Корнилов Вячеслав Александрович : другие произведения.

Свобода воли с позиций современной физики

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
Школа кожевенного мастерства: сумки, ремни своими руками
 Ваша оценка:

   Корнилов Вячеслав Александрович, аспирант кафедры теории культуры и философии науки ХНУ, выпускник физического факультета ХНУ;
   e-mail: [email protected]

Свобода воли с позиций современной физики

1. Вопрос о свободе воли в философии

   Вопрос о том, как возможна, и существует ли вообще свобода воли - давний предмет философских размышлений. Античные философы в большинстве своём выстраивали весьма фаталистичную картину мира, в которой человеку отводилась роль не большая, чем пылинке на ветру, или, в лучшем случае, как актёру, которому остается, следуя сценарию лишь достойно сыграть свою роль. В грандиозных метафизических построениях человек оказывался лишь игрушкой в руках космических сил... Принципиально новый подход наиболее чётко выражен у Августина Аврелия, одного из апологетов христианской философии. В своем произведении "О свободе воли" он обращает внимание на важный момент. Если у человека нету свободы выбора, то не может быть и понятия греха. Бог наделил человека возможностью выбирать, и выбирать - свободно. Свобода автоматически означает и ответственность за последствия своего выбора. Таким образом, закладывается база, которая делает возможными, как таковые, рассуждения о нравственности, морали, ценностях, т.е. обо всём, что составляет предмет философской аксиологии. Августин использовал эту базу для введения понятия греха, определения, что такое добро (правильный, богоугодный выбор, "путь истинный") и зло (выбор неправильный, кстати, таким образом, получается, что зло множественное, а добро - едино). Но нас интересует сейчас не столько определение, что есть добро и зло, а именно сама возможность подобного размышления. Ведь если в большинстве своём, философские построения были чисто умозрительно-теоретическими, то, начиная с эпохи Нового времени, физическая наука стала рисовать рационально обоснованную картину мира. В настоящей работе мы поговорим о том, как изменялись взгляды физической науки на проблему свободы выбора и попробуем разобраться - оставляет ли современная физика и её законы место для воли?
  

2. Эволюция физического детерминизма

   Исторически первым возникло то, что мы сейчас называем классической физикой, или классической механикой. Механика - рисует механистическую картину мира - т.е. такую, в которой весь мир выглядит единым "часовым механизмом", связи объектов в нём - жёсткие и однозначные, как между зубчатыми колёсами часов. Поведение всех тел в мире полностью детерминировано, оно подчиняется законам классической механики Ньютона-Лапласа. И потому мы, зная текущие координаты и уравнение движения всех тел в поле тяготения, можем предсказать всё его дальнейшее поведение (вычислить его положение в любой момент времени - как прошлого, так и будущего). Понятно, что в таком мире ни у какого из тел, в том числе и живых не может быть никакой свободы а всё их поведение теоретически может быть обьяснено через сведение к физическим закономерностям.
   Дальнейшее развитие развеяло "оптимизм" физиков, когда стало понятно, что поведение сложных систем зависит от такого огромного количества факторов и переменных, которых мы никогда не сможем все узнать и учесть. Так родилась статистическая физика, оперирующая уже понятиями "случайности" и удивительным свойством энтропии - мерой нашего незнания о микросостоянии системы, мерой "хаотичности". Но, тут важно подчеркнуть, что в статистической физике эта хаотичность - только лишь мера нашего незнания, т.е. по прежнему полагается, что реально всё детерминировано, но мы не в состоянии проследить поведение каждой из мириадов частичек тел и решить для них в два раза больше дифференциальных уравнений (по два на частичку), а если бы и смогли на каких-нибудь суперкомпьютерах, то не смогли бы "загнать" в эти компьютеры начальные условия, описывающие текущее состояние конкретного газа, чтобы предсказать его будущее. Иными словами, мы по-прежнему допускаем существование единого "мирового уравнения", но признаём пределы нашей познавательной способности к его нахождению и решению, притом умудряясь вычислить и даже использовать численную меру нашего незнания.
   Настоящий же переворот произошёл с появлением в начале 20-го века квантовой механики. Вероятностные описания (при помощи аппарата т.н. волновых функций) поведения микрообьектов, согласно устоявшейся уже и проверенной копенгагенской интерпретации, являются не следствием нашего незнания некоторых скрытых параметров, а предстовляют собой просто природу обьектов микромира. Это означает, что в отличие от макрообьектов привычного нам "большого" мира, чьё поведение можно однозначно предсказать используя законы классической физики, обьект, обладающий (в силу малости размеров) заметными квантовыми свойствами имеет реальный выбор между вариантами своего поведения. Так, например, электрон, прошедший через дифракционное отверстие и летящий дальше на экран (на котором мы будем наблюдать дифракционную картину), может, теоретически, попасть в любую из точек экрана. Конечно, для каждой точки экрана можно просчитать вероятность попадания туда электрона (она численно равна квадрату значения его волновой функции в этой точке), но "последний выбор" всё равно остаётся за электроном. Как же частица (квант, электрон) выбирает, в какую точку ему попасть? Ответ копенгагенской школы - СЛУЧАЙНО! Т.е., хотя природа и навязывает некоторые предпочтительные выборы, но нет принципиального запрета выбрать даже самый маловероятный вариант.
   Свобода выбора! Не правда ли, удивительно слышать такое словосочетание в физике? Нам привычнее употреблять его в отношении человеческого поведения, сознательного поведения, понимая его как свободу воли. Но свобода воли понятие несколько более широкое, чем свобода выбора, т.к. предполагает ещё и аппарат целеполагания, т.е. способность сознательно мыслящего ещё и делать предположения о последствиях своего выбора. Квантовая частичка такого "целеполагания", естественно, не делает, для неё выбор совершенно случаен. Случайность выборов квантовых частиц делает возможным статистический подход к изучению макросистем. Так из случайности рождается закономерность, а значит - вся классическая физика, успешно обьяснившая многие законы поведения неживой природы. Но ключ к обьяснению феноменов жизни и сознания она нам дать не может. Для этого нам прийдётся вновь обратиться к основам - квантовой физике.
  

3. Холистическая парадигма в физике

   Свободный делать случайные выборы человек делает на деле неслучайный выбор потому, что знает про опыт других выборов и принимает соответствующие и в определённой мере следующие из этого опыта решения. А как в этом отношении ведут себя квантовые частицы? Они ведь не умеют мыслить, ни о каком "целеполагании" у них и речи быть не может. Но тем не менее, даже их свободные выборы не всегда случайны!
   Речь идёт о т.н. запутанных состояниях, "entangled states" (о частицах в таком состоянии идёт речь в знаменитом мысленном эксперименте Эйнштейна-Подольского-Розена, потому такого рода связь ещё называют ЭПР-связью). "Запутывание" системы частиц можно (не вдаваясь в тонкости математического аппарата) определить как описание каждой из этих частиц одной и той же волновой функцией - т.н. когерентность их собственных волновых функций. Обеспечивается такая когерентность, как правило, общим происхождением обоих частиц из одной системы. Утверждение о том, что после разлёта, пространственного разделения частиц, они по-прежнему остаются единой системой, засчёт того, что между ними остаётся связь неэнергетического характера (гипотеза нелокальности) составляет основу т.н. холистического (целостного) подхода в квантовой физике.
   Как уже говорилось, в квантовом мире частицы всегда "делают выбор в последнюю очередь", только когда их "заставляют" этот выбор делать. И это касается любого их параметра, в том числе и спина. Допустим, если мы "ловим" свободный не "запутанный" электрон, то можем обнаружить его в одном из двух возможных состояний. Спин у электрона всегда 1/2, но направление может быть одно из 2-ух, или +1/2 или -1/2 относительно выбранной для измерения оси. Для нас "выбор" электрона, т.е. та проекция, которую мы обнаружим при измерении, совершенно случайна. Для него - тоже. Но только если он не находится в "запутанном" состоянии с другим электроном. Если же находится, например, когда оба электрона рождены распадом системы с целым 0-вым спином, то выбор нашего электрона по-прежнему будет случаен, но - выбор второго электрона, при аналогичном измерении над ним, случайным уже не будет. Так как состояния электронов "запутаны", они оба остаются целостной системой (каковой были до распада исходной частицы), которая по-прежнему обязана (согласно принципу Паули) иметь общий целый спин равный нулю! И если мы обнаруживаем один из электронов со спином -1/2 это сразу же будет означать, что для второго электрона аналогичное измерение даст +1/2. И этот логический (импликативный, "импликация" - логическое следование) вывод мы можем даже назвать "знанием" о последствиях выбора первого электрона.
   Кто обладает этим знанием - мы (экспериментаторы), целостная система запутанных электронов, или второй электрон после выбора, сделанного первым - вопрос философский. Это, если позволить себе некоторую смелость мысли, знание в чистом виде, информация без носителя, так сказать, ментальная составляющая бытия. Эта составляющая не существует в мире актуально наблюдаемом (т.е. наблюдаемом с помощью актов измерения, а вообще-говоря, актов поглощения-испускания квантов), она представляет собой мир потенциальных возможностей. И этот мир поддаётся математическому описанию. Разумеется, тоже ограниченному нашими знаниями, как это было и в случае статистической физики. Тем не менее, это "новый" для физиков мир, который давно знаком нам из совсем другой сферы культуры.
  

4. Определение понятия "Свобода воли"

   Исходя из вышеизложенного, я позволю себе предложить здесь своё, предельно осторожное и корректное определение понятия "свободы воли".
   Выбор при наличии свободы выбора всегда делается на основе знания, но понимать знание тут следует в очень широком смысле, как неэнергетическую причастность к некоторым целостным структурам, которые и ограничивают выбор. Так как мы не можем проследить энергетические причины сделанного выбора, т.е. проследить причинно-следственные связи, нам этот выбор кажется случайным, а причину, побудившую его сделать мы называем "волей".
   Такое определение, которое первоначально задумывалось просто для обьяснения того факта, что ЭПР-кореляции происходят без какого бы то ни было обмена энергией и причины, заставляющие "запутанные" частицы делать свой выбор чисто "информационные", удивительным образом оказалось близко к понятию влияния "эгрэгора" - тонкой структуры ментального мира в эзотерических учениях, которые определяют сознание как "подключение к эгрэгору", а феномен жизни - как явление подчинения тел не только физическим законам, но и ментальным. Размышляя дальше на эту тему мы прийдём к вечному, наверное, для философии вопросу о соотношении духа и материи. Но прежде, нужно подумать - а имеем ли мы право на такое размышление, или использованные в определении слова "знание" и "воля" - лишь красивые метафоры? Иными словами - могут ли квантовые эффекты быть ключом к обьяснению феноменов жизни, сознания и свободы воли?
  

5. Свобода на субквантовом уровне как основа для жизни

   По мнению "отца кибернетики" Н.Виннера именно наличие свободы выбора позволяет сложным системам самоорганизовываться, наличие обратных связей в таких системах позволяет приобретать знания, которые помогают ограничить эту свободу теми вариантами, которые выгодны для системы. Точнее, из самого факта существования самоорганизации, делается вывод о том, что как необходимое условие, в основе самоорганизующихся живых систем, должны лежать механизмы, обеспечивающие возможность свободного выбора и реализации "воли к самоорганизации". О природе этого выбора мы можем пока только делать предположения. Квантовая физика тут предоставляет нам замечательный материал.
   Так, в обзоре [1] показано, как неопределённость на субквантовом уровне может служить обоснованием природы феномена жизни. "Очень трудно представить себе рубеж появления свободы воли на границе между неодушевлённым миром и жизнью. Гораздо более естественным является допущение о том, что свобода воли является имманентным, т.е. внутренне присущим свойством всего мира. Только на основе этого исходного положения можно уйти от бессмысленного, полностью детерминированного механистического мира к миру живому и развивающемуся" [1, с 332]. Это своё мнение автор аргументирует вполне конкретной гипотезой. Опустив несложную математическую аргументацию и ссылки на расчётные работы, можно описать её следующим образом.
   Очевидно, что в рамках динамических взаимодействий, т.е. связанных с переносом энергии - причинно-следственными связями, существует ограниченная скоростью света область пространства-времени, в которой элементы системы могут обмениваться между собой сигналами. Точки вне этой области не могут находиться в причинно-следственной связи. Дальше допустим, что квантовые коллапсы происходят таким образом, что они за счёт квантовых корреляций (ЭПР-связи) могут переносить сверхсветовые сигналы, т.е. допустим возможность "квантовых телеграфов". Но у сверхсветовой связи тоже есть определённое ограничение - для сверхсветовой коммуникации требуется создание "линии связи", например, пучка атомов, находящихся в корреляционной связи с электронами. На подготовку такой "линии связи" уходит время Т, называемое временем релаксации. Сама система с таким механизмом называется релаксирующей. Если имеется много релаксирующих систем, то появляется возможность эстафетной сверхсветовой связи на расстоянии, значительно больших сТ (с - скорость света). "При этом каждая из систем может напрямую обмениваться информацией только с соседней системой. Но поскольку эта связь сверхсветовая, то в отличие от связи на световых сигналах, она не обязана быть сильно запаздывающей, даже если речь идёт о далеко разнесённых системах. Им достаточно лишь быть связанными с цепочкой перекрывающихся релаксирующих систем. Такие связанные релаксирующие системы напоминают живой организм" [1, с 338] !
   Иными словами, Кадомцев указывает на возможность объяснения феномена жизни, как самоорганизующейся системы, способной проявлять "волю" к сохранению целостности своей структуры, на основе явления корреляционных связей. Но мы на этом не будем останавливаться и попробуем распространить этот подход и на самый волнующий вопрос - феномен разума и свободы воли человека.
  

6. Холистический взгляд на природу сознания

   Обратимся к концепции реляционного холизма, предложенной в [3]. Отметим, что в отличие от многих других современных философских концепций, часто напоминающих поэтические изыски, реляционный холизм опирается на естественно-научные основания - данные из математической и физической науки, прежде всего - на уже упомянутую холистическую парадигму квантовой механики. В 5-ой главе "Природа сознания" делается предположение о том, что возможной основой порождения сознания могут быть ЭПР-корреляции в синаптических переходах в мозге. "В мозгу в избытке существуют условия, в силу которых единая исходная квантовая система, возникшая в результате раздражения рецептора периферического нерва переживает (многократное) расщепление ... Пережив такое расщепление, система, тем не менее, остаётся единой ... Сама по себе такая связь между единичными событиями ещё не есть сознание, но ... если частота таких корреляционных переходов достигает достаточно высокого уровня, может оказаться, что в результате массового характера таких событий ... формируется качественно новое состояние - уникальное свойство функциональной целостности, в силу которого вся система реагирует на поступающие раздражения как неделимая целостность... которая и будет составлять "субстанциональную" основу нашего абстрактного "Я" [3, c. 341-343].
   Итак, если в основе сознания лежат субквантовые явления, то и способ принятия сознательных решений, носит вероятностный (квантовомеханический) характер. Выбор конечного решения из всего спектра возможных осуществляется "случайно", т.е. оставляет место для волевого выбора. Волю нужно понимать в смысле данного выше определения - или в традиционно-эзотерическом понимании "души" (причастности к неэнергетическим информационным структурам), или, если оставаться в русле чисто материалистической парадигмы, как нечто не случайное, источник которого проследить не возможно. Но в любом случае, речь идёт о неэнергетической природе причины, конечного выбора и потому он может считаться свободным.
   Интересно, кстати, что изучение процессов, лежащих в основе мыслительной деятельности при помощи моделирования нейронных сетей позволяющее нам, хотя бы в первом приближении, распространять знание особенностей их работы и на наши представления о человеческом разуме, даёт схожие выводы. Результаты работы нейронной сети при решении задачи обработки входных сигналов и принятия соответствующего им решения никогда не бывают однозначны, а только вероятностны. Полностью уверенного ответа такая сеть не даст никогда. Принятие окончательного решения - по-большому счёту, остаётся волевым актом того, кто пользуется результатами её работы (подробно на эту тему см., например в [4]).
   Использовать квантовомеханический подход для обьяснения природы сознания предлагает также М.Б.Менский [2]. Он также отождествляет редукцию волновой функций (выбор одной из альтернатив) с актом "осознавания" - самым примитивной формой работы сознания. "При таком отождествлении сознание становится одновременно предметом физики и психологии, т.е. становится границей и осуществляет связь естественно-научной и гуманитарной культур" [2, с. 69]. В той же статье он предлагает и гипотезу об "активном сознании", способном влиять и осуществлять выбор одной из альтернатив "не случайно", что, согласно нашему определению и есть свобода воли.
  

7.Выводы

   Так даёт ли современная физика утвердительный ответ на вопрос - есть ли в предлагаемой ею картине мира место для свободы воли? Ответ следует давать осторожный. Квантовая физика столкнулась с тем, что, возможно, может послужить обоснованием свободы воли человека. Или, что ещё более смелое утверждение - с тем, что, возможно, не может быть объяснено никак иначе, кроме как волевым вмешательством.
   Значение этого утверждения для философии неоспоримо, потому что оно "перекидывает мост" от материи к духу, связывает онтологию - учение о бытии (из которого родилась физическая наука) с аксиологией - учением о ценностях. Любые рассуждения о ценностях, добре и зле, праведности и грехе, возможности выбирать, изменять и направлять развитие человека, общества, мира становятся возможны только при отсутствии тотального детерминизма, неоднозначно определённого будущего, при наличии свободы выбора между вероятными вариантами развития. Природа предоставляет только вероятности различных вариантов. Чтобы описать то, на основе чего происходит конечный выбор в нашем языке есть только одно уместное слово - воля.
  

Литература

      -- 1. Кадомцев Б.Б. Динамика и информация. - М.:Редакция журнала УФН, 1997;
      -- 2. Менский М.Б. Квантовая механика и мост между двумя культурами // Вопросы философии, 2004, N6.
      -- 3. Цехмистро И.З. Холистическая философия науки. - Издательск. дом "Университетская книга", Сумы, 2002;
      -- 4. Нейронные сети. Statistica Neural Networks: Пер. с англ. - М. Горячая линия-Телеком. 2001;
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"