Príklady myšlienkových experimentov. Zaujímavé myšlienkové experimenty. Čo je myšlienkový experiment

Vedci často čelia situácii, keď je veľmi ťažké alebo dokonca jednoducho nemožné experimentálne otestovať konkrétnu teóriu. Napríklad kedy hovoríme o o pohybe rýchlosťou blízkou svetla či o fyzike v okolí čiernych dier. Potom prídu na pomoc myšlienkové experimenty. Pozývame vás zúčastniť sa niektorých z nich.

Myšlienkové experimenty sú postupnosti logických záverov, ktorých účelom je zdôrazniť určitú vlastnosť teórie, sformulovať rozumný protipríklad alebo dokázať nejaký fakt. Vo všeobecnosti akýkoľvek dôkaz v tej či onej forme - myšlienkový experiment. Hlavnou výhodou mentálnych cvičení je, že nevyžadujú žiadne vybavenie a často ani špeciálne znalosti (ako napríklad pri spracovaní výsledkov experimentov LHC). Urobte si teda pohodlie, začíname.

Shroedingerova mačka

Asi najznámejším myšlienkovým experimentom je experiment s mačkou (alebo skôr s mačkou), ktorý navrhol Erwin Schrödinger pred viac ako 80 rokmi. Začnime kontextom experimentu. V tom momente kvantová mechanika práve začínala svoje víťazné ťaženie a jej nezvyčajné zákony pôsobili neprirodzene. Jedným z týchto zákonov je, že kvantové častice môžu existovať v superpozícii dvoch stavov: napríklad súčasne „rotujúce“ v smere a proti smeru hodinových ručičiek.

Experimentujte. Predstavte si zapečatenú krabicu (dostatočne veľkú), v ktorej je mačka, dostatočné množstvo vzduchu, Geigerov počítač a rádioaktívny izotop so známym polčasom rozpadu. Len čo Geigerov počítač zaznamená rozpad atómu, špeciálny mechanizmus rozbije ampulku s jedovatým plynom a mačka zomrie. Po polčase rozpadu sa izotop rozpadol s pravdepodobnosťou 50 percent a zostal neporušený s presne rovnakou pravdepodobnosťou. To znamená, že mačka je buď živá alebo mŕtva – ako keby bola v superpozícii stavov.

Výklad. Schrödinger chcel ukázať neprirodzenosť superpozície a doviesť ju až do absurdity – napr veľký systém, Ako celá mačka, nemôže byť živý a mŕtvy zároveň. Stojí za zmienku, že z hľadiska kvantovej mechaniky v momente, keď je Geigerov počítač spustený jadrovým rozpadom, dochádza k meraniu - interakcii s klasickým makroskopickým objektom. V dôsledku toho sa superpozícia musí rozpadnúť.

Je zaujímavé, že fyzici už vykonávajú podobné experimenty, ako keď zavádzajú mačku do superpozície. Ale namiesto mačky používajú iné predmety, ktoré sú na pomery mikrosveta veľké – napríklad molekuly.

Paradox dvojčiat

Tento myšlienkový experiment sa často cituje ako kritika Einsteinovej teórie špeciálnej relativity. Vychádza zo skutočnosti, že pri pohybe rýchlosťou blízkou svetlu sa tok času v referenčnom rámci súvisiaci s pohybujúcim sa objektom spomaľuje.

Experimentujte. Predstavte si vzdialenú budúcnosť, v ktorej existujú rakety, ktoré môžu cestovať rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla. Na Zemi sú dvaja bratia-dvojičky, jeden z nich je cestovateľ a druhý je domáci. Predpokladajme, že brat cestovateľ nastúpil na jednu z týchto rakiet a cestoval na nej, potom sa vrátil. Preňho v tej chvíli, keď letel takmer svetelnou rýchlosťou vzhľadom na Zem, čas plynul pomalšie ako pre jeho brata, ktorý zostal doma. To znamená, že keď sa vráti na Zem, bude mladší ako jeho brat. Na druhej strane, jeho brat sa sám pohyboval oproti rakete rýchlosťou blízkou svetla – čo znamená, že postavenie oboch bratov je v istom zmysle ekvivalentné a keď sa stretnú, mali by byť opäť v rovnakom veku.

Výklad. V skutočnosti si brat cestujúci a brat, ktorý zostal doma, nie sú rovnocenní, takže cestovateľ bude mladší, ako by naznačoval myšlienkový experiment. Je zaujímavé, že tento efekt sa pozoruje aj v skutočných experimentoch: zdá sa, že častice s krátkou životnosťou, ktoré sa pohybujú rýchlosťou blízkou svetlu, „žijú“ dlhšie v dôsledku dilatácie času v ich referenčnom rámci. Ak sa pokúsime rozšíriť tento výsledok na fotóny, ukáže sa, že skutočne žijú v zastavenom čase.

Einsteinov výťah

Vo fyzike existuje niekoľko konceptov hmotnosti. Napríklad existuje gravitačná hmotnosť - to je miera toho, ako teleso vstupuje do gravitačnej interakcie. Práve ona nás tlačí do pohovky, kresla, sedadla v metre či podlahy. Existuje zotrvačná hmota – tá určuje, ako sa správame v zrýchľujúcej sa súradnicovej sústave (núti nás oprieť sa vo vlaku metra vychádzajúceho zo stanice). Ako vidíte, rovnosť týchto más nie je samozrejmým tvrdením.

Všeobecná teória relativity je založená na princípe ekvivalencie – nerozoznateľnosti gravitačných síl od pseudosíl zotrvačnosti. Jedným zo spôsobov, ako to demonštrovať, je nasledujúci experiment.

Experimentujte. Predstavte si, že ste vo zvukotesnej, hermeticky uzavretej kabíne výťahu s dostatkom kyslíka a všetkým, čo potrebujete. Ale zároveň môžete byť kdekoľvek vo vesmíre. Situáciu komplikuje skutočnosť, že kabína sa môže pohybovať a vyvíja neustále zrýchlenie. Cítite, ako vás mierne ťahá smerom k podlahe kabíny. Dokážete rozlíšiť, či je to spôsobené tým, že kabína sa nachádza napríklad na Mesiaci alebo tým, že sa kabína pohybuje so zrýchlením 1/6 gravitačného zrýchlenia?

Výklad. Podľa Einsteina nie, nemôžete. Preto pre iné procesy a javy nie je rozdiel medzi rovnomerne zrýchlený pohyb vo výťahu a v gravitačnom poli. S určitými výhradami z toho vyplýva, že gravitačné pole možno nahradiť zrýchľujúcim sa referenčným rámcom.

O existencii a vecnosti gravitačných vĺn dnes už nikto nepochybuje – pred rokom zachytili spolupráce LIGO a VIRGO dlho očakávaný signál z kolízie čiernych dier. Na začiatku 20. storočia, po prvom uverejnení Einsteinovho článku o časopriestorových deformačných vlnách, sa k nim však pristupovalo skepticky. Najmä dokonca aj samotný Einstein v určitom bode pochyboval o ich realizme - mohli byť zbavení fyzický význam matematická abstrakcia. Na demonštráciu ich uskutočniteľnosti Richard Feynman (anonymne) navrhol nasledujúci myšlienkový experiment.

Experimentujte. Po prvé, gravitačná vlna je vlna zmien v metrike priestoru. Inými slovami, mení vzdialenosť medzi objektmi. Predstavte si palicu, po ktorej sa môžu guľôčky pohybovať s veľmi malým trením. Nechajte palicu umiestniť kolmo na smer pohybu gravitačnej vlny. Potom, keď vlna dosiahne palicu, vzdialenosť medzi loptičkami sa najskôr skráti a potom zväčší, pričom palica zostane nehybná. To znamená, že sa posúvajú a uvoľňujú teplo do priestoru.

Výklad. To znamená, že gravitačná vlna nesie energiu a je celkom reálna. Dalo by sa predpokladať, že trstina sa zmršťuje a rozširuje spolu s loptičkami, čím kompenzuje relatívny pohyb, ale rovnako ako samotný Feynman je obmedzený elektrostatickými silami pôsobiacimi medzi atómami.

Laplaceov démon

Ďalší pár experimentov je „démonický“. Začnime menej známym, no nemenej krásnym Laplace Demonom, ktorý umožňuje (alebo nie) zistiť budúcnosť Vesmíru.

Experimentujte. Predstavte si, že niekde je obrovský, veľmi výkonný počítač. Tak mocný, že dokáže, keď za východiskový bod vezme stav všetkých častíc vesmíru, vypočítať, ako sa tieto stavy budú vyvíjať (vyvíjať). Inými slovami, tento počítač dokáže predpovedať budúcnosť. Aby to bolo ešte zaujímavejšie, predstavte si, že počítač predpovedá budúcnosť rýchlejšie, ako príde – povedzme, za minútu dokáže opísať stav všetkých atómov vo Vesmíre, čo dosiahnu dve minúty od začiatku výpočtu.

Predpokladajme, že sme začali výpočet o 00:00, čakali na jeho koniec (o 00:01) - teraz máme predpoveď na 00:02. Spustíme druhý výpočet, ktorý skončí o 00:02 a predpovedáme budúcnosť o 00:03. Teraz venujte pozornosť skutočnosti, že samotný počítač je tiež súčasťou nášho fiktívneho vesmíru. To znamená, že o 00:01 pozná svoj stav v čase 00:02 - pozná výsledok výpočtu stavu Vesmíru v čase 00:03. A preto opakovaním rovnakej techniky môžeme ukázať, že stroj pozná budúcnosť vesmíru o 00:04 a tak ďalej - do nekonečna.

Výklad. Je zrejmé, že rýchlosť výpočtu realizovaná v hmotnom zariadení nemôže byť nekonečná - preto nie je možné predpovedať budúcnosť pomocou počítača. Ale stojí za zmienku niekoľko dôležitých bodov. Po prvé, experiment zakazuje Laplaceovho materiálneho démona - pozostávajúceho z atómov. Po druhé, treba poznamenať, že Laplaceov démon je možný za podmienok, keď je životnosť vesmíru zásadne obmedzená.

Maxwellov démon

A nakoniec, Maxwellov démon je klasický experiment z kurzu termodynamiky. Zaviedol ho James Maxwell, aby ilustroval spôsob, ako porušiť druhý zákon termodynamiky (ten, ktorý v jednej z jeho formulácií zakazuje vytvorenie stroja na ustavičný pohyb).

Experimentujte. Predstavte si stredne veľkú zapečatenú nádobu, ktorá je vo vnútri rozdelená prepážkou na dve časti. Priečka má malé dvere alebo poklop. Vedľa nej sedí inteligentný mikroskopický tvor – Maxwellov vlastný démon.

Nádobu naplníme plynom pri určitej teplote – pre istotu kyslíkom pri izbovej teplote. Je dôležité si uvedomiť, že teplota je číslo, ktoré odráža priemerná rýchlosť pohyb molekúl plynu v nádobe. Napríklad pre kyslík v našom experimente je táto rýchlosť 500 metrov za sekundu. Ale v plyne sú molekuly, ktoré sa pohybujú rýchlejšie a pomalšie ako táto značka.

Úlohou démona je sledovať rýchlosť častíc letiacich smerom k dverám v priečke. Ak má častica letiaca z ľavej polovice plavidla rýchlosť viac ako 500 metrov za sekundu, démon ju prepustí otvorením dverí. Ak je menej, častica nespadne do pravej polovice. Naopak, ak má častica z pravej polovice nádrže rýchlosť menšiu ako 500 metrov za sekundu, démon ju nechá prejsť do ľavej polovice.

Po dostatočne dlhom čakaní zistíme, že priemerná rýchlosť molekúl v pravej polovici nádoby sa zvýšila a v ľavej sa znížila, čo znamená, že sa zvýšila aj teplota v pravej polovici. Toto prebytočné teplo môžeme využiť napríklad na prevádzku tepelného motora. Zároveň sme nepotrebovali vonkajšiu energiu na triedenie atómov - všetku prácu urobil Maxwellov démon.

Výklad. Hlavným dôsledkom práce démona je zníženie celkovej entropie systému. To znamená, že po rozdelení atómov na horúce a studené miera chaosu v stave plynu v nádobe klesá. Druhý zákon termodynamiky to pre uzavreté systémy prísne zakazuje.

No v skutočnosti sa ukáže, že experiment s Maxwellovým démonom nie je až taký paradoxný, ak do popisu systému zahrnieme aj samotného démona. Trávi prácu otváraním a zatváraním ventilu a tiež, a to je dôležité, meraním rýchlosti atómov. To všetko kompenzuje pokles entropie plynu. Všimnite si, že existujú experimenty na vytvorenie analógov Maxwellových démonov.

Zvlášť pozoruhodný je „Brownov hrkálka“ – hoci sama o sebe nerozdeľuje molekuly na teplé a studené, na prácu využíva chaotický Brownov pohyb. Račňa sa skladá z nožov a ozubeného kolesa, ktoré sa môžu otáčať iba jedným smerom (obmedzuje ho špeciálna svorka). Čepeľ by sa mala otáčať náhodne a bude schopná vykonať úplnú rotáciu iba vtedy, ak sa jej zamýšľaný smer otáčania zhoduje s povolenou rotáciou ozubeného kolesa. Richard Feynman však zariadenie podrobne rozobral a vysvetlil, prečo nefunguje – priemerný dopad častíc v komore sa vynuluje.

Vladimír Korolev

Nestrať to. Prihláste sa na odber a dostanete odkaz na článok na svoj e-mail.

Čo je myšlienkový experiment?

Myšlienkový experiment vo filozofii, fyzike a mnohých ďalších vedách je formou kognitívnej činnosti, kde sa situácia modeluje nie vo forme reálneho experimentu, ktorý pozná každý z nás, ale v predstavách. Tento koncept prvýkrát predstavil rakúsky pozitivistický filozof, mechanik a fyzik Ernst Mach.

Dnes pojem „myšlienkový experiment“ aktívne používajú rôzni vedci, podnikatelia, politici a špecialisti v rôznych oblastiach po celom svete. Niektorí z nich radšej vykonávajú svoje vlastné myšlienkové experimenty, zatiaľ čo iní uvádzajú najrôznejšie príklady, z ktorých najlepšie príklady vám chceme predstaviť.

Ako už názov napovedá, celkovo zvážime osem experimentov.

Filozofický zombie

Predstavte si živého mŕtveho muža. Ale nie zlovestné, ale také skromné, neškodné, podobné obyčajný človek. Jediná vec, ktorá ho odlišuje od ľudí, je to, že nič necíti, nemá vedomé skúsenosti, ale je schopný opakovať činy a reakcie ľudí, napríklad ak je popálený ohňom, šikovne napodobňuje bolesť.

Ak by takýto zombie existoval, odporovalo by to teórii fyzikalizmu, kde je ľudské vnímanie determinované len procesmi fyzickej roviny. Filozofický zombie tiež nijako nekoreluje s behavioristickými názormi, podľa ktorých sú akékoľvek prejavy, túžby a vedomie človeka redukované na behaviorálne faktory, a takýto zombie sa nedá odlíšiť od bežného človeka. Tento experiment sa čiastočne týka aj problému umelej inteligencie, pretože namiesto zombie tu môže byť notoricky známy android schopný kopírovať ľudské návyky.

Kvantová samovražda

Druhý experiment sa týka kvantovej mechaniky, tu sa však mení – z pozície očitého svedka do pozície účastníka. Zoberme si napríklad Schrödingerovu mačku, ktorá sa strelí do hlavy z pištole s mechanizmom poháňaným rozpadom rádioaktívneho atómu. Pištoľ môže zlyhať v 50% prípadov. , dochádza ku kolízii dvoch kvantových teórií: „Kodaň“ a mnoho svetov.

Podľa prvého nemôže byť mačka v dvoch stavoch súčasne, t.j. buď bude živý alebo mŕtvy. Podľa druhej však každý nový pokus o streľbu rozdeľuje vesmír na dve alternatívy: v prvej je mačka nažive, v druhej je mŕtva. Avšak mačacie alter ego, ktoré zostáva nažive, si svoj zánik v paralelnej realite neuvedomí.

Autor experimentu, profesor Max Tegmark, sa prikláňa k teórii multivesmíru. Ale väčšina odborníkov v oblasti kvantovej mechaniky, s ktorými Tegmark hovoril, verí „kodanskej“ kvantovej teórii.

Jed a odmena

Opona nevedomosti

Nádherný experiment na tému sociálnej spravodlivosti.

Príklad: všetko, čo súvisí so spoločenským usporiadaním, je zverené určitej skupine ľudí. Aby koncept, s ktorým prišli, bol čo najobjektívnejší, títo ľudia boli zbavení vedomostí o ich postavení v spoločnosti, triednej príslušnosti, IQ a ďalších, ktoré môžu zaručiť konkurenčnú prevahu – to všetko je „záclona nevedomosti“.

Otázka znie: akú koncepciu sociálnej organizácie si vyberú ľudia, ktorí nedokážu brať do úvahy svoje osobné záujmy?

Čínska izba

Muž, ktorý je v miestnosti s košíkmi plnými hieroglyfov. K dispozícii má podrobný manuál v rodnom jazyku, vysvetľujúci zákonitosti spájania nezvyčajných postáv. Nie je potrebné chápať význam všetkých hieroglyfov, pretože... Platia iba pravidlá kreslenia. Ale v procese práce s hieroglyfmi môžete vytvoriť text, ktorý sa nelíši od písomného prejavu čínskeho rezidenta.

Za dverami miestnosti sú ľudia, ktorí podávajú karty pre samotárov s otázkami čínsky. Náš hrdina, berúc do úvahy pravidlá z učebnice, na ne odpovedá - jeho odpovede mu nedávajú zmysel, ale pre Číňanov sú celkom logické.

Ak si hrdinu predstavíme ako počítač, učebnicu ako informačnú základňu a správy ľudí ako otázky do počítača a odpovede na ne, experiment ukáže obmedzenia počítača a jeho neschopnosť zvládnuť ľudské myslenie v procese jednoducho reagovať na počiatočné podmienky naprogramovaným spôsobom.

Veta o nekonečnej opici

Na základe tohto experimentu bude abstraktná opica, ak na večnosť náhodne stlačí klávesy tlačiarenského mechanizmu, v jednom momente schopná vytlačiť akýkoľvek text pôvodne daný, napríklad Shakespearov Hamlet.

Boli dokonca pokusy uviesť tento experiment do života: učitelia a študenti na univerzite v Plymouthe vyzbierali dvetisíc dolárov, aby dali šiestim makakom v zoo počítač. Uplynul mesiac, ale „testovacie subjekty“ nedosiahli úspech - ich literárne dedičstvo obsahuje iba päť strán, kde prevláda písmeno „S“. Počítač bol takmer úplne zničený. Ale samotní experimentátori povedali, že sa z ich projektu veľa naučili.

Môžete si vymyslieť nejaké vlastné nezvyčajné myšlienkové experimenty – na to stačí otočiť hlavu a... Mimochodom, napadlo vám niekedy, že mnohí z nás, takmer všetci, v duchu vykonávame všemožné experimenty, na ktorých sa podieľame napríklad my sami, niekto z našich blízkych alebo dokonca domáce zvieratá? Keď si nabudúce predstavíte nejakú situáciu, napíšte si ju na papier alebo dokonca zverejnite – možno sa vaše nápady dobre rozvinú.

Tento myšlienkový experiment sa zrodil z debaty medzi filozofmi Johnom Lockom a Williamom Molyneuxom.

Predstavte si človeka, ktorý je od narodenia slepý a podľa hmatu pozná rozdiel medzi loptou a kockou. Ak sa mu zrazu vráti zrak, bude schopný tieto predmety vizuálne rozlíšiť? nemôžem. Kým sa hmatový vnem nespojí s vizuálnym, nebude vedieť, kde je lopta a kde kocka.

Experiment ukazuje, že do určitého bodu nemáme o svete žiadne vedomosti, dokonca ani tie, ktoré sa nám zdajú „prirodzené“ a vrodené.

Veta o nekonečnej opici

deviantart.net

Veríme, že Shakespeare, Tolstoj, Mozart sú géniovia, pretože ich výtvory sú jedinečné a dokonalé. Čo keby vám povedali, že ich diela sa nemôžu neobjaviť?

Teória pravdepodobnosti tvrdí, že všetko, čo sa môže stať, sa určite stane v nekonečne. Ak posadíte nekonečné množstvo opíc k písacím strojom a venujete im nekonečné množstvo času, potom si jedného z nich určite zopakuje nejakú Shakespearovu hru od slova do slova.

Všetko, čo sa môže stať, sa musí stať – aké miesto v tom má osobný talent a úspech?

Kolízia lopty

Vieme, že ráno ustúpi noci, že sklo sa silným nárazom rozbije a jablko padajúce zo stromu zletí dole. Čo však v nás vyvoláva toto presvedčenie? Skutočné súvislosti medzi vecami alebo naša viera v túto realitu?

Filozof David Hume ukázal, že naša viera vo vzťah príčina-následok medzi vecami nie je nič iné ako viera, ktorá je vygenerovaná našou predchádzajúcou skúsenosťou.

Sme presvedčení, že večer bude nasledovať po dni, len preto, že až doteraz večer vždy nasledoval deň. Nemôžeme mať absolútnu istotu.

Predstavme si dve biliardové gule. Jedna zasiahne druhú a my veríme, že prvá loptička je príčinou pohybu druhej. Vieme si však predstaviť, že druhá guľa po zrážke s prvou zostane na mieste. Nič nám v tom nebráni. To znamená, že pohyb druhej loptičky logicky nevyplýva z pohybu prvej loptičky a vzťah príčiny a následku je založený výlučne na našej predchádzajúcej skúsenosti (predtým sme sa s loptičkami mnohokrát zrazili a videli sme výsledok).

Darcovská lotéria

Filozof John Harris navrhol predstaviť si svet, ktorý sa od toho nášho líši dvoma spôsobmi. Po prvé sa domnieva, že nechať človeka zomrieť je to isté ako ho zabiť. Po druhé, operácie transplantácie orgánov sa tam vždy úspešne vykonávajú. Čo z toho vyplýva? V takejto spoločnosti sa darcovstvo stane etickou normou, pretože jeden darca môže zachrániť veľa ľudí. Potom sa uskutoční lotéria, ktorá náhodne určí osobu, ktorá sa bude musieť obetovať, aby zabránila úmrtiu niekoľkých chorých ľudí.

Jedna smrť namiesto mnohých – z logického hľadiska ide o oprávnenú obetu. V našom svete to však znie rúhavo. Experiment nám pomáha pochopiť, že naša etika nie je postavená na racionálnom základe.

Filozofický zombie

Filozof David Chalmers v jednej zo svojich správ z roku 1996 zmiatol svet pojmom „filozofický zombie“. Ide o imaginárneho tvora, ktorý je vo všetkých smeroch identický s človekom. Ráno vstáva za zvuku budíka, ide do práce, usmieva sa na svojich známych. Jeho žalúdok, srdce, mozog fungujú rovnako ako u človeka. Ale zároveň to nemá jednu zložku – vnútorné zážitky toho, čo sa deje. Ak zombie spadne a poraní si koleno, bude kričať ako človek, ale nebude cítiť bolesť. Nie je v tom vedomie. Zombie funguje ako počítač.

Ak je ľudské vedomie výsledkom biochemických reakcií v mozgu, ako by sa potom líšil človek od takého zombie? Ak sa zombie a ľudia nelíšia na fyzickej úrovni, čo je potom vedomie? Inými slovami, existuje v človeku niečo, čo nie je určené materiálnymi interakciami?

Mozog v banke

Tento experiment navrhol filozof Hilary Putnam.

wikimedia.org

Naše vnímanie funguje nasledovne: naše zmysly vnímajú dáta zvonku a premieňajú ich na elektrický signál, ktorý sa posiela do mozgu a ten ho dešifruje. Predstavme si nasledujúcu situáciu: vezmeme mozog, umiestnime ho do špeciálneho roztoku, ktorý podporuje život, a pošleme elektrické signály cez elektródy presne tak, ako by to robili zmyslové orgány.

Čo by taký mozog zažil? Rovnako ako mozog v lebke: zdalo by sa mu, že je človek, niečo „vidí“ a „počuje“, o niečom premýšľa.

Experiment ukazuje, že nemáme dostatočné dôvody tvrdiť, že naša skúsenosť je konečnou realitou.

Je dosť možné, že sme všetci vo fľaši a okolo nás je niečo ako virtuálny priestor.

Čínska izba

Ako sa počítač líši od človeka? Je možné si predstaviť budúcnosť, v ktorej stroje nahradia ľudí vo všetkých oblastiach života? Myšlienkový experiment filozofa Johna Searla naznačuje, že nie.

Predstavte si človeka zamknutého v izbe. Neovláda čínsky jazyk. V miestnosti je štrbina, cez ktorú človek dostáva otázky napísané v čínštine. Sám na ne nevie odpovedať, nevie ich ani prečítať. Miestnosť však obsahuje pokyny na prevod jedného hieroglyfu na iný. To znamená, že hovorí, že ak na papieri vidíte takú a takú kombináciu hieroglyfov, mali by ste odpovedať takým a takým hieroglyfom.

Vďaka inštrukciám na konverziu znakov bude teda človek schopný odpovedať na otázky v čínštine bez toho, aby pochopil význam otázok alebo vlastných odpovedí. Toto je princíp umelej inteligencie.

Opona nevedomosti

Filozof John Rawls navrhol predstaviť si skupinu ľudí, ktorí by vytvorili určitý druh spoločnosti: zákony, vládne agentúry, sociálny poriadok. Títo ľudia nemajú ani občianstvo, ani pohlavie, ani žiadne skúsenosti – to znamená, že pri navrhovaní spoločnosti nemôžu vychádzať zo svojich vlastných záujmov. Nevedia, akú úlohu bude každý človek hrať v novej spoločnosti. Akú spoločnosť si vďaka tomu vybudujú, z akých teoretických premís budú vychádzať?

Je nepravdepodobné, že by aspoň jedna zo súčasných spoločností bola takáto. Experiment ukazuje, že všetko spoločenských organizácií v praxi tak či onak konajú v záujme určitých skupín ľudí.

Deming začal experiment s červenými guľôčkami na svojich prvých prednáškach pre Japoncov v roku 1950, aby demonštroval rozdiel medzi všeobecnými a špeciálnymi príčinami variácií. Po mnoho rokov používal Deming rovnaké vybavenie na experimentovanie s červenými korálkami. Týmito základnými pomôckami sú: škatuľka bielych a červených guľôčok v pomere približne 4:1 a obdĺžnikový kus plastu, dreva, kovu atď., zvyčajne nazývaný špachtľa, v ktorej je vytvorených 50 zvislých priehlbín. Výber 50 guľôčok dosiahnete ponorením špachtle do krabičky. (Poznámka pre štatistikov: Zámerne nepoužívam výraz „náhodná vzorka“, aj keď guľôčky môžu byť pred ponorením špachtle dobre premiešané.)

Základná forma experimentu s červenými guľôčkami predvedená na štvordňových workshopoch zostala v priebehu rokov relatívne nezmenená. Pozvaní sú dobrovoľníci z publika:

šesť zainteresovaných pracovníkov (nevyžadujú žiadne špeciálne zručnosti: budú vyškolení a budú musieť splniť všetky požiadavky bez otázok alebo sťažností);

dvaja mladší inšpektori (stačí im vedieť napočítať do dvadsať);

hlavný inšpektor (musí byť schopný porovnať dve čísla, aby zistil, či sú rovnaké alebo nie, a musí byť schopný hovoriť nahlas a zreteľne);

registrátor (musí vedieť presne písať a vykonávať jednoduché aritmetické operácie).

Pracovným dňom každého pracovníka je proces odobratia vzorky (50 guľôčok) z krabice pomocou špachtle. Biele korálky sú dobrý produkt, prijateľné pre spotrebiteľa. Červené korálky nie sú produktom

prijateľné. V súlade s požiadavkami majstra alebo želaním vyššieho manažmentu je úlohou zabrániť vstupu viac ako jednej až troch červených guľôčok. Pracovníci sú vyškolení majstrom (Demingom), ktorý dáva presné pokyny, ako by sa mala práca vykonávať: ako miešať guľôčky, aké by mali byť smery, vzdialenosti, uhly a úroveň miešania pri použití stierky. Aby sa minimalizovali odchýlky, postup musí byť štandardizovaný a regulovaný.

Pracovníci musia veľmi pozorne dodržiavať všetky pokyny, pretože výsledky ich práce určujú, či zostanú v práci.

„Pamätajte, že každý deň, keď pracujete, môže byť váš posledný v závislosti od toho, ako pracujete. Dúfam, že sa vám bude vaša práca páčiť!“

Proces kontroly zahŕňa veľa personálu, ale je veľmi efektívny. Každý pracovník prinesie svoju dennú prácu prvému podinšpektorovi, ktorý v tichosti spočíta a zaznamená počet červených guľôčok, a potom prejde k druhému podinšpektorovi, ktorý urobí to isté. Hlavný inšpektor, ktorý tiež mlčí, porovná tieto dva účty. Ak sa líšia, znamená to, že sa vloudila chyba! Čo je ešte znepokojujúcejšie, je skutočnosť, že aj keď oba účty súhlasia, stále sa môžu mýliť. Postup je však taký, že v prípade chyby musia inšpektori, stále nezávisle od seba, výsledok prepočítať. Keď sa skóre zhoduje, hlavný inšpektor oznámi výsledok a zapisovateľ ho zaznamená na diapozitív premietaný na vyššie uvedenej obrazovke.

Pracovník vráti svoje korálky do škatuľky - jeho pracovný deň je ukončený.

Práce pokračujú štyri dni. Celkovo je 24 výsledkov. Majster ich neustále komentuje. Chváli Al za zníženie počtu červených guľôčok na štyri a diváci mu tlieskajú. Vyčíta Audrey, že dostala šestnásť červených a publikum sa nervózne smeje. Ako môže mať Audrey štyrikrát toľko chybných guľôčok, ak nie je neopatrná a lenivá? Nikto z ostatných robotníkov tiež nemôže zostať pokojný, pretože ak Al zvládol štyri, dokáže to každý. Al je jednoznačný „pracovník dňa“ a dostane bonus. Ale na druhý deň sa na Alovi nájde deväť červených guľôčok, pretože sa príliš ukľudnil. Audrey prináša desať: začala zle, ale teraz sa začína zlepšovať, najmä po tom, čo sa na konci prvého dňa vážne porozprávala s predákom. Stop! Zastavte linku! Ben práve urobil sedemnásť červených! Urobme si stretnutie a pokúsme sa pochopiť, aký je dôvod zlá práca. Tento typ práce môže viesť k zatvoreniu podniku. Na konci druhého dňa majster

Organizácia ako systém

vedie vážny rozhovor s pracovníkmi. Keď sa ľudia stanú pohodlnejšími a skúsenejšími, ich výsledky by sa mali zlepšiť. Namiesto toho, po 54 červených guľôčkach prijatých v prvý deň, bolo prijatých neuveriteľných 65 na druhý deň. Nerozumejú pracovníci svojej úlohe? Cieľom je získať biele korálky, nie červené. Budúcnosť vyzerá dosť pochmúrne. Nikto nedosiahol cieľ. Mali by sa snažiť robiť lepšie.

Depresívni pracovníci sa vracajú do práce. A zrazu sa objavia dva záblesky: Audrey, pokračujúc v zlepšovaní svojich výsledkov, dosiahne sedem červených guľôčok; Ben je tiež na správnej ceste a opakuje úspech z prvého pracovného dňa – deväť červených! Všetky ostatné však fungujú horšie. Celkový početčervené korálky opäť stúpajú a dosahujú 67. Deň končí neúspešne, ako tie predchádzajúce. Majster hovorí pracovníkom, že ak nedôjde k významným zlepšeniam, závod bude musieť zatvoriť.

Štvrtý deň začína. S úľavou zistíme, že sa veci zlepšili vďaka Audrey, ktorá teraz vyrába iba šesť červených guličiek*. Ale celkovo deň končí 58 červenými, čo stále horšie ako prvý deň.

Tu sú všetky doterajšie výsledky: Deň 1 Deň 2 Deň 3 Deň 4 Audrey Total 16 10 7 6 39 John 9 11 12 10 42 Al 4 9 13 11 37 Carol 7 11 14 11 43 Ben 9 17 9 Ed 13 48 12 7 35 Množstvo za deň Spolu 54 65 67 58 244 V tejto fáze sa predák rozhodne požiadať o pomoc známy veľký úspech manažmentu - zachrániť podnik a nechať len tých najlepších pracovníkov. Prepustí Bena, Carol a Johna, troch robotníkov, ktorí za štyri dni vyrobili 40 alebo viac červených guľôčok, a nechá si Audrey, Al a Eda, vypláca im prémiu a núti ich pracovať na dve smeny.

Niet divu, že to nefunguje.

*Poznámka pre tradičných štatistikov: Podľa štandardnej nulovej hypotézy a vzhľadom na to, že Audrey získala štyri rôzne skóre, existuje 1/4 šanca, že sa tieto skóre každým dňom zlepšujú! = 1/24 = 0,024. Toto významný výsledok viac ako 5% hladina významnosti! - Približne. auto

Kapitola 6. Experimentujte s červenými korálkami

Pozorovaním experimentu s červenými guľôčkami získavame vzácnu výhodu: dobre rozumieme systému a môžeme si byť istí, že je ovládateľný. Keď si to uvedomíme, je nám jasné, aké nezmyselné je, aby pán (alebo ktokoľvek iný) robil čokoľvek, aby ovplyvnil výsledky, ktoré sú údajne závislé od robotníkov, no v skutočnosti sú úplne determinované existujúcim systémom. Všetky tieto akcie boli reakciami na čisto náhodné variácie.

Predpokladajme však, že nerozumieme systému. Čo by sme potom mali robiť? Potom by sme potrebovali vykresliť údaje na regulačnom diagrame a nechať ho povedať o správaní procesu. Stredová čiara na mape zodpovedá priemernému čítaniu, t.j. 244/24 = 10,2, takže výpočet dáva:

Preto pre polohu hornej a dolnej hranice kontroly máme:

10,2 + (3 x 2,8) = 18,6 a 10,2 - (3 x 2,8) = 1,8

podľa toho (podobné výpočty pozri: „Out of the Crisis“, s. 304). Regulačná schéma je znázornená na obrázku 17.

Táto mapa potvrdzuje to, čo sme predpokladali: proces je v štatisticky kontrolovanom stave. Zmeny sú spôsobené systémom. Pracovníci sú bezmocní: môžu vydať len to, čo dáva systém. Systém je stabilný a predvídateľný. Ak urobíme experiment zajtra, pozajtra, alebo ďalej budúci týždeň, potom s najväčšou pravdepodobnosťou získame podobný rozptyl výsledkov.

Centrálne

Ryža. 17. Tabuľka kontroly údajov experimentu s červenou guľôčkou

Organizácia ako systém

Účastníci seminára, ktorí sú odhodlaní aktívne absorbovať dôsledky experimentu s červenými guľôčkami, môžu urobiť veľa zaujímavých pozorovaní ešte predtým, ako Deming začne sumarizovať výsledky. Vidia potešenie, z ktorého majú dobré výsledky a smútok od zlých, nezávislý od kliatieb a kritiky pána. Vidia trend (ako Audreyina tendencia výrazne zlepšiť svoje výsledky), vidia relatívne jednotné výsledky (ako Johnov) a vidia premenlivé výsledky (ako Ben). Vidia a počujú majstrove sťažnosti a náreky, keď sa jeho zbytočné a nezmyselné pokyny do bodky nedodržiavajú. Vidia, ako sa pracovníci navzájom porovnávajú, pričom v skutočnosti pracovníci nemajú žiadne slovo pri dosahovaní výsledkov: výsledky sú úplne určené systémom, v ktorom pracujú. Účastníci seminára tiež vidia, ako pracovníci prichádzajú o prácu bez akéhokoľvek zavinenia z ich strany, zatiaľ čo iní dostávajú odmeny bez zvláštnej zásluhy (okrem toho, že sa k nim systém správa lojálnejšie).

Deming poukazuje na niektoré zrejmé črty experimentu a niekoľko ďalších, ktoré sú menej zrejmé. Akumulované priemerné hodnoty na konci každého zo štyroch dní sú teda:

Deming sa pýta publika, na akej hodnote sa priemer ustáli, ak bude experiment pokračovať. Keďže pomer bielych a červených guľôčok je 4:1, znalcom matematických zákonov je jasné, že odpoveď musí byť 10,0. Ale ukázalo sa, že to tak nie je. To by bolo správne, ak by sa odber vzoriek vykonal metódou náhodných čísel. Ale v skutočnosti sa to vykonáva ponorením čepele do krabice. Ide o mechanický odber vzoriek, nie náhodný, pre ktorý platia matematické zákony. Ako ďalší dôkaz Deming uvádza výsledky získané použitím štyroch rôznych čepelí v priebehu niekoľkých rokov. Pre najmenej dve z nich by tradičný štatistik ohodnotil výsledky ako „štatisticky významne“ odlišné od 10,0. Aký typ odberu vzoriek vykonávame vo výrobných procesoch? Mechanické alebo náhodné? Kde to všetko necháva tých, ktorí sú v priemyselných aplikáciách závislí len na štandardnej štatistickej teórii?

Nie všetko v tomto experimente poskytuje príklad toho, čo nerobiť. Spôsob organizácie kontrolného procesu má dôležitý pozitívny aspekt. Na prvý pohľad je to v rozpore s jednou z myšlienok, ktoré Deming niekedy

Kapitola 6. Experimentujte s červenými korálkami

uvažuje na svojich seminároch – a v procese kontroly dochádza k rozdeleniu zodpovednosti. V skutočnosti sú príspevky každého kontrolóra k výsledku navzájom nezávislé; riziko spoločnej zodpovednosti sa znižuje na riziko konsenzu. O tejto problematike sa podrobnejšie hovorí v kapitole 21 (pozri tiež pravidlo 4 v experimentoch s lievikom a cieľom).

Pri experimente s lievikom (pozri kapitolu 5) aj experimente s červenými guľôčkami vyvstáva prirodzená otázka: čo možno urobiť na zlepšenie vecí? Odpoveď už poznáme. Keďže uvažovaný systém je v stave štatistickej kontroly, skutočné zlepšenia možno dosiahnuť iba jeho skutočnou zmenou. Nedajú sa získať ovplyvňovaním výstupov, t.j. výsledky prevádzky systému: ovplyvňovanie výstupov je vhodné len v prípade špeciálnych príčin variácií. Ovplyvňovanie výsledkov je presne to, na čo sú zamerané pravidlá 2, 3 a 4 v lievikovom experimente a na to sú zamerané aj všetky emocionálne výkriky majstra v tomto experimente.

Vplyv na systém s cieľom eliminovať bežné dôvody variácia je zvyčajne ťažšia úloha ako opatrenie na odstránenie špeciálnych príčin. V experimente s lievikom teda môže byť samotný lievik vynechaný alebo použitý viac mäkká tkanina na prikrytie stola, aby sa stlmili niektoré pohyby lopty po páde. V experimente s červenými guľôčkami sa musí nejakým spôsobom znížiť podiel červených guľôčok v škatuli - zavedením vylepšení v počiatočných fázach výrobného procesu alebo v dodávkach surovín, alebo oboje.

Deming hovorí o experimente s červenými korálkami ako o „extrémne jednoduchom“. Toto je pravda. Avšak, ako v prípade lievikového experimentu, sprostredkované myšlienky nie sú vôbec také jednoduché.

Tento myšlienkový experiment sa zrodil z debaty medzi filozofmi Johnom Lockom a Williamom Molyneuxom.

Predstavte si človeka, ktorý je od narodenia slepý a podľa hmatu pozná rozdiel medzi loptou a kockou. Ak sa mu zrazu vráti zrak, bude schopný tieto predmety vizuálne rozlíšiť? nemôžem. Kým sa hmatový vnem nespojí s vizuálnym, nebude vedieť, kde je lopta a kde kocka.

Experiment ukazuje, že do určitého bodu nemáme o svete žiadne vedomosti, dokonca ani tie, ktoré sa nám zdajú „prirodzené“ a vrodené.

Veta o nekonečnej opici

deviantart.net

Veríme, že Shakespeare, Tolstoj, Mozart sú géniovia, pretože ich výtvory sú jedinečné a dokonalé. Čo keby vám povedali, že ich diela sa nemôžu neobjaviť?

Teória pravdepodobnosti tvrdí, že všetko, čo sa môže stať, sa určite stane v nekonečne. Ak posadíte nekonečné množstvo opíc k písacím strojom a venujete im nekonečné množstvo času, potom si jedného z nich určite zopakuje nejakú Shakespearovu hru od slova do slova.

Všetko, čo sa môže stať, sa musí stať – aké miesto v tom má osobný talent a úspech?

Kolízia lopty

Vieme, že ráno ustúpi noci, že sklo sa silným nárazom rozbije a jablko padajúce zo stromu zletí dole. Čo však v nás vyvoláva toto presvedčenie? Skutočné súvislosti medzi vecami alebo naša viera v túto realitu?

Filozof David Hume ukázal, že naša viera vo vzťah príčina-následok medzi vecami nie je nič iné ako viera, ktorá je vygenerovaná našou predchádzajúcou skúsenosťou.

Sme presvedčení, že večer bude nasledovať po dni, len preto, že až doteraz večer vždy nasledoval deň. Nemôžeme mať absolútnu istotu.

Predstavme si dve biliardové gule. Jedna zasiahne druhú a my veríme, že prvá loptička je príčinou pohybu druhej. Vieme si však predstaviť, že druhá guľa po zrážke s prvou zostane na mieste. Nič nám v tom nebráni. To znamená, že pohyb druhej loptičky logicky nevyplýva z pohybu prvej loptičky a vzťah príčiny a následku je založený výlučne na našej predchádzajúcej skúsenosti (predtým sme sa s loptičkami mnohokrát zrazili a videli sme výsledok).

Darcovská lotéria

Filozof John Harris navrhol predstaviť si svet, ktorý sa od toho nášho líši dvoma spôsobmi. Po prvé sa domnieva, že nechať človeka zomrieť je to isté ako ho zabiť. Po druhé, operácie transplantácie orgánov sa tam vždy úspešne vykonávajú. Čo z toho vyplýva? V takejto spoločnosti sa darcovstvo stane etickou normou, pretože jeden darca môže zachrániť veľa ľudí. Potom sa uskutoční lotéria, ktorá náhodne určí osobu, ktorá sa bude musieť obetovať, aby zabránila úmrtiu niekoľkých chorých ľudí.

Jedna smrť namiesto mnohých – z logického hľadiska ide o oprávnenú obetu. V našom svete to však znie rúhavo. Experiment nám pomáha pochopiť, že naša etika nie je postavená na racionálnom základe.

Filozofický zombie

Filozof David Chalmers v jednej zo svojich správ z roku 1996 zmiatol svet pojmom „filozofický zombie“. Ide o imaginárneho tvora, ktorý je vo všetkých smeroch identický s človekom. Ráno vstáva za zvuku budíka, ide do práce, usmieva sa na svojich známych. Jeho žalúdok, srdce, mozog fungujú rovnako ako u človeka. Ale zároveň to nemá jednu zložku – vnútorné zážitky toho, čo sa deje. Ak zombie spadne a poraní si koleno, bude kričať ako človek, ale nebude cítiť bolesť. Nie je v tom vedomie. Zombie funguje ako počítač.

Ak je ľudské vedomie výsledkom biochemických reakcií v mozgu, ako by sa potom líšil človek od takého zombie? Ak sa zombie a ľudia nelíšia na fyzickej úrovni, čo je potom vedomie? Inými slovami, existuje v človeku niečo, čo nie je určené materiálnymi interakciami?

Mozog v banke

Tento experiment navrhol filozof Hilary Putnam.

wikimedia.org

Naše vnímanie funguje nasledovne: naše zmysly vnímajú dáta zvonku a premieňajú ich na elektrický signál, ktorý sa posiela do mozgu a ten ho dešifruje. Predstavme si nasledujúcu situáciu: vezmeme mozog, umiestnime ho do špeciálneho roztoku, ktorý podporuje život, a pošleme elektrické signály cez elektródy presne tak, ako by to robili zmyslové orgány.

Čo by taký mozog zažil? Rovnako ako mozog v lebke: zdalo by sa mu, že je človek, niečo „vidí“ a „počuje“, o niečom premýšľa.

Experiment ukazuje, že nemáme dostatočné dôvody tvrdiť, že naša skúsenosť je konečnou realitou.

Je dosť možné, že sme všetci vo fľaši a okolo nás je niečo ako virtuálny priestor.

Čínska izba

Ako sa počítač líši od človeka? Je možné si predstaviť budúcnosť, v ktorej stroje nahradia ľudí vo všetkých oblastiach života? Myšlienkový experiment filozofa Johna Searla naznačuje, že nie.

Predstavte si človeka zamknutého v izbe. Neovláda čínsky jazyk. V miestnosti je štrbina, cez ktorú človek dostáva otázky napísané v čínštine. Sám na ne nevie odpovedať, nevie ich ani prečítať. Miestnosť však obsahuje pokyny na prevod jedného hieroglyfu na iný. To znamená, že hovorí, že ak na papieri vidíte takú a takú kombináciu hieroglyfov, mali by ste odpovedať takým a takým hieroglyfom.

Vďaka inštrukciám na konverziu znakov bude teda človek schopný odpovedať na otázky v čínštine bez toho, aby pochopil význam otázok alebo vlastných odpovedí. Toto je princíp umelej inteligencie.

Opona nevedomosti

Filozof John Rawls navrhol predstaviť si skupinu ľudí, ktorí by vytvorili určitý druh spoločnosti: zákony, vládne štruktúry, spoločenský poriadok. Títo ľudia nemajú ani občianstvo, ani pohlavie, ani žiadne skúsenosti – to znamená, že pri navrhovaní spoločnosti nemôžu vychádzať zo svojich vlastných záujmov. Nevedia, akú úlohu bude každý človek hrať v novej spoločnosti. Akú spoločnosť si vďaka tomu vybudujú, z akých teoretických premís budú vychádzať?

Je nepravdepodobné, že by aspoň jedna zo súčasných spoločností bola takáto. Experiment ukazuje, že všetky spoločenské organizácie v praxi tak či onak konajú v záujme určitých skupín ľudí.