Детерминизм, эмерджентность и проблема свободы воли

С понятием сознания тесно связан вопрос свободы воли¹⁵. Если спросить любого человека на улице, как он понимает эту концепцию, в ответе так или иначе прозвучит мысль, что человек способен контролировать свои действия. Как политическая, так и судебная система основываются на том соображении, что у каждого есть свобода воли примерно в таком смысле.

Однако когда философы попытались дать более точное определение свободе воли, оказалось, что прийти к согласию не так-то просто. Многие мыслители убеждены, что свобода воли возможна только в том случае, если будущее не предопределено¹⁶. Ведь если нельзя повлиять на то, что произойдет, откуда тогда возьмется хоть сколько-нибудь значимая свобода воли? С другой стороны, если «свобода воли» сводится лишь к случайным процессам, которые происходят на квантовом уровне и приводят к тем или иным вашим действиям, вряд ли это можно назвать настоящей свободой. Как сказал английский философ Саймон Блэкберн, «случайность столь же неумолимо, как и неотвратимость» исключает возможность свободы воли¹⁷. Концепция свободы воли, которая бы нас устроила, должна каким-то образом объединить детерминизм и индетерминизм, избегая полной предсказуемости, но не скатываясь в случайность.

Ученый в области физики и компьютерных наук Стивен Вольфрам (род. 1959) предложил интересный способ разрешения этой дилеммы. Его работы оказали большое влияние на мои размышления о взаимосвязи физики и вычислений. В своей книге «Наука нового типа» (A New Kind of Science, 2002) Вольфрам описал феномен, который сочетает в себе черты детерминизма и индетерминизма – математический объект, известный как клеточный автомат ¹⁸.

Клеточный автомат – это простая модель, состоящая из ряда ячеек, каждая из которых может находиться в одном из двух состояний, например, быть белой или черной, живой или мертвой. Эти состояния определяются набором правил, который может быть весьма разнообразным. Правила определяют, каким образом каждая ячейка будет меняться в зависимости от состояния своих соседей. Изменения происходят пошагово, а поведение системы в целом может быть невероятно сложным. Одним из самых известных примеров клеточного автомата стала игра для двумерной доски под названием «Жизнь», предложенная Джоном Конвеем ¹⁹. Игрокам и математикам удалось отыскать множество интересных начальных распределений, которые порождают структуры, развивающиеся по правилам игры предсказуемым образом. На основе игры «Жизнь» можно даже построить работающий компьютер и написать программу, которая будет запускать копию самой игры!

В своих рассуждениях Вольфрам обращается к простейшему автомату – одномерной группе ячеек. Каждый новый ряд добавляется снизу, а цвет ячеек в этом ряду определяется набором правил и состоянием ячеек в предыдущем поколении.

Проведя тщательный анализ, Вольфрам обнаружил наборы правил, которые не позволяют заранее предсказать результат никакого шага, если не пройдены все предыдущие шаги²⁰. Это означает, нет никакой возможности перескочить к нужной нам итерации.

Самые простые наборы правил Вольфрам отнес к классу 1. Примером может служить правило 222²¹:

Существуют восемь возможных состояний ячейки и ее соседей на определенном шаге. Они представлены в верхнем ряду. Правила определяют, какой цвет в зависимости от исходного состояния примет центральная ячейка в следующем поколении (результат изображен в нижнем ряду). Черный и белый цвета можно для удобства обозначить как 1 и 0 соответственно.

Если мы начнем с ряда, в котором единственная черная ячейка расположена в середине, и проследим за эволюцией этой системы шаг за шагом, применяя правило 222, то получим следующую картину²²:

Очевидно, что правило 222 порождает очень предсказуемый рисунок. Если вас спросят, какой будет центральная ячейка после миллиона итераций (или даже после миллиона в миллионной степени), вы не задумываясь ответите: черной. Именно так обычно воспринимается «настоящая» наука: как использование непреложных законов для получения предсказуемых результатов.

Однако класс 1 не охватывает все возможные правила. Вольфрам утверждает, что в реальном мире действуют четыре класса правил, которые различаются по степени предсказуемости результатов их применения. Правила классов 2 и 3 уже более интересны и способны порождать все более сложные структуры из черных и белых ячеек. Но по-настоящему захватывающим является класс 4, ярким представителем которого является правило 110²³:

Если мы создадим автомат по этому правилу, начиная с одной черной клетки, то через множество поколений он будет выглядеть следующим образом:

Продолжая итерации, мы увидим такие картины²⁴:

Обратите внимание: у нас нет другой возможности узнать, как будет выглядеть ряд под номером тысяча или миллион в миллионной степени, кроме как провести все эти итерации одну за другой²⁵. Это значит, что системы, основанные на правилах из класса 4 – в том числе, как утверждает Вольфрам, наша Вселенная, – имеют степень сложности, которую нельзя объяснить в рамках традиционного детерминизма, то есть они не могут быть сведены к простым правилам. Поведение таких систем запрограммировано, поэтому их сложность детерминирована, но богатство всех возможностей не описывается исходным набором правил.

Статистический анализ каждой ячейки показывает, что распределение состояний является случайным, но мы знаем, что цвет ячейки на каждом шаге полностью определяется предыдущим поколением. В общей картине можно наблюдать как участки хаоса, так и регулярные структуры. Такое свойство систем называется эмерджентностью ²⁶. Оно означает, что простые объекты, взятые в большом количестве, самоорганизовались в гораздо более сложные структуры. Фрактальные структуры в природе, такие как извилистые ветви деревьев, полосатый рисунок шерсти тигров и зебр, раковины моллюсков, и множество других биологических явлений закодированы с помощью правил класса 4²⁷. Мы живем в мире, где на каждом шагу встречаются образы, подобные тем, которые возникают при работе клеточных автоматов. Очень простой алгоритм порождает необычайно сложное поведение, балансируя на тонкой грани между порядком и полным хаосом.

Вот один из примеров внутренней сложности, которая может лежать в основе сознания и свободы воли. Независимо от того, благодаря чему возникла программа, отвечающая за вашу свободу воли, – Богу, панпротопсихическому полю или чему-то еще, – вы являетесь чем-то большим, чем просто набор правил.

По мнению Вольфрама, тот факт, что подобные правила могли бы порождать сознание и в то же время множество других природных явлений, не случаен. Вольфрам утверждает, что сами законы физики возникли из вычислительных правил, аналогичных тем, что используются в клеточных автоматах. В 2020 году он объявил о запуске проекта под названием Wolfram Physics Project, поставив цель объяснить законы физики на основе модели, аналогичной клеточным автоматам, но более универсальной²⁸.

Такая теория станет своего рода компромиссом между классическим детерминизмом и квантовым индетерминизмом. Хотя некоторые крупномасштабные аспекты реального мира, например положение спутника после миллиона витков, могут быть с приемлемой точностью предсказаны с помощью алгоритмов, на более глубоком уровне это не сработает. Если в основе реальности на самом фундаментальном уровне лежат правила класса 4, мы сможем объяснить кажущуюся случайность квантовых процессов с точки зрения детерминизма. Однако это все равно не даст нам алгоритма, который позволил бы заглянуть в будущее и точно предсказать состояние Вселенной в любой момент времени²⁹. Пока это лишь предположения, поскольку нам неизвестен полный набор законов. Возможно, в будущем с помощью так называемой «теории всего» мы сможем объединить все эти подходы в единое непротиворечивое объяснение, но пока до этого далеко.

За неимением возможности предвидения остается только одно – создать симуляцию реальности. Однако в нашей Вселенной не получится собрать достаточно мощный компьютер, чтобы запустить модель ее самой. Поэтому единственный способ узнать, что произойдет в будущем, – это дождаться его наступления.

Далее в этой главе мы будем говорить о перспективах переноса сознания из нашего биологического мозга в компьютер. Однако прежде чем перейти к обсуждению этих вопросов, важно кое-что прояснить. Хотя в будущем станет возможно полностью эмулировать работу мозга на компьютере, это не означает, что такой мозг будет запрограммирован в смысле детерминизма. Мозг, будь то биологический или электронный, не является замкнутой системой. Он постоянно получает информацию из окружающего мира и обрабатывает ее с помощью невероятно сложных сетей нейронов. Недавно ученые обнаружили в человеческом мозге нейронные сети, которые имеют структуру из 11 измерений³⁰! Такая сложная система, вероятно, работает по принципу правил типа 110-го, так что результат ее работы невозможно предсказать заранее, не пройдя все шаги один за другим. Поскольку мозг открыт для внешних сигналов, учесть их заранее в пошаговой симуляции также не представляется возможным. Поэтому умение воспроизвести работу мозга не влечет за собой способности предвидеть его будущие состояния. Возможно, именно это позволяет Вселенной существовать.

Иначе говоря, если законы Вселенной похожи на правила клеточных автоматов, единственный способ увидеть, как они работают, – это наблюдать за их действием в реальном времени, то есть по мере развития событий. С другой стороны, если бы в основе мироздания лежали детерминированные правила, которые не приводят к явлениям, подобным тем, что происходят в клеточных автоматах, или если бы Вселенная работала на основе случайности, возможно, для ее воплощения в реальности вовсе не требовалось бы пошаговое выполнение. Более того, если сознание может возникнуть только в условиях сочетания порядка и хаоса, как в автоматах класса 4, это вполне может оказаться причиной нашего существования. В других обстоятельствах нас бы просто не было, и такими вопросами никто бы не задавался.

Таким образом, мы приходим к компатибилизму – убеждению, что даже в детерминированном мире существует свобода воли³¹. Мы способны принимать решения самостоятельно, то есть не находясь под влиянием чего бы то ни было, в том числе другого человека, пусть даже наши решения и определяются действующими во Вселенной законами. В детерминированном мире теоретически можно заглянуть как в прошлое, так и в будущее, поскольку все события строго предопределены. Однако в случае набора правил, подобных 110-му, единственный способ узнать будущее – это посмотреть, как будут разворачиваться события. Получается, с точки зрения панпротопсихизма процессы самоорганизации в нашем мозге не управляют нами; они и есть «мы». Мы существуем благодаря глубинным законам, но наш выбор заранее не известен, так что у нас есть свобода воли, пока процессы, порождающие наше сознание, могут проявляться в окружающем мире посредством наших поступков³².