Мы способны проводить измерения чёрных дыр, но не в состоянии излечить простуду
Альберт Эйнштейн сказал, что «самое непостижимое свойство Вселенной состоит в том, что она постижима». И удивлялся он недаром. Мозг человека в результате эволюции выработал систему адаптации, но его основная нейронная архитектура едва ли изменилась с тех пор, как наши предки рассекали саванны и справлялись с трудностями жизни. И на самом дел поразительно, что этот же мозг позволяет нам находить смысл в квантовом мире и в космосе, в понятиях, крайне далеко ушедших от того «здравого смысла» повседневного мира, где происходила наша эволюция.
Но я думаю, что в какой-то момент наука нажмёт на тормоза. И произойти это может по двум причинам. Оптимистичная — мы подчистим и схематично обрисуем определённые области (например, атомную физику) так, что там уже нечего будет добавить. Другая, более тревожная — мы достигнем ограничений способности нашего мозга. Могут существовать концепции, необходимые для полного понимания физической реальности, о которых у нас будет представления не больше, чем у обезьяны по поводу дарвинизма или метеорологии. И некоторым открытиям придётся ждать послечеловеческого интеллекта.
Вообще, научное знание удивительно фрагментарное — а глубочайшие загадки часто находятся где-то рядом. Сегодня мы можем убедительно интерпретировать результаты измерений, показывающих столкновение двух чёрных дыр, находящихся более чем в миллиарде световых лет от Земли. Тем временем мы мало чего достигли в лечении насморка, несмотря на огромные продвижения эпидемиологии. То, что мы можем быть уверены в существовании загадочного и удалённого космического явления, одновременно оказываясь в затруднительном положении из-за повседневных вещей, не настолько парадоксален, как сначала кажется. Астрономия гораздо проще биологии и других наук о человеке. Чёрные дыры, кажущиеся нам экзотическими, одни из самых простых объектов природы. Их можно точно описать простыми уравнениями.
Как нам определить сложность? Вопрос того, как далеко способна зайти наука, частично зависит от ответа. Что-то, состоящее всего из нескольких атомов, не может быть слишком сложным. Крупные вещи тоже не обязаны быть сложными. Несмотря на огромный размер, звезда — объект довольно простой. Её ядро настолько горячее, что сложные молекулы разрушаются и никаких химических соединений там нет, так что остаётся, по сути, аморфный газ из атомных ядер и электронов. А можно рассмотреть кристалл соли, состоящий из атомов натрия и хлора, упакованных вместе очень плотно так, чтобы создавать повторяющуюся кубическую решётку. Если взять большой кристалл и порубить его, то его структура практически не меняется до тех пор, пока его не разберёшь до отдельных атомов. Даже если он будет крупным, кусок соли нельзя назвать сложным.
Атомы и астрономические явления — очень большие и очень маленькие — могут быть довольно простыми. А вот между ними начинаются сложности. Самое сложное из всего — это живые существа. У животного есть внутренние структуры на всех масштабах, от белков в отельных клетках до конечностей и основных органов. Оно не может существовать порубленным на куски так, как кристалл соли продолжает существовать, когда его разрежут. Оно умирает.
Научное понимание иногда представляют в виде иерархии, упорядоченной на манер этажей здания. Всё, что связано с более сложными системами, располагается выше, а всё, что попроще — ниже. Математика сидит в подвале, над ней идёт физика частиц, потом остальная физика, потом химия, потом биология, потом ботаника и зоология, и наконец, бихевиоризм и социальные науки (экономика, наверняка, предъявляет права на пентхауз).
Сортировка наук не оспаривается, но встаёт вопрос, действительно ли науки первого этажа — в частности, физика частиц — более глубокие или всеобъемлющие, чем другие. В каком-то смысле так и есть. Как поясняет физик Стивен Вайнберг в книге «Мечты об окончательной теории» (1992) [Dreams of a Final Theory], все объясняющие ответы указывают вниз. Если вы, как упрямый ребёнок, повторяете «почему, почему, почему?», вы оказываетесь на уровне частиц. С точки зрений Вайнберга все учёные — редукционисты. Они уверены, что всё, сколь угодно сложное, является решением уравнения Шрёдингера — основного уравнения, управляющего поведением системы согласно квантовой теории.
Но объяснение редукционистов не всегда лучшее или самое полезное. «Больше — значит, по-другому», — как сказал физик Филип Андерсон. Всё сколь угодно сложное — тропические леса, ураганы, человеческие сообщества — состоит из атомов и подчиняется законам квантовой физики. Но даже если эти уравнения можно было бы решать для огромных скоплений атомов, они не дали бы нам того просветления, которое ищут учёные.
Макроскопические системы, содержащие огромное количество частиц, демонстрируют возникающие свойства, которые лучше всего понимать в терминах новых, неуменьшаемых концепций, подходящих для данного уровня системы. Валентность, гаструляция (дифференциация клеток при развитии эмбриона), импринтинг, естественный отбор служат примерами таких явлений. Даже настолько не загадочное явление, как течение воды в трубах или реках, лучше понимать в терминах вязкости и турбулентности, чем в виде отношений отдельных атомов. Специалисты по механике жидкостей не обращают внимания на то, что вода состоит из молекул H2O; они могут понимать, как разрушаются волны и когда поворот приводит к сбиванию потока только потому, что представляют жидкость в виде непрерывного вещества.
Новые концепции особенно важны для нашего понимания особенно сложных вещей — к примеру, миграции птиц или человеческого мозга. Мозг — это набор клеток; картина — это набор химических пигментов. Но важно и интересно то, как появляются структуры и закономерности, когда мы двигаемся вверх по уровням — то, что можно назвать проявляющейся сложностью.
Так что редукционизм в каком-то смысле верен. Но он редко верен в полезном смысле. Лишь 1% учёных изучают физику частиц или космологию. Остальные 99% работают на более высоких уровнях иерархии. Их сдерживает сложность их темы, а не недостаток понимания субъядерной физики.
Вот так на самом деле получается, что аналогия между наукой и зданием — плохая. Слабый фундамент подвергает опасности структуру здания. И наоборот, науки высших уровней, работающие со сложными системами, не страдают от ненадёжных основ. Каждый уровень науки обладает своими, отдельными объяснениями. Явления разных уровней сложности необходимо понимать в терминах различных, неуменьшаемых концепций.
Можно ожидать больших прорывов на трёх фронтах: очень малое, очень крупное, и очень сложное. И тем не менее, рискну предположить, что нашему пониманию есть пределы. Первыми, кто может достичь этих пределов, могут стать попытки понять очень сложные системы — такие, как наш мозг. Возможно, сложные скопления атомов, будь то мозг или электронные машины, неспособны узнать всё о себе самих. И мы можем столкнуться с другим барьером, если попытаемся последовать по стрелочкам Вайнберга ещё ниже: если они приведут к той геометрии многих измерений, которую рисуют себе специалисты по теории струн. Физики могут никогда не понять основы пространства и времени потому, что их математика окажется слишком сложной.
Моё заявление об ограничениях человеческого познания оспаривал Дэвид Дойч, выдающийся физик-теоретик, придумавший концепцию «квантовых компьютеров». В его провокационной и прекрасной книге «Начало бесконечности» (2011) [The Beginning of Infinity], говорится, что любой процесс в принципе вычислим. Это так. Однако, возможность что-то подсчитать не равна возможности это понять. Прекрасный фрактальный рисунок, множество Мандельброта, описывается алгоритмом в несколько строчек. Его форму можно построить даже на компьютере скромной мощности.
Но ни один человек, имея перед собой один лишь алгоритм, не сможет представить себе этот чрезвычайно сложный рисунок так, как он может представить себе квадрат или круг.
Чемпион мира по шахматам Гарри Каспаров пишет в книге «Глубокая мысль» (2017), что «человек вместе с машиной» могут сделать больше, чем по отдельности. Возможно, новые открытия будут сделаны при помощи усиливающего симбиоза двух этих сущностей. К примеру, в разработке лекарств и в материаловедческих исследованиях использование компьютерных симуляций даёт всё больше возможностей, чем лабораторные эксперименты. Смогут ли машины в итоге качественно превзойти нас — и стать разумными — пока вопрос спорный.
Абстрактное мышление, доступное биологическому мозгу, предопределило появление культуры и науки. Но эта активность, идущая на протяжении не более нескольких десятков тысячелетий, возможно, служит кратким предшественником более мощных послечеловеческих разумов — появившихся благодаря не дарвиновскому отбору, а «разумной разработке». Можно спорить о том, принадлежит ли будущее органическим послелюдям или электронным суперумным машинам. Но мы будем неуместно антропоцентричными, считая, что исчерпывающее понимание физической реальности подвластно человеку, и что на долю наших далёких потомков не останется никаких тайн.
Комментарии (28)
joker2k1
20.12.2017 16:54А какова цель познания? Познание ради познания? Может быть непознанное в роли «неуловимого Джо»? Кто захочет объяснять и понимать природу явлений, которые чудовищно сложны, и не понятно как могут быть использованы результаты этих исследований? Та же квантовая механика всего лишь статистическая модель, необходимая для расчетов. Но именно природу процессов мы уже понять не в силах. Может пока, а может и вообще никогда, нет в этом мире способа увидеть этот механизм.
george_vernin
20.12.2017 18:46О это важный вопрос. Для меня это кажется таким естественны.
Зачем именно природа процессов? Зачем «понимание» в классическом виде. И почему квантвоая механика — это статисткика?
В мире миллион не решенных задач
Из них тысячи жизненоважных
Бессмертие
Колонизация космоса.
Добавляйте сами сюда все остальное… :)joker2k1
21.12.2017 03:00Ну может я косноязыко выразился, но я имею ввиду что квантовая механика — для нас это игра бога в кости(хорошее выражение Эйнштейна), мы видим только вероятности. Но почему так происходит, у нас могут быть только теории, которые впишутся в эти вероятности.
Когда то путь солнца и звезд по небу тоже был загадкой, и строились теории, которые это объясняли, одна из них — гелиоцентричная, оказалась верной. Но только потому что мы узнали это. А вот с квантовой механикой до сих пор не ясно. Именно это я имел ввиду под природой явлений.artskep
21.12.2017 08:57Как Бор метко ответил Эйнштейну «не говорите чего делать Богу».
Принять факт, что какой-то естественный процесс принципиально случаен контринтуитивно, но не значит, что это не так.joker2k1
21.12.2017 13:42Тут прикол в том что ни Бор ни Эйнштейн не знали как на самом деле-то ) Просто Бору было достаточно видеть результаты игры в кости, и вероятностно проанализировать их, а Эйнштейну этого было мало, он хотел знать идет ли эта игра вообще.
DaylightIsBurning
21.12.2017 14:02Можно по-разному интерпретировать это диалог.
Мне кажется, что Бор не захотел принимать на веру гипотезу, которую нельзя было проверить в его время, а Эйнштейн пошел на поводу у своей интуиции и принял гипотезу о скрытых параметрах как рабочую.
Сегодня мы знаем, что почти все возможные варианты гипотезы Эйнштейна ошибочны. Вот тут доклад о том, как фальсифицировались всё более и более широкие группы моделей скрытых параметров.
george_vernin
21.12.2017 17:53Мне кажется то что я писал в конце — целиком пропущенно.
А именно большие задачи которы стоят перед человечеством
Olorin111
22.12.2017 12:37квантовая механика — для нас это игра бога в кости(хорошее выражение Эйнштейна), мы видим только вероятности.
А для вас важнее субъективное восприятие, или математически абсолютно(ну не совсем — но это отдельная история) объективное описание? На самом деле квантовое описание является абсолютно точным. Движение частиц вполне себе детерминистично. А то, что мы «видим вероятности» — это лишь следствие ущербности(в какой-то мере) нашего не всеобъемлющего восприятия, и, как я все еще надеюсь, неполноты теории. Больше надеюсь, все-же, на второй вариант.
artskep
20.12.2017 18:51«познание ради познания» вполне неплохая причина. Конечно, было бы неплохо, чтобы это познание можно было бы где-то применить, но в фундаментальной науке это не так уж и важно.
Та же квантовая механика начиналась как попытка разрешить проблемы в сугубо теоретических вопросах (таких как устройство атома, фотоэффект и прочее). Сейчас же используется в практической деятельности. Повезло.
Реликтовому излучению не повезло — практического применения нет. Что не мешает астрофизикам строить свои теории по поводу эволюции Вселенной.
«Кто захочет»? Ученые. И хотят и изучают. LHC, LIGO как пример огромных экспериментов, которые не имеют пока никакой пользы кроме расширения познаний мира.
Насчет «понять природу процессов» — когда я это слышу я всегда не понимаю какого именно понимания надо? Есть модели, описывающие процесс? Эти модели экспериментально подтверждаются? Значит есть понимание. То, что они контринтуитивные и требуют сложного матаппарата — не важно. Ньютоновское объяснение движения планет тоже во многом контринтуитивно и мат. аппарат там (для своего времени) был очень непрост. Да чего там говорить — многие и сейчас не понимают почему спутники с орбиты не падают сами.
Просто мы уже привыкли.joker2k1
21.12.2017 03:05Понять природу процессов важно, чтобы получить следствия из этого. И куда копать дальше. Вероятностная модель ограничивает понимание, она сосредоточена на практическом применении тех процессов, которые она описывает и которые надо использовать для чего либо.
Ну по аналогии: мы можем знать распределение смертей при полете на самолетах, и если мы ничего не знаем о самолетах, нам это не позволит их никак улучшить или изменить это распределение. Мы просто сможем минимизировать смерти, или как то объяснить их природу, но сам самолет останется для нас «черной коробкой».
joker2k1
21.12.2017 04:01А на счет «познания ради познания», то конечная цель — общая теория «всего»? А достижима ли она вообще? Счас наука мне видится ребенком, столько не познанного вокруг, столько нового, что можно изучить, понять, познать, испльзовать. Но ведь есть и позиция старца, когда когда знаешь много, но понимаешь что всего уже не познать, что полной картины мира никогда не сложить. И не только потому что нет уже сил, а скорее ты сколько уже знаешь о мире, что видишь более полную картину и разорванность полотна познания, пробелы в котором никогда не заполнить исходными данными. Будет ли наука в такой позиции когда либо?
artskep
21.12.2017 08:51Вы пытаетесь найти какую-то прагматичную «монетизируемую» цель в процессе познания, а это не всегда так. Да, многим людям интересен процесс узнавания чего-то нового о мире, чего раньше было неизвестно. Совершенно необязательно, чтобы эта цель была достижима теоретически (типа теории «всего»). Скорее всего она будет недостижима, т.к. человечество всегда находит и создает что-то новое (как пример
— создание вычислительных машин создало новые направления в науке, которых до этого не было принципиально).
Сравнивайте науку не с инженерией, а с искусством. Картина, конечно, нужна, чтобы дырку в обоях закрывать, но все-таки, как произведение искусства она имеет свой отдельный смысл, который хотел выразить художник, и который видят смотрящие на нее. Картины пишут не только для того, чтобы декорировать стены, и, естественно, не для того, чтобы написать все возможные картины и успокоиться.joker2k1
21.12.2017 13:37Ну тогда мы должны понимать, что наука может стать «соляристикой» как в небезизвестном романе Лема. Когда данных очень много, но толку от них никакого. И прорыва просто быть уже не может. Сложно изучать многомерные объекты по их проекции на плоскость, много информации теряется от таких преобразований. Слишком много неизвестных в уравнениях, именно с этим столкнулись приверженцы теории струн уже сейчас.
coturnix19
21.12.2017 11:55У познания самого по себе цели нету, это и замечают философы которые пытаются рассматривать его «вне контекста». Отсутствия смысла у познания это не ошибочный результат, ошибка в предпосылках. Но если рассматривать конкретно познание мира человеком то все тут же становится понятно: познание есть результат эволюции. Те общества, в которых познание не ценилось, со временем проигрывали в «эволюционной борьбе», и т.о. культурная и/или биологическая эволюция систематически толкала человечество в сторону все большего получения удовольствия от процесса познания.Поэтому кмк именно такой в нем смысл, если брать его само по себе — получение удовольствия=бессмысленная забава.
telobezumnoe
21.12.2017 16:15цель познания -прогнозирование, построение моделей, позволяющих заранее видеть причину и следствие, и как следствие возможность влиять на будущее
artskep
20.12.2017 16:58Такое ощущение, что автор придумывает какой-то неверный постулат, а потом доблестно его громит.
Сначала решил свести науку к редукционизму. Потом свести ее к «возможности представить»…
Это все философы перетерли уже давно. Да и даже студенты старших курсов не сильно парятся работая с фракталами, бесконечномерными пространствами или социологическими явлениями, которые до атомов не редуцируют, что характерно.
Наука — это знание, полученное путем научного метода (и посему, есть надежда, что это знание достаточно объективно и достоверно). Зачем придумывать что-то еще?
RealFLYNN
20.12.2017 17:19У научного познания есть совершенно четкие границы — это критерий научности. Все, что не укладывается в Попперовский позитивизм (по крайней мере сейчас) становится недоступно для научного познания. Не стоит забывать, что кроме верифицируемости есть и другие критерии научности, а рациональное познание вообще может продолжаться и далеко за пределами позитивизма (вспомним хотя бы Лосского и его "рациональную интуицию" — тоже вполне себе познание). Прежде, чем задумываться о принципиальной познаваемости вселенной и прочих рациональных вещах, стоит решить именно этот вопрос, это первая граница научного познания.
Вторая граница научного познания заключается в его целесообразности. Самое ценное, что есть сейчас в позитивистских открытиях — это их предсказательная способность. Новые законы, эффекты и теории появляются в научном обществе на свет, по большому счету для того, чтобы сделать окружающую нас действительность предсказуемой и, через это, — эксплуатируемой. Что если рано или поздно мы столкнемся с фундаментальным открытием, которое раскроет некую сторону нашего мира, как полностью детерминированную, но тем не менее абсолютно непредсказуемую систему? Имеет ли такое открытие смысл? Стоит ли продолжать работать в таком направлении, если с самого начала ясно, что мы не сможем это применить для улучшения качества жизни?
А о способностях человеческого мозга волноваться не стоит — мы постоянно придумываем абстракции и инструменты, помогающие нам оперировать тем, что противоестественно природе нашего ума. Дискач!
worldmind
22.12.2017 14:11Именно, наука давно не опирается на способности мозга т.к. наши модели находятся вне его — записанные в математическом виде.
С ними можно работать по частям решая, шаг за шагом уравнения, где каждый шаг нам по силам, ну или нашим компьютерам.
kauri_39
20.12.2017 22:50Если научное познание нуждается в экспериментах и наблюдениях для подтверждения новых научных гипотез, то да, у него есть ограничения — в плане экспериментального подтверждения очередных гипотез.
В исследовании микромира фундаментальным ограничением служит слишком высокая энергия фотона. Она разрушает, меняет свойства частиц материи, которых изучают обстрелами фотонов. Отсюда — неопределённость Гейзенберга и вероятностное описание процессов в микромире.
В исследовании макромира фундаментальным ограничением служит слишком медленная скорость света. Она не позволяет получать информацию о текущем состоянии удалённых объектов, ограничивает поступающую к нам информацию космологическим горизонтом. Поэтому мы видим лишь малую часть нашей Вселенной, а не всю её. И тем более не можем увидеть соседние вселенные. Поэтому все варианты мультиверсов останутся на уровне гипотез — более или менее вероятных.
Но есть единственный вариант мультиверса, который может быть, и уже проверен экспериментальным путём. Но чтобы его понять, начнём по-порядку:
В моей последней здесь публикации есть вывод общего закона эволюции материи. Закон предполагает существование сверхсветовой связи (в частности, мгновенного обмена информацией) между взрослыми цивилизациями нашей Вселенной.
Из закона следует как превращение Вселенной в единый разумный организм, так и существование множества таких организмов — множества вселенных: от разумных до безжизненных.
Расширение и взаимное сжатие вселенных ведёт к образованию из них плотной среды — пространства более масштабной вселенной (макровселенной). Элементами праматерии в ней явятся разумные вселенные, они будут её фотонами. Системы фотонов образуют её элементарные частицы материи.
Соответственно фотонами нашей Вселенной являются разумные вселенные предыдущего масштаба (микровселенные). Системы фотонов — это все элементарные частицы материи.
Поэтому существует 5 измерение: бесчисленное множество масштабов вселенных как в сторону микро, так и в сторону макро масштабов относительно пространства-времени нашего масштаба. Из вселенных исходного масштаба образуются вселенные следующего масштаба.
В этом активно участвуют разумные вселенные — фотоны в каждой образующейся вселенной следующего масштаба. Их первые системы — кварки и антикварки — конкурируют между собой в организации полнометражной эволюции материи в своей вселенной. Они используют для этого мгновенный обмен информацией между собой — вселенский "Интернет". Победившие системы последовательно создают во вселенной все формы материи. Поэтому можно считать, что совокупный Разум всех кварков нашей Вселенной и есть Бог.
Для проверки общего закона эволюции, вытекающего из него варианта мультиверса и сущности Бога достаточно выявить наличие мгновенного обмена информацией между фотонами и другими частицами материи. Наличие мгновенной связи между ними подтверждается путём их введения в запутанное состояние. Это было сделано в ходе проверок неравенств Белла. Они доказали неправоту Эйнштейна и существование "чудовищного дальнодействия".
- Это научная основа будущей глобальной идеологии человечества или его мировоззрения как единого планетарного организма. Такая идеология призвана объединить народы Земли в решении противоречий первичного мирового порядка, мобилизовать их на переход к более совершенному миропорядку и подготовить человечество к интеграции во вселенскую систему цивилизаций.
Exchan-ge
21.12.2017 03:07Мы способны проводить измерения чёрных дыр, но не в состоянии излечить простуду
Ложная посылка. Более верный вариант:
Нам представляется, что мы способны проводить измерения чёрных дыр, хотя по факту не способны излечить даже простуду.
Англичанин мистер Хопп
Смотрит в длинный телескоп.
Видит горы и леса,
Облака и небеса.
Но не видит ничего,
Что под носом у него (с)
lavmax
21.12.2017 15:56мы достигнем ограничений способности нашего мозга
Меня уже некоторое время не покидает ощущение, что мы близки к этим границам. ИИ наше все, он теоретически способен их преодолеть.
VnNort
21.12.2017 23:19Мы способны познать столько, сколько позволит нам Бог. И ведь это не опровергнуть, т.к. не возможно познать.
Vbeerby
21.12.2017 23:19А как вам такой вариант: Познания — созидают познаваемое. Как текстуры в майнкрафте — их нет, до тех пор пока вы не начнете двигаться к краю…
Новая элементарная частица будет найдена, как только в достаточной степени возникнет потребность в ней
DS28
22.12.2017 05:20мы можем убедительно интерпретировать результаты измерений, показывающих столкновение двух чёрных дыр, находящихся более чем в миллиарде световых лет от Земли. Тем временем мы мало чего достигли в лечении насморка, несмотря на огромные продвижения эпидемиологии.
Зачем лечить то, что проходит само и не несёт больших рисков?
Болезнь знаем, симптомы снимать умеем. Потенциально можем и лечить, но нужно определить вирус(их много) и подобрать лекарство. Пока будем это делать (а это ещё и не дёшево) — болезнь уже прошла…
Moog_Prodigy
Границы есть как минимум, через законы физики. В том же изучении ЧД наблюдается философии куда больше, чем в других областях. Уравнение составили, проверили на практике — сходится. А дальше что? До ближайшей ЧД никакой жизни долететь не хватит. Остаются пассивные наблюдения.
Ну а потом, когда человек доберется до этих обьектов, неизбежны новые открытия и уравнения будут пересматриваться.
То есть, познание в теории небесконечно, но для нас нынешних это представляется бездной. Так я вижу.
DanilinS
На самом деле там много чего интересного в окрестностях ЧД происходит. А данные с гравитационных телескопов о слиянии дыр…
Там еще не одному поколению астрономов работа найдется…
Аналогично по нейтронным и «экзотическим» (редких классов) звездам.