Дойч. Структура Реальности

Главная » Физика »Разное » Дойч. Структура Реальности
Цвет шрифта Цвет фона

Когда в ходе моих исследований основ квантовой теории я впервые осознал связи между квантовой физикой, вычислением и эпистемологией, я рассматривал их как свидетельство исторической тенденции физики поглотить предметы, которые до этого казались никоим образом с ней не связанными. Астрономия, например, была связана с физикой земли через законы Ньютона, и за последующие несколько веков физика поглотила большую ее часть, превратив ее в астрофизику. Химию начали относить к физике после открытий Фарадея в области электрохимии, а квантовая теория сделала значительную часть основной химии прямо предсказуемой из одних законов физики. Общая теория относительности Эйнштейна поглотила геометрию и избавила как космологию, так и теорию времени от их прежде чисто философского статуса, превратив их в укрупненные разделы физики. Недавно, как я уже отметил, теория путешествия во времени тоже примкнула к физике.

Таким образом, будущие перспективы поглощения квантовой физикой не только теории вычисления, но и теории доказательства (у которой есть альтернативное название «мета-математики») представляются мне свидетельством двух тенденций. Первая тенденция в том, что человеческое знание в целом продолжало принимать единую структуру, которой оно должно обладать, если оно понятно в том смысле, на который я надеялся. И вторая тенденция в том, что сама единая структура должна состоять из непрерывно углубляющейся и расширяющейся теории фундаментальной физики.

Читатель узнает, что мое мнение насчет второй тенденции изменилось. Характер структуры реальности, которую я предлагаю сейчас, касается не только фундаментальной физики. Например, квантовая теория вычисления была создана путем выведения принципов вычисления не только из квантовой физики. Она включает принцип Тьюринга, который уже был, под названием гипотезы Черча-Тьюринга, основой теории вычисления. Его никогда не использовали в физике, но я доказал, что его можно должным образом понять только как физический принцип. Он находится на одном уровне с принципом сохранения энергии и другими законами термодинамики: то есть, он являет собой ограничивающее условие, которому, для пользы нашего знания, подчиняются все остальные теории. Но в отличие от существующих законов физики, он имеет исходящий характер, который обращается прямо к свойствам сложных машин и только косвенно к дробноатомным объектам и процессам. (Можно утверждать, что второй закон термодинамики — принцип увеличения энтропии — тоже имеет эту форму).

Точно так же, если мы понимаем знание и адаптацию как структуру, которая тянется через множество вселенных, то мы ожидаем, что принципы эпистемологии и эволюции можно прямо выразить в виде законов о структуре мультиверса. То есть, они являются физическими законами, но на исходящем уровне. Вероятно, квантовая теория сложности еще не достигла того уровня, где она может выразить в физической форме высказывание о том, что знание может расти только в ситуациях, соответствующих модели Поппера, показанной на рисунке 3.3. Однако появления высказывания именно такого рода я ожидаю в появляющейся Теории Всего, объяснительной и предсказательной теории, объединяющей все четыре нити.

При таком положении вещей мнение о том, что квантовая физика поглощает другие направления, следует рассматривать как ограниченный взгляд физиков, испорченный, возможно, редукционизмом. Действительно, каждая из трех оставшихся нитей достаточно богато, чтобы сформировать целую основу мировоззрения некоторых людей почти так же, как фундаментальная физика формирует основу мировоззрения редукционистов. Ричард Доукинс считает, что «Если высшие создания из космоса когда-либо посетят Землю, их первым вопросом, для оценки уровня нашей цивилизации будет: «Они уже обнаружили эволюцию?»» Многие философы согласны с Рене Декартом, что эпистемология лежит в основе всего остального знания и что нечто подобное аргументу Декарта cogito ergo sum это наше самое основное объяснение. Многие специалисты по вычислительной технике были так поражены недавно открытыми связями между физикой и вычислением, что сделали вывод, что вселенная — это компьютер, а законы физики - программы, обрабатываемые этим компьютером. Но все это узкие взгляды на истинную структуру реальности, которые даже вводят в заблуждение. Объективно новый синтез имеет свой собственный характер, который существенно отличается от характера любой из четырех объединяемых им нитей.

Например, я заметил, что фундаментальные теории каждой из четырех нитей подвергались критике, частично справедливой, за их «наивность», «ограниченность», «холодность» и т. д. Поэтому с точки зрения физика-редукциониста, подобного Стивену Хокингу, человеческая раса — это всего лишь астрофизически неважный «химический мусор». Стивен Вайнберг думает, что «Чем более понятной кажется вселенная, тем более бессмысленной она кажется. Но если в плодах нашего исследования нет утешения, то, по крайней мере, некоторая доля утешения есть в самом исследовании». (The First. Three Minutes1, стр. 154). Но любой, кто не связан с фундаментальной физикой, должен заинтересоваться, почему это происходит.

Что касается вычисления, специалист по вычислительной технике Томассо Тоффоли заметил, что «мы никогда не выполняем вычисление самостоятельно, мы просто подключаемся к великому Вычислению, которое уже происходит». Для него это не вопль отчаяния — совсем наоборот. Однако критики мировоззрения, основанного на теории вычислительных систем, не хотят видеть себя в виде чьей-то программы, обрабатываемой чьим-то компьютером. Теория эволюции, понимаемая в узком смысле, рассматривает нас как простые «средства» репликации наших генов или мимов и отказывается отвечать на вопрос о том, почему эволюция стремилась создавать все большую адаптивную сложность, или на вопрос о роли, которую такая сложность играет в более широкой схеме всего. Подобным образом, (крипто-)индуктивистская критика эпистемологии Поппера заключается в том, что, формулируя условия роста научного знания, его эпистемология не объясняет, почему это знание растет — почему она создает теории, которые стоит использовать.

Как я уже объяснил, в каждом случае защита зависит от представления объяснений других нитей. Мы не просто «химический мусор», потому что (например) макроскопическое поведение нашей планеты, звезды и галактики зависит от исходящего, но фундаментального физического свойства: знания в этом мусоре. Создание полезного знания в процессе науки и адаптации в процессе эволюции следует понимать как исход самоподобности, подтвержденной физическим принципом, принципом Тьюринга. И т.д.

Таким образом, проблема принятия одной из этих фундаментальных теорий за основу мировоззрения состоит в том, что каждая из них является редукционистской. в широком смысле этого слова. То есть, они обладают монолитной объяснительной структурой, в которой из нескольких чрезвычайно глубоких идей следует все остальное. Но это оставляет аспекты самого предмета полностью необъясненными. Напротив, объяснительная структура, которую они совместно предоставляют для структуры реальности, не является иерархической: каждая из четырех нитей содержит принципы, которые «исходят» из перспектив трех других, но, тем не менее, помогают объяснить их.

Кажется, что три нити из четырех исключают людей с их ценностями из фундаментального уровня объяснения. Четвертая нить, эпистемология, выдвигает знание на передний план, но не дает причины рассматривать саму эпистемологию как имеющую значимость за пределами психологии нашего вида. Знание кажется ограниченной концепцией, пока мы не рассматриваем его с перспективы мультиверса. Но если знание обладает фундаментальной важностью, мы можем спросить, какая же роль в единой структуре реальности кажется естественной для существ, создающих знание, таких, как мы сами. Этот вопрос изучил космолог Фрэнк Типлер. Его ответ, теория омега-точки, — отличный пример теории, которая, если соотнести ее с этой книгой, рассказывает о структуре реальности в целом. Она не укладывается в рамки ни одной из нитей, но неприводимо принадлежит всем четырем. К сожалению, книга Типлера The Physics of Immortality27 содержит преувеличенные притязания на его теорию, из-за которых большинство ученых и философов сразу же отвергло ее, тем самым упустив ценную основную идею, которую я сейчас объясню.

С моей точки зрения, простейшая точка входа в теорию омега-точки — принцип Тьюринга. Универсальный генератор виртуальной реальности физически возможен. Такая машина способна передать как любую физически возможную среду, так и определенные гипотетические и абстрактные категории с любой желаемой точностью. Следовательно, его компьютер имеет потенциально неограниченное требование дополнительной памяти и может выполнить неограниченное количество этапов. Тривиально было встраивать это в классическую теорию вычисления, поскольку универсальный компьютер считался абстракцией в чистом виде. Тьюринг просто постулировал ленту с бесконечно долгой памятью (с самоочевидными, на его взгляд, свойствами), совершенно точный процессор, не требующий ни мощности, ни обслуживания, и неограниченное время. В том, чтобы сделать эту модель более реалистичной, разрешив периодическое обслуживание, нет принципиальной проблемы, но три остальных требования — неограниченная емкость памяти, неограниченное время обработки и энергоснабжение — проблематичны в свете существующей космологической теории. В некоторых современных космологических моделях вселенная после Большого Сжатия повторно разрушится через конечное время и будет также пространственно конечной. Вселенная имеет геометрию «3-х мерной сферы», трехмерного аналога двухмерной поверхности сферы. В этой связи такая космология наложила бы конечный предел как на емкость памяти, так и на количество этапов обработки, которые смогла бы осуществить машина до конца вселенной. Это сделало бы универсальный компьютер физически невозможным, и принцип Тьюринга был бы нарушен. В других космологических моделях вселенная продолжает вечно расширяться и является пространственно бесконечной, что, на первый взгляд, может предоставить неограниченный источник материала для создания дополнительной памяти. К сожалению, в большинстве подобных моделей плотность энергии, доступной мощности компьютера, уменьшалась бы с расширением вселенной, и ее пришлось бы собирать очень далеко от Земли. Из-за того, что физика налагает на скорость абсолютный предел — скорость света, — доступ к памяти компьютера пришлось бы замедлить, и, в конечном итоге, мы снова пришли бы к выполнению только конечного числа этапов вычисления.

Ключевое открытие теории омега-точки — это открытие класса космологических моделей, в которых, несмотря на конечность вселенной как в пространстве, так и во времени, емкость памяти, количество возможных этапов вычисления и снабжение эффективной энергией неограниченны. Эта мнимая невозможность может произойти из-за чрезвычайной силы конечных моментов разрушения Большого Сжатия вселенной. Сингулярности пространства-времени, подобные Большому Взрыву и Большому Сжатию, редко бывают спокойными местами, но это гораздо хуже большинства из них. Форма вселенной изменится от трехмерной сферы на трехмерный аналог поверхности эллипсоида. Степень деформации увеличится, потом уменьшится, потом снова увеличится еще быстрее по отношению к другой оси. Как амплитуда, так и частота этих осцилляции будет безгранично увеличиваться по мере приближения к конечной сингулярности, так что буквально бесконечное количество осцилляции произойдет, даже если конец наступит за конечное время. Материя, как мы знаем ее, не выживет: вся материя, и даже сами атомы, будет разорвана гравитационными силами сдвига, вызванными деформированным пространством-временем. Однако эти силы сдвига также обеспечат неограниченный источник доступной энергии, который в принципе можно будет использовать для питания компьютера. Как в таких условиях может существовать компьютер? Единственным «материалом», который останется для создания компьютеров, будут элементарные частицы и сама гравитация, предположительно в каких-то в высшей степени экзотических квантовых состояниях, существование которых мы (все еще не имея адекватной теории квантовой гравитации) сейчас не можем ни подтвердить, ни опровергнуть. (Вопрос об их экспериментальном наблюдении, конечно, не стоит). Если подходящие состояния частиц и гравитационного поля существуют, то они также обеспечат неограниченную емкость памяти, и вселенная будет сжиматься так быстро, что бесконечное количество доступов к памяти станет осуществимым за конечное время до конца вселенной. Конечную точку гравитационного разрушения, Большое Сжатие этой космологии, Типлер называет омега-точкой.

Принцип Тьюринга означает, что не существует верхней границы количества физически возможных этапов вычисления. Таким образом. при условии, что космология омега-точки — это (при правдоподобных допущениях) единственный тип космологии, при котором может произойти бесконечное количество этапов вычисления, можно сделать вывод. что наше действительное пространство-время должно иметь форму омега-точки. Поскольку все вычисление прекратится, как только не останется переменных, способных переносить информацию, можно сделать вывод, что необходимые физические переменные (возможно, квантово-гравитационные переменные) действительно существуют прямо до омега-точки.

Скептик мог бы поспорить, что рассуждение такого рода содержит громоздкую и неоправданную экстраполяцию. У нас есть опыт «универсальных» компьютеров только в самой благоприятной среде, которая даже отдаленно не напоминает конечные стадии вселенной. И у нас есть опыт выполнения на этих компьютерах только конечного количества этапов вычисления, при использовании только конечного объема памяти. Как может быть обоснована экстраполяция от этих конечных чисел к бесконечности? Другими словами, как мы можем знать, что принцип Тьюринга, в его самой жизнестойкой форме, строго истинен? Какие существуют свидетельства того, что реальность подтверждает нечто большее, чем приблизительную универсальность?

Конечно, этот скептик — индуктивист. Более того, точно такой тип мышления (как я доказал в предыдущей главе) мешает нам понять и усовершенствовать наши лучшие теории. «Экстраполяция» зависит или не зависит от того, с какой теории начинают. Если начать с какой-то неопределенной, но ограниченной концепции того, что является «нормальным» в возможностях вычисления, концепции, не обладающей лучшими из имеющихся объяснений этого предмета, то любое применение этой теории вне знакомых условий будет рассматриваться как «неоправданная экстраполяция». Но если начать с объяснений лучшей из доступных фундаментальных теорий, то сама идея о том, что в чрезвычайных ситуациях остается в силе некая неясная «нормальность», будет выглядеть как неоправданная экстраполяция. Чтобы понять наши лучшие теории, мы должны всерьез принимать их как объяснения реальности, а не как простые обобщения существующих наблюдений. Принцип Тьюринга — это наша лучшая теория основ вычисления. Конечно, нам известно лишь конечное количество примеров, которые его подтверждают — но это касается любой научной теории. Остается, и всегда будет оставаться, логическая возможность того, что универсальность может быть только приблизительной. Однако не существует конкурирующей теории вычисления, которая заявляла бы это. И на то есть хорошая причина, ибо «принцип приблизительной универсальности» не имел бы объяснительной силы. Например, если мы хотим понять, почему мир кажется понятным, объяснение могло бы заключаться в том, что мир является понятным. Такое объяснение можно согласовать с другими объяснениями из других областей (на самом деле так и происходит). Но теория о том, что мир понятен наполовину, ничего не объясняет, и ее невозможно согласовать с объяснениями из других областей, если только они не объяснят ее. Такая теория просто дает новую формулировку проблемы и вводит необъясненную константу: наполовину. Короче, допущение, что принцип Тьюринга в полной форме остается в силе в конце вселенной, оправдывает то, что любое другое допущение портит хорошие объяснения того, что происходит здесь и сейчас.

По всем вопросам обращайтесь через форму обратной связи | Обращение к пользователям | Статьи партнёров