Содержание

О «Физике мышления»

До сих пор анализ информационно-мыслительной деятельности сознания проводился в достаточно жестких рамках термодинамического метода без специальных гипотез. Этим методом был выявлен тот фундаментальный факт, что среди всеобщей энтропийности природы существует единственное безэнтропийное, вполне упорядоченное явление — логическая продукция мозга и сознания. Это свойство не позволяет считать мышление, свойственное к тому же только человеку, непосредственной продукцией самого биохимического аппарата мозга, так как био-физико-химической системе любого уровня неизбежно присуща энтропия. Отсюда был сделан вывод, что мозг способен безэнтропийно мыслить только при подводе к нему «отрицательной энтропии» или «антиэнтропии».

Таким образом, отрицательная энтропия возникла не в виде Deus ex Machina, а как дополнительный параметр, необходимый для организованного мышления. Без этого нового фактора обычная атомно-молекулярная материя мозга неспособна обеспечить процесс мышления и даже простейший информационный процесс, если он связан с самой элементарной символической записью.

Но не может же биологическая материя совсем не участвовать в мышлении, не могут большие полушария мозга, его кора и вся нейронная сеть быть несущественным компонентом при производстве мышления. Здесь приходится либо остановить исследование, либо совершить дополнительный шаг от планомерного анализа к гипотезе, как это обычно делается в науке.

Физическая гипотеза, предлагаемая в последней главе монографии, не есть допущение ad hoc, но, наоборот, по своему методу лежит в плане настоящей работы.

В книге крупного антрополога-эволюциониста Тейяра де Шардена ¹ «Феномен человека» [1], в главе «Возникновение мысли» имеется подзаголовок:

«Парадокс человека». Цитирую этот абзац из книги Тейяра: «С чисто позитивистской точки зрения человек — самый таинственный и сбивающий с толку исследователей объект науки.

Человек в том виде, каким его удается воспроизвести сегодняшней науке — животное, подобное другим. По своей анатомии он так мало отличается от человекообразных обезьян, что современные классификации зоологии, возвращаясь к позиции Линнея, помещают его вместе с ними в одно и то же семейство гоминоидных. Но, если судить по биологическим результатам его появления, то не представляет ли он собой как раз нечто совершенно иное?

Ничтожный морфологический скачок и вместе с тем невероятное потрясение сфер жизни — в этом весь парадокс человека».

В настоящей работе этому отвечает «Парадокс мышления». По существу эти парадоксы близки, так как оба касаются мышления, но пути к ним были совершенно различны: с одной стороны, термодинамический, с другой — антропологический. Несомненно, возникнут и другие научные пути к этому парадоксу, которые осветят проблему сознания и мышления с новых сторон.

Следует исходить из того факта, что частицы или система частиц с отрицательной энтропией неизвестны, а известные частицы по своим свойствам не дают основания считать, что антиэнтропия может осуществляться через молекулярное множество с обычными свойствами, поскольку такое множество будет подчиняться какой-либо статистике в виде закона распределения и, следовательно, иметь энтропию.

Но логика не исчерпывает всех операций сознания. Имеется большая область до-логических операций, где закон тождества (он же закон безэнтропийности), необходимый для логики, существенно нарушается (например, в эмоциональной области) или соблюдается в ослабленном виде.

В своем анализе мы пока вынуждены отступить перед столь необыкновенным свойством мозга и сознания, как чисто логическое дискурсивное мышление и ограничиться более простой областью до-логических или около-логических операций. Отсекая логическую дискурсивную область мышления, мы, конечно, утрачиваем очень многое.

Можно было бы считать, что при этом вполне сохраняется вероятностное мышление, но это не так: ведь вероятность расценивается только по отношению к достоверности, и если критерий этой последней утрачен вместе с законом тождества и безэнтро-пийностью сознания, то уничтожается и понятие вероятности. Остается частично упорядоченное мышление, не способное оценивать степень своей собственной упорядоченности и даже ставить такой вопрос. Остается догадка, метод проб и ошибок, возможно, остается интуиция, хотя и здесь утрата дискурсии и закона тождества сильно подрывает ее основу — непосредственное усмотрение решения задачи, так как, где нет закона тождества, там нет понятия истинности решения. Однако при всех этих утратах не теряется эмоциональная сфера, так же как не теряются более простые операции сознания, как например, различение образов, предметов, соматических сигналов и т. п., т. е. восприятие информации. Словом, бездискурсивное сознание — это не уровень животного или олигофреника (имбецила, дебила ²), а нечто близкое к сознанию достаточно развитого ребенка, уже способного к до-логическому или около-логическому мышлению.

Как было показано ранее, мышление невыводимо из информации — это разные этажи сознания, возможен лишь обратный процесс. Поэтому, спустившись к до-логическому информационному уровню, нельзя надеяться целиком перенести полученные результаты на высший этаж, в область дискурсии. Зато, поскольку на информационном уровне действуют энтропийные статистические механизмы, здесь вполне закономерно ставить вопрос о природе частиц (см. гл. IV), способных осуществлять и моделировать до-логические функции сознания достаточно низкоэнтропийного, хотя не вполне безэнтропийного, уровня.

Схема рассуждений для выявления свойств таких частиц может быть такова. Возьмем идеальный газ, подчиняющийся квантовым условиям. Это значит, что на состояние его частиц наложено ограничение, связанное с принципом неопределенности. Принцип неопределенности не устраняет, но ослабляет закон тождества, поскольку все состояния частицы внутри данной квантовой фазовой ячейки считаются физически неразличимыми и только в этом смысле тождественными.

Безразмерная энтропия 1 моля такого одноатомного квантового газа будет выражаться уравнением Заккюра — Тетроде

(Х.1)

(где  — объем, приходящийся на одну частицу), которое состоит из двух слагаемых. Второе слагаемое есть отношение теплоемкости к константе и по внутреннему смыслу имеет энергетический характер.

После подстановки вместо  соответствующего выражения через среднюю арифметическую скорость u, и так как получим следующий вид для безразмерной энтропии:

(Х.2)

Первое слагаемое в этом уравнении — отношение объема, приходящегося на одну частицу, к кубу дебройлевской полуволны, которая определяет объем геометрической элементарной ячейки. Смысл второго слагаемого указан выше. Таким образом, безразмерную энтропию квантового газа можно представить как сумму геометрической и тепловой энтропии

(Х.З)

Когда удельный объем приходящийся на одну частицу, оказывается меньше геометрического объема фазовой ячейки то геометрическая энтропия становится отрицательной и фактор вырождения Поэтому в рамках квантовой статистики для частиц атомной массы разделение полной энтропии на геометрическую (структурную) и тепловую при утрачивает правомерность.

Но пространство сознания должно обладать статистикой, делающей возможным переход в отрицательную область. Какова эта статистика — вопрос дальнейшего анализа. Здесь можно указать лишь на ее самый общий результат. Всякое расширение фазовой ячейки с сохранением за ней квантовых свойств, т. е. соотношения неопределенности, эквивалентно либо увеличению в этом новом мире кванта действия либо «конденсации» некоторого множества частиц (охваченных ячейкой в -пространстве) в статистически единичный экземпляр — «облако», «каплю», «микрокристалл». (Эта фазовая геометрическая «конденсация» частиц, конечно, не совпадает с Бозе — Эйнштейновской, которая происходит в пространстве импульсов.)

Можно видеть, что и то и другое ведет к смещению первого слагаемого в уравнении (2), т. е. в отрицательную область: в первом случае это непосредственно видно из уравнения (2), во втором — оно является результатом уменьшения числа статистических экземпляров в системе с расширенными фазовыми ячейками. Все атомные частицы, включая самую легкую обладают положительной геометрической энтропией; все сверхлегкие частицы, приведенные ниже, лежат в области отрицательной и могут служить ее источником.

Теплоемкость очень легких частиц должна быть близка к нулю. Такой подход закономерен для безэнергетических комплексий (геометрических символов, кодов и проч.). Тогда энтропия будет выражаться первым членом уравнений (2) и (3). Но мы не станем вводить этого ограничения и будем рассматривать полную энтропию (уравнение (2)). Первый член в уравнениях (1) и (2) равен отрицательному логарифму фактора вырождения [2, 3]

(Х.4)

где

(Х.5)

(п — число частиц в см³). Условие отвечает фактору вырождения, равному единице. Этот фактор очень велик для идеального газа, для которого эта вырожденность, согласно Зоммерфельду [2], отвечает ~3-10~⁵, но он еще недостаточен, чтобы полная энтропия газа оказалась достаточно малой.

Высокой вырожденности в принципе могут достигать оба газа: Бозе — Эйнштейна и Ферми — Дирака. Но так как в первом случае то вырождение молекулярного Бозе-газа происходит только при весьма низких температурах. Поэтому этот случай не может нас интересовать при отыскании частиц, способных создавать низкоэнтропийные конструкции при температуре функционирования физико-химической системы мозга. В случае статистики Ферми — Дирака достаточным условием сильного вырождения и низкой энтропии является малая масса и достаточная концентрация частиц. Это следует из того, что фактор вырождения растет при увеличении концентрации частиц п, при уменьшении их массы т и при понижении температуры (см. уравнение (4)). Практически вырождение наблюдается лишь для электронного газа в металлах уже при обычных температурах за счет малой массы электронов и их большой концентрации в решетке. Фактор вырождения электронов проводимости в меди по Зом-мерфельду [2] составляет -~5000, а электронная часть теплоемкости имеет порядок 0,03 кал/°К, т. е. оставляет меньше 1% от теплоемкости меди. Соответственно молекулярная энтропия такого электронного газа не должна превышать 0,03 кал/°К против = 8 кал/°К для металла.

Полный текст этого документа (Глава 10) можно посмотреть в формате PDF (437Кб)

•  ¹⁾  Он был членом «общества Иисуса», но большинство его трудов из-за неканоничности подпало под интердикт (запрещение) и стало известно только после смерти автора.
  
•  ²⁾ Субъекты неспособные или с ограниченной способностью к образованию понятий.