Оглавление

Энтропия

Как известно, и машины, и живые существа, в том числе люди, состоят примерно из одних и тех же элементов. Это элементы, описанные в периодической системе элементов Менделеева. Никаких других элементарных "кирпичиков" мы пока не знаем. Конечно, каждый из этих элементов можно расщепить на что-то еще более мелкое. Но в нашем мире в устойчивом состоянии находятся именно эти элементы, и именно из них и состоит все то вещество, с которым человек повседневно вступает в контакт.

Однако если все действительно обстоит так, как это описано в предыдущем абзаце, тогда получается, что как придорожный камень, так и человек должны подчиняться одним и тем же законам физики. При том, конечно, допущении, что человек и прочие живые существа не являются созданиями, имеющими божественное происхождение. Если мы отказываемся от своих божественных качеств, то тогда совершенно точно должны подчиняться одним и тем же законам физики.

Однако тут возникают вопросы. Например, существует уже упомянутый в данной работе второй закон термодинамики, согласно которому, в популярном изложении, энтропия системы со временем возрастает. Опять-таки, в популярном изложении, энтропия – это мера хаоса, беспорядка в системе. Высокая энтропия означает, что вещество находится в состоянии высокой неорганизованности. Если же говорят, что энтропия вещества низка, значит оно высокоорганизованное.

На практике все это означает, например, что придорожный камень со временем начнет разрушаться и превратится в песок. А человек, родившись молодым, потом постареет и умрет, превратившись в любом случае во что-то менее организованное. До этого момента все, казалось бы, правильно.

Однако в природе мы наблюдаем и противоположный процесс. Человеческое общество совершенно явно движется по пути прогресса. То есть становится все более сложно устроенным и все более совершенно организованным. Мы явно со временем начинаем пользоваться все более и более сложными устройствами и механизмами.

Мало того, похожий процесс мы наблюдаем и в живой природе. Если проследить историю живых организмов на Земле за большой период времени, то можно сделать вывод, что постепенно они также становились все более сложно "устроенными". Со временем у живых существ, населяющих Землю, возникали все новые органы и новые качества, которые были более сложными (и, как правило, более эффективными), и которых до того ни у кого не было. То есть тоже налицо изменение от простого к сложному, а не наоборот. Другой вопрос, почему это происходило. Было ли это результатом эволюции, или тут вмешивался какой-то посторонний и нам не известный организующий фактор, это пока неясно. Не исключено, что уменьшение энтропии – это прямое следствие пока не известных, но достаточно простых законов физики.[1] Но в любом случае это не так уж и важно для данной ситуации. А важно то, что имело место возникновение более сложно организованных форм существования материи, чем раньше.

С одной стороны, такого быть не должно. А с другой стороны, этот феномен явно имеет место. Либо второй закон термодинамики неверен (или верен только для частного случая, каковым мы с вами не являемся), либо мы что-то тут не до конца понимаем и учитываем.

Понятно, что такая постановка вопроса не нова. Однако она приобрела существенное значение, когда человек стал предпринимать попытки создать свой аналог из других материалов. То есть попытался изготовить робота, в целом создать искусственный интеллект. Что касается железной части такого робота, то тут все более или менее понятно. А вот как быть с его частью, отвечающей за принятие решений, с интеллектом? С искусственным интеллектом?

Наиболее простое объяснение феномена снижения энтропии – это вмешательство постороннего разума. Но это в конечном итоге тоже не ответ. Если такой разум существует материально, он тоже должен подчиняться общим законам физики. Значит, в отношении такого разума также возникает вопрос, почему его энтропия уменьшается, а не возрастает.

Другое объяснение может основываться на попытке найти в законах природы что-то такое, что могло бы вести не к увеличению, а к уменьшению энтропии. Любопытны рассуждения на эту тему у Норберта Винера,[2] который, в свою очередь, ссылается на рассуждения Максвелла.[3] Тот описал ситуацию, которая получила условное название "максвелловых демонов". Суть предполагаемого опыта следующая. Существует замкнутая емкость, которая разделена перегородкой. В обоих отделах емкости находится, например, газ. В перегородке имеется отверстие, которое может открыть и закрыть фантастический демон. Если к отверстию слева приближается частица с высокой энергией, то демон открывает отверстие и частица переходит в правый отдел емкости. Если справа к отверстию приближается частица с малой энергией, то она точно так же с помощью того же демона переходит в левую часть. Получается, что со временем левая часть емкости остынет, а правая нагреется. То есть своеобразный вечный двигатель. Чего быть не должно.

В описанном фантастическом опыте энтропия вещества в правой и левой части емкости будет изменяться: в одной части возрастать, а в другой – уменьшаться. Винер предположил, что похожий механизм действует и в отношении всего живого, заставляя энтропию уменьшаться. В качестве субстанции, вызывающей не повышение, а понижение энтропии, он назвал энзимы. При этом, конечно, как настоящий ученый, он оговорился, что речь идет лишь о предположении и оно совсем не значит, что эволюцию человека вызывают именно энзимы (катализаторы) и что они действуют путем разделения частиц с малой и большой энергией. Тем не менее тут мы видим попытку найти физическое объяснение феномена понижения энтропии в отношении человека и других живых существ.

Винер рассуждал о возможности существования системы, лишенной абсолютных потенциальных барьеров, когда с течением времени любое состояние системы может и будет переходить в любое другое состояние. При этом вероятность перехода будет больше для состояний, которые могут быть преобразованы сами в себя большим числом преобразований, т.е. для состояний, имеющих большой внутренний резонанс или большое квантовое вырождение. Применительно к живым существам это могло значить, что аминокислоты, организующиеся в белковые цепи, имеют более устойчивые связи между собой, когда цепи белков одинаковы. Копия воспроизведенного гена должна быть очень близка к оригиналу, может быть даже до такой степени, что невозможно отличить, где оригинал, а где копия. Это, в частности, следует из квантовой теории, согласно которой частицы не имеют четкой индивидуальности. Все это явление применительно к живой материи называется резонансом.

Возможно, Винер был прав во всем, высказывая такое суждение. Но в одном он был совершенно точно прав. Ясно, что какое бы интеллектуальное начало не вмешивалось в нашу жизнь, создавая эффект эволюции, само оно также имеет материальную основу и, следовательно, подчиняется законам материального мира. Это значит, что в определенной ситуации существуют такие формы организации материи, которые воздействуют на окружающую их систему и приводят в конечном итоге к снижению энтропии этой системы.

Если выражаться более просто, то можно предположить следующее. Материя может существовать в разных формах. В том числе в виде самородка золота, в виде алмаза, глыбы льда, а также в виде озера, моря или океана воды. Может быть кристаллом соли, слюдой, облаком газа. Этот ряд длинный, его можно продолжать достаточно долго. Никто не будет спорить, что материя может в силу простых природных процессов организоваться во что-то, имеющее однородную структуру и состоящее из множества однородных элементов. А может быть, и неоднородную структуру и состоящее из неоднородных элементов. Но элементов, способных влиять на проходящий сигнал, например, по принципу "да" или "нет" и также фиксирующих результаты такого прохождения сигнала. Тут варианты могут быть самые разные. Нам уже известен один хороший вариант – искусственная (в данном случае возникшая естественным путем) нейронная сеть. Но могут быть и иные структуры (в том числе и сети). Просто мы еще слишком мало знаем о свойствах окружающих нас веществ и предметов.

Сеть может запоминать сигнал, если она имеет механизм его фиксации, а также может самообучаться. То есть может быть основой того, что мы называем искусственным интеллектом. Или каким-либо иным интеллектом. Похоже, что материя, которая организовалась определенным образом и приобрела, в том числе, свойства интеллекта, способна понижать энтропию системы, в рамках которой она существует. На практике это действия человека, преобразующего природу и создающего человеческую цивилизацию. Действия, которые в целом можно назвать эффектом эволюции интеллекта.