Дуглас Хофштадтер
Я – странная петля
Снимаю шляпу перед спектром непредсказуемостей
Я не предлагаю полностью замести под ковер и забыть невидимый, хаотичный, битком набитый событиями микроуровень нашего мира. Хотя во многих случаях мы полагаемся на совершенную предсказуемость знакомого макромира, при многих других обстоятельствах мы прекрасно осознаем, что не можем предсказать, что случится. Впрочем, позвольте мне сперва привести в пример несколько предсказуемостей, на которые мы постоянно и неосознанно полагаемся.
Когда мы поворачиваем руль машины, мы точно знаем, куда машина поедет; мы не беспокоимся о том, что кучка строптивых молекул может взбунтоваться и саботировать поворот. Когда мы включаем сильный огонь под кастрюлей воды, мы знаем, что через несколько минут вода закипит. Мы не можем предсказать точную схему расположения пузырьков в кипящей воде, но нам на это совершенно плевать. Когда мы снимаем консервную банку с полки магазина и ставим в тележку, мы точно знаем, что она не превратится в упаковку чипсов, не загорится у нас в руках, не окажется неподъемно тяжелой, не провалится сквозь прутья тележки, будет смирно стоять, если мы поставим ее вертикально, и так далее. Конечно, если мы положим консервную банку горизонтально и начнем катать тележку по магазину, банка в тележке будет непредсказуемым образом кататься туда-сюда, но все ее передвижения не будут выходить за рамки наших ожиданий, а также будут малоинтересны и не особо значимы для нас, вызывая разве что легкое раздражение.
Когда мы произносим слова, мы знаем, что промежуточное давление волн не превратит их в другие слова, что они достигнут ушей наших слушателей без изменений, даже с теми же самыми интонациями, которые мы в них вложим. Когда мы наливаем молоко в стакан, мы точно знаем, насколько нужно наклонить упаковку, чтобы налить нужное количество молока и не пролить ни капли. Мы контролируем молоко и получаем желаемый результат.
Все это совершенно не удивляет нас! И я мог бы продолжать этот список, и вскоре он стал бы очень скучным, поскольку все это вы знаете инстинктивно и принимаете как должное. Каждый день нашей жизни мы множеством неписаных путей зависим от бесчисленных твердокаменных убеждений о том, как ведут себя вещи видимого, осязаемого мира (и твердость камня является одним из примеров этих бесчисленных твердых убеждений).
С другой стороны, тут, «наверху», в макромире, непредсказуемостей тоже полно. Как насчет еще одного списка, на этот раз типичных непредсказуемостей?
Когда мы бросаем в корзину баскетбольный мяч, у нас нет ни малейшего представления, попадет он туда или нет. Он может отскочить от щита, а затем замереть на пару секунд на кольце, держа нас в напряжении, возможно держа в напряженном ожидании целую толпу людей. Решающий матч в баскетбольном турнире может развернуться совершенно по-разному, и это будет зависеть от микроскопической разницы в положении мизинца игрока, который в последнюю секунду сделал отчаянный бросок.
Когда мы начинаем формулировать мысль, мы не знаем ни какие слова подберем в итоге, ни какой грамматической конструкцией в итоге воспользуемся; мы не знаем, проскочит ли в нашей речи оговорка, не знаем, что о нашем подсознании эта оговорка может сказать. Обычно раскрытие этих маленьких тайн мало на что влияет, но порой – скажем, на собеседовании – их последствия могут быть огромны. Подумайте о том, как люди набросятся на политика, чье подсознание выберет слово, полное политического подтекста (например, «крестовый поход против терроризма»).
Когда мы скатываемся на лыжах с холма, мы не знаем, упадем на следующем повороте или нет. Каждый поворот – это риск, где-то маленький, где-то большой. Сломать кость можно из-за события, причину которого мы не осознаем никогда, поскольку она зарыта глубоко под особенностями взаимодействия снега и наших лыж. А крошечная деталь в том, как мы упали, может решить все: получим ли мы многочисленные переломы, которые перевернут всю нашу жизнь, или незначительную трещину.
Если вкратце, макромир для нашего человеческого восприятия – это сокровенная смесь из различных событий, от максимально предсказуемых до совершенно непредсказуемых. В первые годы нашей жизни мы знакомимся с этим спектром, и степень предсказуемости большинства действий, которые мы совершаем, становится для нас обычным делом. К окончанию детства мы приобретаем рефлекторное чутье, которое подсказывает, какова степень непредсказуемости событий нашей повседневной жизни, и в тот же момент непредсказуемый край спектра становится для нас одновременно пугающим и манящим. Риск притягивает нас и в то же время пугает. Такова жизнь.
Столкновениум
Теперь я приступлю к более сложной метафоре, иллюстрирующей размышления о многоуровневости причин в нашем мозге и сознании (и, наконец, если вы позволите мне использовать такую терминологию, в нашей душе). Представьте лишенный трения бильярдный стол, на котором лежит не шестнадцать, а несметное количество крохотных шариков, называемых «симбы» (акроним фразы «система из мелкого бисера»). Эти симбы сталкиваются друг с другом и отскакивают от стен, лихо раскатывая по своему плоскому миру, – а раз трения в нем нет, катаются они бесконечно, не останавливаясь.
Пока наша модель напоминает двумерный идеальный газ, но сейчас мы добавим в условия сложности. Симбы обладают также магнитными свойствами (так что переименуем их в «симмбы», добавив «м» в честь «магнитного»), и когда они сталкиваются на низких скоростях, они могут слипаться и формировать кластеры, которые, уж простите меня, я назову «симмболы». Симмболы состоят из огромного количества симмбов (тысяч, миллионов, не важно), и на периферии они частенько теряют одни симмбы, приобретая другие. Таким образом, есть два важнейших типа обитателей данной системы: крошечные, легкие, стремительные симмбы и громоздкие, увесистые, почти неподвижные симмболы.
Следовательно, действие на этом бильярдном столе – здесь и далее именуемого Столкновениумом[6] – разворачивается так: симмбы влетают то друг в друга, то в симмболы. Разумеется, физические подробности включают в себя перенос импульса, угловой момент, кинетическую энергию и энергию вращения, как и в условном газе, но мы не будем даже думать об этом, поскольку это мысленный эксперимент (в обоих смыслах). Для нас значение имеет только то, что случаются столкновения, и они случаются постоянно.
Симмболизм
К чему это неуклюжее заигрывание со словом «символ»? К тому, что сейчас я добавлю еще немного сложности в систему. Вертикальные стенки, которые являются границами системы, чувствительно реагируют на внешние события (например, если кто-то коснется стола или подует ветерок), слегка прогибаясь вовнутрь. Эти изгибы, форма которых несет в себе следы внешнего события-причины, конечно, влияют на движение симмбов, которые отскакивают от этой части стенки, и косвенно это также отражается на медленных движениях ближайших симмболов, позволяя им интернализировать событие. Мы можем утверждать, что отдельно взятый симмбол всегда неким стандартным образом реагирует на легкий ветерок, другим образом – на сильные порывы, и так далее. Не вдаваясь в детали, мы даже можем утверждать, что конфигурация симмболов отражает историю наложившихся внешних воздействий. В общем, для того, кто смотрит на симмболы и знает, как читать их конфигурацию, симмболы символичны, поскольку в них зашифрованы события. Вот к чему был этот неуклюжий каламбур.
Картинка, конечно, изрядно притянута за уши, но не забывайте, что Столкновениум нужен нам как полезная метафора для понимания мозга, а ведь и сам мозг в некотором смысле притянут за уши – там тоже есть крошечные события (возбуждение нейронов) и события более крупные (совокупности нейронных возбуждений), и последние предположительно обладают некими репрезентативными качествами, что позволяет нам осознавать и запоминать события, случившиеся за пределами нашего черепа. Если вдуматься, такой способ интернализации внешнего мира в символических схемах внутри мозга довольно притянут за уши; и все же под давлением эволюции каким-то образом он появился. Если хотите, представьте, что Столкновениум тоже возник эволюционным путем. Можете думать, что и тот, и другой возникли в результате сражений за место под солнцем между миллиардами более примитивных систем. Но эволюционные истоки Столкновениума не должны нас сейчас занимать. Ключевая идея в том, что ни один симмб ничего не шифрует в одиночку и не символичен сам по себе, но симмболы, находясь на куда более высоком макроуровне, шифруют и символичны.
Редукционистский взгляд на Столкновениум
Если бы мой рассказ послушал современный физик, его первый порыв вполне мог бы быть редукционистским. Над симмболами он бы только посмеялся, сказав, что это сопутствующие явления, эпифеномены – то есть хоть они, бесспорно, есть, для понимания системы они несущественны, поскольку сделаны из симмбов. Все, что происходит в Столкновениуме, можно объяснить через одни лишь симмбы. И это, безусловно, верно. Вулкан тоже есть, но зачем же говорить в терминах гор, тектонического давления, извержения, лавы и прочих явлений? Мы можем обойтись без таких эпифеноменальных концепций, спустившись на более глубокие уровни атомов и элементарных частиц. Суть, по крайней мере для нашего физика, в том, что эпифеномены не более чем условные обозначения, под которыми удобно объединять большое количество более глубоких, низкоуровневых феноменов; для объяснений они не бывают существенны. Да здравствует редукционизм!
Единственная проблема в том, как стремительно возрастает сложность, когда мы отказываемся от всех макроскопических терминов и точек зрения. Перестав использовать какие-либо эпифеномены в языке, мы обречены видеть лишь немыслимые полчища частиц, а это не слишком приятная перспектива. Более того, если воспринимать мир как полчище частиц, в нем не остается естественных четких границ. Нельзя прочертить линию вокруг вулкана и заявить: «На процесс влияют только частицы из этой зоны!», потому что частицы уважают макроскопические линии не более, чем муравей уважает границы между участками, которые так тщательно выверили и так точно нанесли на план человеческие существа. Нет никакого куска вселенной, который мог бы быть строго отгорожен от взаимодействия с остальной ее частью. Это не работает ни в каком приближении. Идея о том, чтобы при помощи незыблемых пространственно-временных границ разделить вселенную на участки, для редукциониста звучит как бессмыслица.
Вот вам пример бессмысленности локальных пространственно-временных границ. В ноябре 1993 года я прочел несколько новостных заметок о комете, которая «неспешно» приближалась к Юпитеру. До столкновения оставалось около восьми месяцев, однако астрофизики уже с точностью до минуты, если не до секунды, предсказали, где и когда упадет комета. Информация о невидимой комете в миллиардах миль от Земли крайне сильно повлияла на поверхность нашей планеты: команды ученых уже вычисляли время ее прибытия на Юпитер, газеты и журналы уже публиковали статьи о ней на первой полосе, а миллионы людей вроде меня уже читали об этом. Кто-то из этих людей, слишком углубившись в чтение, может быть, опаздывал на самолет, а может быть, нашел нового друга по интересам, а может быть, на секунду опоздал на светофор, перечитывая фразу в статье, и так далее. Все время, пока приближался тот самый момент, когда комета, в точности как было предсказано, наконец-то упала на дальнюю от нас сторону Юпитера, население Земли уделяло огромное количество внимания этому далекому космическому событию. Нет никаких сомнений, что за много месяцев до падения кометы случались ДТП, которых не случилось бы, если бы кометы не было, что кто-то зачал ребенка, которого иначе бы не зачали, что прихлопнули каких-то мух, разбили какие-то кофейные кружки и так далее. Все эти сумасшедшие события, которые случились на нашей маленькой планетке, обязаны комете, которая неслась по инерции сквозь безмолвное пространство в миллиардах миль от нас и в полумиллионе минут от столкновения с другой огромной планетой.
Я веду к тому, что дотошно следовать пути редукционизма означает основательно влипнуть; не только все объекты системы становятся микроскопическими и неисчислимыми, но и сама система разрастается вне всяких пределов пространства и времени, превращаясь в итоге во всю Вселенную во все моменты времени. Никакой доступности для понимания не остается, поскольку все разбито на триллионы триллионов триллионов невидимых кусочков, разбросанных тут и там. Редукционизм беспощаден.
Взгляд на Столкновениум с уровня повыше
Если же, с другой стороны, события на уровне эпифеноменов следуют ощутимой и доступной для понимания «логике», мы, люди, резво вскакиваем на этот уровень. По правде говоря, выбора у нас нет. Так что мы говорим о вулканах, извержениях, лаве и тому подобном. Точно так же мы говорим об обкусанных ногтях, ржаном хлебе, кривых улыбках и еврейском чувстве юмора, а не о клетках и белках, и уж тем более не об атомах и фотонах. В конце концов, мы сами по себе те еще эпифеномены, и, как я уже многократно упоминал в этой книге, этот факт обрекает нас говорить о мире в терминах других эпифеноменов приблизительно наших размеров (например, о матерях и об отцах, о котах, колесах и коржиках, о самолетах, саксофонах и сандаловых деревьях).
Теперь давайте вернемся к Столкновениуму и поговорим о том, что в нем происходит. Описывая его, я сфокусировался на симмбах, на том, как они мечутся и колотятся друг о дружку. Симмболы там тоже есть, но они, по сути, выполняют функции стен – они всего лишь большие неподвижные объекты, от которых отскакивают симмбы. В моем воображении симмбы часто ведут себя похоже на серебристый шарик в пинбольном автомате, а симмболы – на «пеньки», статичные цилиндры размером побольше, от которых шарик лихо отскакивает на своем пути вниз по наклонной игровой доске.
Но теперь я опишу другой способ взглянуть на Столкновениум, в котором будет два характерных изменения. Изменение первое: теперь мы занимаемся фотосъемкой с интервалами во времени, то есть движения, прежде слишком медленные для восприятия, теперь ускоряются и становятся заметными, в то время как быстрые движения становятся настолько быстрыми, что от них не остается и следа – они растворяются как лопасти вращающегося вентилятора. Второе изменение заключается в том, что мы отходим назад либо уменьшаем масштаб так, чтобы симмбы стали неразличимы для нашего глаза, а все внимание теперь сосредоточилось на симмболах.
Теперь на столе перед нами динамика совсем другого типа. Вместо того чтобы смотреть, как симмбы врезаются в большие и якобы статичные шары, мы понимаем, что эти шары вовсе не статичны, а ведут свою собственную активную жизнь, двигаясь по столу туда и обратно и взаимодействуя друг с другом так, будто на столе, кроме них, никого и нет. Конечно, мы знаем, что на самом деле все это происходит благодаря мельтешению малюсеньких симмбов, но мы их больше не видим. С нашей новой точки обзора их исступленные метания туда-сюда по столу не более чем равномерный серый фон.
Подумайте о том, какой спокойной нам кажется вода в стакане, который стоит на столе. Если бы наши глаза могли менять уровни обзора (как колесико, регулирующее силу приближения в бинокле) и позволили бы нам посмотреть на воду на микроуровне, мы бы узнали, что она вовсе не спокойна, что молекулы воды толкаются в ней как сумасшедшие. И правда, если коллоидные частицы добавить в стакан с водой, она превратится в очаг броуновского движения – случайного и непрерывного колебания коллоидных частиц, образованного мириадами незаметных столкновений с молекулами воды, значительно меньшими по размеру. (Коллоидные частицы здесь играют роль симмболов, а молекулы воды – роль симмбов.) Этот эффект, наблюдаемый под микроскопом, в 1905 году очень подробно разъяснил Альберт Эйнштейн, опираясь на теорию о молекулах, которые на тот момент считались гипотетическими сущностями. Объяснения Эйнштейна были настолько обширными (и, самое главное, они отвечали экспериментальным данным), что стали одним из важнейших подтверждений существования молекул.
Кто кем помыкает в Столкновениуме?
Итак, мы подобрались к самому заветному вопросу: какой из этих двух взглядов на Столкновениум верный? Или, рифмуя с ключевым вопросом Роджера Сперри: кто кем помыкает в популяции причинных сил, населяющих Столкновениум? В одной картине главные сущности – бессмысленные крошечные симмбы, которые носятся как ненормальные, в процессе очень слабо расталкивая тяжелые, пассивные симмболы. В этой картине крошечные симмбы помыкают большими симмболами. Вот и все, что происходит. В общем-то, с такой точки зрения симмболы даже не распознаются как отдельные сущности, поскольку все, что мы можем сказать об их действиях, это лишь условное обозначение для действий симмбов. С этой точки зрения нет ни симмболов, ни символов, ни мыслей, ни идей – просто суматошное и бессмысленное мельтешение крошечных блестящих магнитных шариков.
В другой картине, ускоренной и уменьшенной, от блестящих крошечных симмбов остался один сплошной серый бульон, а весь интерес переключился на симмболы, и создается полное впечатление, что они разнообразно взаимодействуют друг с другом. «Логика», по которой одни симмболы порождают другие, никак не связана с бурлящим вокруг них бульоном – не считая заурядной трактовки, что из этого вездесущего бульона симмболы черпают энергию. В самом деле, неудивительно, что логика симмболов касается понятий, которые сами симмболы и символизируют.
Танец симмболов
Возвышаясь над столом на нашей высокоуровневой макроскопической обзорной площадке, мы можем наблюдать, как мысли порождают другие мысли, мы можем видеть, как одно символическое событие напоминает системе о другом символическом событии, мы можем видеть, как симмболы собираются в затейливые паттерны, создавая затем еще более крупные паттерны, которые представляют собой аналогии, – и вскоре мы можем визуально подслушать логику мыслящего разума в хитросплетениях симмболического танца. И в этой итоговой картине на своем изолированном символическом уровне симмболы помыкают друг другом.
Симмбы, конечно, все еще здесь, но они лишь обслуживают танец симмболов, позволяют ему случиться, и микродетали их толкотни значат для развернувшегося процесса познания не более, чем толкотня молекул воздуха значит для вращающихся лопастей мельницы. Сойдет любая привычная молекулярная толкотня, ветряная мельница все равно будет вращаться благодаря аэродинамической природе ее лопастей. Подобным образом сойдет любая толкотня симмбов – «мысленная мельница» все равно будет вращаться благодаря символической природе ее симмболов.
Если что-то из этого покажется вам слишком притянутым за уши и недостаточно правдоподобным, просто вернитесь к человеческому мозгу и подумайте о том, что должно происходить там, внутри, чтобы работала логика нашего мышления. Какой еще сценарий мог бы разворачиваться в черепной коробке человека, кроме подобного?
Конечно, нам нужно вернуться к вопросу, которым меня заставила задаться давно поставленная на полку книга и которым задавался также Роджер Сперри: кто кем тут помыкает? И ответ зависит только от того, на каком уровне вы решили сосредоточиться. Как на некотором уровне можно совершенно законно сказать, что простота числа 641 помыкает костями в Доминониуме, так и здесь есть уровень, на котором можно совершенно законно сказать, что смыслы, привязанные к разным симмболам, помыкают другими симмболами. Если вам кажется, что тут все шиворот-навыворот, это определенно так и есть – но тем не менее все это полностью согласуется с основными принципами причинности физических законов.
Глава 4. Петли, цели и лазейки[7]
Первые проблески желаний
Когда были сконструированы первые механические системы с обратной связью, в поле зрения человечества оказалось множество совершенно новых идей. Среди первых таких систем был паровой двигатель Джеймса Уатта; в несметное количество последующих входит и поплавковый механизм, который управляет наполнением сливного бачка, и ракета с тепловой системой самонаведения, и термостат. Поскольку сливной бачок из них, пожалуй, наиболее знакомый и наиболее простой для понимания объект, ненадолго остановимся на нем.
В состав сливного механизма входит труба, по которой в бачок подается вода; когда уровень воды поднимается, вместе с ней поднимается поплавок. К поплавку прикреплен жесткий стержень, другой конец которого зафиксирован; таким образом, угол наклона стержня отражает количество воды в бачке. Переменный угол управляет клапаном, который регулирует поток воды в трубе. Соответственно, при критической наполненности угол достигает критического значения, и клапан полностью закрывается, перекрывая подачу воды. Однако, если бачок подтекает, уровень воды постепенно падает, поплавок, конечно, падает вместе с ней, клапан открывается, и возобновляется подача воды в бачок. Порой это может привести к циклическим ситуациям: из-за маленькой резиновой штучки, которая после слива опустилась не совсем по центру трубы, бачок несколько минут медленно подтекает, потом вдруг несколько секунд наполняется, потом снова несколько минут медленно подтекает, потом снова несколько секунд наполняется, и так по кругу в бесконечном цикле, чем-то напоминающем дыхание, – бесконечном до тех пор, пока кто-то не встряхнет кнопку слива, встряхнув таким образом и резиновую штучку, которая от этого, вероятно, вернется на место в сливной трубе и устранит утечку.
Однажды я уехал в отпуск на несколько недель, и один мой друг, присматривая за домом, смыл туалет в первый день; по стечению обстоятельств маленькая резиновая штучка не приземлилась по центру, и цикл запустился. Мой друг прилежно навещал дом, но ничего неподобающего не замечал, так что сливной бачок продолжал регулярно подтекать и наполняться все мое отсутствие, и в итоге я получил счет за воду на 300 долларов. Неудивительно, что людей настораживают циклы с обратной связью!
Мы можем очеловечить унитаз, описав его как систему, которая «пытается» достичь определенного уровня воды и удержаться на нем. Конечно, без очеловечивания легко обойтись, поскольку мы без особых усилий понимаем, как работает механизм, и нам достаточно ясно, что у такой простой системы нет собственных желаний; и даже зная об этом, мы можем захотеть сказать, занимаясь починкой подтекающего унитаза, что унитаз «пытается» набрать нужное количество воды, но «не может». Конечно, никто не пытается по-настоящему наделить устройство желаниями и разочарованиями, это лишь речевой оборот и удобное упрощение.