сознательном восприятии

...Исключительно ярким примером является способность Моцарта «охватывать единым взглядом» всю музыкальную композицию, даже когда «она бывает довольно длинной». Исходя из описания самого Моцарта, можно предположить, что этот «взгляд» охватывал все существенные стороны произведения — и что, тем не менее, интервал времени (в обычном физическом смысле), необходимый для подобного сознательного восприятия композиции, оказывался заведомо короче того, который потребовался бы для ее исполнения. Кто-то может считать, что все воспринималось совсем по-другому, и Моцарт «видел» свое будущее произведение в форме пространственно-распределенных образов или, допустим, готовой музыкальной партитуры. Но и для внимательного прочтения партитуры таких размеров необходимо довольно много времени — и, к тому же, я сильно сомневаюсь в том, что исходное восприятие Моцартом своей композиции могло принимать указанную форму (иначе он бы наверняка об этом сказал!). Образное восприятие кажется более вероятным; однако, (как и в большинстве случаев визуализации в математике, с которыми я лично сталкивался) я сильно сомневаюсь, что в сознании Моцарта мог совершаться прямой перевод музыки на язык зрительных образов. Мне кажется, что интерпретировать «взгляд» Моцарта правильнее всего с чисто музыкальной точки зрения, с четким временным распределением, которое обычно возникает при прослушивании (или исполнении) музыкального произведения. Ведь музыка состоит из звуков, воспроизведение которых требует определенного времени — времени, которое, со слов самого Моцарта, «...позволяет мое воображение».

Послушайте четырехчастную фугу из последнего раздела Искусства фуги И. С. Баха. Знатоки Баха не могут не переживать стресс, когда музыка останавливается после десяти минут звучания, сразу же после вступления третьей темы. Кажется, что композиция каким-то образом все еще существует «там, вовне» — просто сейчас она внезапно замерла. Бах покинул этот мир, не успев закончить свою работу и не оставив нам ни единого намека на то, как он намеревался продолжить ее. Однако, она начинается с такой уверенностью и бесспорным мастерством, что невозможно представить себе, чтобы у Баха в то время не было ясного представления о всех ключевых моментах своего будущего произведения. Нужно ли ему было мысленно исполнять композицию в обычном темпе, каждый раз «проигрывая» ее заново по мере возникновения новых идей и различных поправок? Я не могу себе представить, что это происходило таким образом. Как и Моцарт, он должен был представлять себе работу целиком, связывая в голове воедино как ее сложнейшую структуру, так и многочисленные замысловатые украшения — все то, без чего не мыслимо создание фуг. При том, что и временные характеристики музыки важны никак не меньше. Ибо как музыка может оставаться музыкой, если она не исполняется «в реальном времени»?

Рождение замысла романа или истории можно было бы рассматривать как аналогичный (хотя, на первый взгляд, и менее непостижимый) процесс. Охватывая внутренним взором всю жизнь персонажа, необходимо продумывать различные события, которые автор, как кажется, просто не сможет вставить в сюжет, не проиграв предварительно в «реальном времени». Однако это далеко не всегда необходимо. Даже сохранившиеся 8 памяти впечатления от лично пережитых событий оказываются настолько «сжатыми», что их можно мысленно «пережить» вновь за доли секунды!

Видимо, существует определенное (и при том значительное) сходство между сочинением музыки и математическим мышлением. Многие, вероятно, уверены, что математическое доказательство строится в виде цепочки последовательных утверждений, где каждый шаг вытекает из предыдущего. Но, на самом деле, замысел доказательства едва ли когда возникает подобным образом. Общее представление и лишь интуитивно понятное концептуальное содержание — вот что в действительности необходимо для построения математического доказательства; и это едва ли можно соотнести с тем временем, которое потребовалось бы в дальнейшем для его полного последовательного изложения.

Предположим далее, что мы допускаем отсутствие соответствия между внутренней шкалой времени нашего сознания — с одной стороны, и течением времени в окружающем нас физическом мире — с другой. Не рискуем ли мы при этом столкнуться с парадоксом? Предположим к тому же, что в природе наших сознательных действий заложено что-то неуловимо телеологическое, позволяющее будущим впечатлениям от действия в прошлом оказывать влияние на само это действие. Ясно, что это могло бы привести нас к противоречию, подобному парадоксальным следствиям из предположения о возможности распространения сигнала со скоростью, превышающей скорость света, которое мы рассматривали — и совершенно обоснованно отвергли — в конце главы 5 (см. с. 175). Я считаю, что никакого парадокса здесь быть не должно — как это непосредственно следует из моих утверждений, касающихся самого понятия сознания и его возможностей. Если вы помните, я выдвигал предположение о том, что сознание, в сущности, есть способность «видеть» непреложную истину; и что оно может представлять собой своеобразный контакт с миром идеальных математических идей Платона. Напомню, что мир Платона сам по себе имеет вневременную природу. Восприятие истины Платона не несет подлинной информации — имея в виду технический аспект понятия «информации», связанный с возможностью ее передачи; так что, на самом деле, не будет никакого противоречия даже в том случае, если бы подобное сознательное восприятие распространялось обратно во времени!

Но даже если мы согласимся с тем, что сознание связанно со временем таким причудливым образом, и что благодаря сознанию происходит своего рода контакт между нашим физическим миром и определенной вневременной сущностью — как тогда быть с физически обусловленным и упорядоченным во времени действием материального мозга? И снова мы, по-видимому, вынуждены отводить сознанию роль простого «зрителя» — в противном случае нам придется так или иначе подтасовывать физические законы, чтобы не нарушить естественное развитие событий. Однако я все же отстаиваю активную роль сознания, которая дает ему преимущество в ходе естественного отбора. Ответ на эту дилемму, как мне кажется, может заключаться в том странном способе, как должна действовать ПКТГ, разрешая конфликт между двумя квантово-механическими процедурами U и R (см. с. 286, 297).

Вспомним о проблемах со временем, которые возникали в результате наших попыток согласовать R-процедуру со (специальной) теорией относительности (главы 6, 8, с. 232, 301). При описании этой процедуры в обычных пространственно-временных терминах она, кажется, вообще теряет всякий смысл. Рассмотрим квантовое состояние пары частиц. Как правило, такое состояние должно быть коррелированным... Тогда наблюдение за одной из частиц окажет на другую нелокальное воздействие, которое не может быть описано в обычных пространственно-временных терминах, согласующихся со специальной теорией относительности (ЭПР; эффект Эйнштейна—Подольского—Розена). Подобные нелокальные эффекты должны неявным образом присутствовать в предложенной мною «квазикристаллической» аналогии для роста и сокращения дендритов. Под «наблюдением» я здесь понимаю усиление действия каждой наблюдаемой частицы до тех пор, пока не достигается некий уровень, соответствующий, например, «одно гравитонному критерию» в рамках ПКТГ. В более «стандартной» терминологии «наблюдение» — это крайне нечетко определенное понятие; и, согласитесь, трудно себе представить, как можно начинать теоретические исследования в области квантово-механического описания работы мозга, если приходится считаться с необходимостью рассматривать мозг в качестве объекта, который постоянно «наблюдает сам себя»!

Моя собственная идея заключается в том, что концепция ПКТГ, напротив, должна дать нам объективную физическую теорию редукции вектора состояния (R-процедуры), которая никак не будет зависеть от нашего взгляда на сознание. У нас пока нет такой теории, но, по крайней мере, можно быть уверенным, что ее создатели не будут спотыкаться о фундаментальные вопросы, связанные с точным определением сознания!

Я полагаю, что именно после открытия теории ПКТГ у нас в конце концов появится возможность описания с ее помощью феномена сознания. Вообще говоря я склонен считать, что априори предполагаемые свойства ПКТГ окажутся на самом деле еще менее удобными для их адекватного описания в обычных пространственно-временных терминах, чем упомянутые вы ше загадочные явления ЭПР в системе дву частиц. Если я прав, и сознание напрямую связано с будущей теорией ПКТГ, то лишь с большой натяжкой нам удастся применить к нему наши привычные пространственно-временные описания.

Заключение: точка зрения ребенка

В этой книге я привел множество доводов, призванных показать несостоятельность точки зрения — как выясняется, одной из наиболее распространенных в современной философии — согласно которой наше мышление в основе своей идентично действию очень сложного компьютера. Когда в явном виде делается предположение о том, что простое выполнение алгоритма может привести к возникновению осознанного восприятия, то используется терминология концепции «сильного ИИ» Серла. В другие термины (такие, как «функционализма) подчас вкладывают более широкий смысл.

Некоторые читатели, возможно, с самого начала считали «сторонников сильного ИИ» законченной деревенщиной! Разве не «очевидно», что обычные вычисления не могут вызвать удовольствие или причинить боль; что они не способны понимать поэзию, наслаждаться красотой вечернего неба или магией звуков; что они не могут надеяться, любить или отчаиваться; что у них не может возникнуть настоящей независимой цели существования? Однако наука, кажется, заставляет нас поверить в то, что все мы — просто ничтожные частички мира, полностью управляемого (пусть даже только вероятностно) очень точными математическими законами. Равно как и наш мозг, который, казалось бы, контролирует все наши действия, но, в свою очередь, точно также подчиняются тем же самым законам. Возникает ощущение, что вся эта скоординированная физическая активность является, на самом деле, ничем иным, как выполнением некоторого всеобъемлющего (возможно, по своей природе вероятностного) вычислительного процесса — и, следовательно, наш мозг и наш разум нужно рассматривать исключительно в терминах такого вычисления. Может быть, когда степень сложности подобного алгоритма становится чрезвычайно высокой, он приобретает те поэтические или субъективные качества, которые мы привыкли ассоциировать с понятием «разум». Однако трудно избавиться от навязчивого ощущения, что в такой картине всегда будет чего-то не хватать.

В своих рассуждениях я пытался найти обоснование своей уверенности в том, что и вправду должно быть нечто важное и существенное, остающееся за рамками любой «алгоритмической» картины мира. Тем не менее, я по-прежнему связываю свои надежды на разгадку тайны разума с наукой в целом, и математикой в частности. Здесь возникает очевидная дилемма — однако, я старался показать, что из этой ситуации есть совершенно естественный выход. Свойство вычислимости — не то же самое, что математическая точность. Сколько тайны и красоты в точном математическом мире Платона — а ведь большая непознанная часть этого мира связана с понятиями, которые находятся за пределами той сравнительно небольшой его части, где располагаются алгоритмы и вычисления.

Сознание представляется мне таким важным явлением, что я просто не могу поверить в возможность его «случайного» возникновения в результате сколь угодно сложных вычислений. Ведь именно благодаря ему мы можем говорить о самом существовании вселенной. Некоторые считают, что вселенная, законы которой не допускают зарождение сознания, вообще не является вселенной. Я бы даже сказал, что все математические описания вселенной, которые до сих пор были сделаны, не должны удовлетворять этому критерию. Только сознание могло вызвать предполагаемую «теоретическую» вселенную к жизни!

Некоторые доводы, приведенные мной в этих главах, могут показаться чересчур сложными для понимания, другие представляются слишком спорными — хотя, по-моему, немало здесь и таких, которые, наоборот, никак нельзя оставить без внимания. Тем не менее, за всеми этими техническими рассуждениями стоит одно — ощущение «очевидности» предположения о том, что разум, наделенный сознанием, просто не может работать подобно компьютеру, несмотря на алгоритмическую природу многих составляющих нашей умственной деятельности.

Это тот тип очевидности, который доступен и ребенку — хотя со временем этот ребенок, став уже взрослым, будет вынужден поверить в то, что очевидные проблемы — это «не проблемы», что они могут быть сведены на нет при помощи тщательно подобранных рассуждений и удачных определений. Дети иногда ясно видят .многие вещи, которые в более зрелые годы теряют для них свою очевидность. Мы часто забываем чувство восхищения, которое мы испытывали в детстве, когда впоследствии на наши плечи ложится груз повседневных забот «мира взрослых». Дети не боятся задавать самые элементарные вопросы из числа тех, которые нам, взрослым, задавать уже «стыдно». Что происходит с каждым из потоков нашего сознания после смерти; где было сознание до нашего рождения; могли бы мы стать, или уже были, кем-то еще; почему мы вообще воспринимаем мир; почему мы здесь; и почему, в конце концов, есть такая вселенная, в которой мы можем существовать? Это загадки, которые имеют обыкновение возникать в момент пробуждения способности осознавать в каждом из нас — и, несомненно, с первыми проблесками подлинного самосознания в любом живом существе.

Я помню свои собственные попытки разрешить для себя многие из этих загадок, когда я был ребенком. Допустим, думал я, мое сознание имеет возможность внезапно поменяться с чьим-то другим — как в таком случае я могу быть уверен, что нечто подобное уже не произошло со мной раньше, предполагая, что каждый человек хранит в памяти только то, что относится к нему лично? Как я мог бы тогда объяснить такой опыт «обмена» кому-то еще? Или все это вообще не имеет никакого смысла? А что если я просто проживаю те же самые десять минут жизни снова и снова — и каждый раз с одними и теми же впечатлениями? Может быть, для меня «существует» только настоящее? Может быть, «я» завтрашнего или вчерашнего дня — это в действительности совершенно иная личность с независимым сознанием? Может быть, я на самом деле живу «задом наперед» во времени, и мой поток сознания направлен в прошлое, так что моя память говорит не о том, что уже произошло со мной, но о том, что еще только должно произойти — и неприятности в школе еще впереди и, к сожалению, уже не за горами? Есть ли вообще какое-нибудь значимое различие между таким и обычным течением времени, которое позволило бы считать одно из них «правильным», а второе — нет? Для того, чтобы иметь принципиальную возможность получать ответы на подобные вопросы, необходима теория сознания. Но как можно даже начинать объяснять сущность таких проблем тому, кто сам не обладает сознанием?..


 
 

Фрагменты из книги Р. Пенроуза "Тени разума"

Почему для понимания разума необходима новая физика?

Насколько широки доступные науке пределы? Подвластны ли ее методам лишь материальные свойства нашей Вселенной, тогда как познанию нашей духовной сущности суждено навеки остаться за рамками ее возможностей? Или, быть может, однажды мы обретем надлежащее научное понимание тайны разума? Лежит ли феномен сознания человека за пределами досягаемости научного поиска, или все же настанет тот день, когда силой научного метода будет разрешена проблема самого существования наших сознательных "я"?

Кое-кто склонен верить, что мы действительно способны приблизиться к научному пониманию сознания, что в этом феномене вообще нет ничего загадочного, а всеми существенными его ингредиентами мы уже располагаем. Они утверждают, что в настоящий момент наше понимание мыслительных процессов человека ограничено лишь крайней сложностью и изощренной организацией человеческого мозга; разумеется, эту сложность и изощренность недооценивать ни в коем случае не следует, однако принципиальных препятствий для выхода за рамки современной научной картины нет. На противоположном конце шкалы расположились те, кто считает, что мы не можем даже надеяться на адекватное применение холодных вычислительных методов бесчувственной науки к тому, что связано с разумом, духом да и самой тайной сознания человека.

В этой книге я попытаюсь обратиться к вопросу сознания с научных позиций. При этом, однако, я твердо убежден (и основано это убеждение на строго научной аргументации) в том, что в современной научной картине мира отсутствует один очень важный ингредиент. Этот недостающий ингредиент совершенно необходим, если мы намерены хоть сколько нибудь успешно уместить центральные проблемы мыслительных процессов человека в рамки логически последовательного научного мировоззрения. Я утверждаю, что сам по себе этот ингредиент не находится за пределами, доступными науке, хотя в данном случае нам, несомненно, придется в некоторой степени расширить наш научный кругозор.

Во второй части книги я попытаюсь указать читателю конкретное направление, следуя которому он непременно придет как раз к такому расширению современной картины физической вселенной. Это направление связано с серьезным изменением самых основных из наших физических законов, причем я весьма детально опишу необходимую природу этого изменения и возможности его применения к биологии нашего мозга. Даже обладая нынешним ограниченным пониманием природы этого недостающего ингредиента, мы вполне способны указать области, отмеченные его несомненным влиянием, и определить, каким именно образом он вносит крайне существенный вклад в то, что лежит в основе осознаваемых нами ощущений и действий.

Разумеется, некоторые из приводимых мной аргументов окажутся не совсем просты, однако я постарался сделать свое изложение максимально ясным и везде, где только возможно, использовал лишь элементарные понятия. Кое-где в книге все же встречаются некоторые сугубо математические тонкости, но только тогда, когда они действительно необходимы или каким-то образом способствуют достижению более высокой степени ясности рассуждения. С некоторых пор я уже не жду, что смогу с помощью аргументов, подобных приводимым ниже, убедить в своей правоте всех и каждого, однако хотелось бы отметить, что эти аргументы все же заслуживают внимательного и беспристрастного рассмотрения хотя бы потому, что они создают прецедент, пренебрегать которым нельзя.

Научное мировоззрение, которое на глубинном уровне не желает иметь ничего общего с проблемой сознательного мышления, не может всерьез претендовать на абсолютную завершенность. Сознание является частью нашей Вселенной, а потому любая физическая теория, которая не отводит ему должного места, заведомо неспособна дать истинное описание мира. Я склонен думать, что пока ни одна физическая, биологическая либо математическая теория не приблизилась к объяснению нашего сознания и его логического следствия интеллекта, однако этот факт ни в коей мере не должен отпугнуть нас от поисков такой теории. Именно эти соображения легли в основу представленных в книге рассуждений. Возможно, продолжая поиски, мы когда-нибудь получим в полной мере приемлемую совокупность идей. Если это произойдет, то наше философское восприятие мира претерпит, по всей вероятности, глубочайшую перемену. И все же научное знание — это палка о двух концах. Важно еще, что мы намерены делать со своим научным знанием. Попробуем разобраться, куда могут привести нас наши взгляды на науку и разум.

Обладают ли компьютеры правами и несут ли ответственность?

С некоторых пор умы теоретиков от юриспруденции начал занимать один вопрос, имеющий самое непосредственное отношение к теме нашего разговора, но в некотором смысле более практический. Суть его заключается в следующем: не предстоит ли нам в не столь отдаленном будущем задуматься над тем, обладают ли компьютеры законными правами и несут ли они ответственность за свои действия. В самом деле, если со временем компьютеры смогут достичь уровня человека (а то и превзойти его) в самых разных областях деятельности, то подобные вопросы неминуемо должны приобрести определенную значимость. Если придерживаться этой точки зрения, то следует, очевидно, признать, что компьютеры (или управляемые компьютером роботы) должны потенциально и обладать правами, и нести ответственность. Ибо, согласно этой точке зрения, между человеком и роботом достаточно высокого уровня сложности нет существенной разницы, за исключением такой "мелочи", как различие в материальном строении. Однако приверженцам точки зрения ситуация представляется несколько более запутанной. Разумно утверждать, что вопрос о правах или ответственности уместен для созданий, наделенных способностью чувствовать, т. е. испытывать определенные, подлинно душевные "ощущения" такие, как страдание, гнев, мстительность, злоба, вера (религиозная и общечеловеческая), желание, сомнение, понимание или страсть. Согласно управляемый компьютером робот не обладает такой способностью, вследствие чего, на мой взгляд, не может ни обладать правами, ни нести ответственность. С другой стороны, если верить не существует эффективного способа определить, что упомянутая способность у робота действительно отсутствует, поэтому если роботы смогут достаточно правдоподобно имитировать поведение человека, то человек может оказаться в весьма затруднительном положении. ...

Проблема "ответственности" поднимает глубокие философские вопросы, связанные с основными факторами, обусловливающими наше поведение. Можно вполне обоснованно утверждать, что каждое наше действие так или иначе определяется наследственностью и окружением, а то и всевозможными случайностями, непрерывно влияющими на нашу жизнь. Но ведь ни одно из этих воздействий никак не зависит лично от нас, почему же мы должны нести за них ответственность? Является ли понятие "ответственности" лишь терминологической условностью, или дело в чем то еще? Возможно, и впрямь существует некая "самость" нечто, стоящее "выше" уровня подобных влияний и определяющее, в конечном счете, наши действия? В юридическом смысле понятие "ответственности" явно подразумевает, что внутри каждого из нас и в самом деле существует своего рода независимая "самость", наделенная своей собственной ответственностью и, по определению, правами, причем ее проявления нельзя объяснить ни наследственностью, ни окружением, ни случайностью. Если же присутствие в нашей речи такой независимой "самости" не просто языковая условность, то в современных физических представлениях недостает чего-то весьма существенного. Открытие этого недостающего ингредиента, несомненно, многое изменит в нашем научном мировоззрении.

Хотя книга, которую вы держите в руках, и не дает исчерпывающего ответа на эти серьезные вопросы, она, как я полагаю, может чуть приоткрыть дверь, отделяющую нас от них не больше, но и не меньше. Вы не найдете здесь неопровержимых доказательств непременного существования такой "самости", проявления которой нельзя объяснить никакой внешней причиной, вам лишь предложат несколько шире взглянуть на самую природу возможных "причин". "Причина" может оказаться невычислимой на практике или в принципе. Я намерен показать, что если упомянутая "причина" так или иначе порождается нашими сознательными действиями, то она должна быть весьма тонкой, безусловно невычислимой и не имеющей ничего общего ни с хаосом, ни с прочими чисто случайными воздействиями. Сможет ли такая концепция "причины" приблизить нас к пониманию истинной сущности свободы воли (или иллюзорности такой свободы) — вопрос будущего. ...

Свидетельствуют ли ограниченные возможности сегодняшнего ИИ?

Какой же должна быть мыслительная деятельность, чтобы ее невычислимость можно было явственно продемонстрировать? В качестве возможного пути к ответу на этот вопрос можно попытаться рассмотреть современное состояние искусственного интеллекта и постараться понять сильные и слабые стороны систем, управляемых посредством вычислений. Безусловно, сегодняшнее положение дел в области исследований ИИ может и не дать сколько-нибудь четких указаний относительно принципиально возможных достижений будущего. Даже, скажем, через пятьдесят лет ситуация вполне может оказаться совершенно отличной от той, что мы имеем сегодня. Быстрое развитие компьютерных технологий и областей их применения только за последние пятьдесят лет привело к чрезвычайно серьезным переменам. Нам, несомненно, следует быть готовыми к значительным переменам и в дальнейшем переменам, которые, возможно, произойдут с нами очень и очень скоро. И все же в данной книге меня прежде всего будут интересовать не темпы технического развития, а некоторые фундаментальные и принципиальные ограничения, которым его достижения неминуемо оказываются подвержены. Эти ограничения останутся в силе независимо оттого, на сколько веков вперед мы устремим свой взгляд. Таким образом, свою аргументацию нам следует строить исходя из общих принципов, не предаваясь чрезмерным восторгам по поводу тех или иных сегодняшних достижений. Тем не менее, успехи и неудачи современных исследований искусственного интеллекта вполне могут содержать некоторые полезные для нас ключи, несмотря даже на тот факт, что результаты этих исследований демонстрируют на данный момент лишь очень слабое подобие того, что можно было бы назвать действительно убедительным искусственным Интеллектом, и это, безусловно, подтвердят даже самые ярые поборники идеи ИИ.

Как ни удивительно, главную неудачу современный искусственный интеллект терпит вовсе не в тех областях, где человеческий разум может вполне самостоятельно продемонстрировать поистине впечатляющую мощь там, например, где отдельные люди эксперты способны буквально потрясти всех окружающих какими-то своими специальными познаниями или способностью мгновенно выносить суждения, требующие крайне сложных вычислительных процедур, а в вещах вполне "обыденных", какие на протяжении большей части своей сознательной жизни проделывают самые заурядные из представителей рода человеческого. Пока что ни один управляемый компьютером робот не может соперничать даже с малым ребенком в таком, например, простейшем деле, как сообразить, что для завершения рисунка необходим цветной карандаш, который валяется на полу в противоположном конце комнаты, после чего подойти к нему, взять и использовать по назначению. Коли уж на то пошло, даже способности муравья, проявляющиеся в выполнении повседневной муравьиной работы, намного превосходят все то, что можно реализовать с помощью самых сложных современных систем компьютерного управления. А с другой стороны, перед нами имеется поразительный пример способности компьютеров к чрезвычайно эффективным действиям (я имею в виду последние работы по созданию шахматных компьютеров). Шахматы, несомненно, представляют собой такой вид деятельности, в котором мощь человеческого интеллекта проявляется особенно ярко, хотя в полной мере эту мощь используют, к сожалению, лишь немногие. И все же современные компьютерные системы играют в шахматы необычайно хорошо и способны выиграть у большинства шахматистов-людей. Даже лучшим из шахматистов приходится сейчас нелегко, и вряд ли им удастся надолго сохранить свое теперешнее превосходство над наиболее продвинутыми компьютерами). Существует еще несколько узких областей, в которых компьютеры могут с успехом (постоянным или переменным) соперничать со специалистами людьми. Кроме того, необходимо упомянуть и о таких видах интеллектуальной деятельности (например, о прямых численных расчетах), где способности компьютеров значительно превосходят способности людей.

Как бы то ни было, вряд ли можно утверждать, что во всех вышеперечисленных ситуациях компьютер и впрямь понимает, что именно он делает. В случае нисходящей организации причина успешной работы системы состоит не в том, что что-то такое понимает сама система, а в том, что в управляющую действиями системы программу было изначально заложено понимание, присущее программистам (или экспертам, которые наняли программистов). Что же касается восходящей организации, то не совсем ясно, есть ли здесь вообще необходимость в каком бы то ни было специфическом понимании на системном уровне либо со стороны самого устройства, либо со стороны программистов, за исключением того понимания, которое потребовалось при разработке конкретных алгоритмов, используемых устройством для улучшения качества своей работы, и того понимания, что изначально позволило создать саму концепцию возможности улучшения качества работы системы на основе накапливаемого ею опыта посредством внедрения в нее соответствующей системы обратной связи. Разумеется, не всегда возможно однозначно определить, что же на самом деле означает термин "понимание", вследствие чего кто то может утверждать, что в его (или ее) системе обозначений такие компьютерные системы и в самом деле демонстрируют своего рода "понимание". ...

Однако в том, что касается возможных результатов развития искусственного интеллекта, мы все еще находимся в самом начале пути. Сторонники ИИ (в форме ) уверяют нас, что проявление существенных элементов понимания в поведении их систем с компьютерным управлением всего лишь вопрос времени и, быть может, некоторых, пусть и значительных, технических усовершенствований. Несколько позднее я попробую поспорить с этим заявлением в более точных терминах, опираясь на то, что некие фундаментальные ограничения присущи любой чисто вычислительной системе, будь она нисходящей или восходящей. Не исключая возможности того, что, будучи достаточно грамотно сконструированной, такая система сможет в течение некоторого продолжительного периода времени поддерживать иллюзию обладания чем-то, подобным пониманию (как это произошло с компьютером ), я все же утверждаю, что на деле полная ее неспособность к пониманию в общем смысле этого слова непременно в конце концов обнаружится по крайней мере, в принципе.

Для приведения точных аргументов мне придется обратиться к математике, причем я намерен показать, что к одним лишь вычислениям невозможно свести даже математическое понимание. Некоторые защитники ИИ могут счесть это весьма удивительным, ибо они утверждают, что те способности, которые сформировались в процессе эволюционного развития человека сравнительно недавно (например, способность выполнять арифметические или алгебраические вычисления), "осваиваются" компьютерами легче всего, и именно в этих областях компьютеры на настоящий момент значительно опережают "человека вычисляющего"; овладение же теми способностями, что развились в начале эволюционного пути такими, например, как умение ходить или интерпретировать сложные визуальные сцены, не требует практически никакого труда от человека, тогда как сегодняшние компьютеры даже при всем старании демонстрируют в этом "виде спорта" весьма посредственные результаты. Я рассуждаю несколько иначе. Современный компьютер легко справится с любой сложной деятельностью будь то математические вычисления, игра в шахматы или выполнение какой-либо работы по дому, но лишь при условии, что эту деятельность можно описать в виде набора четких вычислительных правил; а вот собственно понимание, лежащее в основе этих самых вычислительных правил, оказывается феноменом, для вычисления недоступным.

Платонизм или мистицизм?

...Мои собственные причины неприятия точки зрения, настаивающей на полном бессилии науки перед тайною разума, проистекают из осознания того факта, что только благодаря применению научных и, в частности, математических методов был достигнут хоть какой-то реальный прогресс в понимании происходящих в окружающем нас мире процессов. Более того, если мы и располагаем какими-то достоверными сведениями о разуме, то только о том разуме, который тесно связан с конкретным физическим объектом мозгом, причем различным состояниям разума четко соответствуют различные физические состояния мозга. По всей видимости, с теми или иными специфическими типами физической активности мозга можно ассоциировать и психические состояния сознания. Если бы не таинственные аспекты сознания, связанные с формированием "осознания" и, быть может, с проявлениями "свободы воли", которые пока что не поддаются физическому описанию, нам бы и в голову не пришло, что для объяснения разума, являющегося по всем признакам продуктом протекающих внутри мозга физических процессов, стандартных научных методов может и не хватить.

С другой стороны, следует понимать, что наука (и, в частности, математика) и сама по себе являет нам мир, исполненный тайн. Чем глубже мы проникаем в процессе научного познания в суть вещей, тем более фундаментальные тайны открываются нашему взору. Быть может, стоит в этой связи упомянуть и о том, что физики, более непосредственно знакомые с головоломной и непостижимой манерой, в какой реально проявляет себя материя, склонны видеть мир в менее классически механистическом свете, нежели биологи. В главе 5 мы поговорим о некоторых наиболее таинственных аспектах квантового поведения, обнаруженных относительно недавно. Возможно, для полного "охвата" тайны разума нам придется несколько расширить границы того, что мы в настоящее время называем наукой, однако я не вижу причин напрочь отказываться от тех методов, которые так замечательно служили нам до сих пор. Таким образом, если гёделевские соображения подталкивают нас к принятию точки зрения в том или ином ее виде (а я полагаю, что так оно и есть), то нам поневоле придется принять и некоторые другие ее следствия. Иными словами, следуя этим путем, мы приходим, ни много ни мало, к объективному идеализму по Платону. Согласно учению Платона, математические концепции и математические истины существуют в их собственном, вполне реальном мире, в котором отсутствует течение времени и который не имеет физического местонахождения. Мир Платона это идеальный мир совершенных форм, отличный от физического мира, но являющийся основой для его понимания. Он, кроме того, никак не связан с нашими несовершенными мысленными построениями, однако человеческий разум способен получить в некотором смысле непосредственный доступ в это платоново царство благодаря способности "осознавать" математические формы и рассуждать о них. Нашему "платоническому" восприятию, как вскоре выяснится, может иногда поспособствовать вычисление, однако в общем это восприятие вычислением не ограничено. Согласно такому платоническому подходу, именно способность "осознавать" математические концепции дает разуму мощь, далеко превосходящую все, чего можно добиться от устройства, работа которого основывается исключительно на вычислении.

Почему именно математическое понимание?

Все эти благоглупости, конечно, очень (или не очень) замечательны так, несомненно, уже ворчат иные читатели. Однако какое отношение имеют все эти замысловатые проблемы математики и философии математики к большинству вопросов, непосредственно касающихся, например, искусственного интеллекта? В самом деле, многие философы и поборники ИИ придерживаются достаточно разумного мнения, суть которого сводится к тому, что теорема Гёделя, безусловно, имеет огромное значение в своем исходном контексте, т. е. в области математической логики, однако в отношении ИИ или философии разума актуальность ее, в лучшем случае, весьма и весьма ограничена. В конце концов, не так уж и часто мыслительная деятельность человека оказывается направлена на решение вопросов, относящихся к первоначальной области применимости рассуждений Гёделя аксиоматическим основам математики. На это возражение я бы ответил так: но ведь практически всегда мыслительная деятельность человека требует участия сознания и понимания. Рассуждение же Гёделя я использую для того, чтобы показать, что человеческое понимание нельзя свести к алгоритмическим процессам. Если мне удастся показать справедливость этого утверждения в каком-либо конкретном контексте, то этого будет вполне достаточно. Продемонстрировав, что понимание каких-то математических процедур не поддается описанию с помощью вычислительных методов, мы тем самым докажем, что в нашем разуме происходит таки что-то такое, что невозможно вычислить. А если так, то напрашивается вполне естественный вывод: невычислительная активность должна быть присуща и многим другим аспектам мыслительной деятельности. Вот и все, путь свободен!

Может показаться, что представленное в главе 2 математическое доказательство, устанавливающее необходимую нам форму теоремы Гёделя, не имеет прямого отношения к большинству аспектов сознания. В самом деле: что общего может быть у демонстрации невычислимости феномена понимания на примере определенных типов математических суждений с восприятием, например, красного цвета? Да и в большинстве других аспектов сознания математические соображения, похоже, не играют явно выраженной роли. К примеру, даже математики, как правило, не думают о математике, когда спят и видят сны! Судя по всему, сны видят и собаки, причем есть основания полагать, что они, до некоторой степени, осознают, что видят сон; и я склонен думать, что они наверняка осознают и происходящее с ними во время бодрствования. Однако собаки математикой не занимаются. Бесспорно, математические размышления далеко не единственная деятельность живого организма, требующая участия сознания. Скажем больше: эта деятельность в высшей степени специализирована и характерна лишь для человека'. (И даже более того, я встречал циников, которые уверяли меня, что упомянутая деятельность характерна лишь для определенной, чрезвычайно редкой разновидности людей.) Феномен же сознания наблюдается повсеместно и присущ мыслительной деятельности как человека, так и большинства нечеловеческих форм жизни; сознанием, безусловно, в равной степени обладают и люди, далекие от математики, и математики профессионалы, причем даже тогда, когда они математикой не занимаются (т. е. большую часть своей жизни). Математическое мышление составляет очень и очень малую область сознательной деятельности вообще, практикует его очень и очень незначительное меньшинство обладающих сознанием существ, да и то на протяжении очень и очень ограниченной части их сознательной жизни.

Почему же в таком случае я решил рассмотреть вопрос сознания прежде всего в математическом контексте? Причина заключается в том, что только в математических рамках мы можем рассчитывать на возможность хоть сколько-нибудь строгой демонстрации непременной невычислимости, по крайней мере, некоторой части сознательной деятельности. Вопрос вычислимости по самой своей природе является, безусловно, математическим. Нельзя ожидать, что нам удастся дать хоть какое-то "доказательство" невычислимости того или иного процесса, не обратившись при этом к математике. Я хочу убедить читателя в том, что все, что мы делаем нашим мозгом или разумом в процессе понимания математического суждения, существенно отличается от того, чего мы можем добиться от какого угодно компьютера; если мне это удастся, то читателю будет намного легче оценить роль невычислительных процессов в сознательном мышлении вообще.

А разве не очевидно, возразят мне, что восприятие того же красного цвета никак не может быть вызвано просто выполнением какого бы то ни было вычисления. К чему вообще утруждать себя какими-то ненужными математическими демонстрациями, когда и без того совершенно ясно, т. е. что субъективные ощущения никак не связаны с вычислениями? Один из ответов заключается в том, что такое доказательство от "очевидного" (как бы благожелательно я ни относился к подобному способу доказательства) применимо только к пассивным аспектам сознания. ...

Более того, мне представляется крайне уместным побить функционалистов вместе с их вычислительной моделью, так сказать, на их собственном поле; ведь это именно функционалисты настаивают на том, что все qualia на самом деле должны быть так или иначе обусловлены банальным выполнением соответствующих вычислений, невзирая на то, сколь невероятной такая картина может показаться на первый взгляд. Ибо, аргументируют они, что же еще можем мы эффективно делать своим мозгом, как не выполнять те или иные вычисления? Для чего вообще нужен мозг, если не в качестве своеобразной системы управления вычислениями да, чрезвычайно сложными, но все же вычислениями? Какие бы "ощущения осознания" ни пробуждались в нас в результате той или иной функциональной активности мозга, эти ощущения, согласно функци оналистской модели, непременно являются результатом некоторой вычислительной процедуры. Функционалисты любят упрекать тех, кто не признает за вычислительной моделью способности объяснить любые проявления активности мозга, включая и сознание, в склонности к мистицизму. (Надо понимать так, что единственной альтернативой точки зрения.)


 
  


Hosted by uCoz