Разумна ли материя: почему основная проблема нейробиологии отражается в физике

Природа сознания — уникальная загадка среди всех тайн науки. Нейробиологи не просто не могут дать фундаментального объяснения тому, каким образом оно появляется из физических состояний мозга — мы даже не уверены, что мы когда-нибудь сможем это объяснить. Астрономам интересно, что есть тёмная материя, геологи ищут истоки жизни, биологи пытаются понять рак — и это всё, разумеется, сложные задачи, но, по крайней мере, мы более-менее представляем себе, в каком направлении нам нужно копать, и у нас есть грубые концепции того, как должны выглядеть их решения. А наше собственное «я», с другой стороны, лежит за пределами традиционных научных методов. Вслед за философом Дэвидом Чалмерсом, мы называем его «трудной проблемой сознания».

Но, возможно, сознание — не одна такая уникальная по сложности задача. Философы науки, Готфрид Лейбниц и Иммануил Кант, сражались не с такой известной, но с настолько же сложной задачей, как материя. Что есть по сути физическая материя, если отвлечься от математических структур, описываемых физикой? И эта проблема, судя по всему, лежит за пределами традиционных научных методов, поскольку мы можем лишь наблюдать воздействие материи, но не её сущность — «ПО» Вселенной, но не её «железо». На первый взгляд эти проблемы кажутся совершенно отдельными. Но если приглядеться, окажется, что они глубоко связаны между собой.

Сознание — многогранное явление, но субъективное восприятие — это самый удивительный его аспект. Наш мозг не просто собирает и обрабатывает информацию. В нём не просто протекают биохимические процессы. Он создаёт яркую серию чувств и ощущений, например, вид красного цвета, чувство голода, удивление от философии. Вы являетесь самим собой, и больше никто не сможет узнать это ощущение так же непосредственно.

Наше сознание включает сложный набор ощущений, эмоций, желаний и мыслей. Но в принципе ощущения сознания могут быть очень простыми. Животное, чувствующее боль или инстинктивный позыв, даже не думая о нём, всё равно обладает сознанием. Наше сознание тоже что-то всё время осознаёт — оно думает об объектах мира, абстрактных идеях, о самом себе. Но и тот, кто спит и видит бессвязный сон или галлюцинирует, всё равно будет обладать сознанием в смысле наличия субъективного переживания, даже хотя он не осознаёт что-либо конкретное.

Откуда же берётся сознание в этом, самом общем, смысле? Современная наука даёт нам причины верить в то, что наше сознание растёт из физики и химии мозга, а не из чего-то нематериального и трансцендентного. Для получения сознательной системы нам нужна только физическая материя. Соберите её правильным образом, в виде мозга, и появится сознание. Но как и почему сознание может появиться из-за неким образом собранной материи, изначально не обладающей сознанием?

Проблема трудна из-за того, что её решение нельзя описать экспериментом и наблюдениями. Через всё более сложные эксперименты и передовые технологии построения изображений нейробиология выдаёт нам всё более детальные схемы того, что ощущает сознание в зависимости от физических состояний мозга. Нейробиология, возможно, сможет рассказать нам когда-нибудь, что общего есть у всех наших сознательных состояний мозга: к примеру, у них у всех высоки уровни интегрированной информации (как в «Теории интегрированной информации» от Джиулио Тонони), что они распространяют сообщения в мозге (как в «Теории глобального рабочего пространства» от Бернарда Барса), или что они создают осцилляции на частоте 40 Гц (как предлагали Фрэнсис Крик и Кристоф Кох). Но у всех этих теорий остаётся сложная проблема. Как и почему система, интегрирующая информацию, распространяющая сообщения или осциллирующая с частотой в 40 Гц чувствует боль или радость? Появление сознания из простой физической сложности кажется в равной степени загадочным, вне зависимости от того, какую форму эта сложность принимает.

И, кажется, открытие конкретных биохимических, и в результате, физических деталей, лежащих в основе этих сложностей, ничем нам не поможет. Неважно, насколько точно мы опишем механизмы, лежащие в основе, к примеру, ощущения и узнавания помидоров, мы всё равно можем спросить: почему этот процесс сопровождается ощущением красного, или любым другим? Почему нельзя сделать, чтобы физический процесс протекал без сознания?

Другие природные явления, от тёмной материи до жизни, пусть и загадочные, не кажутся такими нерешаемыми. В принципе, мы можем принять, что для их понимания нужно лишь собрать больше физических деталей: построить лучшие телескопы и другие инструменты, разработать лучшие эксперименты, заметить новые законы и закономерности в уже имеющихся данных. Если бы мы внезапно получили знания обо всех физических деталях и закономерностях Вселенной, эти проблемы должны были бы исчезнуть. Они бы ушли так же, как проблема наследственности исчезла после открытия физических аспектов ДНК. Но трудная проблема сознания остаётся, даже в присутствии знаний обо всех мыслимых физических аспектах.

В этом смысле глубокая природа сознания будто бы лежит за пределами научных возможностей. Но при этом мы считаем, что физика в принципе может рассказать нам всё о природе физической материи. Физики говорят нам, что материя создана из частиц и полей, у которых есть такие свойства, как масса, энергия, заряд, спин. Физики могли открыть пока ещё не все фундаментальные свойства материи, но они приближаются к этому.

Но есть основания полагать, что материя — это нечто большее, чем физика сообщает нам. Физика, в общем, рассказывает нам о том, что делают фундаментальные частицы или как они связаны с другими вещами, но ничего о том, что они сами собою представляют, независимо от всего остального.

К примеру, заряд — это свойство отталкивания других частиц с тем же зарядом и притягивания частиц с противоположным зарядом. Иначе говоря, заряд — это способ отношения с другими частицами. Так же и масса — свойство реагирования на прилагаемые силы и гравитационного притягивания других частиц с массой, что можно описать, как искривление пространства-времени или взаимодействие с полем Хиггса. Есть также и другие вещи, которые делают частицы, и способы, которым они связаны с другими частицами и с пространством-временем.

В целом, кажется, что все фундаментальные физические свойства можно описать математически. Галилей, отец современной науки, как-то заявил, что книга природы написана на языке математики. Но математика — это язык с чёткими ограничениями. Она может описывать лишь абстрактные структуры и связи. К примеру, про числа мы знаем лишь, как они относятся к другим числам и другим математическим объектам — то есть, что они «делают», правила, которым они следуют при сложении, умножении и т.п. Точно так же мы знаем свойства геометрического объекта, такого, как узел графа, по его соотношению с другими узлами. Тем же образом чисто математическая физика может рассказать нам только лишь об отношениях физических сущностей и правилах, управляющих их поведением.

Можно поинтересоваться, что представляют собой физические частицы вне зависимости от того, что они делают, или как они связаны с другими вещами. Что такое физические сущности сами по себе, какие свойства присущи им? Некоторые утверждают, что частицы только и выражаются через их отношения друг с другом, но интуиция восстаёт против таких заявлений. Для взаимоотношения необходимо существование двух вещей, имеющих друг с другом отношения. Иначе это отношение пусто — спектакль без актёров, замок из воздуха. Иначе говоря, физическая структура должна быть реализована или выполнена из некоего вещества или субстанции, которая сама по себе не является пустой структурой. Иначе не будет разницы между физической и математической структурой, между осязаемой вселенной и абстракцией. Но что это за вещество, реализующее физическую структуру, и каковы описывающие его внутренние, не структурные свойства? Эта проблема — близкий родственник классической проблемы Канта, касающейся вещи в себе. Философ Гален Строусон называет её «трудной проблемой материи».

Тут есть ирония, поскольку мы обычно представляем себе физику как науку, описывающую «железо» Вселенной — реальные, конкретные вещи. Но на самом деле физическая материя (по меньшей мере, те её аспекты, о которых нам рассказывает физика), больше похожа на софт: логическую и математическую структуру. Согласно трудной проблеме материи, этому софту для работы необходимо железо. Физики гениально провели реверс-инжиниринг алгоритмов — или исходного кода — Вселенной, но исключили конкретную реализацию.

Трудная проблема материи отличается от других проблем интерпретации физики. Современная физика даёт нам загадки типа: как материя может одновременно быть похожей на частицу и волну? Что собой представляет коллапс квантовой волновой функции? Что более фундаментально, непрерывные поля или отдельные частицы? Но всё это вопросы того, как правильно постичь структуру реальности. Трудная проблема материи появилась бы, даже если бы у нас были ответы на все вопросы по поводу структуры. Вне зависимости от того, о каких структурах мы говорим, от самых странных и необычных до вполне интуитивно понятных, будет вставать вопрос: как они реализованы не с чисто структурной точки зрения.

Такая проблема появляется даже у ньютоновой физики, описывающей структуру реальности на простом интуитивном уровне. Грубо говоря, ньютонова физика говорит, что материя состоит из твёрдых частиц, взаимодействующих либо посредством столкновения, либо посредством гравитационного притяжения. Но какова внутренняя природа вещества, ведущего себя так просто и интуитивно? Каково железо, на котором реализован софт уравнений Ньютона? Кто-то может решить, что ответ прост: реализован он посредством твёрдых частиц. Но твёрдость — это поведение, идущее от частиц, сопротивляющихся проникновению других частиц и частично накладывающихся друг на друга — то есть, по сути, ещё одно отношение с другими частицами в пространстве. Трудная проблема материи возникает с любым структурным описанием реальности, вне зависимости от его качественности и интуитивности.

Так же, как трудную проблему сознания, трудную проблему материи нельзя решить через эксперименты и наблюдения, или через сбор дополнительных физических деталей. Они просто покажут нам ещё больше структур — по крайней мере, пока физика остаётся дисциплиной, посвящённой описанию реальности через математику.

Могут ли быть связаны трудная проблема сознания и трудная проблема материи? В физике уже есть традиция объединения проблем физики и проблем сознания, к примеру, в квантовых теориях сознания. Такие теории часто принижают из-за их ложных выводов о том, что если квантовая физика и сознание — вещи таинственные, то их скрещивание каким-то образом станет менее загадочным. Идею связи трудной проблемы сознания с трудной проблемой материи можно критиковать на том же основании. Но если приглядеться, что эти две проблемы дополняют друг друга на более глубоком и определённом уровне. Одним из первых философов, заметивших эту связь, был Лейбниц в конце XVII века, но точную современную версию идеи сформулировал Бертран Рассел. Современные философы, включая Чалмерса и Строусона, вновь открыли эту связь. Её описывают следующим образом.

Трудная проблема материи требует найти неструктурные свойства, и сознание — это то явление, которое может удовлетворить этим требованиям. В сознании полно качественных свойств, от красности красного цвета и дискомфорта голода до феноменологии мыслей. Такие переживания, или «квалиа», могут обладать внутренней структурой, но в них есть и ещё что-то кроме структуры. Мы знаем кое-что о сути и внутренних свойствах ощущений, о том, какие они сами по себе, а не просто о том, как они работают и как они связаны с другими свойствами.

К примеру, представьте человека, никогда не видевшего красных объектов и никогда не слышавшего о существовании красного цвета. Он ничего не знает ни о том, как «красность» связана с состояниями мозга, с физическими объектами вроде помидоров или с длиной волны, ни о том, как она связана с другими цветами (к примеру, похожа на оранжевый, но очень отличается от зелёного). И как-то раз ему в галлюцинациях привиделось большое красное пятно. Судя по всему, человек после этого узнает, что есть красность, хотя он ничего не знает о её связях с другими вещами. Полученное им знание будет знанием без отношений, знанием о том, что такое красность сама по себе.

Из этого следует, что сознание в примитивно-рудиментарной форме — это «железо», на котором работает описываемый физиками «софт». Физический мир можно воспринимать как структуру сознательных ощущений. Наши собственные ощущения реализовывают физические связи, составляющие наш мозг. Некоторые простые, элементарные формы ощущений реализуют связи, составляющие фундаментальные частицы. Возьмём электрон. Электрон притягивает, отталкивает, и ещё как-то соотносится с другими сущностями в соответствии с фундаментальными физическими уравнениями. То, что составляет его поведение, можно представить, как поток крохотных ощущений электрона. Электроны и другие частицы можно представлять как мысленные существа с физическими возможностями; как потоки ощущений, находящиеся в физической взаимосвязи с другими потоками ощущений.

Эта идея может казаться странной и даже мистической, но она рождается из тщательного размышления об ограничениях науки. Лейбниц и Рассел были научными рационалистами — чему доказательством служат их бессмертные вклады в физику, логику и математику –, но так же глубоко они были преданны реальности и уникальности сознания. Они заключили, что для воздания должного обоим явлениям необходимо радикально поменять мышление.

И это действительно радикальная смена. Философы и нейробиологи часто представляют себе сознание в виде софта, а мозг — в виде «железа». Данное предположение переворачивает это с ног на голову. Если посмотреть на то, что физика говорит о мозге, это будет, по сути, софт — чисто набор взаимоотношений — до самых нижних уровней. А сознание на самом деле больше похоже на железо, поскольку его свойства качественные, а не структурные. Поэтому осознанные переживания как раз могут быть тем, структурой чего является физическая структура.

Если решить таким образом трудную проблему материи, трудная проблема сознания исчезает сама. Уже нет вопросов по поводу того, как сознание возникает из не имеющей сознания материи, поскольку вся материя по сути своей сознательна. Нет вопросов по поводу зависимости сознания от материи, поскольку именно материя зависит от сознания — точно так же, как взаимоотношения зависит от членов, вступающих в эти отношения, так и структура зависит от реализатора, софта, работающего на железе.

Можно возразить, что это чистый антропоморфизм — неоправданное отображение человеческих свойств на природные явления. С чего мы взяли, что физической структуре требуются какие-то внутренние реализаторы? Не оттого ли, что у нашего мозга есть внутренние, сознательные свойства, и мы привыкли думать о природе в знакомых нам понятиях? Но это возражение можно опровергнуть. Идея о том, что внутренние свойства нужны для того, чтобы отличать реальные конкретные вещи от абстрактных структур не имеет ничего общего с сознанием. Более того, обвинение в антропоморфизме можно опровергнуть контробвинением в человеческой исключительности. Если мозг полностью материален, почему он должен отличаться от остальной материи по части присущих ему внутренних свойств?

Эту точку зрения, о лежащем в основе физической реальности сознании, называют по-разному, но одно из наиболее подходящих имён — это «двухаспектная теория сознания» или «двухаспектный монизм». Монизм контрастирует с дуализмом, говорящим, что сознание и материя в основе своей совершенно разные субстанции или типы вещей. Дуализм считается научно необоснованным, поскольку наука не демонстрирует никаких доказательств присутствия нефизических сил, влияющих на мозг.

Монизм утверждает, что вся реальность сделана из одного и того же вещества. Он бывает разных видов. Самый распространённый монистический взгляд — физикализм (также известный, как материализм), постулирующий, что всё состоит из физической субстанции, обладающей лишь одним аспектом, описываемым физикой. Сегодня этот взгляд общепринят среди философов и учёных. Согласно физикализму, полное и чисто физическое описание реальности не упускает ничего. Но согласно трудной проблеме сознания, любое чисто физическое описание сознательной системы, к примеру, мозга, на первый взгляд всё же что-то упускает. Оно не может полностью описать, что означает быть такой системой. Она, можно сказать, описывает объективные, но не субъективные аспекты сознания: работу мозга, но не нашу внутреннюю разумную жизнь.

Двухаспектный монизм Рассела пытается заполнить этот дефицит. Он принимает точку зрения на мозг как на материальную систему, ведущую себя в соответствии с законами физики. Но он добавляет ещё один внутренний аспект к материи, спрятанный от внешней точки зрения физики, который нельзя определить никаким чисто физическим описанием. Но, хотя этот внутренний аспект не поддаётся физическим теориям, он поддаётся нашему внутреннему наблюдению. Наше сознание и составляет этот внутренний аспект мозга, и это наш ключ к внутреннему аспекту других физических вещей. Перефразируя лаконичный ответ Артур Шопенгауэра Канту: мы можем осознавать вещь в себе, потому что мы ею являемся.

Двухаспектный монизм бывает умеренным и радикальным. Умеренные версии утверждают, что внутренний аспект материи состоит из т.н. протосознания или «нейтральных» свойств: свойств, неизвестных науке, но отличающихся от сознания. Природа таких ни сознательных, ни физических свойств, кажется довольно загадочной. Как и упомянутые ранее квантовые теории сознания, умеренный двухаспектный монизм можно обвинить в простом добавлении одной загадки к другой, в ожидании, что они взаимно уничтожатся.

Самый радикальный вариант двухаспектного монизма утверждает, что внутренний аспект реальности состоит непосредственно из сознания. Это, разумеется, не то же самое, что утверждает субъективный идеализм, говорящий о том, что физический мир — это не более, чем структура, живущая в человеческом сознании, и что внешний мир — в каком-то смысле иллюзия. Согласно двухаспектному монизму, внешний мир существует независимо от человеческого сознания. Но он не существовал бы независимо от любого типа сознания, поскольку все физические вещи связаны с некоей формой присущего им сознания, их собственного внутреннего реализатора, или «железа».

В качестве решения трудной проблемы сознания двухаспектный монизм сам сталкивается с возражениями. Самое частое из них — то, что из него следует панпсихизм, представление о всеобщей одушевлённости природы. Критики считают маловероятным наличие сознания у фундаментальных частиц. К этой идее действительно приходится привыкать. Но давайте рассмотрим альтернативы. Дуализм выглядит невозможным с точки зрения науки. Физикализм принимает, что объективный, научно обоснованный аспект реальности — и есть вся реальность, из чего следует, что субъективный аспект сознания — это иллюзия. Возможно –, но не должны ли мы быть больше уверены в том, что у нас есть сознание, чем в том, что у частиц его нет?

Второе важное возражение — т.н. проблема комбинации. Как и почему сложное и объединённое сознание в нашем мозге появляется из-за создания структуры из частиц с простым сознанием? Этот вопрос выглядит подозрительно похожим на изначальную проблему. Я вместе с другими защитниками панпсихизма утверждаем, что проблема комбинации уже не такая сложная как изначальная трудная проблема. В некоторых смыслах легче понять, как перейти от одной формы сознания (набора разумных частиц) к другой (разумному мозгу), чем то, как перейти от неразумной материи к разумной. Многие же считают это неубедительным. Возможно, это лишь вопрос времени. Над исходной трудной проблемой, в какой-либо её форме, философы задумывались столетиями. Проблема комбинации не так известна, что оставляет надежду на появление незамеченного ранее решения.

Возможность того, что сознание — реальный и конкретный аспект реальности, фундаментальное «железо», позволяющее работать «софту» наших физических теорий, представляет собой радикальную идею. Она полностью выворачивает наше обычное представление о реальности, и такое представление довольно сложно воспринять. Но она может решить две труднейших проблемы науки и философии разом.