Это лишь еще одна разновидность уже знакомой нам дихотомии. Есть слабая нисходящая причинность, где что-то эмерджентное вроде конформности может заставить нейрон активироваться точно так же, как он активировался бы в ответ на фотон света, – не изменив при этом его функций. И есть сильная нисходящая причинность, которой последнее под силу. Большинство философов и нейробиологов, исследующих этот вопрос, сходятся во мнении, что сильная нисходящая причинность, даже если она существует, не имеет отношения к теме этой книги. Критикуя этот подход к обнаружению свободы воли, психологи Майкл Масколо из Колледжа Мерримак и Ива Каллио из Университета Ювяскюля пишут: «Хотя [эмерджентные системы] неразложимы, они и не автономны в смысле наличия каузальной силы, которая преобладает над силой их составляющих», и этот момент подчеркивает также испанский философ Хесус Самора Бонилья в своем эссе «Почему эмерджентные уровни не спасут свободу воли». Или, как на биологическом языке формулируют это Масколо и Каллио, «в то время как способности к обретению опыта и смысла – это эмерджентные свойства биофизических систем, способность к регуляции поведения таковой не является. Способность к саморегуляции присуща живым системам изначально». Гравитация никуда не девается{228}.
Итак, по моему мнению, какой бы неимоверно потрясающей ни была эмерджентность, свободы воли в ней не отыщешь по трем причинам:
А. Теория хаоса гласит: вы не можете, следуя общепринятым условностям, утверждать, будто две вещи одинаковы, когда они разные, и неважно, насколько мала эта разница; непредсказуемость не равна недетерминированности.
Б. Даже если система эмерджентна, это не означает, что она может творить все, что заблагорассудится; она все равно складывается из своих составных частей и ограничена ими, со всеми их причудами и недостатками.
В. Эмерджентные системы не могут заставить кирпичики, из которых они построены, перестать быть кирпичами[193]{229}.
Все эти свойства присущи детерминированному миру, каким бы он ни был хаотическим, эмерджентным, предсказуемым или непредсказуемым. Но что, если наш мир на самом деле вовсе не детерминированный? Переходим к следующим двум главам.
9Введение в квантовую неопределенность
Я ужасно не хочу писать эту главу, как и следующую за ней. Я прямо-таки боюсь за них браться. Когда друзья спрашивают, как продвигается книга, я морщусь и отвечаю: «Вообще неплохо, но я так и не могу подступиться к главам про неопределенность». Откуда этот страх? Ну, для начала, (а) предмет этих глав опирается на крайне странную и контринтуитивную науку, (б) которую я едва понимаю и (в) которую, по их собственному признанию, толком не понимают даже люди, которые, казалось бы, должны понимать в первую очередь, – правда, по сравнению с моим жалким невежеством их непонимание глубоко и содержательно, и (г) эта тема притягивает к себе всяческие сумасбродные идеи с той же неодолимой силой, с какой памятники притягивают испражняющихся голубей, образуя странный аттрактор «О чем они вообще говорят?». Но хочешь не хочешь, а надо.
В этой главе мы исследуем фундаментальные уровни мироздания, где чрезвычайно маленькие вещи ведут себя недетерминированно. Непредсказуемость не отражает ограниченность наших математических способностей или ожидание более мощного увеличительного стекла – она отражает тот факт, что физическое состояние Вселенной на этом уровне ее не определяет. В следующей главе мы успокоим адептов свободы воли, резвящихся на игровой площадке квантовой неопределенности.
Если бы я струсил и решил закончить эти две главы прямо здесь, выводы были бы такими: да, детерминизм Лапласа на субатомном уровне, по всей видимости, действительно трещит по швам; однако такой микроскопический индетерминизм вряд ли может хоть как-то повлиять на поведение; и даже если бы мог, то ничего похожего на свободу воли он бы не породил; попытки ученых отыскать свободу воли в этом месте зачастую вызывают лишь недоверие.
Что конкретно мы понимаем под «случайностью»? Предположим, у нас есть частица, которая движется «случайно», то есть беспорядочно. Для этого она должна удовлетворять следующим условиям:
– Если в момент времени 0 частица находится в точке Х, то наиболее вероятное место, где вы сможете обнаружить эту беспорядочно движущуюся частицу в любой другой момент времени, – это та же точка Х. А если в какой-то момент после момента 0 частица окажется в точке Z, теперь она с наибольшей вероятностью до скончания веков будет находиться в точке Z. Наилучший предиктор местонахождения беспорядочно движущейся частицы – место, где она находится сейчас.
– Если взять любую единицу времени, скажем секунду, то вариабельность движения частицы в следующую секунду будет ровно такой же, как и в течение одной секунды миллион лет спустя.
– Характер движения частицы в момент времени 0 имеет нулевую корреляцию с характером движения в момент времени 1 или –1.
– Если кажется, что частица движется по прямой, возьмите лупу, присмотритесь, и увидите, что эта прямая никакая не прямая. Частица движется зигзагами, независимо от масштаба приближения.
– В силу своего зигзагообразного движения частица при бесконечно большом приближении преодолевает бесконечно большое расстояние между любыми двумя точками.
Это обязательные условия для того, чтобы частица считалась движущейся недетерминированно[194]. Эти требования – особенно то, что отсылает к губке Менгера и вопросу, как нечто бесконечно длинное умещается в конечном пространстве, – показывают, чем Случайность с большой буквы отличается от беспорядочного переключения ТВ-каналов.
Так какое же отношение имеет беспорядочное движение частиц к вопросу о том, являетесь ли вы творцом своей судьбы?
Начнем с версии индетерминизма для средних умов – такой, о которой нечасто рассуждают на медитативных ретритах.
Сядьте в затемненной комнате, в которую через окошко проникает столб света, и посмотрите, что он подсвечивает (я имею в виду не пятно на стене, а воздух между окном и освещенной стеной). Вы увидите мельчайшие частички пыли, которые находятся в постоянном движении, колеблются и скачут вверх и вниз. Ведут себя случайным образом.
Люди (например, Роберт Браун еще в 1827 г.) давно заметили это явление, но только в прошлом веке поняли, что случайное (оно же «стохастическое») движение свойственно частицам, взвешенным в жидкости или газе. Крошечные частицы колеблются в результате соударения с фотонами света, которые передают частицам импульс, сообщая им кинетическую энергию. Это заставляет частицы беспорядочно сталкиваться друг с другом. Все они движутся случайно и непредсказуемо – задача трех тел на стероидах.
Заметьте, это не непредсказуемость клеточного автомата, где каждый шаг детерминирован, но не детерминируем. Состояние частицы в любой момент времени не зависит от ее состояния мгновением раньше. Лаплас в гробу переворачивается. Особенности такой стохастичности математически описал Эйнштейн в 1905 г., в тот его annus mirabilis, когда ученый объявил миру, что не собирается вечно торчать в патентном бюро. Эйнштейн изучил факторы, влияющие на интенсивность броуновского движения взвешенных частиц (заметьте множественное число – частиц: каждая частица в отдельности ведет себя случайным образом, и предсказуемость возможна только на уровне их совокупности). Тепло, которое повышает кинетическую энергию частиц, усиливает броуновское движение, а густая или вязкая жидкая или газовая среда, напротив, его ослабляет, как и большой размер частиц. Что касается последнего, то чем больше частица, тем обширнее мишень и тем выше вероятность, что множество других частиц будут врезаться в нее со всех сторон, и тем выше вероятность, что все эти удары уравновесят друг друга и крупная частица не сдвинется с места. Таким образом, чем меньше частица, тем затейливее ее броуновское движение – а вот великая пирамида в Гизе, может, и колеблется, но не так чтобы очень сильно[195].
Итак, вот что такое броуновское движение: частицы, случайным образом сталкивающиеся друг с другом. И какое отношение оно имеет к биологии (первый шаг к тому, чтобы увидеть его связь с поведением)? Как оказалось, немаловажное. В одной работе изучается, как броуновское движение объясняет распределение аксонных терминалей. В другой – как копии рецептора к нейромедиатору ацетилхолину случайным образом объединяются в кластеры, что важно для их функционирования. Еще один пример связан с аномалиями в мозге – некие загадочные факторы увеличивают продукцию необычно скрученного белкового комплекса под названием «бета-амилоидный пептид». Если одна копия такого пептида случайно натыкается на другую, они слипаются, и этот комок белкового мусора становится больше. Такие амилоидные агрегаты и есть наиболее вероятные убийцы нейронов при болезни Альцгеймера. Законы броуновского движения помогают оценить вероятность столкновения молекул пептида друг с другом{230}.
Мне особенно нравится рассказывать студентам об одном конкретном примере броуновского движения, потому что он развенчивает миф о генах, определяющих все, что только достойно внимания в живых системах. Взять, к примеру, оплодотворенную яйцеклетку. Когда она делится надвое, то всё, что находится у нее внутри, благодаря броуновскому движению распределяется случайным образом, в том числе тысячи тех внутриклеточных энергетических станций, которые называются митохондриями; они никогда не делятся ровно пополам, 50 на 50, и уж точно не делятся поровну при каждом последующем делении. Это означает, что две новорожденные клетки уже отличаются по своей способности вырабатывать энергию. То же самое касается огромного количества копий белков, называемых факторами транскрипции, которые активируют и дезактивируют гены; неравномерное распределение факторов транскрипции при делении означает, что регуляция генов в двух новых клетках будет отличаться. И с каждым последующим делением случайность точно так же вмешивается в процесс появления на свет клеток, которые в конце концов складываются в вас