Świat informacją żyjący - świadomość

Świadomość - nieodzowny atrybut istoty myślącej, związany bezpośrednio z rozumieniem - jest najbardziej oczywistą i zarazem najbardziej tajemniczą cechą naszego umysłu. Próby zdefiniowania tego pojęcia spełzają na niczym, pozostawiając jedynie ślad w postaci mniej lub bardziej trafnych frazesów, określających świadomość jako zdolność umysłu ludzkiego do odzwierciedlania obiektywnej rzeczywistości oraz uprzytomnienia sobie własnej egzystencji.

Świadomość - nieodzowny atrybut istoty myślącej, związany bezpośrednio z rozumieniem - jest najbardziej oczywistą i zarazem najbardziej tajemniczą cechą naszego umysłu. Próby zdefiniowania tego pojęcia spełzają na niczym, pozostawiając jedynie ślad w postaci mniej lub bardziej trafnych frazesów, określających świadomość jako zdolność umysłu ludzkiego do odzwierciedlania obiektywnej rzeczywistości oraz uprzytomnienia sobie własnej egzystencji.

"Człowiek nie jest zwierzęciem rozumnym, jest tylko zdolny do rozumowania" - Jonathan Swift

Przy braku dokładnej interpretacji pojęć "rzeczywistość" i "uprzytomnienie sobie" nie gorsze od powyższych twierdzeń będzie określanie świadomości jako nieodzownego składnika życia ludzkiego, nie poddającego się zdefiniowaniu.

Wydaje się, że "świadomość" jest to pojęcie pierwotne, a przynajmniej za takie musi uchodzić. Jeżeli nie potrafimy znaleźć trafnego opisu dla określenia tej funkcji naszego umysłu, spróbujmy zastanowić się nad składnikami, biorącymi udział w kształtowaniu świadomego rozumienia, i nad tym, jak daleko pozwalają one poznać nieco filozoficzną kwestię istoty bytu.

Co to jest informacja?

Niewątpliwie w procesie rozumienia czynnikiem dominującym jest informacja. I tu znowu napotykamy problem określenia, co to właściwie jest informacja. W zasadzie nie dysponujemy precyzyjną definicją tego pojęcia w postaci uniwersalnej. Intuicyjnie wyczuwamy o co chodzi, natomiast jednoznaczny opis słowny sporządzić trudno. Informacja jest wiedzą przekazywaną z miejsca jej powstawania do dowolnej liczby odbiorników lub odbiorców. Aby informacja powstała, musi istnieć jej źródło, którym jest materia, i odbiornik, ktorym jest ta sama materia.

Wymiana informacji występuje już na poziomie cząstek elementarnych w postaci fal elektromagnetycznych. Zmiana położenia elektronu jest przekazywana właśnie jako fala elektromagnetyczna, a drugi elektron "dowiaduje" się o tym dopiero po jej odebraniu. W skali mikrocząstek znaczenie informacyjne mają fale elektromagnetyczne, natomiast między dużymi obiektami oddziaływanie jest przekazywane za pomocą fal grawitacyjnych, objawiających się tu z większą mocą.

Dla propagowania informacji potrzebny jest nośnik - pewna forma energii transmitująca wiadomość o stanie układu. Jeżeli odbiorca dysponuje możliwościami rozpoznania takiego poziomu energetycznego, wówczas jest w stanie informację przyjąć i spożytkować. W przeciwnym razie jest informacyjnie "przezroczysty". Jeśli rozprzestrzenianie informacji odbywa się na zasadzie emisji falowej, czyli energetycznej, to jej pobieranie jest związane z poborem energii.

Odrębną sprawą jest ciągłość informacji, związana z pulsacyjnym charakterem wszelkiej materii. W świecie cząstek elementarnych, podlegających prawom mechaniki kwantowej, pojęcie ciągłości nie występuje, natomiast mamy do czynienia ze skokami energetycznymi. Źródło informacji elementarnej działa w sposób skokowy, podlegając dyskretnym zmianom. Zastanawiając się, czym właściwie jest informacja, można przypuszczać, że jeśli powstaje na skutek zmian energetycznych, sama jest energią. A jako energia musi być związana z materią, czyli nie występuje w stanie wolnym jako czynnik samoistny.

Co więcej, informacja - według naszego rozumienia - powinna być wypadkową pewnych stanów elementarnych, reprezentowanych chociażby symbolicznie jako 0 i 1. Zmiana stanu związana jest natomiast ze spadkiem lub przyrostem energii. Wychodząc z tego założenia, można wyobrazić sobie, że stałość energetyczna układu powoduje zanik informacji, czyli stan nieobserwowalności obiektu, który nie emituje żadnego rodzaju informacji (oczywiście jest to możliwe tylko w teorii).

Określenie reguł wytwarzania informacji na poziomie podstawowym nie jest jednak trywialne. Teoria kwantów, będąc jedynie pewnym prawem pasującym do charakterystyki obserwowanych obiektów, nie stanowi zbioru zasad tam panujących. Świat cząstek elementarnych opisywany jest statystycznie, trudno więc mówić o znanym w informatyce mechanizmie bitowym - jeżeli takowy istnieje, to nie jest ludziom znany. Ale po co sięgać aż do świata cząstek - posłużmy się przykładem obiektów dostrzegalnych gołym okiem, których wzajemne oddziaływanie możemy opisać na podstawie obserwacji.

Isaac Newton, formułując prawo grawitacji, pisał: dwa ciała zachowują się tak, jak gdyby przyciągane były z siłą odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi. Zwróćmy uwagę na zwrot "jak gdyby" - prawo zostało sformułowane, natomiast siły nie widać, a jedynie jej objawy. Opierając się na pojęciu prawa, tłumaczącego w możliwy do przyjęcia sposób zachodzące zjawiska, nie dysponujemy wiedzą w pełnym sensie informacyjnym - nie znamy przyczyn, czyli algorytmu leżącego u podstaw, zadowalamy się jedynie objawami.

Odtwarzanie zasad

Patrząc na zagadnienie informacji od strony użytkowej, jako przydatnego w życiu człowieka mechanizmu, zdajemy się lepiej znać panujące tu zasady. Modelowo skonstruowane komputery są najlepszym przykładem dobrej definicji przekazu informacji i ściśle określonego algorytmu działania. Przecież mechanizmy te stworzył człowiek z myślą o sobie i zgodnie ze swoimi wyobrażeniami o logice.

Jasno określone zasady działania znane konstruktorom nie są aż takie oczywiste dla użytkownika. Jeżeli programista wymyśli algorytm programu, użytkownik zauważy jedynie efekty działania. W związku z tym użytkownik może opisać prawa, według których program działa, sporządzić pełną dokumentację zachowania się systemu w różnych okolicznościach. Ba, może pokusić się i opisać ten proces matematycznie, z czego pożytek będzie wątpliwy, jeżeli przy pewnej konfiguracji danych wejściowych program zacznie działać inaczej i okaże się, że dotychczas stwierdzone zasady trzeba rozbudować lub zmodyfikować, gdyż nie obejmują wszystkich wariantów.

Skąd my to znamy? Ano właśnie chociażby z historii praw fizyki - wszystko było w porządku dopóty, dopóki teoria grawitacji zajmowała się spadającymi jabłkami. Różnica między użytkownikiem systemu komputerowego a użytkownikiem praw życia jest taka, że autora programu przy odrobinie wysiłku można odnaleźć. Ale kto nam opowie, według jakiego algorytmu działa nasz świat? Pytanie o zasady istnienia zadawane od wieków przez dociekliwych nie znalazły, jak dotąd, odpowiedzi.

Próby zdefiniowania formy bytu jako tworu deterministycznego lub probabilistycznego nie znajdują odzwierciedlenia w rzeczywistości - nie możemy określić nawet praw panujących w tej materii, że o zasadach już nie wspomnę. Zdania w środowiskach naukowych także są podzielone. Dla niektórych informacja rozprzestrzeniająca się zewsząd i w różnych formach jest przypadkowym elementem stymulującym rozwój wszelkiej materii na drodze ewolucyjnej, gdzie pewne cechy zostają utrwalone na podstawie przydatności w określonych warunkach.

Hipotezie przypadkowości nie sposób odmówić racji - informacja rozsiewana jak ziarno, w zależności, na jakie podłoże trafi, zostanie wykorzystana z pożytkiem lub przepadnie. Być może natura w tym momencie jest nieco rozrzutna, ale stwarza przez to więcej możliwości, a - co ciekawsze - umożliwia wybór na podstawie najlepszego połączenia w sprzyjających warunkach: tak jak dobra ziemia i dobre ziarno zwiastują pomyślne plony.

Życie zaprogramowane

Przeciwna jej hipoteza determinizmu w urządzaniu świata zakłada, że cokolwiek odbywa się, jest z góry uwarunkowane, czyli mówiąc - po prostu - zaprogramowane. Trudno i w tym przypadku nie przyznać racji jej zwolennikom, skoro różne fakty z życia mogłyby być potwierdzeniem jej słuszności. Badania nad prawami przenoszenia informacji w organizmach żywych dowodzą zbieżności z zachowaniem się półprzewodników, a stąd już tylko krok do tworu programowalnego.

Nauka zwana bioelektroniką, zapoczątkowana przez prof. Włodzimierza Sedlaka, w logiczny sposób opisuje procesy elektroniczne, zachodzące w organizmach żywych, rewolucjonizując podejście do układów biologicznych. Tak jak dualizm korpuskularnoüfalowy cząstek był nowym podejściem do praw fizyki, tak na poziomie biologicznym nową jakość ustala elektronicznoübiochemiczny model przekazu informacji.

Ale organizmy żywe są tylko składanką cząstek elementarnych, atomów różnych pierwiastków, podlegając wspólnym zasadom, określanym na poziomie mikroświata. W hipotezie deterministycznej u podstaw musiałby znajdować się kwant informacji - bit - przedstawiający dwa stany, umownie przyjęte jako 0 i 1. Tylko takie uwarunkowanie pozwoliłoby na programowalne, to znaczy nie przypadkowe, lecz algorytmiczne ułożenie wszystkiego, co istnieje. Algorytm pozwala na przewidywalność, dlatego że działanie opiera na schemacie - pewnej sytuacji na wejściu musi towarzyszyć określony wynik.

Zdawać by się mogło, że kwantowa teoria pola wyklucza istnienie jasno określonego stanu elementarnego, stanowiącego podwaliny informacji bitowej. Być może na poziomie kwantów nie jesteśmy w stanie określić zasad, po pierwsze dlatego, że umykają naszej obserwacji, tworząc wrażenie statystycznego chaosu, a po drugie - ponieważ w dalszym ciągu jesteśmy jedynie tylko obserwatorami i kronikarzami praw tam panujących.

Nie oznacza to jednak, że zasady te nie istnieją. Identyczność sytuacji, jak w przypadku odgadywania algorytmu programu po objawach jego działania, jest aż nadto sugestywna. O cyfrowym charakterze organizacji świata może nas przekonać budowa kwasu dezyksorybonukleinowego, czyli popularnego DNA, stanowiącego doskonały przykład zakodowanej cyfrowo informacji. Przecież na podstawie kodu DNA uruchamiany jest proces, wykorzystujący tę podstawową informację do przekształcenia komórek w dorosłe stworzenie.

Odwracanie nieodwracalnego

Która z tych teorii pasuje lepiej do rzeczywistości? Sądząc po objawach, chyba po trosze każda z nich. Trudno jednak spodziewać się współistnienia dwóch sprzecznych ze sobą zasad - być może istnieje zupełnie inna, której nie znamy. Ale jak stwierdził Albert Einstein, nieokreśloność obserwowana w świecie subatomowym świadczy jedynie o naszej nieznajomości "zasad określania braku zasad".

Tezę tę podtrzymuje indywidualność w świecie fizyków - prof. Edward Fredkin z Instytutu Nauk Technicznych w Kalifornii. Swoje badania prowadzi na pograniczu informatyki i fizyki, a nietypowe poglądy na organizację informacji świata nie sprzyjają wzrostowi jego popularności wśród tradycyjnie myślących fizyków.

Profesor E. Fredkin zajmował się początkowo komputerami. Później, już w instytucie, współpracował z Richardem Feynmanem, którego dokształcał w dziedzinie informatyki, w rewanżu otrzymując wiedzę z zakresu fizyki. Pozwoliło to na rozwinięcie podstaw naukowych w dziale fizyki cyfrowej, dziedzinie nowej, próbującej opisać prawa fizyki na kanwie informacji bitowej.

Według koncepcji E. Fredkina, obliczenia komputerowe są w zasadzie procesem odwracalnym i teoretycznie możliwe jest skonstruowanie komputera nie pobierającego energii i nie wydzielającego ciepła, które na razie jest nieodzownym składnikiem procesu przetwarzania informacji.

Jednym z mankamentów procesu przetwarzania danych jest konieczność zapominania, chroniąca komputer przed zatkaniem się. Rolf Landauer z ośrodka badawczego IBM T.J. Watson Research Center stwierdził w roku 1961, że niszczenie informacji to jedna z części procesu obliczeniowego, która w nieunikniony sposób wiąże się ze stratami energii. Powoduje to także nieodwracalność procesu, gdyż nie są pamiętane wszystkie dane, składające się na wynik.

Mimo sprzeciwu rzeszy naukowców - fizyków i informatyków, E. Fredkin wraz ze swoim zespołem, którego trzon stanowi Włoch Tomass Toffoli, stara się stworzyć teoretyczne podstawy odwracalności, opracowując zasady logiczne i obliczeniowe (reversible logic and computing). Co do powiązania teorii informacji z rzeczywistością, E. Fredkin opiera się na koncepcji automatu komórkowego (cellular automata), wprowadzonej na początku lat 50. przez Johna von Neumanna, twierdząc, że w ten sposób może lepiej odwzorować realne procesy na poziomie cząstek elementarnych. Problem tkwi tylko w opracowaniu algorytmów modelujących ruch atomów, elektronów czy kwarków.

Jedyna istota rozumna

Wnioski płynące z różnych hipotez są na razie żadne. Zrozumienie, czym jest życie, dlaczego istnieje i co to takiego informacja, w dalszym ciągu nie jest możliwe. Zakładanie istnienia ciągłej czy ziarnistej, przypadkowej lub algorytmicznie poukładanej czasoprzestrzeni, jest tylko hipotezą, próbą dopasowania zjawisk i praw nimi rządzących. Szukanie praprzyczyn funkcjonowania materii nie wyjaśnia też rozbieżności pojęciowych, pojawiających się nawet w życiu codziennym. Bo czymże jest właściwie rozumienie? W zasadzie grą symboli, które zostają przyswojone przez umysł na podstawie dostarczonej informacji, nawykiem wytworzonym przez lata, czyniącym wrażenie, że coś staje się oczywiste.

Jedyną istotą rozumną i tego świadomą, aczkolwiek do pewnego stopnia, jest człowiek. Może on operować informacją na różnych poziomach złożenia, pobierając ją z otoczenia lub samemu generując. Myśl też jest przecież informacją, wytworzoną w umyśle, która może być świadomie interpretowana. Zastanówmy się, czy popularny zwrot "ja jestem", zwrot, którego często używamy - najbardziej podstawowy, określający nasze jestestwo, stanowi informację w pełni interpretowalną.

Zacznijmy od słowa "ja". Do tego symbolu, identyfikującego naszą osobę i to z naszego punktu widzenia, mamy stosunek niejako uczuciowy. Ale czy w pełni możemy określić, co znaczy "ja"? Czy jest to ciało, czy może umysł lub dusza? Trudności, jak widać, dotyczą samookreślenia, interpretacji czegoś, czego jesteśmy posiadaczami.

Homo sapiens jako jedyny przedstawiciel świata organicznego potrafi uświadomić sobie własną niewiedzę, zastanowić się nad istotą bytu. Samoświadomość jednak nie jest w pełni rozwinięta, chociaż nie trzeba specjalnych dowodów, aby stwierdzić, że wiąże się z rozwojem umysłowym. Gdy mózg staje się nieaktywny, na przykład na skutek utraty przytomności, ginie też chwilowo świadomość i nasze "ja". Wynika z tego, że informacja o istocie bytu kreowana jest przez nas samych. Akademicki problem, czy po przeszczepieniu mózgu do ciała innej osoby, człowiek ten będzie tym, kim był właściciel ciała czy mózgu, wydaje się na tym etapie rozstrzygnięty.

Czasownik "jestem" kojarzony raczej z materialną formą istnienia, powinien odnosić się do bytu w postaci ciała fizycznego, chociaż pojmowanie tego terminu możliwe jest dopiero przy dysponowaniu odpowiednio rozwiniętą świadomością. W końcu przecież krzesło też jest, tylko o tym nie wie. Zwierzę nie potrafi uzyskać świadomości swego istnienia, pozostając w sferze walki o przetrwanie, ulegając w gruncie rzeczy zachowaniu odruchowemu. Nie znaczy to, że inteligentny homo sapiens nie podlega odruchom. Owszem, i to dosyć często, ale potrafi on zinterpretować te informacje oraz przyjąć je do świadomości, nazywając ten proces rozumieniem.

Rozumienie, świadomość, wiedza

Chociaż, jak już wspominałem, rozumienie jest pewną formą interpretacji symboli lub faktów rzeczywistości. Jeżeli komuś wydaje się, że działanie matematyczne 2+2=4 jest w pełni dla niego zrozumiałe, to tylko dlatego, że przyzwyczaił się do pewnych prawideł i nie sprawiają mu one trudności dostosowawczych. Człowiek od młodości jest uczony i też w takich normach przebiega jego dalsze życie. Nie chodzi mi w zasadzie o symbolikę cyfr, pisanych tak, a nie inaczej - są to bowiem sprawy umowne i pewien standard trzeba było przyjąć; podobnie rzecz ma się z alfabetem.

Jeśli sprawa nie tkwi w symbolice, to wobec tego dlaczego szukam dziury w całym? Przecież zasady te wynikają z obserwowanej przyrody: mamy dwa jabłka, do których dobierzemy następne dwa, wynik widać, bez względu na to, czy liczbę tę nazwiemy cztery czy jakkolwiek inaczej. Rzeczywiście, trudno znaleźć racjonalne zaprzeczenie tego faktu, nie posuwając się do enigmatycznych stwierdzeń, że zmysły w sposób umowny transponują informację i świat obserwowany jest złudzeniem. Być może, ale zakładając, że jednak musimy pozostać w sferze takich informacji, do jakich analizy zostaliśmy skonstruowani, zauważmy pewne niespójności natury zależności czasowych. Otóż wynik działania, dającego liczbę cztery, zakłada bezwzględną statykę działania. W prawach fizyki oznacza to, że nie operujemy pojęciem czasu, chociaż czas istnieje.

Wracając do przykładu z jabłkami, trudno wyobrazić sobie, aby do dwóch leżących dodać dwa następne w identycznym przedziale czasowym, mierzonym z prawie nieskończenie dokładną precyzją. Jeżeli momentem wykonania sumy jest chwila położenia dodatkowych jabłek na tym samym podłożu, to nie sposób uczynić tego w idealnie tym samym czasie. Być może lepiej by ten przykład przemawiał w skali mikro, gdzie zamiast jabłek brałyby udział elektrony - tam mamy do czynienia z wartościami niezwykle małymi.

Skoro więc proste sumowanie uwzględnia stan statyczny, to arytmetyka taka nie bardzo nadaje się do opisu rzeczywistości, w której na poziomie atomu stan ten nie występuje. Idąc dalej - jeżeli znamy wynik, a nie obserwowaliśmy procesu jego powstawania, wówczas trudno określić, czy do dwóch jabłek zostały dodane następne dwa, czy może do jednego trzy lub do trzech jedno. Wynik, pokazując stan ustalony, nie jest w stanie przekazać jego genezy. Nie jest to w żadnej mierze związane z wielkością obiektów. Nieznajomość historii z kolei uniemożliwia proces wsteczny - powrót do stanu sprzed sumowania.

Z rozważań tych wynika, że rozumienie jest symbolicznym przyswojeniem zaobserwowanych zasad i wyraża pewien stan organizmu żywego, zaopatrzonego w informację i potrafiącego z niej korzystać w pełnym zakresie. Natomiast od rodzaju i jakości informacji zależy głębia świadomości, bo albo wydaje nam się, że znamy prawdę, albo rzeczywiście ją znamy. Rozumienie jest czymś innym niż świadomość - można mieć świadomość, że czegoś się nie rozumie i taką świadomość właśnie mamy w sferze problemów istoty życia. Nie jest też tym, co wiedza, utożsamiana ze stanem pewnego nasycenia informacją i umiejętnością korzystania z jej zasobów. Osiągnięcie stanu pełnej wiedzy i zrozumienia istoty życia jest jednoznaczne z dotarciem do ostatecznej granicy poznania. W przypadku człowieka nigdy nie będzie to możliwe, gdyż stawiałoby go na równi z siłami sprawczymi jego istnienia.