Резюме. Интерналистката и екстерналистката гледна точка се отличават с различни нагласи относно връзката между това, което е дадено в опита, включително чувството за контрол, и описанието на опита от гледна точка на конструкции, за които се предполага, че се отнасят до свойства, които имат обективно съществуване извън себе си . Принципът на философската относителност твърди, че научните теории трябва да бъдат отворени за различни интерпретации по такива антиномични въпроси. Днешните основни физични теории, квантовата механика и общата теория на относителността, се разглеждат от гледна точка на философската теория на относителността. Накратко е очертан модел, който включва основните, но противоречиви характеристики на тези теории (квантова суперпозиция и гравитационна нелинейност) и е разгледано значението му за разбирането на процеса на биологичния живот. Анализът подкрепя идеята, че вселената като цяло и биологичният живот в частност винаги преследват непостижима самосъгласуваност.
Ключови думи:квантова механика, обща теория на относителността, флуктуонен модел, обработка на биологична информация, съзнание
1 ИНТЕРНАЛИСТИКА СРЕЩУ ВЪНШНОСТ
Ежедневно имаме опит да упражняваме контрол върху света около нас. Ежедневно изпитваме и ограничения на този контрол. Човек може да възприеме крайна гледна точка и да отрече някой от тези факти или с по-голяма предпазливост да ги приеме като впечатления, но да твърди, че те наистина са много силни илюзии, а не факти.
Контролната гледна точка можем да наречем интерналистична перспектива. Гледната точка без контрол можем да наречем екстерналистка перспектива. Възможни са много междинни перспективи, съответстващи на факта, че има аспекти на света, върху които на практика можем да упражняваме повече или по-малко контрол. Така чувствам, че мога да контролирам следващата поредица от букви в това изречение и бих могъл да ги назова като дума, ако реших. Чувствам, че мога да променя ъгъла на монитора, който гледам, и мога да избера да го направя повече или по-малко удобно. Не чувствам, че мислите ми имат някакво влияние върху орбитата на Луната.
Много учени по природа, включително и настоящият автор, са силно привлечени от външната гледна точка. В края на краищата формата, цветът и архитектурата на природата са това, което естествените учени искат да оценят, опишат и доколкото е възможно да компресират в по-кратки описания, които наричаме обяснения. Човек би могъл, както беше отбелязано по-горе, да доведе тази гледна точка до крайност и да твърди, че нашето чувство за себе си и контрол е илюзия. Но съществуването на опитен човек е трудно да се отрече, тъй като то е предпоставката на всички външни преживявания. Науките за ума, като психологията, имат неизбежна ориентация към тази посока. Точно както студентите по естествени науки могат да намерят екстерналистично отношение за най-полезно, ученикът на ума може да намери интерналистичната перспектива, чиято основа е феноменологията, дадена в опита, за най-плодотворна. Човек би могъл да продължи по тази линия и да стигне до крайност
твърдят, че наистина целият свят е ум и че външното, а не вътрешното е илюзорно. Но съществуването на това, което не може да бъде контролирано, и съществуването на други умове, външни за нас, е най-малкото неудобно да се отрича.
Философията се е преследвала около тези две крайности и е покривала различни междинни позиции, откакто стигат записите. Чистото екстерналистично отношение има предимството, че предоставя по-пълно обяснение на феномените, които преживяваме, различни от феномена на преживяванията, и съответно има предимството да позволява повече контрол над света, въпреки основния отказ от контрол. Чистото интерналистично отношение има предимството, че е логически по-последователно, тъй като не се самоизключва, но има недостатъка, че на практика предоставя много по-малко пълно отчитане на опита (тъй като дори не обяснява защо не можем контролираме орбитата на луната толкова лесно, колкото контролираме движенията на пръстите си).
Разбира се, човек не трябва да стига до нито една от тези крайности. Възможен е широк спектър от междинни изгледи. За техните представители всички те изглеждат разумни. Несъмнено всички са. Проблемът е, че те споделят съществените недостатъци както на чисто екстерналистката, така и на чисто интерналистката гледна точка, с добавянето на някои произволни предположения, предназначени да скрият тези дефекти.
2 ПРИНЦИП НА ФИЛОСОФСКАТА ОТНОСИТЕЛНОСТ
Моята цел в настоящия документ не е да реша горния проблем. Смятам го за антиномичен, в смисъл, че могат да се дадат еднакво достоверни аргументи на противоречиви позиции. Проблемите с този герой включват свобода срещу необходимост, крайната природа на реалността и дали вселената има начало.
Това, което ще направя, е вместо това да предложа научните теории да бъдат конструирани така, че да не дават окончателни отговори на присъщи спорни въпроси като горния, а по-скоро да позволяват множество противоречиви интерпретации. Ще нарека това принцип на философската относителност, тъй като той твърди, че няма предпочитани философски координатни системи. Ако няма основателна причина за избор между две философски позиции, въпрос на безразличие е коя ще бъде избрана, освен като лично предпочитание. Това не означава, че всяка философска теория е еднакво добра, без значение колко добре или зле е проектирана, нито означава, че всеки избор на координатна система е еднакво удобен и че не могат да бъдат конструирани координатни системи, които нямат никаква мислима полза. Това означава, че научните теории трябва да се стремят като идеал, вероятно недостижим идеал, да бъдат отворени за различни интерпретативни перспективи.
Философската относителност не трябва да се бърка с логическия позитивизъм [1]. Той не твърди, че антиномичните въпроси са безсмислени, или езиковите грешки, или че отговорите на тях са безсмислени. Накратко, да се каже, че волята е свободна, не трябва да се аналогизира с твърдение като „времето има вкус на юфка соба“. Принципът също така не твърди, че единствените смислени изявления, освен собственото изявление, са тези, които са емпирично проверими или математически доказуеми. Критерият, който се внушава в него, е съвсем различен. Ако научните теории не отговарят на философската теория на относителността, тогава, според принципа, те трябва да бъдат модифицирани, за да го направят. Освен това, ако това изисква добавяне на конструкт към теорията, който няма емпиричен аналог и не може да бъде изведен от емпирично тествано предположение на теорията, това е не само допустимо, но дори задължително. Следователно принципът на философската относителност е инструмент за изграждане на научна теория. Освен това, той не е инструмент, който може да се придържа към изцяло позитивистични критерии (доколкото те действително могат да бъдат определени), тъй като
изисква теориите да включват конструкции, които гарантират, че фактите от опита могат да бъдат интерпретирани по антиномични начини.
Така можем да си представим една чисто детерминистична теория, която по принцип е пълна и последователна. Последователното означава, че не води до вътрешни противоречия. Пълен означава, че той по принцип може да отчете целия опит (тук игнорираме принципната невъзможност някога да се провери това). Представете такава теория на човека, който е склонен към детерминизъм и той ще ръкопляска. За него теорията обхваща целия опит и показва, че всяко чувство за свобода, което притежава, е илюзорно. Представете същата теория на човека, който вярва, че има свободата да избере следващата дума, която произнася, и този човек просто ще каже, че теорията не е в съответствие с фактите от неговия опит. A fortiori, никоя теория, която дава окончателен отговор на този въпрос - разрешава антиномията на свободата срещу необходимостта - не може да се счита за доказуемо валидна по публичен начин. Обществото винаги ще има разногласия помежду си. Чистата екстерналистка програма може да е постигнала победа с развитието на нашата предполагаема универсална детерминистична теория, но това е Пирова победа, тъй като в самия момент на публичното си представяне теорията ще загуби универсалния обективен характер, който е идеалът на екстерналиста. програма.
3ФИЗИКАТА ДНЕС
Нека първо да разгледаме науката днес, използвайки философския принцип на относителността като инструмент за анализ. Разбира се, не е правилно да се говори за науката днес като за платформа на една партия. Има много различни теории, модели, методи и подходи, така че би било доста несправедливо да се твърди, че физиката или биологията казват това или онова. Само отделни учени казват това или онова и съответно има много разногласия относно това какво казва науката като цяло.
Въпреки това има две теории - квантовата механика и общата теория на относителността - чиито основни идеи са се утвърдили като имащи особена основополагаща стойност. Така че нека помислим дали тези две теории отговарят на философската теория на относителността.
Но първо се отдръпнете за момент и разгледайте Нютоновата механика, където ситуацията е много по-проста, тъй като моделът е напълно детерминистичен. В най-добрия случай е възможно да се създаде вид на индетерминизъм чрез разглеждане на случаи, в които динамиката е силно чувствителна към началните условия. В тези случаи бъдещето не е изчислимо, но все пак има окончателен онтологичен отговор на въпроса за свободата срещу необходимостта. Освен това описанието на света в Нютоновия модел е изцяло от гледна точка на реални числа, интерпретирани като отнасящи се до пространството и времето. Ако моделът се разглежда като универсална теория, той следователно дава категоричен отговор на въпроса "Какъв е крайният характер на реалността?" Реалността, твърди той, може да бъде напълно описана от гледна точка на реални количества. Качества, като качеството на червеното, са само второстепенни, следователно фундаментално илюзорни. Пространството и времето също са качества, обикновено наричани първични качества, тъй като вторичните качества като червеното вероятно се свеждат до тях. Но и в теорията няма място за такива първични качества, поне както са дадени в опита. Няма място за опит и следователно за опитен, който има опит. Тогава няма място за съзнание и за процеса на преживяване, който обикновено свързваме с живота.
Нютоновият модел се проваля на философската теория на относителността на всички тези основания. Това е проблематично не само от философска гледна точка, то е проблематично и за биологията и психологията. Това прави много трудно за биолозите да дадат единно описание на физическите и биологичните явления. Човек може да замаже този проблем, като каже, че всичко е въпрос на сложност. Но в действителност това е концептуален дисонанс, който предполага разделение на природните явления. На практика голяма част от съвременната наука следва тази линия, без да го признава. Мозъкът се обяснява от гледна точка на неврони, разглеждани като атоми на нервната система, а невроните се обясняват от гледна точка на големи и малки молекули, взети като неразложими единици, а след това идва химикът и обяснява нещо за молекулите от гледна точка на електрони и ядра , и накрая физикът се опитва да обясни свойствата и трансмутациите на различните елементарни частици от гледна точка на концепции, които никога не се използват от химика. Ако някой признае, че това е необходимост, поне що се отнася до жизнения процес, тогава би направил доста категорични твърдения за монизма срещу дуализма и за връзката между част и цяло, които сами по себе си биха нарушили философската относителност.
Квантовата механика е стъпка към задоволяване на философската относителност, но не и пълна стъпка. Теорията е детерминистична, що се отнася до уравненията на движението, но въвежда произволност в процеса на измерване. Разбира се, случайността сама по себе си не означава контрол или свободна воля. Това просто означава, че доколкото е известно, описанието на някои явления не е податливо на компресия [2]. Но това би било вярно и за спонтанен феномен и такъв феномен поне не би изключил свободния избор. Това е всичко, което се изисква от философския принцип на относителността.
Нека разгледаме малко по-внимателно квантовата механика и защо тя прави само половин стъпка, без тук да се опитваме да разгледаме всички многообразни интерпретации, които са били предложени [вж. 3]. Основната характеристика е принципът на суперпозиция. Вълновата функция, управляваща еволюцията във времето на една система, е линейна суперпозиция на нейните възможни състояния. Решаващият момент е, че възможните състояния си пречат. Следователно суперпозицията не може да бъде статистическа съвкупност (освен ако не се разглеждат скрити променливи и следователно изцяло некласически действия от разстояние). Електронът в ръката ми всъщност може да бъде навсякъде, включително извън това, което изглежда е моята ръка. Възможните местоположения на този единичен електрон на практика взаимодействат помежду си по начин, напомнящ взаимодействията между различни действителни молекули в разстроено водно тяло.
Винаги, когато мислим за електрон, ние го локализираме някъде. Това е класическата картина, видът картина, която можем да имаме в нашето съзнателно преживяване. Изобразяването на квантови суперпозиции е оксиморон (с изключение на математическите картини [вж. 4]). Процесът на измерване в крайна сметка означава внасяне на нещо в нашето съзнателно преживяване по приемлив начин. Така суперпозицията трябва да се свие в класическа картина, която може да бъде описана с реални числа, които в крайна сметка се отнасят до измеренията на пространството и времето. Прескачането от набор от възможни състояния към действително състояние зависи по вероятностен начин от теглата, присвоени на всяко от възможните състояния. Това е процесът, който в днешната квантова механика е проблематично свързан с уравненията за еволюция на времето. Последните са обратими и запазват ентропията, докато процесът на измерване е необратим и ентропията нараства.
Дихотомията между еволюцията във времето на вълновата функция и нейния колапс в измерването отразява двусмисленото третиране на ускорението. Принципът на суперпозицията изисква уравненията за еволюция на времето да бъдат линейни, в противен случай суперпозициите биха се разпаднали. (Тук линейно означава, че промените във вълновата функция могат да бъдат описани чрез унитарни трансформации, т.е. трансформации, включващи ротации в Хилбертовото пространство, без разтягане или огъване.) Така че изглежда, че квантово-механичният модел на ускорението или промяната в състоянието на движение, трябва да е линейно. Промяната в състоянието, измерена чрез промяната в разпределението на вероятностите на система, протича чрез намеса на възможни състояния с различна енергия [вж. 5]. Уравненията за линейно развитие на времето улавят това. Но всъщност никога не можем да видим, че е настъпила промяна в състоянието, докато не бъде направено измерване. Това е нелинеен процес, тъй като измерването е неунитарна трансформация. Когато погледнем, виждаме, че системата има прескача между две от възможните си (стационарни) състояния, както когато един електрон прескача от едно енергийно състояние в друго и или излъчва, или поглъща фотон. Накратко, квантовите скокове, които се случват, когато процесът на измерване срине вълновата функция от пространството на възможността към действителността, съответстват на квантовите скокове, които се случват, когато системата претърпи еволюция във времето. Но първите са описани чрез вероятностен процес, докато вторите не са.
Това е източникът на парадоксите на квантовото измерване и на големите противоречия относно тълкуването на квантовата механика. Уравненията на движението не позволяват избор. Но когато правим измерване, ние правим избор, първо какво измерване да бъде направено, следователно какъв аспект от системата да бъде направен класически, и второ, кога да направим измерването. Освен това този избор силно влияе върху бъдещото развитие на системата, тъй като ако направим един аспект (да речем позицията на електрона) прецизен, тогава конюгираният аспект (импулс) трябва да стане неточен. Квантово-механичният модел на ускорението не позволява избор, когато става въпрос за възможните квантови скокове, чието възникване е ретроспективно заровено в уравненията за еволюция на времето (така наречената сума върху историите), но изисква избор винаги, когато квантовият скок е направен изрично. Така теорията удовлетворява философската теория на относителността, що се отнася до възможността за избор, но не по последователен начин.
Можем да отбележим още една особеност на горната дискусия, която поне на пръв поглед изглежда противоречива. Казахме, че измерването включва създаването на класическа картина по отношение на реални числа, които в крайна сметка имат пространствено-времеви референти (други количества, като маса и заряд, в крайна сметка се дефинират оперативно по отношение на комбинации от пространствено-времеви измервания). Но също така казахме по-рано, че пространството и времето са качества в нашия опит (понякога наричани qualia). Следователно ние посочихме пространството и времето като нещо, което може да бъде описано от гледна точка на количества и в следващия дъх като качества, които не трябва да бъдат задължително сводими до количества, тъй като ако теорията наложи такова задължение, тогава това би нарушило принципа на философската относителност. Това би станало така, защото тогава би довело до изводи за крайната природа на реалността, включително загатването, че качеството на нашия опит е илюзорно. Чистият екстерналист ще аплодира това внушение; но човекът, който приема качеството на своя опит като факт от опита, би бил напълно в правото си да каже, че всяка теория, която изисква от него да отрече този факт, не отговаря на фактите.
Нютоновият модел не може да избегне този сблъсък с философската теория на относителността, тъй като всичко е класическо. Това не е така за квантовата механика. Неизобразимият слой от суперпозиции не може да се опише с реални числа. Необходими са комплексни количества. Ако човешкият наблюдател е квантово-механична система, тогава този наблюдател трябва да бъде описан чрез суперпозиция. Има място за качествата. Суперпозицията трябва да се срине, за да може този наблюдател някога да предприеме определено действие. Изборът влиза. Така че теорията има качества (включително качествата на пространството и времето и много други качества) като допустими референти и има вземане на решения (или контрол с избор) като допустим референт. Терминът „отговарящ на условията“ тук означава, че тези функции не са изключени. Това не означава, че те са включени. Възможно е да се предположи, че колапсът никога не се случва и нищо никога не става определено; или че всичко е наистина определено, защото скрити променливи са в основата на суперпозицията. Възможни са алтернативни философски интерпретации с антиномични философски позиции. Това е точно това, което се изисква от една теория, която отговаря на философската теория на относителността.
Но все пак квантовата механика е само половин стъпка в тази посока, защото наблюдателят всъщност не е включен в теорията. Ако наблюдателят беше включен, процесът на измерване би бил вграден в процеса на еволюция на времето. Теорията трябва най-малкото да позволи процесът на измерване да бъде така вграден, защото ако изключи това, това определено би довело до дуализъм. Но всяко подобно включване би нарушило принципа на философската относителност. Сега нека видим как тази ситуация се влияе от другата водеща идея в днешната физика, общата теория на относителността. Централната идея е принципът на еквивалентността. Невъзможно е локално да се разграничи ускорението (или промяната в състоянието на движение) от гравитационното поле. Така общата теория на относителността е теория на гравитационното поле. Освен това, тя кулминира в самосъгласувана полева теория на гравитационното поле: масата контролира структурата на пространство-времето и структурата на пространство-времето контролира движенията на масата [вж. 6]. Следователно теорията по своята същност е нелинейна. Тъй като уравненията, описващи гравитацията, са нелинейни и тъй като гравитацията е локално еквивалентна на ускорението, това означава, че общият релативистичен модел на ускорението е нелинеен.
Но това от своя страна означава, че принципът на линейната суперпозиция не може да се запази. Суперпозициите трябва да се срутят, когато се вземе предвид гравитацията.
Сама по себе си общата теория на относителността е напълно детерминистична теория. Съответно не отговаря на философската теория на относителността. Освен това теорията е формулирана на изцяло класическо ниво. Оперативно казано е напълно невъзможно да се трансформира в координатна система, която елиминира промените в състоянието на квантовата система, тъй като всяка такава промяна в състоянието е непредсказуем скок. Въпреки това, общата точка е в сила: ако макроскопичното описание на гравитацията е задължително нелинейно, микроописанието също трябва да бъде нелинейно. Суперпозициите трябва да се срутват спонтанно. Една теория в тази насока би удовлетворила принципа на философската относителност, тъй като еволюцията на времето би вградила процеса на измерване в себе си. Това не би принудило никого да признае съществуването на вътрешни наблюдатели, или на нередуцируем избор, или на qualia, но не би отрекло никого от възможността да признае тези характеристики. Всички те биха били допустими като референти на теорията.
4 ФЛУКТУОННИЯТ МОДЕЛ
В този момент бих искал да се обърна към конкретен модел, наречен флуктуонен модел, който според мен е стъпка към теория, която отговаря на горните изисквания. Тук трябва да е достатъчно да посочим някои от мотивиращите идеи на модела. Технически лечения могат да бъдат намерени другаде [7-13]. Нетехнически дискусии, по-обширни от настоящата, могат да бъдат намерени в [14,15].
В началото трябва да се каже, че развитието на такава теория, която обединява основните идеи на квантовата механика с тези на относителността, се оказа изключително трудно. Проблемът е, че е трудно да се удовлетворят всички фундаментални принципи, за които обикновено се смята, че са приложими (напр. симетрии, свързани с различните закони за запазване, принципи на несигурност, микроскопична обратимост, втори закон на термодинамиката). Отличителната идея на флуктуонния модел е, че самата Вселена не може да удовлетвори всички тези фундаментални принципи едновременно. Можем да мислим за това като за система, която продължава да се променя, докато достигне самосъгласувана форма на организация, в който момент промяната ще спре. Но окончателното самосъгласуване (или равновесие) никога не е възможно. Неотстранимото несъответствие (или неравновесие) е движещата сила на времевата еволюция на Вселената, както в тесния смисъл на промените в състоянията на движение на частиците, дължащи се на техните взаимодействия една с друга, така и в по-широкия смисъл на космическата еволюция.
Тази гледна точка има тясна концептуална връзка с идеята за вечно нарушаване на равновесието, представена от Matsuno [16] и Gunji [17]. Непоследователността и следователно генеративната сила, според Мацуно, е присъща на неотделимостта на динамичното развитие на системата от граничните условия, за които се предполага, че ограничават това развитие
Физическата картина, която служи като отправна точка на флуктуонния модел, е подобно на Дирак вакуумно море. Така нареченият вакуум е море от непроявени вакуумни фермиони. В модела на Дирак това са електрони с отрицателна енергия, но при евентуалното развитие на флуктуонния модел вакуумните частици придобиват енергия и заряд само поради това, че са в суперпозиция на проявени и непроявени състояния.
За конкретност разгледайте електростатичната сила между два електрона. Взаимодействието в конвенционалните теории на полето се дължи на обмена на виртуални фотони. Грубата картина е, че електронът излъчва фотон и се отдръпва. Инерцията се запазва, но енергията не. Фотонът е виртуален, тъй като може да съществува в такова забранено енергийно състояние само за време, разрешено от принципа на несигурността време-енергия. Ако фотонът се абсорбира от втори електрон, неговият импулс се предава на този електрон.
Процесът на обмен във флуктуонния модел е в някои отношения обобщение на това. Фотонът се разглежда като виртуална двойка електрон-позитрон (или електрон-дупка), спонтанно проявяваща се във вакуумното море поради флуктуация на енергия, съвместима с принципа на неопределеността време-енергия. Флуктуационната енергия трябва да бъде поне равна на масата-енергия на двойката електрон-позитрон. Следователно двойката трябва бързо да се разпадне. Ако енергията на флуктуацията е приблизително равна на масата-енергия на двойката, тя ще се разпадне за разумно ограничен период от време. Такова създаване на двойка е възможно само в близост до явна маса, в противен случай би било невъзможно да се запази инерцията във всички координатни системи. Ще наричаме проявената маса (в този случай проявен електрон) абсорбер. Когато двойката е временно възбудена, тя се отдръпва от абсорбера с определено количество импулс; общият импулс се запазва, както в конвенционалната картина на виртуален обмен на частици. Когато двойката се разпада, както се изисква от принципа на време-енергийната неопределеност, тя вече не е до абсорбера. В този момент тя удовлетворява запазването на енергията, но вече не може да удовлетворява запазването на инерцията, тъй като няма съседна явна маса, която може да гарантира, че инерцията се запазва във всички инерционни координатни системи. Така стигнахме до първото си несъответствие. Единственият начин за разрешаването му е двойката да се регенерира и да продължи да се разпада и регенерира, докато не се сблъска с втори абсорбатор.
Можем да мислим за виртуалния фотон като последователност от преходни двойки електрон-позитрон, които прескачат през вакуума донякъде като камък, прескачащ вода, с изключение на това, че няма триене, поради квантовия характер на системата. В конвенционалната картина ще имаме само едно прескачане и тъй като тогава няма да има изискване дължината на прескачането да съответства на плътността на непроявените вакуумни частици (или потенциалите за производство на двойки), прескачането може да има някаква енергия. Освен това ще се появят самовзаимодействия, които са изключени в картината за многократно прескачане. Проблемите на безкрайното пренормиране, които измъчват конвенционалните теории на полето, произтичат от тези характеристики. Картината с няколко прескачания елиминира тези проблеми напълно.
Моделът всъщност се състои от три вакуумни морета. Глуоните, които медиират силната сила, могат да се интерпретират като вериги от преходни двойки кварк-антикварк. Това е морето с най-малка плътност (в модела на флуктуон силата на взаимодействие намалява с увеличаване на плътността на морето). Слабата сила може да се тълкува като вариация на електромагнитната сила, която възниква поради промени в плътността на електромагнитно активната подводна среда. Мезоните, медииращи атрактивни взаимодействия, могат да се тълкуват като едноетапен обмен, включващ двойки кварк-антикварк с нулево завъртане, които са ограничени до околностите на абсорберите. Гравитационната сила се медиира от супермората на всички вакуумни фермиони. По-голямата част от вакуумните фермиони, които допринасят за това (наречени масони във флуктуонния модел), не допринасят за другите сили. Така гравитоните са главно вериги от преходни двойки масон-антимасон.
Гравитационната сила всъщност е непряка сила във флуктуонния модел. Манифестните абсорбери поляризират вакуумното море около тях, поради факта, че вакуумните частици действат като временни абсорбери (като са частично в явни състояния). Електронното подводно пространство е като цяло хомогенно, само с локални вдлъбнатини на плътност около манифестните заряди, поради изискването за цялостна неутралност на заряда. Но масата идва само в положителен заряд. По този начин вакуумните вдлъбнатини, заобикалящи масите, могат да станат големи и същевременно далечните повишения на вакуумната плътност могат да станат големи. Привлекателното гравитационно взаимодействие се дължи на маси, които се притискат заедно от гравитони, излъчвани от преходни вакуумни абсорбери (наречени уловени флуктуони) в тези отдалечени региони на космоса. Всички маси във Вселената съответно допринасят за гравитацията. Така флуктуонният модел на гравитацията включва принципа на Мах.
Пространствената кривина на общата теория на относителността се идентифицира със структурата на плътност (или кривина) на пълното вакуумно море. Електронните и кварковите подводни басейни не следват тази кривина по силата на цялостното изискване за неутралност и поради много по-малките си плътности те имат незначителен принос към нея. Ето защо е възможно да се направи геометричен модел на гравитацията и въпреки това да има други полета, които изглежда изискват различни геометрии да съжителстват в една и съща вселена.
Сега да се върнем към самото колебание. Видяхме, че това е верига от преходни двойки частица-античастица, която се разпространява поради невъзможността за едновременно удовлетворяване на всички необходими принципи за запазване и несигурност, освен когато взаимодейства с абсорбираща частица. Нека проверим по-широките последици от това местно несъответствие.
Първата точка е, че съществуването на веригата е в съответствие с принципа на неопределеността, докато на никой наблюдател не е позволено да се вози върху нея. Следователно веригата трябва да се разпространява с еднаква скорост (скорост на светлината) във всички инерционни координатни системи. Възможно е да се покаже, че вечен двигател може да бъде конструиран, ако това не беше така. Следва принципът на специалната теория на относителността и от това, заедно с основното флуктуонно взаимодействие между два електрона (и няколко технически допускания) е възможно да се изведат уравненията на Максуел [7]. Обобщението на аргумента води до принципа на еквивалентността, а оттам и до принципа на общата теория на относителността. Вариациите на плътността на вакуума, причинени от масата и заряда, означават, че флуктуоните не могат да се разпространяват без недопустимо нарушаване на запазването на енергията, освен ако не са придружени от изкривявания на плътността на вакуума. Следователно електромагнитните и гравитационните вълни могат да се тълкуват от гледна точка на изкривявания на вакуумното море.
Когато абсорбиращите частици променят състоянието си на движение в отговор на обмена на флуктуони (главно фотони, глуони, гравитони), структурата на плътността на вакуумното море също трябва да се промени. Това е най-важно за гравитационното взаимодействие, тъй като структурата на плътността на електронните и кварковите подводни басейни се поддържа почти постоянна от цялостното изискване за неутралност. Гравитационните сили между абсорберите се променят в резултат на тази променена структура на плътност. Накратко, манифестните маси контролират кривината на плътността, а кривината на плътността контролира движенията на манифестните маси. Това е точно същата самосъгласувана нелинейност на полето, която е отличителният белег на общата теория на относителността, с изключение на това, че кривината на пространството е заменена от изоморфната концепция за кривина на плътността.
Но в този момент влиза нова функция. Структурата на плътността трябва да бъде в съответствие с енергията на флуктуация, необходима за производството на двойка, следователно с масата на покой на двойките частица-античастица, съставляващи веригата. Ако енергията на флуктуацията е твърде висока, флуктуоните няма да се разпрострат в достатъчен пространствен диапазон, за да възбудят съседна вакуумна частица. Ако е твърде ниско, те ще прескочат съседни двойки, което води до ефективно по-ниска плътност на вакуума и следователно по-силно взаимодействие (което само по себе си ще доведе до промени в плътността на вакуума). Тъй като абсорберите се движат и структурата на околната плътност променя самосъгласуваната връзка между разпределението на манифестните абсорбери и разпределението на вакуумните частици е нарушено. Самокоригиращите взаимодействия влизат в действие, които връщат връзката обратно към самосъгласуваност. Доколкото самосъгласуваността е нарушена, силите между абсорберите се променят и следователно движенията на абсорберите се променят по много случаен начин. Влиза елементът на случайност, съпътстващ колапса на вълновата функция, съответстващ на факта, че нелинейният характер на полевите уравнения на гравитацията трябва да доведе до колапс на суперпозициите.
Всъщност протичат два процеса. Първият е случайна промяна (или мутация) в движенията на абсорберите в отговор на разпадането на самосъгласуваната връзка между явни и неявни разпределения. Това е процес на увеличаване на ентропията. Вторият е процесът на самокоригиране, който връща тези разпределения към самосъгласуваност. Това е процес на намаляване на ентропията. В областта с много голяма маса и висока скорост и двата процеса стават по-изразени. Суперпозиционният колапс се слива в гравитационен колапс. Но гравитационният колапс създава гигантски самокоригиращи се взаимодействия, които го обръщат. Основната криза на днешната физика, краят на принципа за запазване на енергията при краен гравитационен колапс, е изключена във флуктуонния модел.
НАЙ-МОЩНАТА ЛАБОРАТОРИЯ ПО ФИЗИКА ВЪВ ВСЕЛЕНАТА: ВИЕ
Сега можем да разберем защо непоследователността е важна. Ако нямаше непоследователност в основната физика на Вселената, нямаше да има самокорекция. Ако нямаше самокорекция, нямаше да има контрол. Физика, която е съвършено самосъгласувана, ако можеше да бъде конструирана, би нарушила принципа на философската относителност, тъй като би изключила контрола.
Нелинейността позволява стабилност, което е равносилно на контрол. Квантовата механика, тъй като по същество е линейна, освен измерването, не изгражда възможността за контрол в основната си структура. Трябва да се добави чрез разширяване на теорията с предположения, които оправдават статистическата механика. Общата теория на относителността, тъй като е нелинейна, позволява стабилност. Микроскопичната интерпретация, предоставена от флуктуонния модел, разширява тази нелинейност. Освен това, той дава добросъвестна система за коригиране на грешки, с генератор на шум и басейни за привличане. Генераторът на шум е суперпозиционен колапс. Басейните на привличане са присъщи на аспекта на самосъгласуваното поле на гравитацията. Вселената, предвидена от флуктуонния модел, всъщност е гигантски сервомеханизъм. Освен това, възможностите за управление, присъщи на него, се простират далеч отвъд тези на всяка класическа система за управление, поради огромния паралелизъм, присъщ на принципа на суперпозиция.
Може да се смята, като се има предвид очевидната прецизност на днешните теории, че контролните характеристики като тези, предсказани от флуктуонния модел, биха били твърде слаби за измерване, освен при най-екстремно висока маса, условия на висока скорост или в някакво бъдещо супер-супер високо енергиен колайдер. Това не е така по две причини. Първият е, че ефектите са невидими не защото са малки, а по-скоро поради повсеместното им разпространение в макроскопичната материя. Второто е, че организмът е много по-чувствителен измервателен уред от всеки съществуващ технологичен измервателен апарат.
Първо разгледайте проблема с повсеместното присъствие. Обикновената материя е силно хомогенна в сравнение с биоорганичните материали, които се състоят от голямо разнообразие от молекули в силно хореографирани аранжименти. Ефектите за възстановяване на консистенцията на флуктуонния модел ограничават възможните движения на частици, както в обикновената, така и в биологичната материя. Но ефектите са напълно произволни в обикновената материя, тъй като има огромен брой хореографии (технически наречени комплекси), които са напълно еквивалентни от макроскопична гледна точка. Единственото следствие, което би било забележимо, би било стабилността на макроскопичната форма, характеристика, която няма напълно ясна основа в стандартната квантова механика [18]. Това е функцията, която е твърде повсеместна, за да бъде забележима.
Втората причина, изключителният капацитет на биологичните организми като детектори, е по някакъв начин повторение на структурната хетерогенност и високата динамична хореография на биологичната материя. Концепцията за вертикален поток от информация (или по-общо влияние) улавя ключовата характеристика [14, 19]. Биологичните организми са най-мощните инструменти за разпознаване на основната физика на Вселената поради техния ненадминат капацитет да преобразуват макроскопичните входове, които им се налагат, в мезо- и микрофизични форми, да ги обработват на всяко от тези нива и след това да усилват тези микро процеси до макро ниво на действие. Терминът "каскада на усилване-трансдукция" подчертава този важен аспект на вертикалния информационен поток.
По този начин една операция на молекулярно превключване на нивото на ДНК може да има драматично видими макроскопични последици, като например диференциацията на биологична клетка в кожна клетка или чернодробна клетка, или развитието на организъм в една от двете много различни форми. Макроскопичните сигнали от околната среда, въздействащи върху организма, се преобразуват, да речем, в хормонални или нервни сигнали. Последните се преобразуват в химични сигнали в клетките, които от своя страна предизвикват промени във формата на макромолекула, например протеин, и съпътстващи молекулярни действия. Промените във формата зависят от взаимодействията между различните частици, които съставляват протеина, включително атомните ядра (чиито позиции определят формата) и електроните. Масата на електроните е достатъчно малка, за да излязат на преден план вълновите свойства на материята. Именно това тясно свързване между компоненти, достатъчно тежки, за да имат приблизително класическо описание по отношение на форма, и компоненти, достатъчно леки, за да изискват квантово описание по отношение на вълни, което позволява на биологичните организми да бъдат много по-мощни като детектори, отколкото измервателни апарати, базирани на конвенционални материали . Паралелизмът, присъщ на електронната вълнова функция на електронната система, може по този начин да допринесе за способността на протеина да реагира селективно на молекулярни и физикохимични характеристики в непосредствената си среда, да направи подходяща промяна на формата и да предприеме подходящи действия. Това е ефектът на квантовото ускорение [20]. Последствието, в разглеждания случай, може да бъде активиране на ген и следователно освобождаване на възходящата верига от процеси, която кулминира в морфологичната форма на организма. Но много други примери могат да бъдат разгледани, включително контрол на молекулярно ниво на начина, по който нервните клетки реагират на модела на навлизащи входове [21-24].
Сега можем да разгледаме как гравитацията влиза в процеса. Малката маса на електроните ги прави податливи на възстановителните процеси, които поддържат самосъгласуваността между явното разпределение на материята и нейната "сянка" във вакуума. Когато външни входни данни въздействат върху организма, те се преобразуват в събития на молекулярно и електронно ниво. Атомните ядра и електроните променят своето състояние на движение (или, по-точно, преминават към състояния с различна енергия). Подредбата на явната маса и нейната вакуумна сянка става непоследователна. Суперпозициите се свиват. Отговорът на електроните на последващите възстановителни сили влияе върху движенията на атомните ядра, което води до молекулярни действия (по-специално каталитични действия), които кулминират в макроскопичните действия на организма. Тясното свързване на атомните ядра и електроните се разширява по този начин до свързване с вакуумното море. Това е подреждане на материята, което се храни от саморегулиращата се динамика, присъща на Вселената. Освен това, това е устройство, което може да възникне само във взаимна коеволюция със структурата на вакуумното море. Човек не може просто да постави молекули в подредба, съответстваща на организъм, и да очаква те да бъдат задържани заедно чрез самокоригиращи се взаимодействия с вакуума; те биха били разкъсани от тези взаимодействия, освен ако вакуумното море също не е подредено по допълнителен начин. Според флуктуонния модел вакуумната сянка е невидим спомен, който е в основата на фантастичната форма и кохерентност на биологичните организми.
6 ФИЛОСОФСКА ОТНОСИТЕЛНОСТ САМОПРИЛАГАНЕ
Стигнахме ли до модел, който прави достатъчно, а не твърде много? Правейки достатъчно означава, че обхваща явленията по начин, който позволява антиномични интерпретации. Правенето на твърде много би означавало, че разрешава антиномията.
Нека се върнем към първоначалната антиномия между интерналистката и екстерналистката гледна точка. За интерналиста основният факт трябва да бъде, че той има гледна точка. Това, което му е дадено в опита, качествата, които съставляват неговото съзнание, е първостепенно. Не можем да ги видим във флуктуонния модел, тъй като всичко, което можем да видим там, са формални символи или лингвистични описания. Но качествата са подходящи референти на тези описания. тъй като суперпозициите сами по себе си не са количества. Интерналистът разумно би заявил, че чувството му за избор е реално и че той е свободен да упражнява контрол върху света поне до известна степен. Флуктуонният модел позволява това, тъй като е теория на контрола. Освен това, колапсът на суперпозициите, тъй като въвежда случаен елемент, означава, че истинската спонтанност е допустим референт на модела. Интерналистът може да твърди, че неговият опит е частен или поне частен за всички практически цели. Каскадите на трансдукция-усилване, които определят кръговия поток на влияние между макроскопичното ниво на поведение на организма и възбужданията на вакуумното море, са толкова деликатни и толкова зависими от историята, че за всички практически цели никога не би било възможно директно да се изпита болката на някой друг.
Но както беше отбелязано по-горе, теорията не налага тези интерпретации (колкото и привлекателни да са те за настоящия автор). Чистият екстерналист все още може да твърди, че съзнанието е просто общата сума на пространствено-времевите дейности на организмите и че ограниченията върху възможността за наблюдение на тези дейности нямат никакви онтологични последици. Или може да твърди, че въпреки че теорията има произволни елементи, по принцип съществува карта - гигантска таблица - която ние просто не знаем. Може да се окаже, че тази карта няма възможно конструктивно съществуване, че дори записването й ще изисква повече материя, отколкото съществува в цялата вселена. Но нашият детерминист-екстерналист все още може да се придържа към онтологичния детерминизъм. Или може да възприеме тезата, че някой ден трябва да е възможно да се разработи теория, която във всички отношения е еквивалентна, с изключение на това, че по принцип елиминира наслагванията и произволността, вероятно за сметка на странни взаимодействия на действие от разстояние. Той може дори да се надява, че новата теория ще направи по-мощни прогнози и че следователно ще демонстрира несъществуването на свобода и производния характер на qualia. Но това би било твърде далеч, тъй като тогава теорията би била в противоречие с това, което интерналистът има право да приема като факт. Според принципа на философската относителност тази нова, предполагаемо по-предсказуема теория, всъщност ще прави неправилни прогнози. Тя трябва да бъде заменена от теория с конструкции, които изключват тези неправилни изводи; ако по принцип не е заменим по този начин, не би могъл да има универсална претенция да бъде по-добрата теория.
Какво би се случило, ако възникне спор дали даден проблем е антиномичен? Би било глупаво да се твърди, че въпросът за съзнанието, например, не е бил предмет на много компетентно, но противоречиво философстване. Би било глупаво да се твърди, че аргументите за плоската Земя са също толкова достоверни, колкото и аргументите за кълбовидната Земя. Но между тези крайности могат да възникнат случаи, които сами по себе си са спорни. За да се елиминират всички подобни случаи, ще е необходим критерий, който сам по себе си е имунитет срещу критика. Това е много малко вероятно. като както беше посочено в началото, философската относителност е отношение и идеал. Вероятно не е възможно рязко да се разделят въпросите, на които една научна теория трябва да даде окончателен отговор, от онези, които трябва да бъдат оставени отворени за нейното тълкуване. Всъщност, в духа на философския принцип на относителността, това само по себе си трябва да е открит въпрос, тъй като очевидно достоверността на аргументите е въпрос на преценка. Припомняйки си термина „неразделимост“, използван от Мацуно [16], може би в крайна сметка трябва да мислим от гледна точка на крайната неразделимост на научното описание и философската интерпретация. Непоследователността, присъща на тази неразделност, е напълно съвместима с целия ни модел. Невъзможността за последователност и непостоянство в застой е генераторът на космическата еволюция във флуктуонния модел и на еволюцията на тези самозатворени кръгове на трансдукция-усилване, които наричаме биологични организми. Също така той е и генераторът на научния и философски напредък.
Признание.Този материал се основава на работа, подкрепена от Националната научна фондация под грант № ECS-9409780.
Ако сте се възползвали от информацията и полезните съвети, които предоставяме в нашия блог, ще се радваме, ако ни последвате и споделите статията с приятелите си. Можете също така да споделите вашето мнение или личен опит в коментарите!
ЛИТЕРАТУРА
AJ Ayer, изд., Логически позитивизъм (The Free Press, Ню Йорк, 1959 г.).
GJ Chaiten, Теорема и информация на Gödel, Int. J. Theoret. Физика 22 (1982), стр. 941-954.
JS Bell, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics (Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1987).
PAM Dirac, Принципите на квантовата механика, 4-то изд. (Oxford University Press, Оксфорд, Великобритания, 1958 г.).
D. Bohm, Квантова теория (Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1951 г.).
CW Misner, KS Thorne и JA Wheeler, Gravitation (WH Freeman and Co, Ню Йорк, 1973 г.).
M. Conrad, Сила, измерване и живот, в J. Casti and A. Karlqvist, eds., Toward a Theory of Models for Living Systems (Birkhauser, Boston, 1989), стр. 121-200.
М. Конрад, Преходни възбуждания на вакуума на Дирак като механизъм на виртуален обмен на частици, Phys. Lett. A 152 (1991), стр. 245-250.
M. Conrad, Флуктуонният модел на сила, живот и изчисление: конструктивен анализ, Appl. математика и Computation 56 (1993), стр. 203-259.
М. Конрад, Флуктуони-I. Оперативен анализ, Chaos, Solitons & Fractals 3 (1993b), стр. 411-424.
М. Конрад, Флуктуони-II. Електромагнетизъм. Хаос, солитони и фрактали 3 (1993c), стр. 563-573.
М. Конрад, Антиентропия и произходът на началните условия, Хаос, солитони и фрактали 7 (1996), стр. 725-745.
М. Конрад, Флуктуони-III. Гравитация. Chaos, Solitons & Fractals (1996), стр. 1261-1303.
M. Conrad, Обработка на информация в различни мащаби в еволюцията, развитието и интелекта, Biosystems 38 (1996), стр. 97-109.
M. Conrad, Percolation and collapse of quantum parallelism: A model of qualia and choice, в SR Hameroff, AW Kaszniak и AC Scott, eds., Toward a Science of Consciousness (The MIT Press, Cambridge, MA, 1996), стр. 469-492.
K. Matsuno, Protobiology: Physical Basis of Biology (CRC Press, Boca Raton, FL, 1989).
Й.-П. Gunji, Глобална логика, произтичаща от процес на дисеквилибриране, BioSystems 35 (1995),
33-62.
Р. Пенроуз, Новият ум на императора (Penguin, Ню Йорк, 1989 г.).
М. Конрад, Молекулярно изчисление. В MC Yovits, изд., Напредък в компютрите, (Academic Press, Бостън, 1990), стр. 235-324.
M. Conrad, Квантово молекулярно изчисление: Моделът на самосглобяването, Int. J. Quant.
Chem.: Симптом по квантова биология. 19 (1992), стр. 125-143.
G. Matsumoto и H. Sakai, Микротубули вътре в плазмената мембрана на гигантски аксони на калмари и тяхната възможна физиологична функция, J. Membrane Biol. 50 (1979), стр. 1-14.
Е. А. Либерман, С. В. Минина, Н. Е. Шкловски-Корди и М. Конрад, Промените на механичните параметри като възможно средство за обработка на информация от неврона (на руски) Биофизика 27 (1982), стр. 863-870 [Преведено на английски на Биофизика 27 (1982),
906-915].
EA Liberman, SV Minina, OL Mjakotina, NE Shklovsky-Kordy и M. Conrad, Потенциали на невронни генератори, предизвикани от вътреклетъчно инжектиране на циклични нуклеотиди и механично раздуване, Brain Res. 338 (1985), стр. 33-44.
М. Конрад, Емергентно изчисление чрез самосглобяване, Нанобиология 2 (1993), стр. 5-30
Kommentare