Кот Шредингера отдыхает. 7 мнимых экспериментов, которые не дадут вам уснуть ночью
Научпоп11 февраля 2023, 08:02
Их используют, чтобы изучить проблему с разных перспектив, при этом максимально ее упростив, сделав понятной более широкой аудитории.
Одним из самых известных мнимых экспериментов является кот Шредингера.
Представьте коробку, в которой содержится кот, радиоактивный элемент и колба с кислотой. Если радиоактивный элемент развалится, колба с кислотой разобьется, что приведет к смерти кота. Однако никто, включая кота, не может на это повлиять. Таким образом, с точки зрения наблюдателя, кот одновременно и жив, и мертв — а точно это узнать мы можем, только открыв коробку и посмотрев внутрь.
Это абсурдный с точки зрения реального мира воображаемый эксперимент, объясняющий в общих чертах квантовую суперпозицию — грубо говоря, все возможные состояния, в которых могут находиться элементарные частицы. Главная проблема квантовой суперпозиции в том, что частицы ведут себя непредсказуемо, и мы никак не можем на них повлиять ни до измерения, ни после. Именно поэтому кот находится в «коробке», а мы не можем увидеть, жив он или мертв.
Квантовая физика — это сложно и очень непонятно, однако воображаемый эксперимент позволяет нам упростить эту конкретную проблему и сделать ее более понятной. Кстати, больше о квантовой суперпозиции вы можете почитать здесь.
Этим и интересны мнимые эксперименты. Они позволяют исследовать сложные ситуации, помещая их в простой и понятный контекст. NV собрал несколько примеров интересных воображаемых экспериментов, которые зададут вам интересные вопросы, а вы затем их можете обсудить в увлекательных дискуссиях с друзьями.
Подпишитесь на NV Премиум и читайте без ограничений
Нам необходима ваша поддержка, чтобы заниматься качественной журналистикой
И еще, наши объяснения не являются абсолютом. Никакие ответы на эти вопросы не могут быть на 100% правильными, а вы сами можете дополнять эти эксперименты своими условиями.
Занавес невежества
Этот эксперимент создал американский философ Джон Роулз в 1971 году.
Представьте, что вам и вашим друзьям нужно создать новое общество. Все ваши идеи будут воплощены — все, что вам нужно, это разработать их. Однако вы не знаете, какую роль вы будете играть в этом обществе будущего. Вы не знаете ничего: раса, уровень дохода, ваши навыки, уровень интеллекта, личные и религиозные предпочтения — вам не будет известно ничего.
Итак, вы создаете это общество и его правило, а затем оказываетесь в нем в качестве абсолютно рандомного человека.
Вопрос: Какое общество вы бы создали? И чем руководствовались бы при разработке концепции своего общества?
Основная идея эксперимента — это разработать справедливую систему, которая позволит создать общество на основе моральных соображений, а не собственных интересов. Не зная, какая роль достанется нам в этом обществе будущего, большинство людей попытается пойти путем развития справедливого общества с равными правами и свободами, поскольку мы не можем обеспечить себе «режим Бога». Однако, безусловно, найдутся люди, готовые рискнуть и создать менее равноправное общество в надежде получить более привилегированное положение.
Это, между тем, задает вопрос и о текущем состоянии нашего общества. Почему мы живем так, как живем? Почему собственные интересы часто являются непреодолимым препятствием на пути к развитию справедливого общества?
Нередко исследователи приводят пример с рабством — если рабовладельцев поставить на место раба, то после этого им, наверное, идея рабства уже не казалась бы такой удачной. Итак, если бы люди чаще задумывались над тем, что именно они могут стать наименее привилегированным членом общества, то в теории человечество бы активнее разрабатывало более равноправное общество с открытыми социальными лифтами и возможностями для всех.
Демон Дарвина
Эту концепцию создали Чарльз Дарвин и Альфред Рассел Уоллес, чтобы объяснить процесс естественного отбора.
Воображаемый эксперимент «создает» гипотетическое существо, которое может использовать все приемы для приспособления одновременно и существовало бы, если бы эволюция видов на Земле не была бы ограничена ничем. Они могут перенести арктические холода и одновременно выживать в адской жаре; эти существа могли бы приспособиться к жизни как на поверхности планеты, так и на дне Марианского желоба. Словом, для них нет никаких лимитов.
Этот вид мог бы размножаться постоянно, создавая бесконечное количество потомков, которые быстро захватили бы всю планету — ведь ничто не мешает им размножаться.
Вопрос: могли бы мы остановить развитие этого вида, если бы он угрожал существованию человечества?
К счастью, такого вида не существует — у всех организмов есть определенные лимиты и ограниченные возможности. Демон Дарвина является иллюстрацией того, как работает естественный отбор.
Всем видам, существующим на Земле, приходится идти на определенные компромиссы, чтобы адаптироваться к окружающей среде. То есть организмы с определенными признаками имеют больше шансов выжить в определенной среде, чем те, у которых их нет. Таким образом мы можем лучше понять эволюцию видов и характеристики, которые позволяют им приспособиться к одним условиям и делают невозможным этот процесс в других.
Проблема вагонетки
Один из наиболее популярных воображаемых экспериментов, у которого есть много вариантов, влияющих на конечное решение людей, принимающих решение.
Вы видите вагонетку, потерявшую управление. Впереди на путях привязаны пять человек, которые не могут убежать — рано или поздно вагонетка переедет и убьет их. Вы стоите у стрелки, которую можете переключить — однако на другом пути привязан один человек, который тоже не может ничего сделать. Перед вами стоит выбор — не делать ничего (тогда вагонетка убьет пятерых) и переключить стрелку (тогда умрет один человек).
Вопрос: Какой выбор здесь правильный? Есть ли здесь вообще правильный выбор?
Если подходить максимально рационально к решению этой задачи, то очевидно то, что пять человек — это больше, чем один. Поэтому мы должны направить вагонетку так, чтобы спасти большее количество жизней. Однако это так не работает, потому что у нас нет объективной возможности оценить ценность жизни людей. Что делать, например, если среди этих пяти человек будет лежать Путин?
В этой ситуации уже заложена несправедливость для наблюдателя, потому что в любом случае будут погибшие. Если вы переключаете стрелку, вы участвуете в этой несправедливости и становитесь причастным к смерти этого человека; в случае бездействия вы как будто остаетесь в стороне, а ответственных нет. Хотя, с другой стороны, даже сам факт существования такой ситуации создает обязанность принимать решения и действовать для наблюдателя — ведь у стрелки находится только он.
Еще более трудным выбор сделала американская философ Джудит Джарвис Томсон. Она поставила наблюдателя в еще более проактивную позицию — вагонетка несется на пятерых человек, а вы стоите на мосту. В то же время возле вас находится очень большой человек, а единственная возможность остановить вагонетку — сбросить этого человека с моста на пути. Человек умрет, но пятеро останутся жить.
Такой эксперимент ставит наблюдателя перед еще более сложной моральной дилеммой, ведь чтобы спасти людей, нужно фактически убить другого человека своими руками. Поэтому многие люди, которые согласны переключить стрелку в первом варианте, категорически не соглашаются с утверждением о необходимости сбросить человека в варианте номер два.
Буриданов осел
Представьте осла, стоящего между идентичными тюками сена. Он всегда выбирает наиболее рациональную опцию — в случае с сеном, ему больше понравится тюк побольше или тот, который находится поближе. Однако в нашей ситуации тюки полностью одинаковы и расположены равноудаленно от осла. То есть ни один из вариантов не привлекательнее другого.
Корни этого эксперимента уходят во времена античности, когда греческий философ Аристотель заявил, что, столкнувшись с проблемой выбора между равноценными вещами или событиями, человек может долго колебаться и не определиться со своим выбором. Эту идею развил французский философ Жан Буридан, добавив для наглядности пример с ослом, который и стал популярным.
Вопрос: как ослу выбрать сено?
Поскольку оба тюка расположены на одинаковом расстоянии, а также у них одинаковое количество сена одинакового качества, осел не может выбрать, в какую сторону ему пойти, чтобы поесть. То есть, если смотреть на эту проблему исключительно с рациональной точки зрения, осел умрет, ведь он так и не решит эту задачу из-за равенства двух вариантов. Если же осел выбирает какой-то тюк, то получается, что на его решение повлияли не только объективные факторы, что противоречит условиям задачи.
Машина опыта
Представьте, что ученые создали систему, которая может имитировать приятные впечатления в течение всей вашей жизни. Более того, вы сами можете придумать и запрограммировать, что именно хотите чувствовать. Эта симуляция сверхреалистичная, ее фактически невозможно отличить от реальности. И да, никаких побочных эффектов.
Вопрос: почему нам не нужно заходить в симуляцию?
Американский философ Роберт Нозик, автор этого воображаемого эксперимента, считает, что большинство людей отказались бы от такой симуляции.
Эксперимент задает вопрос о философии гедонизма — на что люди готовы ради собственного удовлетворения? По мнению Нозика, многим людям важно чувствовать реальность, они ценят свой опыт и хотят действительно делать что-то, а не просто чувствовать удовольствие. К тому же многим людям удовольствие доставляет не результат, а предшествующий ему процесс.
Но здесь есть и контраргументы. Если предположить существование параллельных реальностей, а эта система способна нас отправить именно в ту, где мы постоянно испытываем удовольствие, то кто сказал, что эти ощущения не будут реальными?
К тому же если подойти к вопросу с точки зрения английского философа Джереми Бентама, основателя утилитаризма, то перед нами стоит выбор между добром (удовольствие) и злом (боль). С этой точки зрения выбор в сторону системы очевиден.
Парадокс телепортации
Далекое будущее. Человечество уже освоило Солнечную систему, а путешествие с Земли на Марс вообще происходит с помощью телепорта. Это специальный инструмент, который сначала усыпляет вас, расщепляет на атомы, копирует всю информацию из вашего мозга — от воспоминаний и моделей поведения до привычек и ощущений — и передает ее на Марс.
Вопрос: из телепорта выйдете вы или ваша копия, а вы уже будете мертвы?
Фактически из телепорта выходит человек, обладающий всем тем же набором качеств, как и «оригинал». Однако правильно ли утверждать, что это вы? Да, этот человек помнит ваших друзей, думает так же, как вы, так же ловко разбирается в компьютерах. Однако он никогда не видел их и не разбирал компьютер.
С другой стороны, если этот человек буквально воспроизводит все, что вы делали, и в дальнейшей жизни делает именно то, что делали бы вы, можно утверждать, что это и есть вы. Ведь этим человеком руководят ваши мысли, чувства и порывы.
Комната Марии
Мария живет в черно-белой комнате, читает черно-белые книги и использует экраны, отображающие только черно-белые изображения. Мария знает все, что можно узнать о том, как люди видят цвета, за всю свою жизнь она видела только черное и белое. Однажды экран ее компьютера ломается, и она видит красный цвет.
Фактически Мария знала, что такое красный цвет, как волны света разной длины стимулируют сетчатку глаза, а образующиеся вследствие этого электрические сигналы доходят до оптического нерва мозга и подсказывают, что он видит именно красный цвет.
Из этого и возникает вопрос: узнала ли Мария что-нибудь новое, когда увидела новый цвет?
Этот воображаемый эксперимент описывает термин доказательство знания — нефизические свойства и знания, которые можно постичь только через сознательный опыт, то есть, пережив их. Для большинства людей кажется очевидным факт, что только при виде красного цвета Мария сможет сказать «да, это красный цвет». Стало быть, у нашего зрения есть определенные свойства, которые выходят за рамки физических описаний.
С другой стороны, можно сказать, что достаточный уровень знаний Марии (напоминаем, что она знает буквально все о цветах) позволил бы ей воспроизвести красный цвет. В таком случае получается, что экран не показал бы ей ничего нового. Так ли это?
И это можно сказать не только о цветах и зрении, но и любом другом сознательном опыте. Эффект от трехдневного голодания, сильного опьянения или усталости после прохождения 100 километров в несколько дней — можем ли мы описать эти ощущения, не пережив их, но зная в совершенстве объясняющую их науку? Если мы знаем, как работает мозг, можем ли мы сказать, что знаем человека? И, главное, можно ли сказать, каково быть этим человеком?
Такие непередаваемые субъективные ощущения, которые невозможно описать или измерить, называют квалиа. Ученые, изучающие развитие искусственного интеллекта, активно изучают в том числе и квалиа, поскольку ИИ, каким бы совершенным он ни был, все равно не сможет испытывать определенные психические состояния, как влюбленность или скука. Из этого следует, что сознательный искусственный интеллект невозможно создать, просто заметив все возможные ощущения, которые может испытывать человек, ведь все мы по-своему испытываем разные состояния.
Этот эксперимент уникален еще и тем, что предложивший его философ Фрэнк Джексон со временем изменил свое мнение относительно его решения. Сначала он убеждал, что Мария действительно могла увидеть что-нибудь новое, когда экран показал ей красный цвет. Однако позже он утверждал, даже когда Мария увидела красный цвет, это все равно соответствовало определенным физическим актам в мозге, которые можно измерить. То есть квалиа в этом случае не играют роли — ведь красный цвет будет красным для всех.
Споры продолжаются до сих пор. Что же мы знаем на самом деле о том, можно ли воспроизвести наши ощущения с помощью объяснений и алгоритмов и узнает ли Мария что-нибудь новое, увидев красный цвет, если до этого она знала о цветах буквально все? Существуют ли какие-либо ограничения по поводу того, что мы можем знать, однако не можем почувствовать?
Если да, то получается, что во Вселенной точно существуют загадки, которые мы никогда не сможем объяснить.