5 мысленных экспериментов, которые растопят ваш мозг

Некоторые науки слишком велики, опасны или странны, чтобы происходить в лаборатории.

Эван Дашевский

Альберт Эйнштейн, как известно, использовал «мысленные эксперименты» (то есть грандиозные сценарии «что, если», которые было бы трудно - если не невозможно - проводить в лабораторных условиях) для формирования своих революционных теорий.

Эти теории, конечно, были не просто причудливыми взглядами на пупок; они были подкреплены большим количеством рецензируемой математики. Однако роль, которую сыграли мысленные эксперименты в освещении пути, не следует преуменьшать. Фактически, многие великие научные открытия были предсказаны воображаемыми сценариями, которые были поставлены десятилетиями (иногда тысячелетиями, как вы увидите ниже), прежде чем наука нашла способы проверить их.

Мысленные эксперименты помогают ученым найти, какие вопросы им следует задавать, даже если у них еще нет инструментов для ответа на них. Многие мысленные эксперименты углубляются в такие вещи, как продвинутые физические принципы (например, знаменитая кошка Шредингера), но есть и такие, которые не требуют докторской степени.

Вот пять в основном не математических мысленных экспериментов, чтобы немного растопить ваш мозг (некоторые из которых наука догнала, некоторые из которых до сих пор вызывают споры). Они могут быть интересными, но имейте в виду, что эти риторические прихоти могут иметь очень реальные последствия, если наука когда-нибудь их догонит.

1) Капитан Кирк умирал в каждом эпизоде ​​«Звездного пути»?

Знаете ли вы, что вы умерли прошлой ночью? Ну, ты сделал. Но вы были заменены точной копией, которая имеет все те же физические качества - даже те же самые воспоминания - о «вас», который умер. Не веришь мне? Ну, было бы очень трудно доказать, что это неправильно.

Такова основная идея мысленного эксперимента «Болотный человек», предложенного философом Дональдом Дэвидсоном в конце 1980-х годов. В этом эксперименте человек путешествует по болоту и убит вспышкой молнии, но - по чистой случайности - еще одна вспышка молнии поражает близлежащее болото и перестраивает все органические частицы, чтобы создать точную копию (включая все воспоминания и тому подобное). ) человека, который был убит. Новый Болотный человек просыпается и живет остальной жизнью покойного.

Является ли этот новый Swampman тем же человеком, если точная копия (не говоря уже об остальном мире) не может определить разницу? Это зависит от того, что вы считаете «собой». (Этот конкретный эксперимент также вызывает много интерпретаций, связанных с различными теориями многих миров - вокруг можно наблюдать множество пуповинных глаз).

Весь сценарий Swampman кажется излишне запутанным способом поставить этот вопрос. Особенно, когда у нас есть гораздо более доступная метафора относительно копий из научной фантастики: Транспортер из Star Trek.

Итак, подумайте об этом так - каждый раз, когда капитан Кирк проходил через транспортер, он действительно умирал? И была ли его копия восстановлена ​​на планете внизу? Что касается остальной части вселенной (включая «нового капитана Кирка»), то ничего не меняется. Единственный человек, за которого что-то не так, это Кирк 1.0, которого просто бесцеремонно убили.

Все это может звучать интересно, хотя в конечном счете бесполезно, размышлять, но это не всегда так. В недалеком будущем мы вполне можем найти способ: 1) телепортировать материю в духе «Звездного пути» или 2) загрузить наши умы в цифровую форму в стиле Курцвейла. И, возможно, в наших интересах сначала разобраться с этими вопросами - разве вы не хотите знать, совершаете ли вы самоубийство каждый раз, когда кто-то «излучает вас»?

2) Все головные удары непреодолимы

Некоторые из самых известных и длительных мысленных экспериментов - это дело рук древнегреческого философа Зенона Элеа (есть некоторые споры о том, ответила ли современная наука и математика, наконец, на «Парадоксы Зенона», но об этом ниже). Очевидно, у Зено было сумасшедшее свободное время на руках, что позволило ему придумать излишне интригующие затруднения, такие как знаменитый «Ахилл и черепаха»:

Ахиллес был великим героем греческих знаний, который, согласно эксперименту Зенона, решил бросить вызов черепахе на скачки. По словам Зенона, Ахиллес был настолько уверен в своих способностях к гонкам на черепахах, что дал своему противнику значительный старт. Конечно, даже с этим недостатком великий Ахиллес - не говоря уже о каком-либо здоровом взрослом человеке - должен легко догнать черепаху и снова укрепить господство человечества над тестудинами, верно?

Ну, как оказалось, не так уж и много. Если смотреть через определенный логический фильтр, для бедного Ахиллеса вообще невозможно выиграть эту гонку. Здесь что-то звучит странно? Сначала давайте послушаем проблему, описанную Аристотелем из Физики: Книга VI:

В гонке самый быстрый бегун никогда не может обогнать самого медленного, так как преследователь должен сначала достичь точки, с которой начался преследуемый, так что медленный должен всегда удерживать преимущество.

Позвольте мне попытаться объяснить. В этом мысленном эксперименте мы предполагаем, что Ахилл и черепаха мчатся с постоянными скоростями: очень быстрыми и очень медленными соответственно. В какой-то момент гонки Ахиллес достигает первоначальной отправной точки черепахи. Но в то время, когда Ахиллесу удалось туда добраться, черепаха двинулась вперед. Таким образом, следующей задачей Ахиллеса будет восполнение нового разрыва между ним и черепахой, однако к тому времени, когда он это сделает, черепаха снова продвинется вперед на несколько меньшую величину. Затем процесс повторяется снова и снова. Ахиллесу всегда приходится сталкиваться с новым (хотя и меньшим) разрывом, который необходимо преодолеть. Вывод: великий Ахиллес проигрывает гонку большой тупой неуклюжей черепахе, и никакой дефицит никогда не будет преодолим.

Конечно, это не реальность. Любой трудоспособный человек (не говоря уже о главном спортсмене) мог легко догнать медлительную черепаху даже с (разумно преодолимым) лидерством. Но хотя его вывод неверен, вы не можете просто отрицать логику, которая вас туда привела. Здесь вы можете прочитать довольно подробное опровержение ситуации, которая связывает очевидный парадокс с неверным истолкованием бесконечности. Между тем, приверженцы квантовой механики сказали бы, что решение - наша неспособность точно знать, где находится какой-либо объект. Но это показывает, как мысленный эксперимент может способствовать более глубокому расследованию.

3) На самом деле мы не должны ничего делать

Вот еще один от нашего старого приятеля Зенона, и он мыслит о природе движения (и, опять же, есть некоторые споры относительно того, удовлетворительно ли ответила современная наука).

Во-первых, представьте, что кто-то стреляет в цель в нескольких десятках футов. «Вот еще один прекрасный пример элементарной ньютоновской физики, работающей как надо», - подумаете вы. Однако, если смотреть через очень специфический логический фильтр, это должно быть абсолютно невозможно.

Теперь, допустим, вы просто заморозили время в некоторой точке вдоль траектории стрелы (все в стиле лангольеров, если вы хотите стать очень неясным). В этот конкретный момент стрелка подвешена в пространстве в одном месте. В любой момент времени движения не происходит. Стрелка может находиться только в одном или другом месте и никогда не находиться между ними. Итак, как это происходит от одного момента к другому, если никогда не бывает момента, когда он находится между двумя местами? Ничто не должно быть в состоянии изменить свою позицию от одного момента к другому.

Конечно, это не проблема. Вещи все время волнообразно движутся, несмотря на здравый тысячелетний логический аргумент о том, почему они не должны этого делать. Есть несколько объяснений физики о том, почему движение действительно возможно. Но остаются некоторые споры о том, действительно ли на парадоксы Зенона действительно были даны удовлетворительные ответы.

4) Реальность на самом деле не существует

Мы все наблюдаем за миром одинаково точно, верно? Ну, становится все более и более очевидным, что на самом деле это не так. А природа наблюдения и понимания находится в центре проблемы, поставленной философом 17-го века Уильямом Молинье.

Вот как он сформулировал проблему в письме коллеге-профессионалу Джону Локку:

«Предположим, что человек родился слепым, а теперь уже взрослым и научен своим прикосновением различать куб и сферу из того же металла и почти одинакового размера, чтобы сказать, когда он чувствовал одно и другое, что это куб, который является сферой. Предположим тогда куб и сферу, поставленные на стол, и слепой заставил увидеть: вопрос: видел ли он своим взглядом, прежде чем прикоснуться к ним, он теперь мог различить и сказать, что это за шар, а какой куб? На что острый и разумный автор предложения отвечает: «Нет. Ибо, хотя он получил опыт того, как глобус и как куб влияет на его прикосновение; все же он еще не достиг опыта, что то, что так или иначе влияет на его прикосновение, должно так или иначе влиять на его зрение ... »

Короче говоря, поднятый вопрос: сможет ли слепой человек, который научился различать основные формы на ощупь, различать эти объекты, когда он внезапно получил способность видеть? Другими словами, переводит ли информация из одного ощущения в другое или мы связываем их только в наших умах? Мы на самом деле знаем ответ на этот вопрос, поэтому сделайте ваши предположения сейчас.

Этот вопрос вызвал много споров, так как он был задан несколько веков назад. Но, как выяснилось, в самой недавней истории медицинская наука достигла такого уровня, что мы можем вернуть зрение некоторым людям и, следовательно, ответить на этот вопрос - и ответ «нет», люди не могут перевести тактильное чувство в визуальную информацию. ,

Но здесь мы видим ценность мысленных экспериментов: современный экспериментатор, вероятно, никогда бы не подумал даже попытаться провести этот эксперимент в реальном мире, если бы философы не боролись с ним в предыдущие столетия.

5) Если автомобиль Google должен кого-то убить, кто это должен быть?

Представьте себе, что вы находитесь на мосту с видом на троллейбусные пути, и вы заметили, что пятеро человек были привязаны к ним неискренним (и предположительно закрученным в усы) злодеем. Затем вы видите вышедшую из-под контроля тележку, несущуюся по рельсам, которая наверняка убьет несчастных людей, если кто-то не вмешается. о нет!

В этом случае вы слишком тощий, чтобы остановить тележку. Но вы понимаете, что делите свой мост с гигантским толстяком, у которого - если бы вы толкнули его перед тележкой - было бы достаточно обхвата, чтобы остановить тележку и спасти пять связанных людей, хотя он, несомненно, будет убит ,

Теперь вы сталкиваетесь со следующими вариантами: 1) ничего не делать, и пять человек умрут, или 2) толкнуть толстяка перед тележкой и пожертвовать им ради пяти человек. В любом случае, вы вообще виновны в гибели этих невинных людей? Должен ли закон проводить различие?

Это затруднение было адаптировано несколькими способами, включая версии, в которых пять человек (или толстяк) были заменены предосудительным злодеем. История побуждает многих пуповничать о виновности и иерархии ценностей с небольшими практическими последствиями. , , до не давнего времени.

Этот вопрос очень актуален, так как мы делим дороги и автомагистрали с растущим числом автомобилей без водителя. И, разумеется, эти средства (или, скорее, их разработчики программного обеспечения) столкнутся с похожими сценариями, но те, в которых результаты будут далеко не такими определенными, как в исходной проблеме.

Должна ли машина без водителя врезаться в другую полосу, чтобы избежать маленького ребенка, который только что выбежал на улицу? Должен ли он сделать полную остановку, чтобы избежать столкновения с скачущим оленем, зная, что позади него находится скоростная машина? Изменяются ли эти решения, если в качестве транспортного средства без водителя используется тюремный автобус, перевозящий осужденных убийц, или, возможно, скорая помощь с беременной женщиной, направляющейся в больницу, чтобы родить двойню? Если кто-то будет убит или ранен в этих сценариях, кто должен быть привлечен к ответственности?

Это один из тех случаев, когда проблемы спускаются с облаков на землю. Даже если технологии еще нет, начать говорить об этом не помешает.

Подробнее: Дилемма обучения этике для автомобилей с автоматическим управлением.

Первоначально опубликовано на www.pcmag.com.