Иллюзия вселенной, состоящей только из частиц: мир — это больше, чем его строительные блоки

В 1974 году Джерри Фодор опубликовал основополагающую статью под названием «Специальные науки», в которой он утверждал интуитивную и убедительную картину отношений между фундаментальной физикой и науками более высокого уровня, такими как биология, психология и экономика. Наш мир, согласно Фодору, устроен иерархически: фундаментальные физические частицы в основании комбинируются, образуя молекулы, которые комбинируются, образуя клетки, которые комбинируются, образуя сложные организмы, некоторые из которых обладают ментальными состояниями (среди них люди), которые комбинируются, образуя сложные общества. Науки также устроены: физика в основании, за ней следуют химия, биология, физиология, нейронаука, психология, социология и экономика.

Весьма маловероятно, говорит Фодор, чтобы вещи, которые разделяют, например, психологические или экономические свойства, также разделяли какое-то свойство, определяемое на языке физики или других нижестоящих наук. Существует бесконечно много способов, которыми финансовая транзакция может быть физически реализована. И каковы шансы, что два разных человека, оба думающие мысль о том, что им следует сократить международные поездки из-за климатического кризиса, находятся в точно одном и том же состоянии мозга?

Специальные науки позволяют открывать отличительные законы более высокого уровня, которые обычно невыразимы на языках нижестоящих наук. Чтобы сделать эту мысль наглядной, рассмотрим очень высокоуровневую науку — экономику — и рассмотрим следующее обобщение: во время рецессии банки будут снижать процентные ставки, чтобы увеличить государственные расходы и стимулировать экономику. Предположим, что это экономический закон: снижение процентных ставок вызывает рост государственных расходов, который, в свою очередь, стимулирует экономический рост. Как выглядит рост процентных ставок на квантово-физическом уровне? Или увеличение расходов? Или экономический рост? Экономические события, такие как рецессии или валютные транзакции, не будут иметь ничего общего на уровне квантовой физики, и поэтому экономические законы невидимы на этом уровне. Дело не только в том, что биологи, психологи и экономисты не могут получить финансирование для строительства ускорителей частиц и космических телескопов; даже если бы могли, у них не было бы применения для таких вещей. События, процессы и законы, которые их интересуют, просто не принадлежат физике и должны изучаться в своих собственных областях с использованием характерных методов их конкретных наук.

Убедительным ни было бы видение Фодора, учитывая некоторые вполне разумные метафизические предположения, очень трудно увидеть, как оно может быть истинным. В серии весьма влиятельных работ в 1980-х и 1990-х годах, кульминацией которых стала его книга «Разум в физическом мире» (MIT, 1998), Джэгвон Ким поднимает серию очень сложных проблем для точки зрения Фодора. Одна из основных проблем, которые он поднимает, — проблема причинного исключения — была в центре внимания большей части собственной работы автора. Картина Фодора — это форма нередуктивного физикализма: всё, что существует, на каждом уровне, в конечном счёте состоит из фундаментальной физической материи, но это не означает, что мы можем просто прочитать то, что происходит на высших уровнях, из того, что происходит на физическом уровне.

Не может быть и речи о сведении финансовых транзакций или мыслей к квантовой физике, но любая данная транзакция или мыслительный процесс в конечном счёте составлен какой-то умопомрачительно сложной коллекцией квантово-физических процессов. В чём заключается проблема: не происходит ли вся реальная причинная работа на фундаментальном физическом уровне? Если это так, то не остаётся никакой причинной работы для чего-либо ещё, и то, что кажется причинными процессами, разворачивающимися на высших уровнях, на самом деле, используя запоминающуюся фразу Кима, «подобно серии теней, отбрасываемых движущимся автомобилем. Движущийся автомобиль представляет собой подлинный причинный процесс, но серия теней, которые он отбрасывает, сколь бы регулярной и законоподобной она ни была, не составляет причинный процесс».

Метафора тени действительно уместна: даже мы можем обращаться с тенью так, как если бы она двигалась, и измерять её «скорость» и «ускорение», когда она «движется» по стене. Мы можем использовать эту информацию, чтобы предсказать, где тень будет через определённое время, и, в зависимости от нашего измерительного оборудования, это может оказаться гораздо проще, чем пытаться измерить подлинную скорость и ускорение самого автомобиля. В действительности, однако, «тень» вовсе не движется. Скорее, по мере движения автомобиля он отбрасывает серию разных теней, и обращение с тенью так, как если бы она двигалась, — это вымысел. Для Кима все состояния, события, процессы специальных наук (по крайней мере те, которые не сводятся к физике) — не более чем полезные вымыслы — тени, отбрасываемые лежащими в основе физическими процессами, которые полезны лишь постольку, поскольку они коррелируют регулярным, законоподобным образом с реальными причинными процессами, которые слишком сложны для нас, чтобы моделировать их с помощью физики.

Идея о том, что фундаментальные физические вещи «делают всю причинную работу», известна как причинная замкнутость физического, и это исключительно распространённый взгляд среди философов. Замыкание включает в себя отвержение того вида эмерджентности, который защищали британские эмерджентисты, такие как Ч. Д. Брод, которые постулировали специальные конфигурационные силы, которые возникают только тогда, когда фундаментальные физические частицы комбинируются определёнными способами. Позиция Брода облегчает, в принципе, осмысление позиции Фодора: специальные науки автономны от физики в той мере, в какой они включают изучение нефизических конфигурационных сил и условий, при которых они возникают. Но эмерджентность Брода к настоящему времени почти универсально отвергнута, не в последнюю очередь потому, что она постулирует таинственные, необъяснимые силы, которые появляются только в вещах определённого уровня сложности. Теперь вопрос в том, как осмыслить картину Фодора в мире, где единственные действующие силы — это силы фундаментальной физики? Если нет конфигурационных сил и все сложные сущности полностью составлены фундаментальными физическими частицами, то кажется, что всё, что случается со сложными сущностями — каждая транзакция, каждая мысль — имеет полную фундаментальную физическую причину. Собственная работа автора на эту тему нацелена показать, что этот вывод не следует. Даже если все силы являются фундаментальными физическими силами, всё равно, утверждает он, предостаточно причинной работы для состояний высшего уровня.

Проблема исключения породила огромное количество литературы, и существует множество способов попытаться её решить. Один из вариантов — проглотить пилюлю и принять вывод Кима: состояния высшего уровня, например ментальные состояния, не являются подлинными причинами, но достаточно хорошо коррелируют с лежащими в основе физическими процессами, чтобы было полезно, прагматически, описывать друг друга в психологических терминах. Или можно попытаться защитить взгляд, согласно которому состояния высшего уровня наследуют причинные силы своих реализаторов снизу, открывая возможность того, что определённые эффекты, такие как поведение, имеют причины на нескольких уровнях одновременно: квантово-физическом, нейронаучном и психологическом, например. Этот последний ход, в той или иной форме, является безусловно самым популярным среди современных философов. Собственный взгляд автора — другой. Он защищает эмерджентистскую позицию, подобную позиции Брода, но без постулирования конфигурационных сил.

Согласно его взгляду, существует нисходящая причинность от состояний высшего уровня к физическому, но она не включает порождение новых сил. В своей статье 2024 года «От многоуровневого объяснения к нисходящей причинности» он утверждает, что в причинности есть нечто большее, чем просто осуществление фундаментальных сил. Причинные взаимодействия, которые важны для людей, включают взаимодействия между многими частицами, в очень сложных конфигурациях, и в таких случаях пространственно-временные паттерны, которые образуют частицы, определяют, как составляется множество действующих сил.

Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим знакомый случай двух лошадей, тянущих баржу по каналу. Естественно сказать, что лошади совместно обладают силой тянуть баржу и что каждая вносит вклад, тянув её по диагонали к берегу, по которому она идёт. Результирующее ускорение баржи прямо вдоль канала зависит от пространственно-временной структуры, образованной двумя лошадьми и баржей. Это очень простой паттерн, но он достаточен, чтобы сделать общую точку. Геометрические паттерны высшего уровня играют фундаментальную роль в определении того, как несколько сил составляются в данном случае. Теперь подумайте, например, о структуре молекулы — можно думать о ней как о пространственно-временном паттерне, который составляющие атомы и электроны образуют по отношению к друг другу. Химические свойства молекулы сильно зависят от её структуры, и, по мнению автора, это случай нисходящей причинности, в котором геометрические паттерны играют фундаментальную роль в определении того, как ведут себя конфигурации фундаментальных частиц. И, конечно, паттерны не останавливаются на химическом уровне — существуют конфигурации фундаментальных частиц, конфигурации конфигураций и так далее вплоть до самого верха.

Философы печально известны своей склонностью к чрезмерным обобщениям. Во времена досократиков греческий философ Фалес Милетский, размышляя о том, как вода питает семена, заключил, что вода была началом всех вещей: «Всё есть вода!» — утверждал он. Автор не хочет звучать как Фалес, поэтому он не утверждает, что иерархическая структура естественных наук полностью объясняется ролью пространственно-временных паттернов в фундаментальных динамических взаимодействиях. Он видит в этом скорее доказательство концепции: даже если единственные силы в природе — это силы фундаментальной физики, из этого не следует, что химики, биологи, психологи и остальные гоняются за тенями. Если геометрическая структура — не вся история о нисходящей причинности, то какие ещё виды существуют?

Рассмотрим сердце и его место в теле. Естественно сказать, что сердце обладает силой перекачивать кровь по телу и что оно делает это, сокращаясь. Если сердце временно удалить из тела, оно сохраняет способность сокращаться при электрической стимуляции, но теряет способность перекачивать кровь по телу, делая это. Эта последняя способность — та, которой сердце может обладать, только находясь внутри тела как целого. Левое сердце отправляет обогащённую кислородом кровь к органам тела, которые возвращают обеднённую кислородом кровь в правое сердце, которое отправляет её в лёгкие для оксигенации. Работа кровеносной системы зависит не только от пространственно-временной структуры тела, но и от причинной координации между сердцем, кровеносными сосудами и органами. Изолированное сердце может только сокращаться; чтобы перекачивать кровь по телу, сокращаясь, требуется большое количество внешней структуры — часть её пространственно-временная, часть причинная, часть, возможно, других видов. Если структура в этом более широком смысле играет нисходящую роль в определении того, что могут делать отдельные органы тела, то физиологии не нужно чувствовать угрозу со стороны более фундаментальных наук снизу. По мнению автора, правильный метафизический подход к сложным сущностям, таким как тело, зеркально отражает научную практику: не сведение к физике, а многомасштабное моделирование.

Здесь есть очевидные параллели с Аристотелем, который знаменито утверждал, что целое предшествует своим частям, потому что только внутри целого часть может выполнять свою определяющую функцию. В своей самой последней работе на эту тему, «Гилморфизм или что-то достаточно близкое», автор исследует тот вид гилморфизма, который проистекает из его метафизических взглядов на причинность и уровни. Другие участники этой книги едины в своём убеждении, что, когда дело доходит до осмысления слоистого мира, есть что-то правильное в духе эмерджентности Брода, если не в букве. Возможно, ближе всего к его собственному взгляду стоит контекстуальный эмерджентизм Майкла Зильберштейна. Согласно этому взгляду, вообще не существует внутренних причинных сил, а то, что мы считаем внутренними силами, возникает из широкого диапазона контекстуальных ограничений. Автор выходит из автобуса где-то до остановки Зильберштейна. По его мнению, внутренние силы существуют, но то, на что они способны, часто определяется структурами, в которые они встроены. В той мере, в какой специальные науки вовлечены в изучение таких структур — их природы, реализации и значения, — автономия специальных наук, а вместе с ней и онтологическая реальность высших уровней бытия, гарантирована.

Вопрос остаётся открытым. Если высшие уровни реальности обладают подлинной причинностью, а не просто являются полезными вымыслами, — то что это говорит о месте человеческого сознания и свободной воли в картине мира, где всё, казалось бы, предопределено физикой? И не означает ли это, что редукционистский подход к науке — попытка объяснить всё через физику частиц — принципиально ограничен, и что для понимания мира необходимо изучать его иерархическую структуру, где целое влияет на части, а не только наоборот?