Разговор об автономности/устойчивости
http://ivanov-petrov.livejournal.com/471348.html

Самое для меня интересное - спор о "системе" в физике. Это после первых реплик, разговор Летающего медведя и Деннетта


dennett@lj
Насколько я понимаю, чтобы уяснить, вы утверждаете следующее:

1. как Аристотель говорил, что автономность является базовой категорией, так и сейчас говорится.
2. Что такое автономность никто особенно не знает, никаких более глубоких критериев автономности
нет.

ivanov_petrov@lj
Я не узнал того, что говорил, в этих положениях. Вы автономностью - про целостность/устойчивость? Ну, да... Базовая. Насчет "никто не знает" - скажите, а каким образом принято знать базовые категории? Вот, скажем - материя. Что это такое? Ведь как только народ ухитряется узнать что-то про базовую, так она сразу разжалуется в простые топорники. За понятие причины как взялись - сразу оно вылетело из базовых. И т.п. Вот мне и хочется понять - как надо отвечать на претензию о незнании основ?

dennett@lj
Вот цитата из вас: Я тут почитал Варелу, его работу по автономности (делает основополагающей категорией вместо самовоспроизведения - к вопросу о сути живого). Это по поводу автономности. Во-вторых, никакой претензии у меня нет. Я просто уяснить, что вы говорите. Мне показалось, что вы утверждаете, вместе с аристотелем (по крайней мере на сегодняшний день), что автономность является базовой категорией - и поэтому никаких критериев или определений автономности до сих про, включая матурану и варелу, никто не придумал - я и спрашиваю, пытаясь подтвердить, правильно ли я вас понял.

Это достойная точка зрения, никакого негативного отношения у меня к ней нет.

ivanov_petrov@lj
Да, у Варелы базовый термин - автономность; я не уверен, что это - баовый для меня термин. Мне ближе разговоры об устойчивости. С критериями там... Поскольку эта устойчивость не есть "явление", а довольно абстрактный термин - можно накопать критериев... Я бы выговаривал это примерно так. Мы наблюдаем нечто во внешнем мире. Это наблюдение изменчиво - зависит от наших чувств и положения по отношению к наблюдаемому. Изнутри мы для изменчивого ряда впечатлений строим понятие об объекте - собирающее вместе ряд впечатлений и фиксирующее его. Это понятие можно назвать "системой" - состоящей из элементов, признаков. аспектов и т.п. Система со временем
именяется - и некоторые изменения мы склонны описыывать как исчезновение прежней системы. была птичка - и сдохла. А другие изменения описываются в рамках функционирования/изменчивости прежней системы- птичка полетела. Для этого используется понятие "структура" или "закон композиции системы". Если нечто существенное (структура) в системе остается неизменным, мы описываем происходящее как функционирование той же самой системы (изменчивой), если структура изменилась - это уже другая система (разложение трупа птички). Тем самым для описания объекта нам очень важно отслеживать устойчивость его - та же ли самая перед нами структура? Мы смотрим на все то же
явление, не отрывая взгляда. явление танцует перед нами. изменяется - но некоторые из этих изменений мы отличаем как особые, делающие явление "уже совсем другим". Вот в какие-то такие места рассуждений засовывается устойчивость.

dennett@lj
Несколько замечаний.
Наблюдения - это у вас, у биологов. У физиков уже давно нет прямых наблюдений и впечатлений. Есть стрелки приборов, распечатки, компьютерные графики. Причем экспериментальные данные сами крайне сильно зависят от гипотез, на основании которых ставятся эксперименты. Построить, к примеру, ускоритель - даже деньги на него получить - можно только имея твердую теорию, детальнейшую систему гипотез о строении вещества и возможных исходах событий - которая будет обещать получение определенных данных. Впрочем, вы все это, конечно, знаете. Я же это говорю к тому, что вступление о наблюдениях и впечатлениях для ваших рассуждений об изменчивости системы не нужно. Можно прямо начинать с того, что в центре нашей научной онтологии и деятельности по построению моделей находится понятие системы.

Теперь относительно сущности понятия система - в физике это понятие вводится на идентичности входящих в систему элементов. Эти элементы входят, все остальное - не входит. Т.е. сначала определяется идентичность системы: вот это - система, а все остальное - нет, а затем уже начинаются рассуждения о ее свойствах. В соответствии с этим определяется и онтологическая устойчивость (вы ведь говорите именно об онтологической устойчивости, т.е. о способности системы оставаться самой собой, меняясь - а не просто о физической устойчивости, которая есть стабильность свойств) - т.е. как бы радикально не менялась система - если все ее элементы остаются теми же - или, точнее, если нет прихода нового со стороны - система сохраняет самоидентичность. Т.е. в физике самоидентичность определяется не устойчивостью сущности или структуры на фоне изменений, а отсутствием обмена с окружающим миром.

У вас же устойчивость есть сохранение структуры - это действительно мысль биолога. Но ведь и неживая система, типа солнечной системы, сохраняет структуру, меняясь? Мне кажется, вам нужно ввести еще один аспект - сохранение структуры на фоне замены материала. Но и это, похоже, ничего не даст, ибо пример с кораблем тесея, у которого в море заменяются все компоненты, говорит о том, что неживая система может сохранять структуру и терять весь изначальный материал. Хотя корабль Тесея, если подумать, может так меняться только в результате деятельности матросов - и живая система поддерживает себя в бытии сама, в силу как раз своей собственной структуры.

ivanov_petrov@lj
Насчет прямых наблюдений. То что вы сказали - "так есть". И не только у физиков - у молбиологов так же. Я сказал иначе не случайно - это "так должно быть". Позволил себе высказать свое мнение. С элементами хитрее. Затем и нужно "структуру" - система может терять элементы, оставясь той же самой. Однорукий человек. Не говоря о прочем. Так - что - конечно. это для принципиально незамкнутой системы, очень активной. В том-то и сложность, что система определяет. что в нее входит.

Есть акт исследователя - он назанчает систему (и потом ему трудно узнать. что он ее неверно выделил), и есть акт самой системы по самоназначению - она решает. что есть ее часть, а что - нет. задача исследователя - в идеале - совпасть. Далее, структура - нематериальна, разумеется. Так что структура сохраняется при замене мaтериала - это банальность. Структура для того и вводится (как понятие), чтобы показать, что не токмо материал, сами элементы системы (кои нематериальны - мероны, части...) - и те непостоянны. Ваш пример с кораблем Тезея - именно об этом, так для того и сделано это различение. Я, разумеется, не к тому, что Вы этого не изнаете, а чтоб показать - для чего в моей болтовне служат эти понятия.

dennett@lj
Да, любопытно, что является системой для физиков и нефизиков. Какие аспекты привлекают.

Некоторым нужна изолированность - непроницаемый мешок и посмотрим, что там будет происходить. Некоторым - структура; устоит ли она, если мешок сделать проницаемым, как долго устоит, что с ней случится.

Вообще, с точки зрения философа, это один из главных вопросов - ГДЕ БЫТИЕ - в веществе или в структуре.

flying_bear@lj
А можно пояснить, что Вы сказали про систему у физиков? Вот это вот: "Т.е. в физике самоидентичность определяется не устойчивостью сущности или структуры на фоне изменений, а отсутствием обмена с окружающим миром". Я, признаться, совсем не понял. (Я бы сказал, что понятие системы в физике вообще почти не используется, по крайней мере, явным образом...).

dennett@lj
Отвечу вопросом на вопрос - а для чего написаны уравнения Ньютона, Максвелла или Шредингера?
Что является носителем параметров, которые туда входят?

flying_bear@lj
Уравнения Ньютона написаны для координат материальных точек.
Уравнения Максвелла - для характеристик электромагнитного поля.
Уравнение Шредингера - для волновой функции.

(Конечно, Вы все это знаете, но, раз на более тонкий ответ у меня не хватает сообразительности, отвечаю буквально). А сообразительности правда не хватает. В смысле - а когда же про систему-то будет?

dennett@lj
Сейчас доберемся.
Для каких материальных точек?
Для поля где?
Для волновой функции чего?

flying_bear@lj
1. Для произвольных, взаимодействующих (можно и для невзаимодействующих, только это
малоинтересно).
2. В пространстве-времени.
3. А вот здесь мы утонем. Все-таки общепринятой интерпретации волновой функции, кажется, не существует. Это очень интересная отдельная проблема для обсуждения, но довольно специфическая.

dennett@lj
Ну и последнее. Привожу вам цитату из вас же - один из ваших недавних постов:
http://flying-bear.livejournal.com/194819.html#cutid1

«Дело в том, что бОльшая часть свойств металлов определяется лишь тем, что творится в узком слое вблизи поверхности Ферми. Для взаимодействующих электронов это понятие по-прежнему строго определено: среднее число электронов в данном состоянии испытывает конечный скачок на этой поверхности (А.Мигдал), хотя и меньший единицы (единица - для невзаимодействующих электронов). Более того, объем внутри поверхности Ферми при включении взаимодействия не меняется (теорема Ландау - Латтинжера). В теории ферми-жидкости Ландау показывается, что качественно почти все свойства ферми-жидкости, т.е. системы электронов с взаимодействием, подобны свойствам ферми-газа, т.е. системы без взаимодействия (те же зависимости от температуры, магнитного поля, и т.д.) и лишь
отличаются параметрами. При этом, если параметры находишь из результатов одних экспериментов, а потом используешь в других (т.е. при феноменологическом подходе), разницу можно и не заметить (гхм... нэ так всо было... савсэм нэ так... только для главных членов разложения так... ладно, замнём).

Вот потому приближение невзаимодействующих электронов и не совсем безумно, а вовсе даже ничего (много исключений... много деталей... а вы что, думаете, - вам тут всю физику конденсированного состояния расскажут за пару постов? ага... щас... но в главном - верно).»

Вот, собственно, и про систему. Так что мне несколько неясно, каким образом вам одновременно удается утверждать, что понятие системы в современной физике не используется и использовать его так уверенно. :)

flying_bear@lj
Нет, боюсь, так у нас ничего не выйдет. Вы, видимо, считаете, что говорите что-то совершенно очевидное, а я искренне не понимаю, о чем идет речь. Есть многочастичные задачи, есть одночастичные. Процитированный Вами пост был про многочастичные задачи. Конечно, "совокупность" частиц можно назвать "системой". Бывают изолированные совокупности, бывают неизолированные. В статистической физике (а к ней относится процитированный Вами кусок) системы _никогда_ не изолированы. Ну, вот эта вот Ваша фраза: "Т.е. в физике самоидентичность определяется не
устойчивостью сущности или структуры на фоне изменений, а отсутствием обмена с окружающим миром". Что имеется в виду?

dennett@lj
Давайте прежде всего установим, что даже в статистической физике - к которой относится цитируемый кусок - понятие системы все же используется. Вы сами его используете. Согласны? Я просто хочу, чтобы у нас на каждом шагу было полное понимание.

flying_bear@lj
Понятие системы используется. С точностью до терминологии. Но терминология тоже важна. Поэтому я хочу спросить - что такое для Вас система?

dennett@lj
Система - единица мира, поведение которой нас интересует и характеристики которой исследует наука. Система может состоять из одного элемента. Способы членения мира на такие единицы, могут быть разными. Определить систему более точно трудно, поскольку это почти базовое понятие - и для ее определения потребуется использовать еще более базовые понятия, базовость которых будет под сомнением. В любом случае, естественные науки изучают свойства (параметры) мира и их носители. Понятие системы связано с носителями свойств - элементарными частицами, полями, твердыми телами, и пр.

Очень важно понятие открытой системы и замкнутой - открытость-замкнутость это фундаментальное свойство, которое без понятия системы не ввести - я, как вы сами понимаете, говорил о замкнутых системах, поскольку мне все же кажется, что в физике если заходит речь о системе, то имеет место определенная самоидентичность субстанции - т.е. составляющие систему элементы должны оставаться в определенном смысле собой - или претерпевать отслеживаемые изменения. Мне было бы интересно узнать ваше мнение о том, существуют ли в физике системы, подобные живым системам - где все вещества могут быть заменены, а система останется.

flying_bear@lj
При таком общем определении, разумеется, физика тоже имеет дело с системами. Различие между замкнутыми и открытыми системами для физики важно, но и те, и другие интенсивно изучаются. Скажем, статистическая физика - _по определению_, физика незамкнутых систем (температура, например - это характеристика, которую можно ввести только для систем, обменивающихся энергией с окружением; детали окрудения неважны, лишь бы оно было достаточно "большим"). Аналогично, это различие очень важно в квантовой физике. Считается (как одна из, но наиболее популярная, точка зрения), что "классичность" появляется только в открытых системах, в то время как строго
изолированные системы должны быть всегда квантовыми (независимо от размеров). Считается также, что такое фундаментальнейшее свойство мира, как необратимость, характерна только для _открытых_ систем (не для всех, а "склонных к хаосу").

Последнее ("где все вещества могут быть заменены, а система останется") мне кажется совсем очевидным. Ответ, видимо, - да, конечно. Когда волны распространяются по поверхности воды, вовлеченные в движение волны частицы жидкости все время разные. Тем не менее, нелинейная волна (скажем, солитон) - устойчивый объект, активно изучаемый физиками. Это пример совсем элементарный, я думаю, их очень много. Коллективные возбуждения (плазменные, спиновые волны и т.д.) - это описание поведения системы в целом, а частицы, вовлеченные в движение, все время разные. И так далее.

dennett@lj
А кроме волн - есть еще какие-нибудь подобные системы?

flying_bear@lj
Так волны - это половина физики...

Есть понятие "коллективное поведение". Есть разделы физики, которые изучают именно такое вот коллективное поведение, не зависящее от составляющих систему частиц. Например - физика критических явлений... Турбулентность... Перколяция... Да вообще-то, в макрофизике чуть не все интересные явления - такие (иначе макрофизика была бы невозможной, или, по крайней мере, очень скучной). Когдя я говорил, что в физике не пользуются словом "система", я имел в виду совсем узкие вещи: вот этот вот язык, "теория систем", Берталанфи и прочие - эквифинальность, и т.п. В отличие от биологии. Ну, а так... изучение "структуры как таковой", не зависимой от свойств элементов - очень обычное дело.

dennett@lj
Продолжаю любопытствовать, поскольку интересно мнение работающего физика - а чем с вашей точки зрения, отличается подход вот такой макрофизики «коллективного поведения» от подхода биологов - меня интересует самые общие параметры отношения к системе, связанные с причинностью, законами сохранения и так далее - почти методология.

flying_bear@lj
Тут был где-то длиннейший разговор с И-П - постов двенадцать, кажется... с попытками нащупать разницу. В общем-то, не очень получилось. И-П постоянно подчеркивал "эквифинальность" как основное свойство биологических систем, которое, в значительной степени, обесценивает подходы, основанные на причинности (надеюсь, он нас поправит, если я невольно искажаю его взгляды). В физике эти концепции, кажется, не особенно прижились. Т.е. есть понятие аттрактора; в сущности, весь вопёж вокруг революции, якобы совершенной Пригожиным - это то, что в физико-химических системах стали обсуждать чуть более сложные аттракторы, чем унылое положение равновесия (прежде всего, предельные циклы, соответствующие автоколебаниям и автоволнам). Но это настолько далеко от
чудовищной сложности, свойственной биологическим системам... Тут мы разошлись. Я пытался отстаивать возможность относительно плавного развития тех методов, что мы сейчас используем в "физике сложных систем", до уровня, когда они могли бы быть применимыми в биологии (т.е. ответ на Ваш вопрос был бы тогда, как про разницу между миллиционером и собакой - "никакой, никакой разницы"). И-П был на это счет куда более скептически настроен. Мне из того разговора запал мысль о необходимости _нематематической_ формализации (в биологии, в отличие от физики). Но я бы лично все-таки попробовал, как обычно делается в науке, продолжать действовать, как мы привыкли (в
физике), - пока явно и сокрушительно не получим по морде. Пока, кажется, не. Я пока не исключаю возможности появления теоретической биологии как очень продвинутой области стат. физики... Конечно, то, что делается сейчас (и что я видел) - все эти математические модели "эволюции" и "экосистем" - выглядят убого... Но, может, просто нужны более умные модели?

Все тот же вопрос о редукционизме... Определенного готового мнения - возможно или невозможно - у меня сейчас нет.

dennett@lj
Мне кажется, с биологией рано или поздно получится. Ничто, в сущности, не препятствует.

flying_bear@lj
Не знаю. Там в процитированном "Разговоре" у И-П были убедительные доводы против этого. Но, как всегда, не на 100% убедительные. Впрочем, я пока очень, очень осторожно присматриваюсь к самоорганизации в химии. Даже и там сделано куда меньше, чем это можно было бы подумать из популярных текстов "про синергетику". Т.е., я бы сказал, для моего поколения физиков сложность в биологии - это неактуально. Преждевременно. А следующее поколение... будет ли оно вообще (я имею в виду - сохранится ли естествознание как род занятий)...

dennett@lj
А давайте отступим на шаг и спросим себя, каков особенный смысл попыток подойти с физическими методами к биологическим системам. Возьмем, к примеру, погоду - ясно, что сейчас прочитать ее из-за колоссальной сложности можно только на n шагов и то приблизительно - однако это ни у кого не вызывает идеи говорить об особой, неподдающейся физике, природе погоды. Вы сами хорошо объяснили мне, что физика успешно изучает простые самоорганизующиеся и устойчивые системы, где структура важнее, чем вещество - устойчивые и самоподдерживающиеся структуры. Если приглядеться, то, я уверен, найдутся примеры и простых эквифинальных систем. Ничего ведь загадочного в биосистемах, скажем, в клетках, нет - обычные составляющие, все связи более-менее ясны. В химии -
еще более все прозрачно. Не кажется ли вам так сказать с птичьего полета, что «неприступность» биосистем - не более, чем техническая задача.

Возможно, конечно, что удастся строго доказать, что эта задача никогда не будет решена - именно в этом - основная гипотеза иванова-петрова. Тогда станет ясно, что уровень биологического поведения нередуцируем. Как вы думаете, возможно ли такое доказательство в принципе? Известны ли нам сейчас такие системы, для которых это доказательство существует?

flying_bear@lj
В определенном смысле, для того же прогноза погоды трудности не технические, а принципиальные. Атмосфера - система с неустойчивым движением. Сколь угодно малые погрешности в начальных данных (а совсем без погрешностей нельзя) приводят к _экспоненциально_ нарастающей со временем ошибке в результате. Впрочем, и для многих куда более простых систем ("К-потоки", aka системы с "конечной энтропией Колмогорова - Синая") - ситуация такая же. Т.е., во времена Лапласа можно было надеяться на полную предсказуемость динамических систем, начиная с Пуанкаре стало постепенно ясно, что _математическая структура классической механики_ такого не допускает. Я подчеркиваю - это никак не связано с квантовым соотношением неопределенностей, это изменение наших взглядов на структуру _классической_ физики (между прочим, это вопрос тесно связан с вопросом об открытых и замкнутых системах).

> Ничего ведь загадочного в биосистемах, скажем, в клетках, нет -обычные составляющие, все связи более-менее ясны.

Это - программа и надежда "молекулярной биологии". В то же время, тот же Бор допускал, что здесь может действовать своего рода "принцип дополнительности": познание биосистем на атомарном уровне _исключает_ их познание именно как биосистем. Эта точка зрения мне лично очень симпатична, хотя доказать (или опревергнуть) я ее не могу. Но прагматически - я готов действовать, как будто это не так, пробовать, применять физические методы... Но не удивлюсь, если на этом пути мы упремся в стену. Впрочем, это должно еще больше усиливать мотивацию, чтобы попробовать... Иначе мы никогда не получим такого "доказательства от противного", которое мне (в силу моих "философических" предрассудков) очень хотелось бы иметь.

dennett@lj
-В определенном смысле, для того же прогноза погоды трудности не технические, а принципиальные. Атмосфера - система с неустойчивым движением. Сколь угодно малые погрешности в начальных данных (а совсем без погрешностей нельзя) приводят к _экспоненциально_ нарастающей со временем ошибке в результате.
--Да, конечно - но даже наличие экспоненциально нарастающей со временем ошибки, вызваной сколь угодно малыми погрешностями, не приводит к тому, что мы начинаем говорит об особой загадочной сущности погоды; не заставляет Бора заподозрить, что есть какая-то необычная дополнительность в погоде. Что такого особенного в биосистемах, что этот поворот появляется??

flying_bear@lj
Что такое "сущность"? (Обнаглел настолько, что задаю такие вопросы профессиональным философам...).

С той же погодой. Вообще с неустойчивыми динамическими системами. Есть два разных взгляда на одну и ту же систему, которые порождают, если хотите, разные физики. Если я ставлю вопрос о поведении _индивидуальных траекторий_ - там своя физика (в частности, все обратимо). Если же - про ту же самую систему! - о пучке близких траекторий - там сразу и необратимость, и энтропия, и вероятностное описание... Насколько я понимаю эту мысль Бора, имеется в виду что-то подобное: сам способ "задавания вопросов" в физике не дает возможность описать живые системы именно как живые. Надо по-другому чтавить вопрос. Как переход от индивидуальной тракетории к пучку...

dennett@lj
Я - не профессиональный философ. По образованию я инженер-физик и филолог. По складу мыслей - любитель-обыватель. Так что...

Сущность я здесь употребляю как местоимение типа это. Просто указатель. Особое это.
Про пучки и индивидуальные траектории - опять не понял. И то и другое - обычные физические описания. Разные подходы к одной системе, разные свойства - но свойства-то все те же, физические - никакого качественного различия между свойствами описываемыми рядом траектория, скорость, импульс - и свойствами, описываемыми рядом энтропия, вероятность, ансамбль я не вижу. Т.е. не вижу ничего, что выводило бы за рамки естественного.

Или вы хотите сказать, что описание живых систем - это такое же физическое, естественное описание, но просто другой класс свойств, неописуемых при других подходах - и ничего оккультного в этом нет?

flying_bear@lj
Свойства совсем разные. Жаль, что я не могу это компактно описать. У меня есть популярная статейка: http://www.eunnet.net/MIF/?tnum=5$n0199$6 Может, если ее проглядеть по диагонали (а больше и не надо) - станет яснее, что я хотел сказать. Извините за самоцитирование - просто у нас уже ночь, завтра я уезжаю на несколько дней, а это самый быстрый способ.

> Или вы хотите сказать, что описание живых систем - это такое же физическое, естественное описание, но просто другой класс свойств, неописуемых при других подходах?

Да. Именно это я и хочу сказать. Про "оккультное" сказать не могу, т.к. не очень понимаю, что это такое. Но если заменить слово на "мистическое"... опять будет плохо, т.к. для меня мистической является половина (лучшая) естествознания и, сособенно, математики.

dennett@lj
Очень хорошо вы все это описываете. Просто, ясно, прямо, без ненужных деталей. Но это известная территория. Я вот подумаю, и сделаю вам заказ - на описание некоторых вещей в физике. Если у вас найдется время, было бы здорово почитать - в этом же точно стиле...

А в нашем обсуждении мы тут подошли уже к чистой философии. Вопрос стоит так: можно ли непредсказуемости поведения некоторых систем делать хоть какие-то метафизические выводы относительно природы этих систем.