Те, кто читал Стивена Хокинга, возможно, помнят одну из описанных им идей, связывающую направление стрелы времени и понятия энтропии с сознанием, вернее, памятью человека. Идея довольно проста, но красива в том плане, что переворачивает изначальный вопрос таким образом, что ответ на него становится очевидным. Вопрос, которым задаётся Хокинг: Почему время течет в какую-то одну сторону? Почему мы как субъекты, обладающие сознанием и памятью, помним прошлое, но не помним будущее, несмотря на то что вся динамика Вселенной и всё что в ней находятся, в том числе и мы, описываются, насколько нам известно, законами, не зависящими от направления течения времени?
Хокинг решает этот вопрос следующим образом: нам известно, что направление стрелы времени однозначно связано с понятием энтропии и происходит в направлении возрастания энтропии, то есть энтропия всегда со временем растет. По мнению Хокинга, это происходит по той причине, что мы как сознательные субъекты, как те субъекты, которые на самом деле и придумали понятие времени, понятие стрелы времени, понятие энтропии, субъекты, которые собственно и ощущают время как некий поток из прошлого в будущее, так вот, мы просто так устроены, что рост энтропии для нас и означает процесс запоминания.
Понятие энтропии тесно связано с понятием информации, и чем больше информации заложено в некий объект, например, в человека, тем при прочих равных выше его энтропия. Это означает, что процесс запоминания всегда должен быть связан с повышением энтропии в том или ином смысле. Но это делает изначальную постановку вопроса тривиальной. Процесс запоминания направлен в сторону увеличения энтропии, и мы помним только то, что произошло, потому что можем помнить только то состояние, в котором у нас в мозге было меньше информации. Таким образом, стрела времени не обязана являться чем-то объективным, а может всего лишь отражать субъективное восприятие человека.
А вспомнил я об этой гипотезе, поскольку буквально на днях была опубликована статья (
https://arxiv.org/abs/1606.00821), в которой понятия сознания и энтропии тоже связываются между собой. По крайней мере, авторы уверены, что им удалось доказать экспериментально существование такой связи. Речь, правда, идёт об энтропии не физическом смысле, а в смысле энтропии, которую вводят сами авторы как характеристику нейронной сети нашего мозга.
Как мы знаем, наш мозг состоит из нейронов, образующих определённую сеть. Эту сеть можно характеризовать таким понятием как связность. Думаю, интуитивно понятно, что здесь имеется в виду. Если у вас есть некий набор нейронов, и между ними полностью отсутствуют связи, то такая сеть обладает нулевой связностью. Если же наоборот, каждый нейрон связан с каждым, то такая сеть обладает максимальной связностью, которую мы можем обозначить, скажем, единицей. При этом есть только один способ представить сеть, имеющую связность 0 или 1, однако если связность сети лежит где-то в промежутке между 0 и 1, то таких способов будет уже много.
Например, если в сеть без связей добавить одну связь, то связность увеличиться на какую-то небольшую величину, но ровно такую же связность имела бы и сеть, в которой эта единственная связь была бы добавлена между любыми другими двумя нейронами. Так вот, количество вариантов организации сети, при которых она обладает данной связностью, авторы статьи и назвали энтропией (вернее, энтропия — это логарифм этого числа, но это математические детали). На самом деле, понятие информационной энтропии близко к подобному определению, поэтому введение такого термина оправдано.
В работе удалось показать, что вроде как существует некая корреляция между энтропией нейронных сетей мозга реальных людей и их пребыванием в сознательном или бессознательном состояниях. Например, у здоровых людей в состояния бодрствования энтропия нейронной сети выше, чем в состоянии глубокого сна. А у эпилептиков — энтропия снижается в состоянии эпилептического припадка.
