A következő címkéjű bejegyzések mutatása: Univerzum. Összes bejegyzés megjelenítése
A következő címkéjű bejegyzések mutatása: Univerzum. Összes bejegyzés megjelenítése

2013. november 24., vasárnap

METI a Mátrixban

Robin Hanson amerikai gondolkodó szerint amennyiben szimulációban élünk, úgy megváltoznak a játékszabályok, és másként érdemes viselkednünk. Az egyes feltételezéseket illetően persze tévedhet, viszont a kérdéskör mindenképpen továbbgondolásra érdemes, mert egy, az eddigiektől eltérő METI-koncepcióhoz is eljuthatunk (ahol a METI azt jelenti, hogy üzenetküldés idegen civilizációknak).
Hanson abból indul ki (hogy az egyszerűség kedvéért egy korábbi blogbejegyzésemet idézzem), hogy „mivel egy szimuláción alapuló világ nagyobb valószínűséggel szűnik meg egyik pillanatról a másikra, mint egy igazi (mivel bármikor kikapcsolhatják, mint egy megunt számítógépes játékot), ezért ’kevésbé kell törődni a saját, illetve az emberiség jövőjével, és inkább a mának kell élni’ benne. Eközben pedig érdemes szórakoztatónak lennünk, mert máskülönben a szimuláció létrehozója ugyanúgy törölhet minket az általa létrehozott valóságból, mint ahogy egy szappanoperából kiírják az érdektelen mellékszereplőt”.
Amivel szemben felvethető, hogy
  • hátha éppen az „átlagos” életút az érdekes a hipotetikus teremtőknek; illetve, hogy
  • hátha mi nem is cél, hanem csupán melléktermék vagyunk – mert mondjuk egy működő ökoszisztémát akartak csak létrehozni, amelyben mi afféle melléktermékként jelentünk meg.
  • Vagy éppen csupán arra voltak kíváncsiak, hogy bizonyos paraméterek mellett miként fog kinézni egy univerzum, de nem volt céljuk értelmes élet létrehozása (és az ennek megfelelően ismét epifenoménnak tekinthető).
Ráadásul elsőre valószínűtlenebbnek tűnik azt feltételezni, hogy
  • léteznek értelmes idegen lények, mint azt, hogy
  • léteznek, és eközben ők kreálták azt az univerzumot is, amelyben élünk (elvégre ebben az esetben két, egymástól független, nem 1 valószínűségű dolog szorzatáról van szó).
Persze csak elsőre.  A hagyományos SETI is abból indul ki, hogy egyrészt vannak más értelmes lények; másrészt ezek folytatnak számunkra észlelhető tevékenységet; sőt, esetleg éppen nekünk üzengetnek is. Mindez mintha azt jelentené, hogy valószínűbb, hogy léteznek, mint az, hogy léteznek és aktív tevékenységet is folytatnak; az pedig a legvalószínűtlenebb, hogy ez utóbbit azért tennék, hogy velünk lépjenek kapcsolatba. Csak éppen mivel semmit sem tudunk sem róluk, sem a céljaikról és motivációikról, kissé olyan a fentebbi, „valószínűségen” alapuló érvelés, mintha azt mondanánk, hogy valószínűbb, hogy léteznek zökék, mint az, hogy léteznek, és eközben állatok is. Értsd: amennyiben valamiről nem tudunk semmit (márpedig zökét még senki sem látott), úgy valószínűséget sem tudunk rendelni hozzá. Vagy kissé másként fogalmazva: nem az számít, hogy mi mit gondolunk valószínűnek, hanem az, hogy mi a valóság, és éppen ez az, amiről jelen esetben fogalmunk sincs. Buckminster Fuller annak idején úgy fogalmazott, hogy „néha azt gondolom, hogy egyedül vagyunk. Néha azt gondolom, hogy nem. Mind a két gondolat egyformán megrázó”. A jelenlegi tudományos felfogás megosztott ezzel kapcsolatban: vannak a földönkívüli civilizációk létében hívők – és vannak, akik ugyanilyen határozottan utasítják el a lehetőségét. A SETI persze marginális helyzetben van, mondjuk, az asztrobiológiához képest, és még a SETI-hez képest is marginalizált helyzetben van annak a kérdésnek a vizsgálata (sőt, gyakorlatilag nem is létezik), hogy vajon egyfajta, értelmes entitás által létrehozott univerzumban élünk-e. Feltehetően azért, mert erősek a vallási áthallások – ami viszont nem teszi indokolttá a mellőzését még akkor sem, ha egyfelől személy szerint nem hiszem, hogy igaz lenne a „mátrixhipotézis”, másfelől pedig nem tartom szerencsésnek a vallás és a természettudományok összekapcsolását.
Viszont nem az az érdekes, hogy nekem mi az amúgy szükségképpen megalapozatlan véleményem (mint ahogy az is megalapozatlan lenne, ha azt gondolnám, hogy számítógépes szimulációban élünk). Hanem az, hogy egy teremtett univerzumban – már amennyiben nem csupán melléktermékek vagyunk, hanem célok is – lehetne némi esélyünk megtalálni a mesterséges alkotás jeleit, amennyiben a minket körülvevő valóságot létrehozó, hipotetikus lény így látná jónak. Carl Sagan Kapcsolat című könyvében a pi-be van elrejtve az utalás: a számjegyeit 11-es (vagyis egy prímalapú) számrendszerben leírva „a transzcendens számban mélyen meghúzódó, váltakozó mintákká összeálló számjegyekből, nullák alkotta mezőben feltűnő egységekből egy kör formálódott ki”. Ez, lévén meglehetősen valószínűtlen, reményre adhat okot még akkor is, ha bizonyosságra azért nem. Hiszen példának okáért egy olyan multiverzumban, amelynek egymástól független világmindenségeiben (melyekből végtelenül sok van) minden lehetséges dologé s minden lehetséges kombináció (végtelenül sokszor) bekövetkezik, miért is ne fordulhatna elő egy ilyen is?
Mindenesetre egy ilyen esetben sokan gondolnák azt, hogy valóban mesterséges univerzumban élünk, és ezen a ponton ki is terjeszthetnénk a METI-t.
Vagyis eltűnődhetnénk azon, hogy miképpen tudnánk üzenetet küldeni nem csak egy, a mi világmindenségünkben élő, hipotetikus idegen civilizációnak, de ennek a hasonlóképpen hipotetikus univerzumkreátornak is.
Ami valójában két probléma: az egyik az, hogy mit:
  • mi legyen az üzenet tárgya; a másik pedig az, hogy 
  • hogyan juttassuk „célba” az üzenetet.
Ami az előbbit illeti, nekem jó ötletnek tűnne például előbb minél részletesebben felderíteni a minket körülvevő „világ” működését és szerkezetét, majd pedig az erről készült leírást továbbítani, ezzel jelezve, hogy értjük, miről van szó – elvégre, ha nem gondolnánk, hogy van egy címzett, akkor minek tennénk ezt, és ő/az ebből talán már kitalálná, hogy tudunk róla. Különösen, amennyiben képesek lennénk közben egy, a Sagan-félre emlékeztető „üzenetre” bukkannunk.
Majdhogynem ennél is nagyobb probléma viszont maga az üzenetküldés módja. Mint ahogy a hagyományos METI-nél is az egyik gyenge pont, hogy vajon az, aki fogja, érteni fogja-e az üzenetünket (vagy legalább rájön-e arra, hogy az mesterséges jelsorozat), hasonlóképpen kérdéses az is, hogy milyen formában jelezzünk. Az 1800-as években még senkinek sem jutott volna az eszébe rádiójeleket alkalmazni, és egyáltalán nem biztos, hogy egy esetleg nálunk sokkal idősebb civilizáció számára nem kézenfekvőbb valami mást keresni?
Egy mesterséges univerzum esetében pedig az is bonyolítja a helyzetet, hogy nem mindegy, hogy valójában milyen értelemben mesterséges. Az alábbiakban a helyzet egyértelműbbé tételére egy egyszerű tipológiát vezetek be, ahol a „c” azt jelenti, hogy teremtett (created):
c0: természetes eredetű univerzum; ma leginkább ebből szoktunk kiindulni
c1: mesterséges, fizikailag létező univerzum – egy Ted Harrison nevű amerikai kutató például olyan modellt dolgozott ki, ahol valamiféle „szuperkozmológusok” (hogy John D. Barrow megfogalmazását vegyem kölcsön) irányítottan tenyésztenek ki új, az élet számára kedvezőbb világmindenségeket (és a miénk finomra hangoltságára is ez lenne a magyarázat)
c2: számítógépes szimuláció – ez lényegében a „Mátrix-elképzelésnek” felel meg. Ami többek között abban különbözik a c1-től, hogy ott az új világmindenség megteremtésével az alkotók ugyanúgy elveszítik azzal a kapcsolatot, mintha egy hidrogénnel töltött lufit engednének el, és legfeljebb egyirányú kommunikáció lehetséges benne: ők előre beleírhatják nekünk a fizikai állandókba, a pi számjegyeibe vagy bárhová máshová, hogy „ti mesterségesek vagytok” (mi pedig majd hátha meg tudjuk fejteni). Egy c2 esetében azonban elképzelhető ugyan, hogy a szoftveres univerzumfabritátor megteremtette ugyan a világunkat, de aztán magára hagyta – viszont az is elképzelhető, hogy nem. Itt tehát legalábbis van értelme megpróbálkozni a neki szóló METI-vel.

2013. szeptember 17., kedd

Az éterörvények és az információs Világegyetem

Tait kísérlete, amely az ötletet adta Kelvinnek
A későbbi lord Kelvin egy 1867-es előadásában arról beszélt a Royal Society előtt, hogy az atomok az éter örvényeiként írhatóak le – és innét már csupán egyetlen lépés lenne egy olyan, Nagy Egyesített Elmélet létrehozása, amely a hidrodinamika alapján és persze az éter létének feltételezésével képes lenne mindent megmagyarázni. De csak lenne, mert az éter létezését többek között annak az Albert Michelsonnak mérései cáfolták meg, aki egy időben maga is hitt abban, hogy ez a szubsztancia tölti ki a Világmindenséget, és a fény is ennek a hullámainak tekinthető. Mára pedig egyes tudósok számára az információ vált ugyanolyan központi szerepűvé, mint annak idején az éter volt, és felvetődhet, hogy mennyire vonhatunk párhuzamot a 19. század végi, illetve 20. század végi megközelítés között abban az értelemben, hogy az egyik sikertelenségéből következtethetünk-e arra, hogy a másik is megalapozatlan. Illetve általában véve is kérdés, hogy valóban az információ áll-e minden mögött.
Julian Baggini és Peter S. Fosl A filozófia eszközkészlete című könyvükben azt írják, hogy az analógiának két célja lehet: szolgálhat illusztrációként, miként Platón barlanghasonlatában is történik. Vagy pedig része lehet magának az érvelésnek: például amikor William Paley híres, 18. század végi órahasonlatában arra hivatkozik, hogy mivel egy óraszerkezet létezéséből az órakészítő létére következtetünk, ezért az Univerzum létéből levezethető a Teremtő léte. Eközben azonban Pailey elkövet egy logikai hibát, mivel elfeledkezik arról, hogy az óra alapján azért jutunk arra a meggyőződésre, hogy valaki készítette, mert tudjuk, hogy „mesterséges” alkotás – a Világmindenség esetében azonban éppen az a kérdés, hogy ez így van-e. Mindenesetre, amikor természeti törvényt fogalmazunk meg múltbeli megfigyeléseink alapján, akkor „azzal a feltételezéssel élünk, hogy az új jelenség analóg a korábbiakkal”, továbbá azzal, hogy ez az analógia lényegi, állapítja meg Baggini és Fosl.
De éppen ez az, amiben sosem lehetünk biztosak, ugyanis, miként már Hume rámutatott, a múltból nem következtethetünk teljes biztonsággal a jövőre. Ami témánk szempontjából azt (is) jelenti, hogy bármennyire bizalmatlanná tenne is bennünket az információn alapuló, egységes magyarázat iránt a korábbi kísérletek kudarca, ez önmagában nem elég. Abból, hogy a hipotetikus éter örvényei alapján nem lehet létrehozni egy egységes világleírást vagy éppen valamiféle Nagy Egyesített Elméletet, nem következik automatikusan, hogy az információalapú, „egyesített leírás” is hibás lenne. Elvégre, még ha feltéteznénk, is hogy a valóság nem ragadható meg így, egyetlen alapvető koncepcióra alapozva, és ezt a feltételezést a természeti törvény rangjára emelnénk is (pl. a múltbéli tapasztalatokra hivatkozva), akkor sem tudhatnánk, hogy ez valóban így van-e.
Azt viszont megvizsgálhatjuk, hogy egy adott elmélet mennyire állja meg a helyét. Esetünkben a kiindulási pont Rolf Landauernek, az IBM kutatójának azon kijelentése, mely szerint „az információ fizikai természetű”. Ez alatt valami olyasmit értett, hogy az információ mindig konkrét hordozóval összekapcsolódva jelenik meg, nem pedig csupán valamiféle kényelmes rövidítés. Információt tárol a DNS-től az áramkör kondenzátorainak töltöttségén át a fény kvantumállapotáig bezárólag minden. Ráadásul fel szokás vetni, hogy a különben nagyon pontosan működő kvantumelmélet csak a „hogyan”-ra ad választ, de a „miért”-re, tehát arra, hogy miért éppen olyanok a szabályok, amilyenek, nem – mint ahogy egy jelenség működésének miértjét a saját szintjén soha nem is lehet megmagyarázni. Ehelyett azt kell megnézni, hogy a jelenséget megalapozó, „mélyebb” és alapvetőbb szinten mi található, és ezen a ponton megpróbálhatjuk összekapcsolni a bitet (az információ alapegységét) a kvantummal (amely ugye a kvantumelmélet alapegysége), mondván, hogy „a kvantumvilág különös vonásai talán abból fakadnak, hogy a kvantumrészecske csak korlátozott mennyiségben hordozhat információt” (hogy Michale Brooks-t idézzem). Sőt, olyan vélekedéseket is hallani, melyek szerint „elképzelhető, hogy a mi háromdimenziós valóságunk a Világegyetem határfelületén tárolt információk holografikus kivetülése” (mondja ismét csak Brooks).
De ez egyelőre nem látszik bizonyítottnak, sőt. Craig Hogan amerikai fizikus néhány éve felvetette, hogy mivel „a Világegyetem határfelülete csak véges mennyiségű információt tárolhat”, ezért „ha ez az információ a háromdimenziós Világegyetembe vetül, ez a végesség képfelbontási korlátként jelentkezik” (Brooks), és egy ideig úgy tűnt, hogy valamiféle „szemcsézettséget” sikerült is megtalálni.
Ám még ha a megfigyelések igazolták volna is Hogan várakozásait (mint ahogy nem igazolták), akkor is elképzelhetőek lennének más magyarázatok. És még az is lehet, hogy érdemesebb lenne azokat választanunk, ugyanis erősen úgy tűnik, hogy valójában két különböző dologról beszélünk, ahol az egyik lehetővé teszi ugyan, hogy eljussunk a másikhoz: a következtetéshez, de nem teszi szükségszerűvé.
Landauer abból indult ki, hogy „az információ kétségtelenül kötődik a[z olyan] fizikai reprezentációhoz”, mint amilyen akár egy kőtáblába vésett szöveg, akár pedig a DNS szerkezete, „ezért a rá vonatkozó korlátozások és lehetőségek kapcsolatban állnak a fizikával, illetve az Univerzumban jelen lévő dolgokkal”. Azaz: az információ nem képzelhető el fizikai hordozó nélkül, és mivel ezekre vonatkoznak a fizika törvényei, ezért az információ létrehozására, tárolására stb. is vonatkoznak. Ami persze tökéletesen elfogadható álláspont. Landauer azonban azzal folytatja, hogy „az a megállapítás, hogy az információ fizikai természetű, ahhoz a megállapításhoz vezet, hogy a matematika és a számítástudomány is a fizika része”, és ezzel nyilvánvaló logikai hibát követ el. Elvégre abból, hogy a fizika törvényei korlátozzák a matematikával foglalkozó agyak (legyenek bár azok természetes vagy mesterséges eredetűek) műveletvégzési lehetőségeit, és például nem teszik lehetővé, hogy az entrópia növelése nélkül töröljünk adatokat, nem következik, hogy magának a matematikai rendszernek a tulajdonságait is befolyásolnák vagy korlátoznák.
És hasonlóképpen: attól, hogy az információ fizikai természetű, a fizika nem szükségképpen lesz egyenlő vele, a Világmindenség pedig nem szükségképpen lesz információk holografikus kivetülése. Egy David Wallace nevű angol kutató megfogalmazásával élve: „az, hogy ’az információ fizikai természetű’, nem jelenti azt, hogy ’a fizikailag létező kizárólag információ’” lenne.
 Mindez persze önmagában nem zárja ki, hogy igaza legyen Paul Daviesnek, aki szerint „az információ… az az elsődleges entitás, amelyből a fizikai valóság felépül”. Azaz az Univerzum (akár mint egy hardver, amely programot futtat, akár pedig mint valamiféle, számítógépen futó szoftver) valamiképpen „számítástechnikai természetű” lehet.
Csak éppen korántsem biztos, hogy így van, és számomra az egészben az a legérdekesebb, hogy mindez mintha annak a püthagoraszi – platonista felfogásnak az átfogalmazása lenne, amely szerint minden lényege a szám, és az egész Világmindenség is matematikai természetű. Most nem történik más, mint a matematikára épülő információelmélettel próbáljuk magyarázni a dolgokat, melyeket korábban közvetlenül a matematikával próbáltunk, és személy szerint nagyon is kíváncsi lennék, hogy ötven vagy száz év múlva meg fog-e jelenni egy új, az információelméletre épülő tudomány, amelyből kiindulva majd ismét nekifutunk a dolognak.
Viszont ha az elején azt írtam, hogy az átfogó éterelmélet kudarcából nem következik szükségképpen az információalapú világmagyarázat kudarca, akkor most hadd tegyem hozzá, hogy a végső kérdés az, képesek vagyunk-e olyan koherens és mindenre kiterjedő leírást adni a valóságról, amely egyetlen elvből (éter, információ, Nagy Egyesített Elmélet stb.) indul ki.
És éppen ez az, ami a számomra több, mint kérdéses.

2013. augusztus 29., csütörtök

Miért nem semmi van az Univerzum helyett?

Három amerikai fizikus: Victor Stenger, Frank Wilczek és Lawrence Krauss szerint azért, mert a nemlét ”tökéletesen szimmetrikus”, és a szimmetrikus rendszereknek olyan a természete, hogy kevésbé szimmetrikus, viszont jóval komplexebb formációkká bomlanak le, miközben spontán szimmetriasértés történik. A valóságban persze – talán mondani sem kell – ennél jóval bonyolultabb (vagy jóval egyszerűbb, ha úgy jobban tetszik) a válasz. Ugyanekkor Peter van Inwagen amerikai filozófus abban véli felfedezni a megoldást, hogy – Leibniz valahai elképzeléseivel ellentétben – nem az szorul magyarázatra, hogy miért létezik egyáltalán valami a semmi helyett, hanem az lenne a meglepő, ha nem így lenne. Az ugyanis, hogy semmi sem létezik, csupán egyféleképpen lehetséges, az viszont, hogy van valami, nagyon is sokféleképpen  - tehát szerinte ez a valószínűbb.
Ami persze nem védhető álláspont, hiszen összekeveri a lehetőségek számát a valószínűséggel. Ezzel az erővel az unikornissal kapcsolatban is mondhatnánk azt, hogy csupán egyféleképpen nem létezhet, míg számos más módon igen, és ezért inkább számítanánk arra, hogy találkozni fogunk vele, mint arra, hogy nem.
De a fentebb említett, a fizika sajátosságaira építő magyarázattal is gondok vannak. Erről Peter Lynds azt mondja, hogy bár a szuperszimmetria azt jelenti, hogy „tökéletesen invariáns a transzformációkra”, azt azért legalábbis nehéz megérteni, hogy miként rendelhetünk tulajdonságokat (mint amilyen a szuperszimmetria is) a semmihez, hiszen az – lévén semmi – nem rendelkezik ilyesmivel. És ami még ennél is nagyobb probléma (teszem hozzá én), hogy még ha elfogadnánk is a fizikusok magyarázatát, rögtön jöhetne is a következő kérdés, vagyis az, hogy de hát miért instabil a szuperszimmetria a kevésbé szabályos elrendezésekhez képest? És ha ezt megmagyaráznánk, akkor az, hogy és az miért van úgy, ahogy?
És így tovább ad infinitum.
Amivel kapcsolatban érdemes kiemelni, hogy a „miért létezik a világ” típusú kérdések valójában két különböző kategóriába tartoznak.  A dolog elvi vetületével, a „miért”-tel tipikusan a filozófia foglalkozott, és a válasz keresésekor a logikára koncentrált, vagyis arra, hogy a kijelentések/leírások koherensek és ellentmondásmentesek kell, hogy legyenek. És mivel ez dönti el, hogy elfogadhatónak ítélik-e, ezért a valósághoz nincs sok köze.
A konkrét Univerzumra vonatkozó kérdés viszont a fizika illetékességi körébe tartozik, és itt a „hogyan”-on van a hangsúly. Azon, hogy milyen fizikai folyamatok, törvények, mechanizmusok vezetnek oda, hogy létrejön a Világmindenség, és ennek megfelelően egyáltalán nem biztos, hogy eközben alkalmas annak a kiderítésére is, hogy miért jön létre a „semmiből valami."
Tehát a továbbiakban én is szétválasztom a két problémát, és nem azzal fogok foglalkozni, hogy milyen folyamatok vezettek a minket körülvevő valóság létrejöttéhez
 (elvégre ez a fizikusok dolga), hanem azzal, hogy miért van egyáltalán nem semmi. Vagy, hogy pontosabban fogalmazzak, és ez persze fontos különbség: azzal, hogy mit és hogyan gondolunk, amikor ezt a problémát járjuk körül.
Meg kezdjük azzal, hogy a filozófiai gondolkodás alapjait lerakó ókori görögök Jim Holt, a Miért létezik a Világ? című könyv szerzőjének megfogalmazásával élve a „racionális kozmológia” úttörői voltak ugyan, ám „soha nem kérdezték meg, hogy miért létezik a világ inkább a helyett, hogy ne létezne semmi.”
Második lépésben a középkori filozófusok arra a következtetésre jutottak, hogy „Isten a ’semmiből’ teremtette a világot… ami azt jelentette a számukra, hogy nem valamiből” kiindulva. És csak ezt követően tűnik fel a színen Leibniz, aki a 18. század elején az „elegendő ok elvét” bevezetve (mely szerint minden dolognak/ténynek megvan az oka) tűnődni kezdett azon, hogy „miért van valami ahelyett, hogy semmi lenne?”
Majd pedig arra a következtetésre jutott, hogy Isten szükségképpen létező (és, lévén szükségképpen létező, ezért nem is kell további magyarázatot keresnünk arra, hogy miért van Isten a helyett, hogy nem lenne). Tehát ismét Holt megfogalmazását átvéve, Leibniz szerint „az Univerzum azért létezik, mert van Isten, az Isten pedig Isten miatt létezik.”
Ez a felfogás már csak azért is érdekes a számunkra, mert Leibniz lényegében azzal érvel, hogy nem valamiféle végtelen regresszus a megoldás, hanem van egy végpont az érvelésben. Amikor ma egy vallásos ember úgy érzi, hogy számára nem kérdés, hogy honnét származik minden, akkor ugyanezt az „önhivatkozást” alkalmazza: azt, hogy valami (esetünkben a Teremtő) önmaga oka. Amire egy szkeptikus persze visszakérdezhet, hogy de mi az oka annak, hogy a Teremtő önmaga oka, majd pedig rámutat, hogy ismét van valami, amit nem tudunk, tehát nem állhatunk meg a kérdések feltételével (miközben a hívő egyszerűen úgy véli, hogy de igen).
Hasonló logikai problémák vannak annak a Peter Lyndsnek a megoldási kísérletével is, aki szerint „csak egy örökkön létező Univerzum léte kínálhat választ a PEO-ra” (PEO=„primordial existential question”). Csak éppen, egyfelől ha tényleg örökkévaló, akkor miért is az? Másfelől: miért is vélnénk úgy, hogy hihetőbb (valószerűbb, elfogadhatóbb stb.) az, hogy a Világmindenség mindig is létezett és mindig is létezni fog, tehát nem is keletkezett soha, mint az, hogy önmaga okaként jött létre? Érdekes módon már Arisztotelész is azt állította az Égboltról, illetve annak objektumairól és mozgásairól, hogy örökkévalóak és romolhatatlanok, de ezt persze ma nem szokás elfogadni.
Viszont amennyiben a „végső választ” mint lehetőséget (alapuljon az akár önhivatkozáson, akár az örökkévalóságon) elutasítjuk, akkor marad a fentebb már említett végtelen regresszus. Vagyis annak a tudomásul vétele, hogy sosem érünk a végére, és ha megválaszolunk egy kérdést, akkor jön a következő; és ha azt is megoldjuk, akkor ismét újabb fog következni. De a „végső válaszhoz” sosem jutunk el.
Mindent egybevetve tehát úgy tűnik, hogy az a logikai/értelmezési rendszer, amely a rendelkezésünkre áll, a PEO-val kapcsolatban mindössze ezt a kétféle válaszlehetőséget kínálja. Ezek természetesen nem arról szólnak, hogy „miért van valami ahelyett, hogy semmi lenne”, hanem arról, hogy mi milyen típusú válaszokat tudunk adni, és hogy ennek megfelelően nem tehetünk mást, mint hogy ezek közül választunk.
És nekem meggyőződésem, hogy érdemes a végtelen regresszusra szavaznunk. Egyfelől ugyanis a modern tudományosság nem a „miért”, hanem a „hogyan” típusú kérdéseken alapul: nem az a kérdés, hogy miért van gravitáció, hanem az, hogy hogyan működik. Newton annak idején büszkén jelentette ki, hogy „nem gyártok hipotéziseket”, és egyik nagy előrelépése éppen az volt, hogy magáról a gravitáció „okáról” semmit sem mondott: kizárólag a működéséről beszélt (és ennek hogyanjáról).  A természettudományokra azóta is ez a jellemző, és a „mért” meg a „hogyan” szétválasztását a matematikai modellek– miként korábban már érintettem – csak még könnyebbé teszik. És bár a kozmológia számára csábítónak tűnhet a „miért van egyáltalán valami” típusú „végső kérdésekkel” való bíbelődés (melyekben a „miért” hangsúlyosan szerepel), ez a részéről ugyanolyan szereptévesztés lenne, mint egy teológiától azt várni, hogy megmagyarázza a gravitációs állandó számszerű értékét.
Másfelől a modern értelemben vett tudomány az egymást követő kérdések megválaszolásának láncolatán keresztül halad. Mondhatni, a végtelen regresszus jellemzi. Amikor majd (talán) meg tudjuk magyarázni, hogy hogyan jött létre az Univerzum (és miért éppen ez) ahelyett, hogy semmi lenne, akkor az ezt magyarázó szabályokat fogjuk górcső alá venni – és így tovább. A matematikában ott vannak legalul a „senki által kétségbe nem vont” axiómák, amelyeket persze bizonyos korlátok között bármikor kétségbe vonhatunk, elhagyhatunk, lecserélhetünk stb. A természettudományban viszont nincs ilyen „végső alap”, és semmi okunk sincs feltételezni, hogy valamikor majd lesz egy olyan pont, amikor azt mondjuk, hogy állj, arra, ami ezután jön, már nem kérdezünk rá.
És éppen ez a szép a természettudományokban. Meg a kozmológiában is.

2013. augusztus 21., szerda

Antrópikus elv helyett: a felső korlát

Az antrópikus elv ilyen vagy olyan formában ugyan, de abból indul ki, hogy nem lennénk itt, ha a Világmindenség bizonyos „finoman hangolt”paraméterei ezt nem tennék lehetővé. Amennyiben azonban a komplexitást, vagyis azt is figyelembe vesszük, hogy eléggé összetett-e a minket körülvevő fizikai valóság szerkezete ahhoz, hogy az élőlények és az értelem is kialakulhasson benne, úgy egy alsó és egy felső korlátot is megkülönböztethetünk.
Ami az előbbit illeti, a klasszikus példa szerint, ha a fizikai állandók csupán kissé mások lennének, úgy nem alakulnának ki csillagok, nem indulna be az élethez szükséges nehéz elemek termelése stb. Értsd: mivel nem jelenik meg a szükséges komplexitás: mivel nem érjük el a szükséges bonyolultság alsó küszöbét, ezért egy túlságosan egyszerű Univerzumban nem jöhet létre egy olyan bonyolult dolog, mint az (értelmes) élet.
A felső korlátot pedig az jelenti, hogy egy túlságosan is komplex univerzumban hasonlóképpen nem jelenhetett volna meg. 1-nél több idődimenzió esetén nem működnének az ok-okozati összefüggések, és így nem lehetne alkalmazkodni a környezethez. Tehát az Univerzumban nem csak az meglepő, hogy az (értelmes) élet számára finomra van hangolva, hanem az is, hogy eközben nem is vált túl komplikálttá, hanem „éppen jó” a számunkra.
Ami mintha csak az antrópikus elv átfogalmazása lenne, pedig másról van szó. Miközben az Univerzum egy idő után elég bonyolulttá vált ahhoz, hogy megjelenhessünk benne, eközben nem csak a múltban nem volt életellenes módon túl bonyolult, hanem a jövőben sem lesz az. A történet jelenlegi tudásunk szerint nem áttekinthetetlen zűrzavarban fog véget érni, hanem a több mint 10^100-on év múlva ránk váró „hideg és távoli jövőben” nem lesznek csillagok, nem lesz energiatermelés stb. Ezek helyett majd „visszamaradt hulladékok léteznek csupán: hihetetlenül hosszú hullámú sugárzás fotonjai, neutrínók, elektronok és pozitronok”, írja a Fred Adams – Greg Laughin szerzőpáros Az Univerzum öt korszaka című könyvében.
Vagyis az Univerzum kezdeti szakaszára jellemző volt az élet kialakulását lehetetlenné tevő, alacsony komplexitás küszöbe, és hozzávetőleg 10 milliárd évnek kellett eltelnie, mire létrejöhettek az alapanyagok. A távoli jövőben pedig ismét az lesz a probléma, hogy nem lesz meg a kellő összetettség. Értsd: az Univerzum történetének egyetlen pontján sem az fogja okozni a gondot, hogy az élet számára túlságosan komplikáltak lennének a körülmények, és persze kérdés, hogy ez miért van így.
Megoldásként vagy az kínálkozik, hogy

  1. egyszerűen egy véletlenről van szó – minden bizonnyal ez a legkevésbé érdekes magyarázat. Vagy
  2. valamilyen oka van annak, hogy az élet és az értelmes élet kifejlődése a felső korlát problémájába soha sem ütközik bele, és ennek a felvetése már önmagában is megérte ennek a bejegyzésnek a megírását. Vagy pedig az, hogy
  3. jelenleg rosszul gondoljuk, és miként Adams és Laufhin fogalmaznak, „ezen távoli korok látszólagos szegényessége talán inkább tudásunk bizonytalanságából fakad, nem pedig abból, hogy a Világmindenség jóvátehetetlenül elöregszik majd.” Valahogy úgy, mint ahogy tíz évvel ezelőtt még fel sem merült, hogy a sötét energia miatt az Univerzumra a gyorsuló tágulás korszaka várna, és ad analogiam még sem zárható ki, hogy a jövőben teljesen mást fogunk gondolni az Univerzum jövőjéről, mint most.

És ami azt illeti, én nem is csodálkoznék ezen.

2013. augusztus 17., szombat

Az erős antrópikus elv esete az elefántormánnyal

Ulisse Aldrovandi 16. századi illusztrációja
Az erős antrópikus elv a fogalom megalkotója, Brandon Carter szerint azt mondja ki, hogy „az Univerzumnak (és így alapvető paramétereinek, melyektől függ) olyanoknak kell lenniük, hogy megengedik [az Univerzum létének] valamely fázisban megfigyelők megjelenését”. Ez több kérdést is felvet: többek között azt is, hogy valóban így van-e.
Ugyanis abból indul ki, hogy amennyiben akár csak nagyon kissé eltérőek lennének a fizikai állandók értékei, akkor az élet egyszerűen nem jöhetne létre (élet alatt most a szénalapú életet értve). Vagyis: a világmindenség annyira finoman „ránk van hangolva”, mintha csak egy szuperintelligencia „babrált” volna a természeti állandókkal (hogy a csillagász Fred Hoyle fogalmazásával éljünk), és ezen a ponton nem különösebben meglepő módon fel szoktak bukkanni a „design argumentumok” azon képviselői, akik szerint akkor ezt a finomra hangolást valakinek minden bizonnyal el kellett végeznie.
De persze nem.
B. K. Ridley A tudományról című könyvében azt mondja, hogy a mostani felfogás értelmében a tudomány azzal foglalkozik, hogy „mi van” (mi létezik). G. E. Moore még 1903-ban definiálta a „naturalisztikus tévedés” fogalmát: e szerint a fizikailag létezőből nem következik az etikai kell, azaz „a tényből nem következik az érték” (hogy Ridleyt idézzem). Abból, hogy minden ember halandó, nem következik, hogy ez „tényként” jó vagy rossz dolog: önmagában ugyanúgy nem mond semmit az etika számára, mint ahogy az sem, hogy a Hold a Földdel közös tömegközéppont körül kering. Teljesen más lesz azonban a helyzet, ha magunkra vonatkoztatjuk.
Tehát először is vannak a „tényekre vonatkozó” állításaink: ezekkel a jelenlegi megállapodás szerint a tudomány foglalkozik; illetve azok az állítások, amelyek arra vonatkoznak, hogy a különböző tények mit jelentenek a számunkra, és hogyan kell megítélnünk azokat a saját szempontunkból mint gondolkodó lényekéből: ez az etika illetékességi köre. Mondhatni, a tudománnyal ellentétben itt alapvető fontosságú a megfigyelő személye. Elvégre fizikai jelenségek talán egy értelem nélküli világban is lennének; etikai kérdések viszont biztosan nem.
Vagy legalábbis első lépésben így fogalmazhatunk, de a helyzet ennyire azért nem egyszerű. A jelenlegi (vagy még inkább a 20. században) meghatározó tudományfelfogás szerint

  1. a klasszikus fizika megfigyelő-független: egy szabadon eső test viselkedését nem változtatja meg, hogy észleljük-e , vagy sem
  2. a kvantumfizikában kissé bonyolultabb a helyzet: a megfigyelő szükségképpen hatással van a megfigyelt eseményekre. Viszont: ez a megfigyelő adott esetben lehet akár egy fotólemez is – nem szükséges, hogy élő és értelmes legyen
  3. végezetül pedig megjelenik a fentebb említett erős antrópikus elv, amely szerint szükségképpen lehetővé kell válnia a megfigyelők kialakulásának. Tehát bár nem határoztuk meg pontosan, hogy itt mit is jelent a megfigyelő, mindez mintha arrafelé mutatna, hogy a jövőben a kozmológia (sőt, a fizika is) egyre inkább ember- vagy legalább értelemközpontúvá válik, és a kiindulási pont az lesz, hogy az értelmes lények jelenléte ugyanúgy elengedhetetlen, miként az etika esetében is.

De ha kissé jobban belegondolunk, akkor nem csak az „antrópikus” fogalma félrevezető, mert azt sugallja, hogy az emberről, nem pedig általában véve az élet (vagy esetleg az értelmes élet) megjelenéséről van szó. Brandon Carter ezt kiküszöbölendő egy időben gondolkozott is rajta, hogy inkább ne „pszichocentrikus”; „megfigyelő önkiválasztási” Vagy esetleg „kognizálhatósági” elvről beszéljen-e. Az antrópikus elv eredeti, ma gyengének nevezett formájában pedig még mindössze annyit mondott ki, hogy „azt, ami elvárásaink szerint észlelhető, szükségképpen korlátozzák azok a körülmények, melyek a megfigyelő jelenlétéhez elengedhetetlenek”.
Azaz egy olyan Univerzumban, ahol nem alakultak volna ki csillagok, ott nem jöttek volna létre az élethez szükséges nehéz elemek sem, és így mi sem jelenhettünk volna meg. És ez idáig rendben is van. Sőt, még az is rendben van, hogy ennek megfelelően nagyon finom hangoltságot figyelünk meg a minket körülvevő világban. Viszont még ebből sem következik szükségképpen, hogy az élet vagy éppen az értelem megjelenése lenne a végső cél. Charles Linrweaver ausztrál asztrofizikus azzal a hasonlattal él, hogy ha lennének olyan elefántok, melyek képesek megérteni a biológia fogalmát, akkor talán úgy vélnék, hogy az evolúció története a mind nagyobb ormányok kifejlődése, nem pedig az értelem kifejlődése felé tart. Tehát ad absurdum miért is ne tételeznénk fel, hogy az antrópikus elv helyett valójában ormányossági elvről kellene beszélnünk, mert a finomra hangolás azért jött létre, hogy ez a szerv megjelenhessen?
Abból tehát, hogy értelmes megfigyelőként a tudatában vagyunk a finomra hangolt univerzum létének, nem következik, hogy az értelem volt „megcélozva”. Ezzel az erővel lehetett volna „cél” nem csak az ormány, hanem mondjuk a hidrogénnél nehezebb elemek létrehozása is.

  1. Az egyik probléma tehát az, hogy még a finomra hangolás is túl nagy „sávszélességű”, és ha egy folyamat lehetővé teszi az (értelmes) élet kialakulását, akkor ezzel párhuzamosan számos más dolgot is lehetővé tesz.
  2. De még ha eljutnánk is odáig – ami egyébként felettébb valószínűtlen -, hogy be tudnánk bizonyítani, hogy bizonyos paraméterek megváltoztatása kizárólag az (értelmes) élet megjelenését zárja ki, de a különböző elemek, csillagok és bolygók azért ugyanúgy kialakulnának, mint eddig, még mindig nem lenne bizonyítható, hogy az egész az értelem létrehozására irányult volna.

A következő példa segíthet megérteni, hogy miért nem. Amikor megjelent Darwintól a fajok eredete, akkor három különböző reakció volt.

  • Néhányan csak a vállukat vonogatták: egy Baden Powell nevű például szerző azt írta, hogy „a fizikai tudományokban szigorúan a fizikai indukcióhoz és demonstrációhoz kell tartanunk magunkat; a vallásos vizsgálódásoknál a morális bizonyításhoz; és soha sem szabad összekevernünk e kettőt”.
  • Persze voltak olyanok is, akik úgy vélték, hogy innentől kezdve teljesen felesleges valamiféle teremtőt feltételezni. Ami nem is meglepő, ha tudjuk, hogy a 19 század a tömeges ateizmus megjelenésének kora– és az ateisták miért is ne próbálták volna meg Darwin eredményeit a saját álláspontjuk alátámasztására felhasználni?
  • Elvégre a velük szemben állók is ezt tették azt állítva, hogy a darwinizmus egyszerűen beépíthető a természeti teológia hagyományaiba. Charles Kingsley oxfordi történész azt mondta, hogy „egyszerűen az isteni létezés nemes koncepciója azt feltételezni, hogy Ő megteremtette az alapformákat, melyek önfejlődésre képesek”. Egy Frederick Temple nevű teológus pedig azt, hogy „Darwin elmélete a design érvelést [design argument] még erősebbé tette, mint korábban volt.” 

Amiből számunkra az a tanulság, hogy abból a tényből, hogy az evolúció vezetett el a mai élővilág kialakulásához, mindössze annyi következik, hogy az evolúció vezetett el a mai élővilág kialakulásához (bármennyire is tautológiának hangozzék ez); az viszont nem derül ki belőle, hogy miért van evolúció. És hasonlóképpen: még ha végtelenül pontosan az életre, az értelmes életre, sőt, egyenesen az ember megjelenésére lenne is hangolva a Világmindenség, ez alapján vagy elfogadnánk a design argumentumot, vagy pedig nem. De sem az elutasítás, sem az elfogadás nem szükségszerű. Ami egyben azt is jelenti, hogy míg az etikában elkerülhetetlen az értelmes élet feltételezése (elvégre máskülönben nem is lenne értelme az etikának), a természettudományba csak akkor tudjuk visszacsempészni a természeti teológia hagyományait, ha már eleve meg vagyunk róla győződve, hogy az a természettudomány része.
Úgyhogy legfeljebb két dologban lehetünk biztosak.

  • Egyfelől, hogy elképzelhetetlen, hogy egy olyan Univerzumban ébredjünk öntudatra, ahol az élet sem képes kialakulni.
  • Másfelől nem a finomra hangolt univerzum létéből, hanem abból a tényből, hogy valaki képes megfigyelni azt, következik az értelmes megfigyelő jelenléte – de ennél több nem. Mindenesetre az elefántormány léte sem finomra hangoltságból, sem a megfigyelés tényéből nem vezethető le, és legalább ebben a tekintetben különbözik az agyunk minden más szervtől.

2012. október 1., hétfő

Univerzalitás, homogenitás, tudomány


Egy 2012 elején publikált elképzelés szerint létezhetnek olyan „időkristályok”, amelyek a nevüknek megfelelően és a hagyományos, térbeli kristályokkal ellentétben nem tér-, hanem időbeli periodicitást mutatnak, miközben a lehető legalacsonyabb energiaállapotban vannak. Vagyis bizonyos értelemben: ami elképzelhető térbeli, az számos esetben elképzelhető időbeli jelenségként is. És innét már csak egy lépés, hogy eljussunk addig, hogy a modern tudomány milyen alapelvekből indul ki a világ leírásakor.
Az újkorit megelőző arisztotelészi fizika szerint az égi és a földi testekre eltérő szabályok érvényesek: a Hold felettiek körpályán mozognak, örökkévalóak és romolhatatlanok; a Hold alattiak pedig egyenes vonalú mozgást végeznek, nem örökkévalóak és romlandóak. Lee Smolin amerikai fizikus szerint az igazán újat hozó fizikai elméletek addig egymástól távol eső területeket egyesítenek: Maxwell az elektromosságot és mágnességet; Einstein a teret és az időt; a Galilei nevével fémjelzett új fizika pedig Hold alatti és a Hold feletti világot. Ami egyfelől egyszerűbbé teszi a leírást (elvégre kétféle fizika helyett csak eggyel kell bajlódni); másfelől pedig elvezet a newtoni fizikához, ahol minden mozgó testre ugyanazok a törvények érvényesek – még akkor is, ha az nemhogy a Holdon túl, de tőlünk tíz milliárd fényévnyire található.

Vagyis teljesen egyetemes törvényekről van szó. Vagy legalábbis elsőre így tűnhet – de persze nem pontosan ez a helyzet. A newtoni törvények ugyanis csupán „a térre nézve” homogének, értsd: csupán annyi állítható róluk, hogy az Univerzumon belül elfoglalt helytől függetlenül mindenütt érvényesek (a Hold felett és alatt egyaránt). Viszont nagy sebességeknél az érvényüket veszítik, és az einsteini egyenletek veszik át a helyüket. Ha pedig valaki azzal akarna érvelni, hogy ezeknek az alacsony sebességekre vonatkozó megoldása viszont a newtoni eredményt adja ki, akkor gondoljunk arra, hogy bár ez is egy lehetséges értelmezés, a leírás egységességét ennek ellenére sem sikerül megóvnunk, mivel az einsteini fizika viszont a mikrovilág koppenhágai értelmezésén alapuló leírásával nem egyeztethető össze. Már csak azért sem, mert miközben a relativitáselmélet „olyan teóriának készült, amely független a megfigyelőtől”, mondja Michael Brooks A Fizika nagy kérdéseit tárgyalva (és ezért van az, hogy mindegy, hogy milyen sebességgel mozgunk, a fény hozzánk képest mindig ugyanolyan gyors lesz), aközben a mikrovilágban az a szabály, hogy a megfigyelő befolyásolja a megfigyelés eredményét.
Azaz innentől kezdve kérdés, hogy miként lehetne ezt a két, gyökeresen eltérő felfogást egy elméleten belül értelmezni.
John D. Barrow Theories of Everything című könyvében azt írja, hogy a tudomány megismerése vagy azért tarthat a végtelenségig, mert ilyen a valóság természete, és mindig van egy újabb, felfedezésre váró szint; vagy pedig azért, mert az általunk alkalmazott módszerek (például matematikák) csak egy ilyen leírást tesznek lehetővé. Ennek analógiájára: a fizika két végpontja: a makrokozmikus relativitáselmélet és a mikroszinten létező valóságot leíró kvantumfizika vagy azért tűnik összeegyeztethetetlennek, mert valójában az is, hiszen semmi sem teszi szükségszerűvé, hogy a valóság úgy legyen megkonstruálva, hogy ellentmondásmentesen bele tudjuk gyömöszölni egyetlen leírásba. Vagy pedig azért, mert az általunk alkalmazott jelenlegi megközelítés teszi a dolgot lehetetlenné, és erős a gyanúm, hogy amennyiben egy „nagy egyesített elmélet” megtalálását tekintjük a modern tudomány Szent Gráljának, úgy ez lenne az egyik rejtvény, amelyet meg kellene oldanunk, mielőtt tovább léphetünk.
Már csak azért is, mert bár Paul Permutter amerikai csillagász azt mondja, hogy „az a legérdekesebb, hogy a mély filozófiai kérdésekre mérésekkel válaszolunk”, a valóságban ennél bonyolultabb a helyzet. Sőt. Már David Hume felvetette, hogy a természet uniformitására vonatkozó feltételezés mintegy belénk van huzalozva, és (tehetnénk hozzá) akár még amellett is lehet érvelni, hogy ennek evolúciós okai vannak, hiszen vadászó-gyűjtögetőként érdemes volt abból kiindulnunk, hogy a környezet az egész Földön mindenütt egyformán működik.
Viszont ebből nem következik szükségképpen, hogy másutt is ez a helyzet. Samir Osaka angol tudományfilozófus megfogalmazása szerint „a természet mindeddig nagymértékben uniformnak tűnt. Ám ezt a tényt nem használhatjuk annak az állításnak az alátámasztására, hogy a természet a jövőben is uniform módon fog viselkedni.”
Ami témánk szempontjából két dolgot jelent. Egyfelől azt, hogy az uniformitás feltételezése valóban termékeny elképzelésnek bizonyult az utóbbi évszázadokban. A földönkívüli civilizációk keresésének a lehetősége mint tudományos kérdés például akkor merülhetett csak fel, amikor az arisztotelészi felfogást odahagyva abból indultunk ki, hogy a többi bolygó is hasonló a Földhöz. És ha hasonló, akkor ugye értelmes lények is élhetnek rajta.
Másfelől viszont amikor nem régiben elkészítettek egy olyan, átfogó térképet az Univerzumról, amely a több százmillió fényév nagyságú galaxis-szuperklasztereket ábrázolja, akkor ebből a fizikusi végzettséggel rendelkező Brian Dogson az a következtetést vonta le, hogy bár kis léptéknél a világmindenség nem homogén (elvégre az itt, a Földön miket körülvevő környezet más, mint a galaxisok szintjén), nagy léptéknél, 250 millió fényévnél viszont már az.
Eközben a „homogenitáselv” három válfaját sorolta fel:

  • az „univerzális fizika törvénye”: eszerint a fizika törvényei mindenütt ugyanazok
  • kopernikuszi elv: a Föld nincs kitüntetett helyen az Univerzumban
  • kozmológiai elv: „az Univerzum bármely [tetszőlegesen választott] pillanatban homogén és izotrop… nagy lépték esetén”.

Nézzük most ezeket egyenként. Ami az univerzális fizika törvényét illeti, ez két kérdést vet fel. Először is, hogy a „mindenütt” azt jelenti-e, hogy térben és időben is, és ennek megfelelően a természeti törvények nem voltak mások a múltban, illetve nem lesznek mások a jövőben, mint most. Ha viszont eljátszhatunk azzal a gondolattal (mint ahogy vannak ilyen elképzelések), hogy esetleg időben változnak egyes fizikai állandók, úgy miért ne tételezhetnénk fel legalább a gondolatkísérlet kedvéért azt is, hogy ez az állítólagos „mindenütt ugyanaz” mégsem mindenütt igaz, és egyszerűen a Hume-féle természet univerzalitására vonatkozó elképzelésünk/meggyőződésünk van a háttérben? Továbbá az is kérdés (sőt, akár azt is mondhatnám, hogy igazából ez ám csak a kérdés), hogy ha mégis igaz, akkor miért: honnét származik a természeti törvények azonossága? Hiszen olyan egyszerű lenne nem egyformáknak lenniük (továbbá: miért éppen ezek és nem mások a törvények? Miért nem elég például – vagy tényleg nem elég-e – egyetlen törvény minden leírására, és így tovább).
Ami a másodikat, a kopernikuszi elvet illeti, az lényegében annyit mond, hogy nem mi vagyunk középen. Ennek a szélsőséges (és nagyon sikeres) továbbvitele az az einsteini fizika is, mely szerint egyetlen megfigyelő sincs kitüntetett helyzetben, és amelyet (miként már érintettük) mindeddig nem sikerült összebékíteni a kvantumfizikával.
A harmadik: a kozmológiai elv pedig a csillagász William Keel megfogalmazását kölcsönvéve annyit állít, hogy „megfelelően nagy skálánál az Univerzum tulajdonságai minden megfigyelő számára azonosak”, illetve ennek továbbfejlesztett változata, a „tökéletes kozmológiai elv” szerint ennek időben is igaznak kell(ene) lennie (mint ahogy annak idején a Steady State Univerzum elmélete épült erre a feltételezésre, újabban pedig az inflációs elmélet egy speciális változata).
Azt gondolom azonban, hogy az eddigiekkel ellentétes irányba is elindulhatunk. Hans Joachim Störig említi A filozófia világtörténetében, hogy mivel az indiaiak „mindig is inkább az örökkévalóra, mintsem az időben múlandóra” koncentráltak (valahogy úgy, mint a mai fizikusok, mondhatnánk némi iróniával), ezért náluk „nem létezett a mi fogalmaink szerinti tulajdonképpeni történetírás”, és ezért elestek bizonyos lehetőségektől.
Ami talán valami olyasmit is jelent, hogy jelenleg a tudomány a Hume-i uniformitáselképzeléssel összhangban az általános (és időben meg térben is változatlan) szabályszerűségekre koncentrál, de az így született eredmények megtartása mellett érdemes lenne a másik oldalról is körüljárni a dolgot, és ahelyett, hogy a változatlanságot meg az azonosságot keresnénk mindenütt, érdemes lenne a különbségekre koncentrálni. Elvégre ugyanúgy, mint ahogy az arisztotelészi égi és földi fizika szembeállításának elvetését követően gyorsan eljutottunk a hipotetikus idegen civilizációk utáni kutatásig (amit a Galilei előtti keretrendszerben értelmezni sem igazán lehetett), hátha most is hasonlóan érdekes ötleteink támadnának.
De akár még ennél is továbbléphetünk. A tudomány története az utóbbi évszázadokban ugyan az uniform nem uniform leírás szembeállításaként értelmezhető, de semmi sem teszi szükségszerűvé, hogy a jövőben is ebben a két fogalomban gondolkodjunk. Még akkor sem, ha jelenleg ötletem sincs, hogy akkor viszont miben.

2012. június 3., vasárnap

Hány dimenzióban élhetünk?


Neumann János egy alkalommal azt fejtegette, hogy „ha az ember és technológiája sok milliárd évvel ezelőtt jelent volna meg, akkor [az atombomba számára alapvető fontosságú] urán 235 előállítása könnyebb lett volna. Ha viszont később – mondjuk százmilliárd év múlva – bukkan fel, úgy az urán 235 koncentrációja akkorra olyan alacsony lesz, hogy gyakorlatilag nem lehetne felhasználni”. Ami persze nem egyszerűen azt jelenti, hogy nem csupán ember-, de atombomba-barát univerzumban élünk, hanem további következtetésekre is lehetőséget ad.
Ugyanis ezen a ponton több kérdést kapcsolhatunk össze. Így például azt, hogy

  • mennyire mindegy vagy nem mindegy, hogy mikor élünk az ősrobbanást követően, és ez mennyire van hatással bármely civilizáció lehetőségeire. Meg azt, hogy 
  • az Univerzum jelenlegi „emberre hangoltságából” mi következik; és végezetül azt is, hogy
  • amikor azt vizsgáljuk, hogy melyik világmindenségekben lenne elképzelhető az értelem megjelenése, akkor milyen logika szerint dolgozunk.

Mivel ez így meglehetősen bonyolultan hangzik, ezért kezdjük az elején, vagyis azzal, hogy Abraham Loeb amerikai fizikus éppen mostanában tett közzé egy tanulmányt arról, hogy bár a kozmikus háttérsugárzást jelenleg is tudjuk észlelni (ezt ő „kozmikus Rosette-i kőnek” nevezi), a „precíziós kozmológia” számára az ideális megfigyelési időpont kb. 13 milliárd évvel ezelőtt lett volna. Az időben előrehaladva pedig még rosszabb lesz a helyzet, ugyanis egyre kevesebb, az eredetre vonatkozó információ lesz számunkra elérhető (miként korábban már érintettük a kérdést).
És hogy mi következik ebből? A 18. század végén, amikor Herscel, az Uránusz felfedezője azt mondta, hogy a Vénuszt átlátszatlan felhőtakaró borítja, akkor egy Schröter nevű csillagász azt vetette ellen, hogy isten végtelen nagylelkűségében feltehetően nem engedné meg, hogy az ottaniak ne láthassák a csillagos eget. De persze nem volt igaza.
Vagyis – mondhatnánk némi iróniával – még ha egy értelemre hangolt világmindenségben élünk is, azt azért nem állíthatjuk, hogy akár a nem létező vénuszlakókra, akár a precíziós kozmológia művelőire is rá lenne hangolva, és azok, akik amellett akarnak érvelni, hogy mennyire a mi létünkhöz van hozzáigazítva van az egész, és emiatt valamilyen módon kitüntetett a helyzetünk, mintha elfeledkeznének arról, hogy ez nem mindig volt és nem is mindig lesz igaz.
Korábban pontosabb megfigyeléseket lehetett volna végezni, ám az élet még nem jelenhetett meg, most képesek vagyunk ugyan észlelni az Ősrobbanásra utaló jeleket (bár nem optimálisan), és mi is létezünk; a távoli jövőben viszont egyik sem lesz lehetséges, és innentől kezdve a hagyományos antropikus érvelés is megkérdőjeleződik mely szerint így vagy úgy, de miránk lenne hangolva az egész. Amennyiben időbeli folyamatában nézzük, inkább tűnünk valamiféle mellékjelenségnek: epifenoménnak.
De ezzel még nincs vége. Max Tegmark amerikai fizikus néhány éve arról írt, hogy univerzmunk abból a szempontból is kitüntetett helyzetű a többi, lehetséges (vagy legalább elképzelhető) Univerzumhoz képest, hogy az az értelmes élet kizárólag a 3 térbeli és 1 időbeli kiterjedésű világokban jelenhet meg, mivel magasabb dimenziószámok (a miénknél több tér- és/vagy időbeli dimenzió) esetén a rendszer instabil lesz; alacsonyabb dimenziószámok esetén pedig túl egyszerű ahhoz, hogy a gondolkodás is megjelenhessen benne. Eközben egyfelől Paul Ehrenfest osztrák fizikusra hivatkozik, aki úgymond már 1917-ben kimutatta, hogy háromnál több térbeli dimenzió esetén sem a bolygó-, sem pedig az atompályák nem lennének stabilak. Emellett pedig ott vannak az egynél több idődimenzióból fakadó problémák is (ahol nem lehetne értelmezni az ok-okozati összefüggéseket - és persze még csak fel sem vetődhetne a jövőkutatás gondolata:-) .
Másfelől egy alacsonyabb diemenziószámú világban, ahol az idegpályák nem keresztezhetik úgy egymást, mint a miénkben, „egyszerűen túl egyszerűek és sivárak ahhoz, hogy megfigyelő jelenjen meg bennük”, mondja Tegmark.

A problémák típusai tehát a dimenziók számával kapcsolatban:

  • magasabb térbeli dimenziószámok esetén nem lehetségesek „hagyományos értelemben vett atomok vagy talán bármilyen stabil struktúra”, hogy Clifford Pickover amerikai fizikus megfogalmazását vegyem kölcsön
  • háromnál kevesebb dimenzió esetében nem működne a gravitáció (és persze ennek is több, mint kellemetlen következményei vannak)
  • az egynél több vagy kevesebb időbeli dimenzió esetén pedig lehetetlen azzal számolni, hogy mi fog történni a jövőben – tehát bár ismét csak Pickover szerint a protonok, elektronok stb. azért stabilak lehetnek „kellőképpen alacsony energiákon”, ilyen körülmények között nem alakulhat ki következtetésekkel dolgozó, magasan fejlett agy (még élet létrejöhetne is), hiszen nem lennének a világ működésével kapcsolatban jól használható támpontok

Itt nem is annyira az az érdekes, hogy Tegmark két különböző típusú érvelést használ: az elsőnél fizikai számításokra hivatkozik, a másodiknál viszont csupán a „józan észre” - márpedig a modern fizikában legkésőbb a 20. század eleje óta számtalan példát találunk arra, hogy ez korántsem mindig megbízható. Sőt, meg merem kockáztatni, hogy nem is tudományos, mivel az, hogy milyen, többé-kevésbé intuitív elképzeléseink vannak egy nem létező, két dimenziós világ lehetőségeiről, melyekről semmilyen tapasztalatunk sincs, nem különösebben sokat számít.
Mint ahogy az Ehrenfest-féle megközelítéssel kapcsolatban is komoly metodológiai problémák merülhetnek fel. Itt ugyanis azt járjuk körül hogy mi történne, ha háromnál több dimenzió lenne. Eközben azonban ki nem mondva (sőt, valószínűleg anélkül, hogy gondolnánk rá egyáltalán) azt tételezzük fel, hogy a fizikailag létező dimenziók olyanok, mint a szín: megtehetjük, hogy ceteris paribus: az összes többi tulajdonság változatlanul hagyásával kizárólag ezt módosítjuk – mintha egy fémkockát más színűre festenénk. Nem pedig olyan, mintha új alakba öntenénk, amivel megváltozhat a felszínének nagysága is.
Természetesen (?) nekem is olyan érzésem van, hogy sz Ehrenfeld-féle felfogás a helyes, és létezhetnének a miénktől mindössze tér- vagy időbeli dimenzióik számában különböző világok, de annak, hogy én mit gondolok/sejtek (mint ahogy annak is, hogy Ehrenfeld vagy Tegmark), vajmi kevés jelentősége van.
Úgyhogy két dolgot tehetünk.

  • Vagy azt mondjuk, hogy ezek érdekes gondolati játékok, de az igazi természettudományhoz semmi közük sincs, hiszen nem ellenőrizhetőek (és ez tökéletesen védhető álláspont);
  • vagy pedig abból indulunk ki, hogy elképzelhetőek olyan modellek, ahol a dimenziók száma; és olyanok is, ahol a törvények működése; meg olyanok is, ahol mind a kettő megváltozik, és ekkor a Tegmark-féle modell ugyanúgy csupán a lehetséges (vagy legalább elképzelhető) univerzumok egy részhalmazát tartalmazza, mint ahogy a Tegmark-féle univerzumoknak is csupán egy részhalmaza az a világmindenség ahol a tér három-, az idő pedig egydimenziós.


2012. május 19., szombat

Komplexitások és pingponglabdák


Daniel C. Dennett evolúcióbiológus szerint az ember élete folyamán mintegy százezer könyvnyit „gondol el”, és ez elsőre nagyon nagy számnak látszik – de persze nem ő az első, aki efféle problémákkal foglalkozott. Robert Hooke már valamikor a 17. században úgy kalkulálta, hogy életünk során 3,155,760,000 különböző dolog juthat az eszünkbe, ám minden bizonnyal jócskán alábecsülte valós lehetőségeinket – miként Dennett is, hiszen ha egy átlagos könyvet 400 ezer leütésnek tekintünk, akkor a Dennett-féle szám mindössze 4x10^10 karakter, vagyis úgy  10 milliárd szó, ami 80 évre lebontva naponta 1 – másfél millió szónyi információnak felel meg (ami egyébként durván három nagyságrenddel több, mint amennyit naponta kimondunk). Ehhez képest egy Mike Holderness nevű szerző az ezredfordulón azt számolta ki, hogy ha egy neuron egyszerre ezer másikkal tud kapcsolatban lenni az agyunkban, és eközben a neuronok ezres csoportokban képesek „működni”, akkor 10^70,000,000,000,000 (!) különböző behuzalozás képzelhető el. Összehasonlításképpen: amikor Dirac a fizikai valóság „nagyon nagy számaival” foglalkozott, akkor úgy tippelte, hogy a (látható) univerzumban csupán mintegy 10 a ^ 80 proton található...
Másként fogalmazva: az univerzum története a rendezetlenség növekedése mellett mintha a komplexitás növekedésének története is lenne, ahol az első fázis az anyag volt; a második az élet megjelenése; a harmadik pedig az értelemé. Úgyhogy akár az is felmerülhet, hogy vajon lesz-e egy negyedik szint – és ha igen, akkor ez milyen lesz. Illetve, hogy lesznek ezt a hipotetikus negyedik szintet követő ötödik, hatodik... sokadik szintek is. Az, hogy létezzen ez a lehetőség, egyáltalán nem szükségszerű. Amennyiben a megváltoztathatatlan alaptörvényekbe bele lenne írva, hogy „minden pingponglabdákból áll”, úgy csillagok sem alakulhattak volna ki; és elképzelhető, hogy a „negyedik szintnél” (vagy egy másiknál) valamilyen hasonló elvi akadályba ütközünk.
De ezzel még nincs vége. A tudományok hierarchiáját nagyjából úgy szoktuk elképzelni, hogy „alulról fölfelé” haladva fizika, kémia, biológia, pszichológia, társadalomtudományok (leginkább szociológia) követik egymást (mint ahogy a komplexitás szintjeinél az előbb az anyagot, életet és intelligenciát említettük), és az alul lévők alapozzák meg a felül lévőket: tehát a fizika a kémiát, a pszichológia pedig visszavezethető a biológiára – és így tovább.
Ám ez egyáltalán nem szükségszerűen „van így”, hanem Comte 19. századi elképzeléseire megy vissza, és elképzelhetőek lennének más felosztások is. Mondjuk olyanok, ahol nem külön fizika és kémia van, hanem csak „élettelen természettudományok”; vagy éppen ahol az időbeli kiterjedés/élettartam alapján soroljuk be a dolgokat/jelenségeket stb. Sőt, akár olyan is, ahol nem a fizika alapozza meg az összes többit – hiszen miért is tenné –, hanem mintegy egymás mellett léteznek mondjuk a fizikára és a biológiára vonatkozó törvények. Vagy éppen – ad absurdum – az élet, sőt, az értelmes élet felől indulunk el, miként az erős antropikus elv is teszi, mely szerint az univerzum mintegy finomra van hangolva az intelligencia megjelenéséhez.
A lényeg mindenképpen az, hogy innentől kezdve egyfelől rákérdezhetünk, hogy a jövőben melyik mai tudományok fognak egymásba olvadni vagy éppen szétválni; másfelől, hogy általában véve milyen szempontok és megfontolások mentén fognak történni ezek a szétválások és összeolvadások, és eközben milyen, a maitól eltérő viszonylatokat: alá- fölé- és mellérendeléseket fogunk közöttük feltételezni. A 21. századi komplex problématudományok kialakulása nem pontosan ugyanolyan folyamat, mint az, amely elvezetett a zoológia, természethistória stb. egybeolvadásával a 19. század elejére a biológia kialakulásához.
Annyi mindenesetre valószínűnek látszik, hogy az, ahogy a tudományok felosztását (és magukat a tudományokat is) el fogjuk képzelni néhány száz év múlva, legalább annyira fog különbözni a maitól, mint a mostani a septem artes liberalestől. És akkor azt még csak nem is érintettük, hogy a jövőben ugyanolyan, teljesen új területek is felbukkanhatnak, mint amilyen mondjuk a kvantumfizika a klasszikus mechanikához képest.
De nem kevésbé izgalmas az sem, hogy – legalábbis eddig – lehetséges volt a folyamatos komplexitásnövekedés az Ősrobbanás óta. „Ha az univerzumban – írja Sean Carroll amerikai fizikus a végső időelméletről tűnődve – minden a növekvő rendezetlenség felé halad, akkor akkor kezdetben igencsak rendezettnek kellett lennie”, és ez számunkra azt jelenti, hogy igencsak komplexitásszegény is volt.
Egy olyan univerzumban, amely – hogy visszatérjek a korábbi példához – kizárólag pingponglabdákból áll, a mostani komplexitás az élettel meg az értelemmel együtt elképzelhetetlen lenne. Az antropikus elvet tehát kiegészíthetjük azzal, hogy a „finomra hangoltság” mellett alapfeltétel az is, hogy „komplexitás-növekedés barát” legyen a minket körülvevő valóság (bármennyire is nyakatekerten hangzó kifejezés ez).
Végezetül: amennyiben mások lennének a természeti törvények, akkor elképzelhetőek lennének-e olyan világok, ahol az anyag megjelenik, de az élet nem? Az antropikus elvvel kapcsolatos viták valójában részben ezzel foglalkoznak, és ennek analógiájára most azon is eltűnődhetünk, hogy vajon lehetséges lenne-e egy olyan, életbarát univerzum, amely viszont nem teszi lehetővé az értelmes élet kialakulását. Amivel kapcsolatban nekem erősen az az érzésem, hogy: nem, de nem igazán tudnék érvelni amellett, hogy miért nem.

2010. október 30., szombat

Időkapszula: amíg világ a világ

Jon Lomberg amerikai művész néhány évvel ezelőtt arra a következtetésre jutott, hogy akár a mai, meglehetősen primitív technológiákkal is tudunk üzenetet küldeni az egy milliárd (!) évvel később élő értelmes lényeknek. Mivel ez egyben a jelenlegi lehetőségeink határait is jelenti, ezért érdemes továbbgondolni, hogy fejlettebb megoldásokat alkalmazva mire lehetnénk képesek, és a válasz minden bizonnyal az, hogy nem lenne akadálya egy olyan időkapszula elkészítésének sem, amely egészen addig létezne, amíg trilliószor trillió évek múltán különböző fizikai folyamatok végeredményeként – a kozmológus Paul Davies megfogalmazásával élve - „az Univerzum egy fotonokból, neutrínókból, valamint egyre fogyatkozó számú elektronból és pozitronból álló nagyon híg levessé” válik, és a mai  „Világmindenség közönséges anyaga már mind eltűnt.”
Lomberg abból indult ki, hogy az „emberiség portréját” egy apró, alig pénzérme méretű gyémántba kellene rögzíteni, majd pedig eljuttatni a Titán nevű Szaturnusz holdra, mivel ott egy milliárd év múlva, amikor a Nap majd a vörös óriás fázisban lesz, akár értelmes élet is kialakulhat. Ezt az időbeli távolságot csak akkor tudjuk meghaladni, ha nem statikus, egyszer elkészített időkapszulát használunk, hiszen ilyen hosszú idő alatt minden elkopik, szétmorzsolódik erodálódik, amortizálódik stb.
Ha viszont olyan önreprodukáló automatákat építenénk egyelőre még nem létező, de már ma is könnyen elképzelhető technológiák segítségével, amelyek a jövőnek szóló üzenetet is tartalmaznák, akkor ehhez „mindössze” megfelelően megbízható másolási módszerekre lenne szükségünk meg egy olyan konstrukcióra, amely most is és az elképzelhetetlenül távoli jövőben is képes lenne energiához jutni (miközben már a mai csillagok is kihunynak); képes lenne megfelelő mennyiségű anyagot begyűjteni a hibátlan másolatok elkészítéséhez, és így tovább. De az is elképzelhető, hogy egyfajta „önreprodukáló-automata ökoszisztémát” hoznánk létre, ahol a a különböző megoldások mintegy evolúciósan versengenének azért, hogy minél jobban alkalmazkodjanak a Világmindenség lassan, de biztosan változó körülményeihez.
Ami az üzenet tartalmát és visszafejthetőségét illeti, az más kérdés, de már most is vannak olyan dolgok, amiket érdemes lenne elmondani a távoli jövőben élőknek. Ilyen például az, hogy – miként  Lawrence M. Krauss és Robert J. Scherrer egy 2007-es cikkben fogalmazott - „az Univerzum fejlődésének egy nagyon speciális korában élünk: egy olyan időben, amikor megfigyelésekkel tudjuk igazolni, hogy az Univerzum fejlődésének nagyon speciális korában élünk”. Mondjuk száz milliárd év múlva (ami persze az önreprodukáló automatán alapuló időkapszula számára nincs olyan sokára) azonban nem lesz módunk észlelni a sötét energia létét, és a kozmikus háttérsugárzás is is észlelhetetlenné válik (és innentől kezdve az Ősrobbanásra sem lesz bizonyítékuk). Tehát miért is ne tájékoztatnánk erről „őket”; az pedig más kérdés, hogy miként lennének vagy nem lennének. képesek az ilyen üzenetet ennyivel utánunk megfejteni. És ez még mindig csak a kezdet lenne.
Mindenesetre furcsa – és számomra valójában megrázó is – belegondolni, hogy a viszonylag közeli jövőben: akár már a 21. században megjelenhet az a technológia, amely majd lehetővé teszi, hogy egészen a jelenlegi, „hagyományos anyagból” álló Világmindenség létének utolsó pillanatáig fennmaradó üzenetet hozzunk létre.