Фізика розуму та мислення

Браян Д. Джозефсон ([email protected])

Кавендішська лабораторія, 19 Дж. Дж. Томсон-авеню, Кембридж CB3 0HE, Великобританія

Отримано: 13 березня 2019 р. / Прийнято: 28 березня 2019 р.

(с) Автор(и) 2019

Анотація

Ключові слова   Розум. Значення.  Семіотика.  Семіотичні риштування. Координація. Виготовлення форми. Дві культури.

Вступ: проблема розуму

Генрі Степп (Stapp 2016) є одним із багатьох вчених, які вважали, що квантова механіка є неповним описом природи, не даючи задовільного опису спостереження, у контексті якого здається, що аспект розуму, а саме намір і увага спостерігача є чинником, що впливає на результат. Вілер (1983) розвинув цю концепцію далі, припустивши, що з часом квантове спостереження, проведене відповідним чином, може призвести до того, що він називав «виготовленням форми». Однак він не запропонував детального аналізу. Усе питання квантового спостереження є заплутаним, що свідчить про необхідність нового підходу, заснованого на певному об’єднанні феноменів розуму, які не охоплюються нинішніми підходами, з одного боку, і матерії, яка є настільки охопленою, з іншого.

Подібні ситуації вже зустрічалися у фізиці. Наприклад, свого часу вважалося, що трансмутація елементів неможлива, але потім була відкрита радіоактивність і, як наслідок, фізиці став доступний абсолютно новий ландшафт.

У випадку розуму, хоча прийнято, що явища, пов’язані з розумом, такі як розв’язання проблем, дійсно мають місце, такі явища, як правило, вважаються невідповідними для фізики, в результаті чого подібне розширення сфери фізики не відбулося. Існує свого роду поділ на «дві культури», коли людей, які цікавляться механізмами розуму, як правило, не хвилює його можливе значення для фізики. Були винятки, такі як Бом (1985), але твори таких людей, як правило, відкидаються мейнстримом.

Той факт, що менталітет, тобто продуктивна обробка інформації, є чимось дуже відмінним від усього, що може запропонувати звичайна фізика, можна чітко проілюструвати, розглянувши такі питання, як «що таке лекція», які взагалі не можна розглядати в рамках звичайних рамок. З цього випливає, що слова певним чином мають значення, яке виділяється та плідно використовується асоційованими структурами. Бом припустив, за допомогою своєї концепції значущості соми, що матерія може бути пов’язана з невизначеною глибиною значення, у той час, як Барад (2007) ще раз обміркував, у зв’язку із зображенням, що включає концепцію, відому як агентський реалізм, «переплетення матерії та сенсу». Нижче використовується дещо інший підхід, можливо, більш відповідний для завдання інтеграції у фізику, який, сподіваємося, матиме здатність радикально змінити наше розуміння природи, так само як наше розуміння деталей біології змінило наше розуміння життя. Цей підхід передбачає синтез ряду наявних підходів.

 Знаки, семіотичні риштування та сходинки

По інший бік культурного розриву, згаданого вище, є фундаментальна ідея знака, дослідження якої почалося в семіотичних концепціях, розроблених у дев’ятнадцятому столітті Чарльзом Сандерсом Пірсом, нещодавно підхопленими біологами, тим самим започаткувавши предмет біосеміотики (Гоффмеєр 2008 a, 2008 б). Семіотика підкреслює роль інтерпретації, процесу, що з’єднує знаки з відповідними об’єктами, або, загалом, посередництва, процесу, що включає ситуації, коли третя сутність впливає на відносини між двома іншими. Такі механізми відіграють ключову роль у біології та є необхідними для ефективної біологічної функції.

Це вказує на те, що в підході вчених-фізиків до біології (див. Джозефсон 1988) чогось не вистачає, а саме того, що біологія включає не лише складові системи, але й взаємозв’язки між складовими системами, які не є заздалегідь зафіксованими, але самі розвиваються через посередництво ряду механізмів. Таким чином, Хоффмейер наводить приклад руху організму у відповідь на хімічний стимул (хемотаксис), поведінка якого залежить від «складної взаємодії приблизно п’ятдесяти різних білків». У зв’язку з цим він вводить концепцію семіотичного риштування для біологічного процесу, застосованого до будь-якого впливу, який діє на таку систему, щоб вона могла створити впорядковану поведінку, необхідну для успішного виконання даного процесу.(1) Такий вплив передбачає обробку інформації, що має відношення до цього процесу (і, відповідно, має значення в цьому контексті), що призводить до виведення коду, необхідного для вибору відповідної дії в певний час. Комп’ютерні програми та біологічні системи працюють таким чином, коли біологічні системи використовують хімічні реакції або нейронні механізми для виконання необхідних обчислень.

Хоффмейер також вводить поняття сходинки як метафору для опису того, як розвиваються системи, причому сходинка пов’язана зі знаннями, які система має на певному етапі розвитку певної навички (еквівалентно, з певною областю в межах простору дій, що включають цю навичку). Прогрес у знаннях, пов’язаний із переходом від однієї сходинки до іншої, підтримується риштуванням, що має відношення до просування в цьому конкретному напрямку. Розвиваючи метафору далі, кілька сходинок є менш надійними, ніж інші, для того, щоб з часом виникала постійно зростаюча колекція надійних сходинок. Ці концепції разом створюють картину розвитку навичок, яка тепер буде пов’язана з іншою метафорою, метафорою гри. 

Знання гри

Тепер ми повернемося до питання, що таке лекція. Відповідно до Фуко (Гаттінг і Оксала 2018), такі питання потрібно розглядати в історичних або археологічних термінах (і біосеміотика так само відзначає актуальність історії для розуміння поведінки системи, що розвивається).  Таким чином, лекція включає певний набір практик, які виникли у минулому і продовжуються, оскільки люди «знають гру», ідею, приховану в «мовних іграх» Вітгенштейна, і в словах пісні гурту ABBA:

ми знаємо початок, ми знаємо кінець

Майстри сцени

Ми все це робили раніше

і тепер ми повернулися, щоб зробити ще трохи

Таким чином, учасники таких ігор, прикладом яких є лекції, дотримуються процедур, отриманих раніше, що призводить до досягнення певної мети.

У зв'язку з цим можна виділити ряд моментів. У випадку мови загалом, Віноград (1972) створив успішну комп’ютерну модель, що включає набір певних процедур, просто реалізувавши в теоріях комп’ютерного програмного забезпечення те, що бере участь у мовній діяльності. Його успіх, прикладом якого є здатність правильно реагувати в контексті змодельованого блокового світу на складні вхідні дані, такі як запитання «чи є щось, що більше за будь-яку піраміду, але не таке широке, як річ, що її тримає?» підтримує погляд на структуру розуму, запропоновану тут і пов’язану з «суспільством розуму» Мінського (Мінський 1986), що різноманітні можливості розумової діяльності просто є результатом роботи ієрархії спеціалізованих систем, кожна з яких пов’язана з рядом потреб, що виникають у зв'язку з процесом в цілому, що полягає в ефективній комунікації.

У випадку з програмою Вінограда деталі процедур впровадження відповідних спеціалізації були введені вручну, але лінгвістичну діяльність загалом можна інтерпретувати з точки зору моделі сходинок, припускаючи прогресивне включення в систему таких нових можливостей, які є ефективними у певних ситуаціях. Очікується, що такому об’єднанню сприятимуть риштування, що втілюють конкретні концепції, наприклад, ідею про те, що слова можуть стосуватися об’єктів або відносин у навколишньому середовищі. Можна очікувати, що цьому конкретному принципу буде відповідати механізм риштування, який буде шукати такі взаємозв’язки та переконфігурувати себе, щоб відповідним чином реагувати в майбутньому. Можна очікувати, що подібні механізми риштувань існуватимуть і щодо інших аспектів мови, чия спільна діяльність з часом слугуватиме розвитку певних мов,  а також призведе до засвоєння мов окремими особами.

Спілкування за допомогою мови є прикладом іншого загального аспекту розуму, «опозиційної динаміки» Ярдлі (2010), посилання на сильно стримувальний вплив необхідності, щоб системи могли працювати разом, необхідності, відомої за тим, як вебсервери та веббраузери повинні дотримуватися певного протоколу, щоб передача інформації була ефективною.Пари систем у такій ситуації, як-от мовець і слухач у випадку мови, або специфікація в коді та те, що визначено цим кодом, повинні встановити, як досягти координації, загалом, за підтримки відповідних риштувань.

Коли група людей створила методи, пов’язані з такою навичкою, як мова, інші можуть скопіювати ці методи та скористатися їх перевагами.

Абстракції, символічні процеси та істина

Використання знака, як спочатку стверджував Пірс, а пізніше розвинули Дікон (1998) і Фаваро (2015), є трьох типів: іконічний, індексальний і символічний. Перші два типи знаків включають сутності в найближчому оточенні, але символічне використання, яке, здається, обмежується людьми, може включати маніпуляції, що стосуються сутностей, відсутніх у найближчому оточенні, цю здатність Дікон приписує людській спроможності уникати надмірної зануреності в поточну ситуацію під час розумової діяльності.Це  можна зрозуміти з точки зору механізмів пам'яті, які можуть як би утримувати знаки, щоб мати можливість системно діяти з ними, і тим самим розвивати «ігри», такі як математика. Таким чином, можна стверджувати (Джозефсон 2012), що геометрія виникла на основі діяльності, що включає фізичні лінії та точки, факти, які були ідеалізовані Евклідом, мислення якого призвело до набору аксіом і до похідних теорем, як результат поетапного прогресу  компетентності того типу, про який йдеться. Той факт, що знаками, хоч вони й походять із конкретної реальності, можна згодом  маніпулювати способами, не пов’язаними з ситуацією, в якій людина перебуває в цей момент, робить можливими «символічні фантазії». Це породжує питання про те, що обмежує такі абстракції, щоб зробити їх значущими. У попередньому індексальному використанні знаків, які передбачають взаємозв’язки, узгодженість (пов’язану з опозиційною динамікою) між символічною діяльністю та тим, що присутнє в середовищі, є важливою, і це в рівній мірі може стосуватися символічної абстракції: наприклад, математик може фантазувати, що мінус один має квадратний корінь, а потім спробувати побудувати послідовну схему на рівні символічної діяльності, створюючи таким чином синтетичну реальність, у якій можуть діяти інші. Ось про що розмова; індивіди розробляють інструменти для створення синтетичної реальності на основі свого минулого досвіду (порівняйте це зі створенням реальних об’єктів за допомогою конструктора на основі описів у мові) і можуть співпрацювати у їх використанні.

Яка фізика?

Поки що обговорення в основному включало точку зору обробки інформації, ігноруючи питання основоположної фізики. Її мотивацією була ідея (див.. Джозефсон 2002; Барад 2007) про те, що розумові процеси актуальні на рівнях, відмінних від звичних, таких як мозок, і залучені в таких контекстах, як квантове спостереження. Таким чином, виникає питання, які обставини можуть викликати явища, схожі на розум. Маловідомий предмет кіматики (Рейд 2017) цікавий тим, що він показує, що явища, пов’язані з психічними, можуть відбуватися навіть у начебто простих системах, таких як вода.Сфера дослідження передбачає використання інструменту, відомого як цимаскоп, який використовується для спостереження за поверхнею води, яка акустично збуджується сигналом, який може бути, наприклад, певної частоти (Шелдрейк і Шелдрейк 2017) або сигналом, отриманим із музики. (Бьюкенен 2012). Коли амплітуда сигналу збільшується, в якийсь момент виникає нестабільність, яка спочатку супроводжується хаосом, але за певних умов система встановлюється до певної просторової моделі, що залежить від сигналу, з накладеними коливаннями. Фактично ми маємо систему, яка «виявляє» стабільну відповідь на сигнал. Більш дивно, що застосування до води сигналу, отриманого від ехолокаційного дельфіна, виявило, що він відновлює форму об’єкта, який був джерелом відлуння, здатність якого може залежати від утворення структури у воді. Залишається з’ясувати, що саме лежить в основі таких явищ і чи можуть вищі рівні складності, включаючи поведінку, подібну до розуму, виникати подібними засобами.

У наведеному вище ми маємо ситуації, коли дві фізичні сутності (наприклад, коливання води та її просторовий малюнок) впливають одна на одну, у деяких випадках створюючи згодом стабільну ситуацію, тоді як в інших випадках системи залишаються фактично некорельованими. Здавалося б, це важливий фізичний механізм, що лежить в основі семіотичної поведінки, третя система, яка забезпечує фоновий механізм, що лежить в основі взаємного впливу, тоді як у випадках, подібних до тих, що обговорюються у зв’язку з мовою, одиниці можуть об’єднуватися все складнішими й  складнішими способами, утворюючи конфігурації, що мають загальну стабільність, «переходячи» від однієї конфігурації до іншої, коли нові потенційно стабільні комбінації з’являються через випадкові зустрічі.

Зв'язки з квантовою механікою

Залишається відкритим питання, до якої міри єдиний підхід, що поєднує наведені вище аналізи з аналізами традиційної фізики, може бути можливим, включаючи, наприклад, відкриття паралелей між квантовими явищами та розумом, як ті, про які розповідає  Джозефсон (2002). Ідеї щодо того, як ці два домени пов’язані, також обговорювалися Барадом (2007), який, наприклад, розмірковує про «апарат», на який посилається Бор у зв’язку з квантовим спостереженням у спосіб, що подібний до семіотичних риштувань Гофмейєра, обидва з яких мають вплив на спрямування розвитку певними способами. Барад також вводить концепцію «внутрішніх дій» (взаємодії в унітарній системі), яка порівнює як заплутаність, так і опозиційну динаміку в тому, як вони залучають дві або більше систем, що діють як одна.

Інший потенційний зв’язок – це «зворотний причинно-наслідковий зв’язок», концепція, яка припускає вплив назад у часі (наприклад, Ахаронов і Грас 2005), хоча в поточному підході вплив назад у часі є цілком очевидним. Сазерленд (2016), наприклад, стверджує, що визначення стану в термінах певної майбутньої ситуації, а також минулого дозволяє відновити локальність у випадку заплутаного стану і замінити статистичні описи онтологічними. Але значною мірою те саме стосується ситуацій, керованих процесами, схожими на розум, у контексті яких не потрібно припускати зворотний причинний зв’язок. Щоб побачити це, візьміть до уваги той факт, що якщо ми знаємо, де людина знаходиться в цей момент, то для прогнозування майбутнього потрібно враховувати багато факторів, і висновок, можливо, доведеться виразити в статистичних термінах. Проте, якщо ми знаємо, де людина буде деякий час у майбутньому, тоді невизначеність може бути усунена, що дасть змогу передбачити проміжну діяльність.

Резюме

Основна проблема квантової механіки полягає в тому, що рішення людини про те, який аспект природи спостерігати, може мати реальні наслідки, і незрозуміло, як така розумова діяльність може бути інтегрована з традиційною фізикою; ми не можемо просто залишити поза увагою спостерігача. Теза, наведена вище, полягає в тому, що семіотика (теорія знаків) відіграватиме центральну роль у такій майбутній інтегрованій фізиці, а основним завданням такої фізики майбутнього буде подолання розриву між знаками та явищами, які розглядає сучасна фізика, таким чином досягаючи інтегрованої точки зору Подібна ситуація виникає у звичайній науці, де між фундаментальною фізикою та біологією існує такий розрив, який можна подолати, враховуючи належним чином послідовність рівнів, використовуючи низку спеціалізованих підходів для їх вирішення.

У цьому випадку основною концепцією є семіотична тріада, де одна сутність впливає на відносини між двома іншими. За відповідних обставин такі відносини виникають спонтанно. З такої вихідної точки може наростати функціональна складність, як обговорювалося у зв’язку з мовою. Крім того, мова може еволюціонувати таким чином, щоб мати можливість символізувати абстракції, включаючи математику, що потенційно може призвести, відповідно до «виготовлення форми» Вілера, до виникнення всесвітів, які підкоряються математичним законам, і можливого впливу механізмів розуму на життєві процеси в такому всесвіті та на хід еволюції. В принципі, має бути можливим створення детальної картини в таких напрямках протягом часу, дотримуючись традиційних методологій для оцінки ідей у фізиці, таких як побудова та тестування відповідних моделей. Це не буде простим процесом, але, можливо, не буде іншого способу вийти за рамки неминучих обмежень, пов’язаних із застарілою ідеєю про те, що складність реальності можна звести до формули. (2)

Дотримання етичних стандартів

Конфлікт інтересів        Автор заявляє про відсутність конфлікту інтересів.

Відкритий доступ          Ця стаття розповсюджується згідно з умовами міжнародної ліцензії Creative Commons At tribution 4.0 (http:/ /creativecommons.org/licenses/by/4.0/), яка дозволяє необмежене використання, розповсюдження та відтворення на будь-якому носії за умови, що ви вкажете належне посилання на оригінального автора(ів) і джерело, надати посилання на ліцензію Creative Commons і вказати, чи були внесені зміни.

Список літератури

Ааронов, Ю. та Еял Ю. Грус (2005). Двочасова інтерпретація квантової механіки. https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0507269.pdf

Барад, К. (2007). Зустріч із Всесвітом на півдорозі: квантова фізика та взаємозв’язок матерії та сенсу, Duke University Press. ISBN 978-0-8223-3917-5.

Бом, Д. (1985) Сома-значущість: нове уявлення про зв’язок між фізичним і психічним, http://www.rebprotocol.net/somasig.pdf.

Бьюкенен, Гарі Роберт (2012). Кіматика «Місячна соната». https://youtu.be/dv9UMJbU1kI

Дікон, Т. (1998). Символічний вид: спільна еволюція мови та мозку. Нью-Йорк: WW Norton and Co.

Фаваро, Д. (2015). Символи ґрунтуються не на речах, а на риштованих відносинах та їхніх семіотичних обмеженнях (або як референційна загальність риштувань символів розвиває уми).Біосеміотика, 8(2). https://doi.org/10.1007/s12304-015-9234-3 www.researchgate.net/publication/277607766_Symbols_are_Grounded_not_in_Things.

Гуттінг, Гері та Оксала, Йоганна (2018), Мішель Фуко, Стенфордська енциклопедія філософії, Едвард Н. Залта (ред.) https://plato.stanford.edu/archives/sum2018/entries/foucault/

Ханкі, А. (2015). Основа комплексності для феноменології: як критичні стани інформації пропонують новий підхід до розуміння досвіду себе, буття та часу. Прогрес біофізики і Молекулярна біологія, 119, 288–302 https://philarchive.org/rec/HANACB-4.

Хоффмейєр, Дж. (2008a). Семіотичний каркас живих систем. У М.

Барб’єрі (Ред.), Вступ до біосеміотики: новий біологічний синтез (Вип. 2008. С. 149–166). Дордрехт: Спрінгер http://jhoffmeyer.dk/One/scientific-writings/semiotic-scaffolding.pdf.

Хоффмейер, Дж. (2008b) Біосеміотика: дослідження ознак життя та життя ознак. Преса Чиказького університету.

Джозефсон, Б. Д. (1988). Межі універсальності квантової механіки. Found Phys., 1195-204 (1988), 18 https://philpapers.org/rec/JOSLTT-2.

Джозефсон, Б. Д. (2002). За межами квантової теорії: перегляд реалістичної психобіологічної інтерпретації реальності. Біосистеми, 64(1–3), 43–45, січень 2002 р. https://arxiv.org/abs/quant-ph/0105027.

Джозефсон, Браян Д. (2012). Участь біологічного спостерігача та «закон без закону» Вілера. Integral Biomatics: tracing the way to reality», Proceedings of iBioMath 2011, Paris and ACIB ’11, Stirling UK, P. L. Simeonov, L. S. Smith, A. C. Ehresmann (Eds.), Springer-Verlag, 2012. https://arxiv.org/abs/1108.4860

Джозефсон, Браян Д. і Тетіс Карпентер (1996). Що музика може розповісти нам про природу розуму? Платонічна модель. Стюарт Р. Хамерофф,

Alfred W. Kaszniak & Alwyn C. Scott (eds.), Toward a Science of Consciousness, MIT Press. 1996. https://philpapers.org/rec/JOSWCM

Кастнер, Р.Є. (2012). Посибілістська трансакційна інтерпретація та теорія відносності. https://arxiv.org/abs/1204.5227

Келсо, Скотт (2013), Координаційна динаміка. Енциклопедія складності та системознавства. https://www.researchgate.net/publication/301949127_Coordination_Dynamics

Мінський М. (1986). Суспільство розуму. Нью-Йорк: Саймон і Шустер. Рейд, Джон Стюарт (2017). Секрети кіматики. https://youtu.be/uMK3OVBjx2Q

Шелдрейк і Шелдрейк. (2017). Детермінанти хвиль Фарадея у зразках води коливалися вертикально в діапазоні частот від 50 до 200 Гц. Вода, 9, 1–27, 25 жовтня 2017 р. http://www.waterjournal.org/uploads/vol9/sheldrake/WATER.2017.10.Sheldrake.pdf.

Стапп, Х.П. (2016). Розв'язання проблеми розум-тіло? https://www.youtube.com/watch?v=vcfKKxFLDUY

Сазерленд, Родерік (2016). Як допомагає ретрокаузальність. arXiv:1706. 02290. Вілер, Дж.А. (1983). Закон без закону. Квантова теорія та вимірювання, під ред. Вілер, Дж.А. та Zurek W.H., 182–213. https://what-buddha-said.net/library/pdfs/wheeler_law_without_law.pdf.

Віноград Т. (1972). Розуміння природної мови. Когнітивна психологія, 3, 1–191.

Ярдлі, І. (2010) Кругова теорія. https://www.circular-reality.com

__________________

(1) Після подання цієї статті автору стало відомо про підхід до розуміння складності біологічних систем, відомий як координаційна динаміка (Kelso 2013), заснований на вивченні того, як складові частини об’єднаних сутностей координуються одна з одною через обмін значущої інформації. Такий аналіз, імовірно, значно прояснить концепцію риштувань, що призведе до більш детального розуміння механізмів розуму.

(2) Зауважте, що з практичних міркувань у наведеному вище аналізі можна обговорити не всі відповідні галузі досліджень, прикладами таких додаткових досліджень є нейронауки та нейронні мережі, біологія складності (Ханкі 2015), версії Кастнера транзакційної інтерпретації квантової механіки, що включає «реальність можливості» (Кашнер 2012), яка, як і в цьому формулюванні, не викликає зворотного причинно-наслідкового зв’язку, і, нарешті, значення, пов’язане з музичними формами (Джозефсон та Карпентер 1996).

Примітка видавця     Springer Nature залишається нейтральною щодо претензій на юрисдикцію в опублікованих картах та інституційних зв’язках.