Идея эмерджентности и эволюция
В посте о "пределе прочности" я приводил примеры из химии и биологии связанные с наличием некоего предела важного для выживания. На самом деле эти примеры часть более широкой темы под названием "эмерджентность". Одна из идей эмерджентности в том что количество может переходить в качество. Например если мы возьмем в лесу сухую ветку в руки и начнем ее все сильнее сгибать , то после определенного количества силы и напряжения ветка в наших руках сломается. То есть количество перешло в качество. Еще один интересный пример в этом смысле - это взаимоотношения между формами воды. Например если мы возьмем зимой с улицы лед и начнем повышать температуру то заметим что после определенной температуры лед превратиться в воду , а если мы дальше будем повышать температуру - то получим пар. Количество температуры перешло в качество воды. Вообще на самом деле температура по сути - это величина скорости маленьких частиц воды. А скорость в свою очередь - энергия. И как мы понимаем энергия в свою очередь способна создавать новые частицы. Например на большом адронном коллайдере по сути только тем и занимаются что хотят столкнуть частицы с большой скоростью чтобы получить новые частицы. И то какие это частицы получаться связано со скоростями сталкивающихся частиц. Как мы знаем эти маленькие частицы (элементарные) обладают массами покоя которые связаны с определенными порциями энергии. То есть если мы захотим создать протон или атом водорода из ничего , то нам нужна некое точное количество энергии.
Соответственно мы можем сделать промежуточный общий вывод такой - возможно то что энергия химических связей в атомах имеет предельные значения связано с тем что в природе элементарные частицы имеют определенную массу покоя. На самом деле мы также понимаем что энергия химических связей кроме масс протонов , нейтронов и электронов также связана с квантованием электронных уровней атомов. Есть еще более интересные примеры эмерджентности в физике. Если бы у нас было очень много газа водорода и мы способны были бы выпустить этот газ в определенное место в космосе в результате гравитации этот газ начал бы скапливаться в одном месте , если бы этих атомов было меньше определенного числа то они бы никогда не смогли образовать звезду . Если бы все-таки звезда образовалась то в результате термоядерных реакций из атомов водорода начали бы образовываться в зависимости от начального количества атомов водорода вещества химической таблицы Менделеева вплоть до железа . То есть по сути образование из водорода других веществ зависит от того сколько атомов водорода собрались в одном месте космоса. Общий вывод такой: эмерджентность связанная со сложностью нашего мозга связана со строением физики и математики, а точнее в данном случае с тем что у элементарных частиц есть масса а также с тем что скорость способна переходить в энергию. Если рассуждать дальше то можно прийти к следующему вопросу. Возьмем бытовой пример эмерджентности , например большинство из нас любит бургеры. Бургеры бывают разные , с говяжьей котлетой или куриной , маленькие или большие , высокие или низкие. Если мы зададимся целью сделать очень высокий бургер то заметим что начиная с определенной высоты бургер начнет разваливаться и падать. Для того чтобы решить эту проблему повара придумали тыкать в бургер длинными палочками чтобы он мог держать форму и его можно было удобно сьесть. Иными словами - произошло усложнение структуры бургера связанное с тем что количество ингредиентов в бургере перешло в качество (бургер разваливается). В идеальном мире мы бы хотели чтобы такого усложнения не происходило , мы бы хотели чтобы при увеличении высоты бургера в него не приходилось вставлять палочку . Однако если бы мы вознамерились еще больше увеличить высоту бургера например на один километр - то мы столкнулись бы с еще большими проблемами - деревянная палочка не смогла бы удержать этот вес во первых а во вторых нам бы понадобилось поддерживать бургер сбоку. То есть при увеличении высоты бургера на разной его высоте мы часто используем разные способы для того чтобы он не упал. Соответственно "проблема высокого бургера" на языке математики звучит так - чтобы получить высокий бургер мы аппроксимируем функцию линейной зависимости кусочными функциями. Возникают вопросы : а насколько можно распространить пример бургера на другие бытовые примеры с которыми мы сталкиваемся в жизни? Если мы часто пользуемся кусочными функциями и идея этого уходит корнями в эмерджентность , есть ли примеры полного отсутствия кусочных функций в сложности? Зачем нам функции линейной зависимости?
По сути пост можно и заканчивать, но я тут вспомнил некоторые примеры эмерджентности в информатике и программировании. Например ,если мы хотим задать слишом большое или маленькое число в программе ( число с плавающей точкой) то мы должны мириться с ограничением памяти под программу или под тип int и под тип с плавающей точкой -double. Если бы этого не будем делать то можем столкнуться с неопределенным поведением программы. При чем часто это будет в том случае если мы сравниваем эти значения с помощью оператора сравнения.