Мои музыкальные проекты

 

   Ищу дистрибьюторов для распространения CD  

 

Термодинамика, информация, мышление

Источник: журнал «Техника – молодёжи», №9, 1966 год.

Разум, мышление до сих пор остаются истинной загадкой для науки. Наука много раз пыталась раскрыть тайны мышления, но до сих пор тайна остаётся тайной, хотя на ближайших подступах к ней уже расположились мощные отряды учёных.

Нам кажется, что солидную брешь в стенах этой доселе неприступной крепости пробивает смелая гипотеза советского физико-химика, доктора химических наук профессора Н. И. Кобозева, высказанная им во 2-м и 4-м номерах «Журнала физической химии» в статье «О физико-химическом моделировании  процессов  информации и мышления».

Мы попросили кандидата физико-математических наук А. П. Мицкевича (он же писатель-фантаст А. Днепров) начать, использовав гипотезу Кобозева, широкую дискуссию о   мышлении  человека, о том, что собой представляет тот процесс, какие частички материи принимают в нём участке.

Мы приглашаем физиологов, философов, кибернетиков принять участие в дискуссии, высказав своё мнение по вопросу: что же такое мышление?

 

1. ГДЕ НАХОДИТСЯ МЕХАНИЗМ МЫШЛЕНИЯ

Чем человек мыслит? Утверждение о том, что человек думает головой, стало уже ироническим трюизмом, а сомнения относительно правильности этого утверждения давно оставлены. Однако на протяжении нынешнего века вопрос дискутировался два раза: в связи с проблемой «головы профессора Доуэля» и по поводу мыслящих машин. Подробный разбор возможности мыслить головой, отделённой от целого организма, несколько усложнил понимание проблемы, ибо выяснилось, что в процессе мышления принимает участие не только мозг, но и вся нервная система, для которой кора является своего роде «пультом управления».

Одним словом, кажется, что мыслит весь человек, а не его отдельная часть. Это подтверждается ещё и тем, что многочисленные попытки локализовать в мозгу «орган мышления» оказались безуспешными.

«Мыслящие машины» заставили посмотреть на проблему с другой стороны: обязательно ли вместилище мышления должно иметь биологическую природу, или не имеет принципиального значения, из какого материала изготовлен орган мышления. Ведь это могут быть полупроводниковые диоды и триоды, стеклянные радиолампы или пневматические элементы счётно-решающих машин?

В шумной дискуссии относительно возможности создания мыслящей машины из небиологических элементов ультракибериетнкн совершенно исключали из рассмотрения сознание и концентрировали внимание на конечном результате, то есть на умозаключении, которое может сделать электронная машина, обеспеченная надлежащим объёмом исходной информации и алгоритмом её обработки. Слова «обработка информации» как-то само по себе стали синонимом мышления, хотя это вовсе не так.

Как бы то ни было, коре головного мозга принадлежит решающая роль в процессе мышления, и кажется, науке остаётся лишь раскрывать более глубоко эту роль, но ни в коем случае не отрицать её. Сторонники мыслящей машины не без основания исключают из рассмотрения индивидуальные духовные качества человека и машины, заявляя, что они находятся вне компетенции науки, так как никто не может «влезть в чужую душу», машинную или живую, и убедиться, что она мыслит. Признание за «чужими мозгами» способности мыслить является скорее вопросом вежливого соглашения, а не научного доказательства.

 

2. АТОМЫ, МОЛЕКУЛЫ И МОЗГ

Столь же хорошо известно, что человек и, естественно, все части его тела состоят из атомов н молекул. Из этого обстоятельства делались весьма далеко идущие выводы. Опираясь на атомно-молекулярную структуру мозга, американский математик Маккалок, например, писал:

«Поскольку природа уже дала нам работающую модель, нам не нужно спрашивать теоретически, могут ли быть построены машины, обрабатывающие  информацию подобно мозгу».

Другими словами, атомно-молекулярная структура мозга якобы гарантирует на все сто процентов возможность построения искусственного мозга. Правда, учёный оставляет логическую лазейку, говоря лишь о машинах, «обрабатывающих информацию подобно мозгу».

Другой, не менее яростный сторонник машинного мышления, американец У. Росс Эшби, в своей книге «Конструкция головного мозга» утверждает, что знания «элементарных физико-химических событий в живом организме» достаточно для описания всех биологических явлений.

Мышление – несомненно, биологическое явление, и поэтому оно должно подпадать под атомно-молекулярное описание.

А когда наука установила, что сложные молекулы ДНК и РНК способны выполнять функцию хранения н передачи информации, это ещё больше утвердило веру в то, что сложные информационные процессы, в том числе и мышление, осуществляются атомно-молекулярными механизмами.

Однако ещё Ленин прозорливо высказывался против возможности вульгарно-материалистического описания сложных явлений природы. Это всегда нужно помнить, особенно если идёт речь о таком сложном к таинственном явлении, как интеллектуальная деятельность человека.

Я думаю, что статья доктора химических наук профессора Н. И. Кобозева является прямым ответом на попытки ультракибернетиков объяснить мышление только физико-химическими процессами на атомно-молекулярном уровне. Ошеломляющий вывод, к которому пришёл учёный, по-новому ставит проблему раскрытия мыслящего начала человека. Оказывается, механизмы мышления следует искать в более глубоких недрах материальной структуры вещества. Чтобы эта гипотеза стала понятней, надо проанализировать вопрос с точки зрения термодинамики – наиболее общей науки о молекулярно-кинетических системах. Если информационная и мыслительная деятельность действительно связана с атомно-молекулярными механизмами, то на них должны распространяться все законы термодинамики, и, в частности, закон сохранения энергии и закон возрастания энтропии. Атомы и молекулы мозга находятся при температуре около 310° К и, следовательно, пребывают в интенсивном тепловом движении. Работа информации и работа мышления каким-то образом противостоит хаотической «броунизации» атомов и молекул, придавая всему процессу направленный характер.

Таким образом, проблема заключается и следующем: каким образом броунирующая атомно-молекулярная система, каковой предположительно является мозг в термодинамическом смысле, «стыкуется» с известными сейчас закономерностями информации и мышления.

Н. И. Кобозев показал, что ситуация здесь не только сходна формально, но мы действительно имеем дело с глубокой физической связью явлений.

 

3. ЭНТРОПИЯ И ИНФОРМАЦИЯ

Энтропия – одно из сложных понятий термодинамики, которое часто ставит студентов в тупик. В процессах, происходящих без дополнительного притока энергии извне (изоэнергетические процессы), уменьшение внутренней энергии системы сопровождается пропорциональным увеличением энтропии и наоборот. Во всех известных самопроизвольных физических процессах энтропия стремится к возрастанию, и этот факт явился причиной более глубокого анализа энтропии. Такой анализ и был выполнен в прошлом столетии Больцманом. Оказывается, энтропия выражает вероятность физической системы находиться в данном состоянии.

Что это значит?

В любом физическом, химическом или биологическом процессе принимают участие атомы и молекулы. В каждое мгновенье их тепловое движение создаёт ситуацию (состояние), не  похожую на ту, которая была секунду назад. Так вот, энтропия является мерой перехода тела или системы тел из менее вероятного состояния в более вероятное, из менее устойчивого состояния в более устойчивое. При этом энтропия возрастает.

Возрастание энтропии не есть что-то таинственное. Она непосредственно следует из атомно-молекулярной структуры всех тел во вселенной, а так как атомы и молекулы всегда пребывают в движении, они стремятся разлететься по всему бесконечному пространству. Это не случится только в одном случае: если прекратится всякое тепловое движение, то есть при температуре абсолютного нуля. Тогда энтропия обратится в нуль. Но такого случая в природе быть не может.

Если энтропию считать мерой вероятности физической системы, а её рост означает переход от большего порядка к меньшему, то можно сделать ряд обобщений. Важнейшее из них появилось, когда возникла теория информации.

Теория информации, подобно термодинамике, вводит в качестве меры информации величину, связанную с вероятностью суждения о системе, и также называет эту величину энтропией.

Дело здесь не только в формальной аналогии. Связь между энтропией системы и информацией, то есть знанием о её состоянии, значительно глубже.

Представим себе сосуд, наполненный водородом. С этим объёмом газа можно проделать ряд опытов, определить его температуру, давление и указать, что все атомы совершают тепловое движение в данном участке пространства. Тем самым мы можем получить некоторую информацию о рассматриваемом газе.

Что случится, если сосуд открыть к дать возможность атомам   водорода  смешаться  с окружающим воздухом? Энтропия газа начнёт непрерывно возрастать, а наши сведения о нем с каждой секундой будут всё более неопределёнными, пока мы полностью не «потеряем его из виду», то есть перестанем знать о нем что-либо конкретное!

Выходит, с ростом энтропии уменьшается информация о системе!

Для того чтобы привести оба понятия к одной форме, информацию измеряют так же, как и энтропию, но только со знаком «минус».

Аналогично термодинамической энтропии для уменьшения степени незнания о системе также нужно совершать работу. Она называется работой получения информации.

 

4. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ

Человеческое сознание является хранилищем разнообразной информации, почерпнутой в результате опыта или благодаря обучению. Этой информацией человек пользуется и каждое мгновенье в течение всей своей сознательной жизни. Она ему нужна для выполнения самых различных трудовых задач. Каждую секунду он извлекает из этого гигантского хранилища нужные сведения, как бы «забывая» об огромном количестве иной информации, которая ему может понадобиться в другие моменты его жизни.

Извлекая конкретную информацию из сознания, он понижает энтропию всей системы, совершая при этом работу, в точности равную уменьшению первоначальной энтропии.

Сознание, в котором хранится информация, можно представить себе в виде некоторого объёма, где информация распределена определённым образом (например, «записана» в молекулах рибонуклеиновой кислоты).

До того момента, пока усилием воли человек не выбрал из всего хранилища вполне определённую, нужную ему в данный момент информацию, её положение напоминает положение знакомого, об адресе которого нам ничего не известно. После совершения работы информации человек извлекает из сознания нужные ему данные, что соответствует переходу системы во вполне однозначное состояние, когда сознание зафиксировано только на одном «исходе» (то есть на точном адресе).

Эти аналогии позволяют создать модель сознания, рассматривая его в виде некоторого объёма, заполненного гипотетическим «шанс-газом», каждая из частиц которого представляет один  из  возможных   исходов  информационного поиска.

Выбор необходимой информации сводится к переводу всех «шанс-частиц» в одну и сжатию всего объёма до того значения, которое однозначно соответствует искомой информации.

Расчёт термодинамической работы над таким «шанс-газом» приводит к значению, которое в точности соответствует работе информации, вычисленной американскими учёными Шенноном и Винером на основе общей теории информации.

Моделирование информации в виде идеального «шанс-газа» приводит к выводам, согласующимся с теорией информации, и из этого следует, что все информационные процессы могут совершаться на атомно-молекулярном уровне.

 

5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЫШЛЕНИЯ

Информация в отличие от мышления не может появиться как продукт чистого умозаключения из других данных. Нельзя, не затратив никакой работы, просто стоя на перроне, путём «чистых» рассуждений узнать адрес знакомого. Путём умозаключений нельзя установить, где находится в данном объёме та или иная молекула газа.

Информационные данные логически независимы друг от друга, это как бы ниоткуда не выводимый набор «первичных», независимых сведений (в физической химии – система невзаимодействующих частиц).

Мышление (особенно в его предельной, формально-логической форме) оперирует с информационными данными по законам логики, и это напоминает химическое взаимодействие «разнородных» частиц газовой смеси, вступающих в реакцию по строго определённым законам.

Результатом мышления является вывод, который можно записать. Туда входят различные элементы исходной информации.

«Мышление возникает там, где начинается акт суждения как результат сознательного отбора исходных данных иди посылок в виде некоторых сведений (информации), самоочевидных положении (аксиом) или определённых допущений (гипотез), и применение к ним некоторого алгоритма, сконструированного в согласии с законами логики».

При данной системе информации, аксиом и гипотез процесс мышления всегда приводит к однозначному выводу. Это очень важное свойство мышления. Оно аналогично некоторому самопроизвольному процессу, исход которого независимо от физических и химических свойств среды, где он происходит, всегда один и тот же!

Это как движение с горки по рельсовой дороге. Пункт прибытия не зависит ни от чего. Он определяется только стремлением системы перейти в устойчивое состояние.

Окончательный результат акта мышления – вывод или умозаключение – и есть устойчивое состояние сознания в термодинамическом смысле этого слова.

Удивительная однозначность окончательного результата мыслительной деятельности доказывает её строго направленный, «спонтанный», векторный характер, по-видимому не зависящий от хаоса броуновского движения атомов и молекул, из которых состоит вещество мозга или любого другого механизма, где происходит мышление.

Умозаключения можно повторять бесчисленное число раз с одним и тем же результатом. Например, можно сколь угодно часто повторять доказательство теоремы Пифагора. Это значит, что вероятность термодинамической системы, которая осуществляет процесс мышления, всегда равна единице, что отвечает единственно возможному состоянию ответственных за мышление микрочастиц, их полной упорядоченности  и неподверженности тепловому хаосу.

Следовательно, логические суждения принципиально безэнтропийны (упорядочены и однозначны). А это физически соответствует только одному условию: частицы, из которых построен аппарат мышления, должны находиться при температуре абсолютного нуля!

«Отсюда. – пишет Н. И. Кобозев, – вытекает вывод принципиальной важности: механизм мышления не может находиться на атомно-молекулярном уровне, осуществляемом известными нам частицами».

К этому заключению учёный делает многозначительное замечание. Отвергнув в качестве «ответственного» за мышление электронный газ высокой плотности, он пишет:

«Однако нельзя считать, что все виды частиц и статистик исчерпаны и что не могут быть найдены новые лёгкие частицы со свойствами и статистикой, обеспечивающими безэнтропийность их совокупности при обычной температуре и малой плотности. Нейтрино с полуцелым спином (фермнон), с отсутствием заряда и нулевой массой как будто уже приближается к этим требованиям».

 

6. ПОЧТИ ФАНТАСТИКА

В 1962 году я написал научно-фантастический памфлет «Прямое доказательство», в котором некий физик-теоретик, рассмотрев все «объективные» свойства души – её бессмертие, неуничтожаемость, вездесущность н прочее, – пришёл к выводу, что нейтрино – единственная материальная частица, из которой может быть построена душа. У этой частицы заряд равен нулю, масса тоже нулевая, время жизни – бесконечность, взаимодействие с обычным веществом практически отсутствует.

Конечно, это была шутливая догадка. Однако против нейтрино есть более серьёзные аргументы. Для мышления требуется исходная информация, которая, как сказано выше, «записывается» на атомно-молекулярном уровне. Следовательно, при каждом акте мышления нейтрино должно взаимодействовать с атомами и молекулами. Однако расчёты показывают, что вероятность такого взаимодействия ничтожно мала. И увеличивается с увеличением энергии нейтрино. Какой же энергией должны обладать эти частицы, чтобы так чётко и однозначно осуществлять процесс, непрерывно происходящий в нашем мозгу?

Оставив, однако, в стороне вопрос о взаимодействии нейтрино с атомами и молекулами, следует обратить внимание на то, что эта частица обладает собственным вращением (спин). То, что спин элементарной ядерной частицы каким-то образом связан с процессом мышления, в порядке гипотезы высказал английский учёный Боуэн ещё в 1961 году. Им был сформулирован некий новый принцип – принцип выводимости, согласно которому все наблюдаемые макроскопические свойства тел должны выводиться из элементарных свойств ядерных частиц. Заряды частиц отвечают за электрические токи, энергетические уровни – за свойства твёрдых тел, кинетическая энергия и импульс соответственно за температуру и давление и т. д.

В каких макроскопических проявлениях обнаруживается спин? «В мышлении», – отягчает Боуэн.

«Поиски мышления» на уровне элементарных ядерных частиц – нечто новое в современной науке. Если удастся прямым экспериментом показать, что гипотеза Н. И. Кобозева верна, тогда все проблемы, связанные с биологической наукой, особенно с биохимией, придётся рассматривать совсем с другой точки зрения.

Может оказаться, что интимные проявления жизни не ограничиваются суммированием элементарных физико-химических процессов, и тогда многие из так называемых «загадочных»  явлений в органической природе перестанут быть загадочными.

Передача мыслей на расстояние, влияние магнитных полей на поведение и психическое состояние, «ясновидение», «предчувствие» и многие другие психические проявления, которые до настоящего времени не могли быть объяснены известными нам физико-химическими механизмами, могут интерпретироваться по-новому. И здесь дело не столько в том, чтобы доказать или опровергнуть наличие всех этих и других загадочных явлений, сколько в разработке совершенно новых путей подхода к объективному исследованию психического.

Интуитивно хочется думать, что живая природа не может быть «равнодушна» к глубоким уровням структуры материи.

Является ли мышление проявлением «деятельности» уже известных элементарных частиц, или нужно срочно организовать экспериментальные поиски «элементарного кванта мышления» – вопрос ближайшего будущего. 

 

ЧТО ТАКОЕ РАЗУМ?

«Разум есть способность видеть связь общего с частным». Иммануил Кант

«Разум человека развивался соответственно тому, как человек научился и вменять природу». Фридрих Энгельс

«Наука и опыт – только средства, только способы собирания материалов для разума». Михаил Ломоносов

«Человек живёт не тем, что он съедает, а тем, что переваривает. Положение это одинаково справедливо относится как к уму, так и к телу. Веньямин Франклин

«Разумная машина может быть определена как система, которая использует информацию и обрабатывает её так, чтобы достигнуть высокой степени подходящего отбора. Если эти машина должна показать в самом деле высокий уровень разумности, она должна обрабатывать большое количество информации и при этом с высокой эффективностью». Росс Эшби

«В биологических процессах подходящий отбор и разумность проявляются в основном в регулировании: живой организм, если он действует «разумно», ведёт себя так, чтобы поддержать себя живым. Другими словами, он действует так, чтобы поддержать основное переменное, от которою зависит его существование в биологических границах». Норберт Винер






www.etheroneph.com

Facebook

ВКонтакте