Все записи
02:56  /  25.04.20

758просмотров

Можно ли занять ума у машины? - Продолжение

+T -
Поделиться:

В предыдущем посте я привел выдержки из книги американского физика Стивена Барра, где обсуждалась проблема о том, является ли человеческий разум лишь своего рода автоматом, следующим неким фиксированным правилам. Теперь мы обратимся к другой проблеме из этой же книги, а именно, является ли наш разум чисто физическим явлением. Является ли он просто формой движущейся материи? Поскольку материей и ее свойствами занимается физика, то естественно обратиться за ответом к ней. Может она включить самосознающего субъекта в свою картину мира, как какую-то ее деталь, или же он всегда будет оставаться за пределами этой картины? И вот, оказывается, что многие корифеи физики  – Эрвин Шредингер, Юджин Вигнер, Рудольф Пайерлс, Джон фон Нейман, Герман Вейль отвечали на этот вопрос отрицательно. Опираясь на квантовую теорию они утверждали, что человеческий разум невозможно свести к одной физике. 

 Стивен Барр в своей книге очень подробно объясняет те трудности, с которыми сталкивается физика при попытке включить человеческий интеллект в свои схемы. Я не буду эти рассуждения пересказывать подробно, передам только их суть.  

 Квантовая теория признана ныне основанием всей физики. Теория эта выдержала проверку временем. И тем не менее, она до сих пор остается загадочной и вызывает споры. Дело в том, что теория эта не предсказывает явления, а лишь вероятность явлений, она не говорит о том, что произойдет, а лишь о вероятности того или иного. Простейший пример того, как эта теория оперирует, касается радиоактивности. Например, если у нас есть какое-то количество радиоактивных атомов данного изотопа, то теория говорит нам, что через такое то время, называемое временем жизни данного изотопа, половина его ядер распадется. По прошествии двух таких сроков останется только четвертая часть из первоначального количества, через три срока – 1/8, и т.д. Какие из ядер распадутся за данное время, а какие нет, теория не говорит и сказать в принципе не может. Важно понимать, что это не какой то недостаток квантовой теории, который можно исправить, а фундаментальное свойство реальности. Она обретает характер достоверности только в нашем опыте, только в нем  происходит переход «из вероятья в правоту» (Б. Пастернак)? Или, говоря словами  квантовой механики в ее стандартной интерпретации, переход из вероятности в достоверность происходит на уровне наблюдателя. Этот самый «наблюдатель» совершенно неустраним из теории и, как ни крути, упорно остается за ее пределами. И этот факт не прошел мимо корифеев физики.

 Рудольф Пайерлс (Peierls):

«… предположение о том, что мы можем в физических терминах описать устройство человеческого существа… включая наши знания и сознание, никуда не годится. Что то отсутствует».

Юджин Вигнер (Wigner):

«В то время как существуют философские идеи, совместимые с современной квантовой механикой, материализм к ним не относится». 

 Взгляды, выраженные Вигнером и Пайерлсом основываются на аргументации, впервые высказанной великим математиком и физиком Джоном фон Нейманом и получивших дальнейшее развитие у Фрица Лондона и Эдмонда Бауэра. 

 Вот краткое изложение тезисов Лондона-Бауэра.

1. Квантовая теория оперирует гипотетическими возможностями событий и дает их относительные вероятности.

2. Для того, чтобы соотнести эти гипотетические возможности с миром фактов, «наблюдатель» должен их зарегистрировать, выражаясь научным языком,  сделать измерения.

3. Измерение считается завершенным, когда наблюдатель высказал суждение о факте, т.е. приобрел знание о том, какая из предсказанных возможностей реализовалась.

4. Получается, что наблюдателя делает наблюдателем разумный акт, связанный с осознанием происшедшего.

5. Этот акт не может быть включен в теорию непротиворечивым образом, поскольку теория дает нам лишь вероятности, в то время, как наблюдения дают определенные результаты. Иными словами, наблюдателя нельзя заменить прибором, факт только тогда становится фактом, когда он входит в чье-то сознание. 

Sir Rudolf Peierls

Снова Пайерлс:

«… квантово-механическое описание происходит в терминах знания, а знание требует того, кто знает ».

 Следуя фон Нейману (von Neumann) и Вигнеру, Барр подробно разбирает процесс наблюдения. Границу между наблюдаемым и наблюдателем можно двигать в ту или другую сторону, в зависимости от того, к какой категории причислять наши органы восприятия, включая мозг с его нейронами. Однако, эта граница никогда не исчезает, сколь бы далеко мы ни двигались вглубь нашего организма с его физиологическими процессами, наблюдатель всегда остается за пределами физики. Поэтому Вигнер и определяет наблюдателя, как сознание, поскольку лишь оно может знать.

John von Neumann

Вигнер:

«Заключение о том, что современная философия квантовой механики останется  постоянной составляющей физических теорий, может оказаться преждевременным, но, вне зависимости от того, как в будущем будут развиваться наши концепции,  представляется замечательным, что сам процесс исследования внешнего мира привел к выводу о том, что содержание сознания является последней реальностью» (Ю. Вигнер, «Симметрии и Рефлексии»).  

 

PS. Следуя недоуменным вопросам  моего друга Алеши Бурова,  я дерзну высказать свою точку зрения на рассмотренный выше вопрос.

 Строго говоря, наука занимается поиском корреляций между событиями. Если отбросить все вспомогательные понятия, типа элементарных частиц и атомов, которыx мы не видим, рассуждения, термины, уравнения и т.д., то можно свести любую проблему к вопросу :»Если в данную минуту мы воспринимаем мир вот таким, то каким он будет выглядеть для нас через такое-то заданное время, через минуту, час, день?” Вся упомянутая выше машинерия науки совершенно необходима для того, чтобы эффективно делать такие предсказания, причем для всех, а не только для людей вооруженных какой-то теорией. Однако при этом надо понимать, что определенность наблюдений или, лучше сказать, наших восприятий лишь кажущаяся, поскольку мы видим мир в огрубленной форме, не различая микроскопических деталей. Поэтому вполне возможно, что никакой абсолютной определенности, постулируемой выше, никакого коллапса волновой функции на самом деле не происходит.

 Физиков живо интересует вопрос, может ли макроскопический объект пребывать в состоянии квантовой суперпозиции. И ответ, экспериментальный, опытный ответ – да, может. Конечно, мы наблюдаем  не кота Шредингера, а сверхпроводящий q-bit, где фаза конденсата осциллирует между двумя макроскопическими кусочками сверхпроводника, разделенными пространством. Надежды на построение квантового компьютера связаны с тем, что эти осцилляции могут продолжаться достаточно долго, но проблема в том, что удержать систему в таком состоянии сложно, поскольку, как только возникает общение со внешним миром, когерентность исчезает, осцилляции прекращаются. Аналогией тут является трение. Тело, представленное само себе, будет двигаться по прямой с постоянной скоростью, но на нашей грешной Земле тела самим себе редко предоставляют. 

 

 

Комментировать Всего 33 комментария

«… квантово-механическое описание происходит в терминах знания, а знание требует того, кто знает »

Если выяснится объективность квантовой редукции волновой функции, Алеша (а так многие думают), то что, этот аргумент падет? А если не падет даже и в таком случае, то и в классической картине тот же аргумент разве не будет работать? Причем тогда тут кванты, если и Декарт уже требовал "того, кто знает", причем первым делом именно этого требовал?

Ну, когда выяснится, тогда и будем говорить. Что касается Декарта, то прекрасно, что он требовал, но вот, к его требованиям добавились и другие. Ничему не мешает.

Ну, таким образом можно любой вопрос отфутболить, Алеша.  И потом, разве парадоксы типа кота Шредингера не требуют той или иной формы объективной редукции волновой функции? Или ты полагаешь, что пока на кота не посмотрел наблюдатель, кот находится в суперпозиции квантовых состояний жизни и смерти?

Алеша, ответы на сложные вопросы могут оказаться совершенно неожиданными. Процитирую Барра: "Эти вопросы сбивают с толку. Но это цена, которую платит тот, кто следует фактам. Не в духе науки отрицать факты из за боязни таких вопросов. Скорее, как заметил Вейль, настоящий ученый, не в пример "нетерпеливому философу", "ждет, когда придет его время".

Хорошо, буду ждать, когда придет время :)

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik

То есть, волновая редукция происходит, по-твоему, из-за трения, Алеша? Мне это непонятно, хотя я помню эту твою позицию. С точки зрения КМ, взаимодействие квантовых объектов к редукции не приводит, по-моему. К слову, ни цитируемые тобой отцы КМ, ни Пенроуз, на такой механизм редукции нигде не указывают, возлагая надежды на ее объяснение на иное. 

Я думаю, что нет никакой редукции. Микроскопические объекты, приходя в контакт с макроскопическими, фактически становятся их частью. В макромире квантовые эффекты не проявляются так отчетливо, хотя есть примеры (кьюбиты, искусственно созданные системы), когда это не так. Поэтому возникает иллюзия определенности.

Эту реплику поддерживают: Михаил Аркадьев

Иллюзия определённости и редукции возникает потому, что мы сами и наши органы восприятия слишком макрососкопически грубы, так, Лёша ? 

Да, именно. И подтверждением этого является то, что есть реализации "кота Шредингера", т.е. макроскопических систем, являющих когерентные осцилляции между разными квантовыми состояниями. 

Лёша, мне кажется очень реалистичной твоя мысль, что макроскопический уровень это огрубление 

Эту реплику поддерживают: Сергей Кондрашов, Alexei Tsvelik

На уровне существующей теории КМ этого не видно. Согласно теории, должна быть нередуцируемая суперпозиция живого и мертвого кота. И с этим соглашались (против твоей точки зрения) все отцы КМ, да и современные ведущие физики, напр. столь разные авторы как Пенроуз и Шон Кэрролл. Либо прав ты и не прав весь свет, либо наоборот. В первом случае стоит написать понятную статью, в чем не правы все, от Вигнера до Пенроуза.  

Что ты скажешь про q-bits, сделанные из Джозефсоновских контактов, которые являются макроскопическими реализациями мысленного эксперимента Шредингера. Есть, впрочем, разница. Состояние q-bit'а ,его низкоэнергетическое состояние, можно охарактеризовать одним числом, все остальные состояния отделены от него энергетической щелью. А состояния кота образуют плотный непрерывный спектр и всякая попытка перехода между ними приводит в возбуждению огромного их числа. Отсюда "трение". Из вышесказанного следует, что дело не в размере системы. 

Совершенно непонятно, почему это трение должно приводить к волновой редукции, к превращению суперпозиции  жив-мертв в или жив, или мертв. 

Представь, что к частице, пытающейся протуннелироватьиз одного состояния в другое, подцепляется огромная кишка. Время туннелирования сразу возрастает неимоверно. Вот и все.

В случае Ш. кота нет же никакого туннелирования. 

Как же нет? Из "жив" в "мертв" и обратно. И поскольку и то и другое есть на самом деле непрерывный спектр состояний, то переход будет неизбежно сопровождаться каскадом возбуждений, что и приведет к его сильному торможению.

Это суперпозиция векторов состояний без всякого туннелирования.

Такая суперпозиция в макроскопических системах возможна, я уже приводил пример. 

А согласно теории она должна быть не только возможна, но и обязательна, по крайней мере для Ш. кота, на самом же деле везде. 

https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_decoherence

Decoherence does not claim to provide a mechanism for the actual wave-function collapse; rather it puts forth a reasonable mechanism for the appearance of wave-function collapse. The quantum nature of the system is simply "leaked" into the environment so that a total superposition of the wave function still exists, but exists – at least for all practical purposes[27] — beyond the realm of measurement.[28] Of course, by definition, the claim that a merged but unmeasurable wave function still exists cannot be proven experimentally. Decoherence explains why a quantum system begins to obey classical probability rules after interacting with its environment (due to the suppression of the interference terms when applying Born's probability rules to the system).

Я не вижу возможности разрешить парадокс Ш. кота таким образом. Как может половина суперпозиции пропасть? Куда она пропадает, на каком этапе? Раз — и отсекли половину базисных векторов, и обнулили. Как это? 

Друзья, мне очень не помешает  ваша поддержка в дискуссии в этой теме  на ФБ. там интересно комментирует и Серж Любимов в том числе. 

Эту реплику поддерживают: Алексей Буров

Миша, спасибо за приглашение. Готовлюсь к завтрашнему зумному выступлению в CUNY.  Присоединяйся, линк у тебя есть.

Алёша, у меня в Смоленске регулярно  проблемы с интернетом , не мог ли бы ты дать ссылку с записью  твоего выступления, пожалуйста 

Лев Дейч готовит это видео, Миша, чтобы выставить в сеть (все было очень здорово, я ему весьма благодарен). Там было много хороших вопросов и комментариев, так что все это надо обозначить, есть некая работа. Как только Лев ее закончит и выставит видео, сразу же проинформирую, конечно. Спасибо!

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik, Михаил Аркадьев

Пишет, что только что закончил монтаж. 

/Измерение считается завершенным, когда наблюдатель высказал суждение о факте, т.е. приобрел знание о том, какая из предсказанных возможностей реализовалась./

мне кажется, здесь что-то не так.

Например, в двухщелевом эксперименте, как только в одну из щелей помещают детектор, дифракционная картина исчезает. Независимо от того, "смотрит" кто-либо на этот детектор или "отвернулся", осознает наблюдатель, что произошло, или нет.

Можно было бы, наверно, натренировать кошку, которая бы при исчезновении дифракционной картины получала вознаграждение за мяуканье в этот момент. Но мы же не можем говорить, что кошка таким образом осознала результаты эксперимента.

/ Физиков живо интересует вопрос, может ли макроскопический объект пребывать в состоянии квантовой суперпозиции./

насколько я помню, достаточно большие молекулы (органические) подвергали двухщелевому экперименту и находили дифракционную картину. По-видимому, граница размыта, как, например, радиоволны и гамма-излучение - это электромагнитные волны, но гамма-кванты регистрируются, а кванты радиоволн в диапазоне ДВ - явно нет.

"Строго говоря, наука занимается поиском корреляций между событиями. Если отбросить все вспомогательные понятия, типа элементарных частиц и атомов, которыx мы не видим, рассуждения, термины, уравнения и т.д., то можно свести любую проблему к вопросу :»Если в данную минуту мы воспринимаем мир вот таким, то каким он будет выглядеть для нас через такое-то заданное время, через минуту, час, день?”"

полностью согласен. Часто приводят пример, что пение петуха и звон будильника, не являясь причинно-следственной связью, является лишь корреляцией. Но строго говоря, и подбрасывание камня вверх и последующее его падение камня на земную поверхность тоже является лишь сверхустойчивой корреляцией.

1. Вы говорите о том, можно ли заменить осознающего происходящее субъекта на прибор. Об этом и речь, приведенные мною мыслители считают, что нельзя и подробно это обсуждают. 

2. Под макроскопическим объектом, анходящимся в квантовой суперпозиции я имелв виду, не молекулу, а кьюбит, сделанный с свехпроводящего джозефсоновского контакта.

3. Говоря про корреляции, я имел в виду, что все ненаблюдаемые можно заменять, если наблюдаемое не меняется.

/ Говоря про корреляции, я имел в виду, что все ненаблюдаемые можно заменять, если наблюдаемое не меняется./

а можно ли утверждать, что нечно принципиально ненаблюдаемое существует объективно?

Ну вот, например, наши мысли, они ни для кого, кроме нас не наблюдаемы. Несмотря на это, я думаю, у некоторых они существуют.

Хороший пример.

Хотя сами мысли ненаблюдаемы сторонним наблюдателем (прошу извинить за тавтологию), активность мозга, связанная с мышлением, однако, наблюдаема. 

Спасибо за дискуссию