Глава 5. Почему именно физика?

Нэнси Картрайт

Я помню обсуждение книги Роджера Пенроуза «Тени разума» на совместных семинарах по теме «Философия: наука или теология» LSE (Лондонской школы экономики и политики) и Кингз Колледжа в Лондоне, и поэтому мне хочется начать с вопроса, который я еще тогда задала одному из участников семинара: «Почему, собственно, Пенроуз считает, что поиски ответов на вопросы, связанные с мышлением и сознанием, следует искать в физике, а не в биологии?» Насколько я помню, доводы Пенроуза можно разбить на три основные группы.

1. Мы, физики, разработали весьма многообещающую программу исследований в этом направлении. Такой довод, безусловно, является весьма весомым при обсуждении проектов подобного класса. Действительно, любой позитивист (к которым я отношу и себя) готов сразу прекратить метафизические и трансцендентальные споры, если перед ним возникает конкретная программа действий. Степень ценности проекта определяется не только общей перспективой, но и детальностью разработанной программы. Пенроуз постулирует наличие макроскопической квантовой когерентности в микротрубках цитоскелета. Он также надеется обнаружить некоторые невычислительные особенности нашего сознания и связать их с новым типом смешанного взаимодействия (квантовое и классическое). Эту программу трудно назвать детальной, и она вовсе не выглядит естественным этапом тщательно проверяемых и надежных научных исследований. Программа привлекает смелостью и оригинальностью идей, но она основана на убеждении (я бы даже сказала, на априорной убежденности), что научное объяснение проблемы сознания обязательно должно быть основано на физике (я не затрагиваю вопрос о конкретных положениях квантовой механики, связанных с этой программой). Поэтому мне кажется, что, обсуждая программу Пенроуза, мы должны постоянно помнить, что никаких точных доказательств преимуществ физики перед другими науками в рассматриваемой области не существует.

2. Вторая группа доводов в пользу ведущей роли физики связана с тем, что некоторые ее разделы (в особенности электромагнитные явления) очевидно связаны с нашими представлениями о работе мозга и нервной системы, поскольку мы уже привыкли описывать передачу сигналов, пользуясь терминами электротехники. Кстати, многие положения книги Пенроуза тоже непосредственно связаны с электромагнитными исследованиями, поскольку именно описываемые им различные состояния электрической поляризации димеров тубулина создают различия в геометрической конфигурации, изгибая димеры в микротрубках. Однако хотелось бы сразу подчеркнуть слабость этих доводов, поскольку из того факта, что «физика участвует в процессах мышления», вовсе не следует, что «физика может объяснить процесс мышления полностью».

Иногда на роль ведущей науки в объяснении процессов сознания претендует химия, но именно те разделы химии, которые особенно важны для нашего рассмотрения, фактически относятся к физике. Вот что пишет об этом сам Пенроуз: «Химические силы, ответственные за взаимодействие атомов и молекул, являются квантовомеханическими по своей природе. Именно они обеспечивают основные химические механизмы, управляющие поведением веществ-нейропередатчиков при пересылке сигнала от одного нейрона к другому через крошечные зазоры, называемые синаптическими щелями. Квантовомеханическое происхождение имеют также потенциалы действия, управляющие передачей нервного сигнала» (TP, с. 348). Автор использует химию в приводимом отрывке текста всего лишь для «поддержки» физики, пытаясь заполнить тот огромный пробел в рассуждениях, который соответствует разнице между приведенными мною выше формулировками («физика участвует в процессах мышления» и «физика может объяснить процесс мышления полностью»). Но пробел сохраняется независимо от уровня рассмотрения.

Известно, что ничего похожего на реальную редукцию (иерархию наук) не наблюдается[16], например, при переходе от физической химии к физике (не важно, квантовой или классической). Квантовомеханические понятия, безусловно, важны для объяснения особенностей химических явлений, но они всегда используются совместно с фундаментальными понятиями из других областей науки. Квантовая механика никогда не объясняет явления целиком в своих собственных рамках и представлениях.

3. В цепочке рассуждений Роджера относительно того, что физика может объяснить сознание, просматривается также некий метафизический довод. Нам предлагается идея о том, что сознание не является чем-то таинственным (т. е. оно может быть объяснено научно), из чего якобы следует, что такое объяснение должно быть основано на языке и представлениях физики. Упомянутый выше вопрос («А почему не биология?») на семинаре был задан Джеймсом Дурбином, известным специалистом по статистике, и я считаю вопрос в высшей степени уместным. Мир статистики отличается пестротой и разнообразием, вследствие чего Дурбину постоянно приходится сталкиваться с образами и характеристиками из весьма далеких друг от друга сторон научной и практической деятельности. Мир Роджера, наоборот, представляет собой единую систему, в основе унификации которой лежат законы физики, и его философский подход можно назвать «физицизмом». На мой взгляд, он основан на убеждении, что «удовлетворительную метафизику» можно получить только на основе некоторой единой системы, в противном случае мы обречены на малоприемлемый и малоприятный (или даже таинственный, если воспользоваться терминологией самого Пенроуза) дуализм. Именно это утверждение я бы хотела оспорить[17], поскольку, на мой взгляд, для многих физиков отсутствие разумной альтернативы кажется почти очевидным. Им представляется, что любой человек, считающий физику способной описывать окружающий мир, должен тут же признать ее главенствующую роль в этом описании.

Почему, собственно, дела должны обстоять таким образом? Окружающий нас мир обладает огромным количеством разнообразных свойств и закономерностей, одни из которых изучаются отдельными науками, другие находятся на стыке наук, а третьи вообще никем не изучаются. Можем ли мы допустить, что за всеми этими разнообразными проявлениями природы в действительности скрывается нечто единое? Мне кажется, что к такой мысли может привести, с одной стороны, лишь явно преувеличенное представление о роли систематизации наук и их взаимодействий, а с другой — избыточный оптимизм в отношении возможностей физики и используемых в ней методов.

Необходимо подчеркнуть, что такое ограничение метафизической перспективы (оно выглядит всего лишь разновидностью «физицистского» монизма) является широко распространенной философской позицией, которой придерживаются часто даже ученые, не считающие, что все остальные науки могут быть сведены к физике. В качестве примера можно привести биологию, в которой раньше идеи редукционизма не были особенно популярны. Однако в последние годы биологи вновь стали всерьез говорить о «внезапном появлении признаков», т.е. о возникновении новых свойств и законов развития при переходе к другим уровням сложности и организации систем. Многие биологи при этом никак не могут выйти за пределы монистического подхода, вследствие чего они чувствуют себя обязанными настаивать на порождении или вытекании свойств друг из друга. Говоря упрощенно, они считают, что биологические свойства «вытекают» из физических, т.е. если какие-то две системы одинаковы по своим физическим характеристикам, то они обязаны иметь и одинаковые биологические характеристики. Разумеется, продолжают такие биологи, сказанное вовсе не означает, что биологические законы могут быть сведены (редуцированы) к физическим, поскольку биологические характеристики не описываются физическими терминами. Одновременно из этого не следует и полная независимость биологических свойств, хотя бы потому, что мы регистрируем их физическими методами. Если физическое описание системы задано, то биологическое описание не может не согласовываться с ним. Говоря юридическим языком, биологические характеристики не имеют независимого статуса, они являются как бы «гражданами второго сорта».

Следует совершенно четко признать, что биологические свойства являются независимым набором характеристик, обладающих собственными и достаточно эффективными причинно-следственными связями. Такое признание, кстати, вовсе не влечет за собой какого-то отказа от обычного хода эмпирических исследований. Я всего лишь предлагаю признать наличие практически очевидной ситуации — в некоторых случаях физика помогает понять процессы, происходящие в биологических системах, однако в биологии (точно так же, как и в химии, о чем я упоминала выше) эта помощь очень редко имеет смысл без учета «нередуцированных», существенно биологических закономерностей. Сказанное легко выразить слоганом no biology in, not biology out («биология не является замкнутой наукой, но ее нельзя свести к другим наукам!»)[18], который я неоднократно выдвигала в разной форме.

Наблюдаемые нами явления можно совершенно естественно приписать взаимодействию биологических и физических свойств, воздействующих друг на друга. Кроме того, мы имеем биологическое и физическое описания (связанные с локальным контекстом описываемых систем), а также множество весьма показательных примеров наличия причинно-следственных связей между этими свойствами (я подразумеваю ситуации, когда совместное действие биологических и физических свойств приводит к эффектам, не наблюдаемым в каждой из этих дисциплин в отдельности). Пенроуз легко «перепрыгивает» от этой сложной картины к простому утверждению типа «всё это должно быть физикой», что вызывает очевидное беспокойство. Возможно, конечно, что всё нами наблюдаемое действительно «является физикой», однако пока у нас нет никаких оснований считать этот вывод однозначным или строгим. Более того, имеются веские доводы против такого утверждения[19].

Одна из причин, позволяющих считать, что «всё есть физика», связана с довольно общей идеей получения замкнутых описаний. В физике существует негласное правило, что понятия и законы любой «хорошей» теории должны составлять замкнутую систему, чтобы эта теория могла давать некоторые предсказания относительно рассматриваемых понятий. Такой подход к правильности теории представляется мне ошибочным (или, по крайней мере, излишне оптимистичным). Кстати, примерно одновременно «предсказательность» приобрела значение и в философии, придавая последней характер «специализированной», отдельной науки. В сущности, все науки, за исключением физики, являются специализированными, т. е. их законы выполняются в лучшем случае ceteris paribus (при прочих равных условиях) лишь до тех пор, пока не рассматриваются внешние проблемы, не входящие в круг вопросов, очерченных данной дисциплиной или теорией.

А теперь давайте спросим себя, что заставляет нас считать физические законы иными и не требовать для их выполнения упомянутого правила ceteris paribus. Доказательством выделенности физики не могут служить никакие блестящие лабораторные достижения, как, впрочем, и прекрасное ньютоновское описание устройства Солнечной системы, когда-то столь поразившее Канта. Нельзя принять в качестве доказательства и великолепные технические достижения (я подразумеваю все эти вакуумные трубки, транзисторы, СКВИД-магнетроны и т. п.). Дело в том, что такие устройства созданы в предположении, что никаких внешних воздействий не существует, и они вовсе не предназначены для проверки справедливости законов при воздействии факторов, не учитываемых теорией. В случае физики почему-то негласно подразумевается, что такие факторы просто не могут существовать (если они вдруг возникают, то мы считаем, что они также могут быть описаны на языке физики и подчиняются этим законам). Но именно это на самом деле и является предметом нашего обсуждения.

Я хочу закончить свой ответ рассуждением о реализме. Я постоянно пропагандирую плюралистический взгляд на все науки, предлагая рассматривать науку в целом как ряд примерно равных по значению отдельных дисциплин, каждая из которых имеет собственное обоснование и занимается изучением различных классов взаимодействий, относящихся к исследуемой ею области и специфически характерных именно для этой области. Такой подход соответствует естественной точке зрения, что наука представляет собой некую созданную человеческим разумом конструкцию, а не истинное зеркало природы. Конечно, этот подход не является единственно возможным или обязательным. Например, Кант был сторонником диаметрально противоположной точки зрения и считал, что мы создаем науку именно потому, что единая система является необходимой (но не единственно возможной). Поэтому следует особо подчеркнуть, что плюрализм не означает антиреализма. Утверждение, что законы физики справедливы лишь при прочих равных условиях, отрицает не их истинность, а лишь претензии на «абсолютную власть». Плюрализм выступает не столько против реализма физики, сколько против своеобразного «имперского шовинизма», иногда проявляемого физикой по отношению к другим наукам. Я вовсе не желаю вовлечь всех нас в дискуссию о научном реализме, а скорее просто предлагаю Пенроузу еще раз обсудить утверждение о той метафизической роли, которую, по его мнению, должна играть именно физика. Такое обсуждение должно предшествовать дальнейшим спорам о том, какой будет эта физика. Предметом спора выступают не истинность законов физики и их возможная роль в описании природы, а вопрос о том, какова степень их истинности и какое бремя дополнительных объяснений следует возложить на законы физики.

Примечания:

1

Профессора на кафедрах, учрежденных в честь Роуза Болла и Лукаса. Честь занимать «именные» кафедры предоставляется только выдающимся ученым. Например, профессорами Лукасианской кафедры были Ньютон и Дирак. — Прим. ред.

16

См. Hendry R. F., «Approximations in quantum chemistry», in Niall Shanks (ed.), Idealisation inContemporary Physics (Poznan Studies in the Philosophy of the Sciences and Humanities, Rodopi,Amsterdam) (forthcoming 1977).

Woolley R. G. (1976) «Quantum theory and molecular structure», Advances in Physics, 25, 27—52.

17

Подробности дискуссии по поводу существования «единой системы» можно найти в работах: John Dupre (1993) The Disorder of Things: Metaphysical Foundations of Disunity of Science (Harvard University Press, Cambridge MA); Otto Neurath (1987) Unified Science, Vienna Circle Monograph Series, trans. H. Kael (D. Reidel: Dordrecht).

18

При обсуждении этого вопроса Абнер Шимони высказал следующие соображения:

«Нэнси Картрайт предлагает рассматривать сознание скорее как биологическую, а не физическую проблему. Я полностью согласен с позитивной частью ее ответа и тоже уверен, что в изучении сознания еще очень многое предстоит выяснить исследованиями в эволюционной биологии, анатомии, нейрофизиологии, биологии развития и т. д. Однако я вовсе не считаю физические методы! исследования столь бесплодными. Мы должны максимально углублять взаимодействие между научными дисциплинами, а также учитывать проблему взаимодействия целого и его частей. Никто не может сказать априори, куда приведут нас эти исследования. Кроме того, результаты, получаемые в различные направлениях исследований, могут оказаться неоднозначными. Например, теорема Белла (и основанные на ней эксперименты) показывает, что корреляции, возникающие между пространственно разделенными, но взаимосвязанными системами, нельзя учесть в рамках ни одной из теорий, описывающих определенные состояния индивидуальные систем. Этот результат, безусловно, следует считать блестящим триумфом идеи так называемого холизма (целостности). Однако, с другой стороны, Онзагер показал, что в двумерной модели Изинга происходят фазовые переходы, т.е. в бесконечной системе (с взаимодействием лишь ближайших элементов) может существовать дальний порядок структуры. Этот результат можно считать триумфом аналитического подхода, доказывающим сводимость макрофизики к микрофизике. Каждое такое достижение (независимо от того, свидетельствует ли оно в пользу холизма или аналитического подхода) обогащает наше представление о строении мира. Изучение связей научные дисциплин друг с другом, естественно, не отменяет феноменологических законов, существующих внутри дисциплин, но позволяет нам эвристически оценить возможности уточнения и обобщения этих законов, а также глубже понять их значение. Когда-то Пастер предположил, что вращение плоскости поляризации света, проходящего через вещество, обусловлено хиральностью молекул, и это предположение привело к возникновению новой науки — стереохимии».

19

Эти вопросы рассматриваются также в работах: Nancy Cartwright (1993) «Is natural science natural enough? A reply to Phillip Allport», Synthese, 94, 291. Более детальное обсуждение затронутой проблемы см. в: Nancy Cartwright (1994) «Fundamentalism vs the patchwork of laws», Proceedings of the Aristotelian Society и (1995) «Where in the world is the quantum measurement problem», Physik, Philosophie und die Einheit der Wissenschaft, Philosophia Naturalis, ed. L. Kreuger and B. Falkenburg (Spektrum: Heidelberg).