Είναι το Σύμπαν Ανοιχτό;
Ένα από τα αγαπημένα μου, αν και έντονα παραφρασμένα αποσπάσματα από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, είναι ο ισχυρισμός του ότι το πιο ακατανόητο πράγμα για το σύμπαν είναι ότι είναι κατανοητό. (Αυτό που είπε στην πραγματικότητα, στο έργο του «Φυσική και Πραγματικότητα», το 1936, είναι πιο μακροσκελές και περιλαμβάνει μια παρέκβαση στον Ιμάνουελ Καντ και την έννοια της «κατανόησης», αλλά γράφει «…το αιώνιο μυστήριο του κόσμου είναι η κατανόησή του .») Στην πραγματικότητα, αυτή η δήλωση συγκρατεί λίγο. Το μεγαλύτερο μυστήριο είναι ότι το σύμπαν είναι πραγματικά ικανό για αυτοκατανόηση.
Από μια εποχή πριν από σχεδόν 14 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν όλη η ύλη και η ενέργεια υπήρχαν σε μια εξαιρετικά ομοιόμορφη και βαρετή κατάσταση, το σύμπαν έχει εξελιχθεί ώστε να περιέχει πολύπλοκες δομές που -σε τουλάχιστον ένα μικροσκοπικό σημείο του ηλιακού μας συστήματος- έχουν αποκτήσει μυστηριώδη πράγματα όπως η πρακτορεία και συνείδηση που τους αναγκάζει να προσπαθήσουν να αποκωδικοποιήσουν την πραγματικότητα. Κάνοντας αυτό, παράγουν επίσης (εννοώντας εμείς) ερμηνευμένες εκδοχές της πραγματικότητας που τοποθετούν σε ένα "dataome".
Με τον όρο dataome, εννοώ όλα τα δεδομένα (και τις πληροφορίες που περιέχουν) που παράγουμε, χρησιμοποιούμε και διαδίδουμε αλλά τα οποία δεν είναι κωδικοποιημένα στο DNA μας. Το σύνολο δεδομένων περιλαμβάνει πίνακες σπηλαίων σε βιβλία, μονάδες flash σε διακομιστές cloud και όλες τις δομές που έχουν κατασκευαστεί για την εξυπηρέτηση αυτών των πραγμάτων. Βρισκόμαστε σε μια δυσάρεστη συμβίωση με αυτό το dataome, του οποίου τα ενδιαφέροντα μπορεί να μην ευθυγραμμίζονται πάντα με τα δικά μας, παρόλο που οι πληροφορίες που μεταφέρει για εμάς είναι κρίσιμες για την εξελικτική μας επιτυχία. Αυτό περιλαμβάνει τις πληροφορίες που δημιουργούμε και περιγράφουν την εμπειρία μας από την ίδια την πραγματικότητα.
Κάθε εξίσωση της φυσικής ή κάθε προσομοίωση υπολογιστή του τρόπου με τον οποίο πλανήτες, αστέρια και γαλαξίες περιφέρονται και εξελίσσονται, είναι ένα περίεργο αποτύπωμα μιας ερμηνείας του σύμπαντος από το σύμπαν, που ενσωματώνεται στο σύμπαν από την αναδιάταξη των ατόμων του σε ένα dataome. Αλλά υπάρχει μια ακόμη βαθύτερη προοπτική:Ήταν όλα αυτά πραγματικά αναπόφευκτα; Είχαμε ποτέ επιλογή να δημιουργήσουμε ένα dataome ή να κάνουμε οποιοδήποτε από τα πράγματα που κάνουμε και έχει κάποια οντότητα στο σύμπαν με αυτογνωσία;
Σε ένα υπέροχα ζωντανό και εξαιρετικά πυκνό σε ιδέες, σχεδόν 70 σελίδων δοκίμιο του 2013 με τίτλο «The Ghost in the Quantum Turing Machine», ο θεωρητικός επιστήμονας υπολογιστών Scott Aaronson αναζητά επιχειρήματα υπέρ και κατά αυτής της ελεύθερης βούλησης. Είναι τόσο διασκεδαστικό που θέλω να περάσω λίγο χρόνο μαζί του εδώ. Επισημαίνει ότι πολλοί από εμάς συγχέουμε την ιδέα του τυχαίου απρόβλεπτου με την ελεύθερη βούληση. Για παράδειγμα, μπορώ να αισθάνομαι ότι ασκώ ελεύθερη βούληση αν, καλά, δεν ξέρω, γράψω αυθόρμητα τη λέξη «σφουγγάρι» εδώ. Σίγουρα φαίνεται εντελώς τυχαίο.
Αυτό, υποστηρίζει ο Aaronson, πιθανότατα δεν είναι σωστό γιατί αυτό που ονομάζουμε τυχαιότητα ακολουθεί στην πραγματικότητα καλά καθορισμένους στατιστικούς κανόνες πιθανοτήτων και υπό αυτή την έννοια δεν είναι ποτέ «ελεύθερο». Το απρόβλεπτο του είναι προβλέψιμο. Αντίθετα, υπάρχει μια κατηγορία απρόβλεπτων φαινομένων που δεν μπορούν να μετρηθούν με τυχαίες πιθανότητες. έχουν διαφορετική μορφή απρόβλεπτου. Αυτό περιγράφεται από μια ιδιότητα που ονομάζεται Ιπποτική αβεβαιότητα μετά από έναν Frank Knight, έναν οικονομολόγο που εργαζόταν πάνω σε αυτές τις ιδέες τη δεκαετία του 1920. Στη σύγχρονη δημοτική γλώσσα, αυτό μοιάζει πολύ με την ιδέα του «γεγονότος του μαύρου κύκνου» που διαδόθηκε επιδέξια από τον συγγραφέα και μαθηματικό στοχαστή Nassim Taleb. Ένα συμβάν του μαύρου κύκνου είναι εξαιρετικά σπάνιο, επηρεάζει πολύ τον κόσμο και έχει εξηγήσεις που επινοήθηκαν για αυτό εκ των υστέρων. Αλλά αν αυτό το γεγονός ή η συμπεριφορά δεν μπορεί ποτέ να ποσοτικοποιηθεί αντικειμενικά από τις πιθανότητες, είναι πιθανό να ανήκει στην κατηγορία της Ιπποτικής αβεβαιότητας.
Ακολουθεί ένα παράδειγμα που βασίζεται στην εξήγηση του Aaronson:Φανταστείτε ότι ένα πρόγραμμα υπολογιστή δημιουργεί τυχαίους αριθμούς ως μέρος της λειτουργίας του. Ίσως επιλέγει τυχαίους συνδυασμούς χρωμάτων για την προφύλαξη οθόνης. Αλλά αν επιλέξει τον αριθμό 669988, υπάρχει ένα σφάλμα στον κώδικά του που θα τον κάνει να διακοπεί. Ο αρχικός προγραμματιστής το γνώριζε αυτό, αλλά επειδή το 669988 είναι απλώς μια επιλογή από ένα εκατομμύριο δυνατότητες για αυτόν τον εξαψήφιο αριθμό, αποφάσισαν ότι αυτές ήταν αποδεκτές πιθανότητες.
Ωστόσο, τι γίνεται αν ο κωδικός ζητά από έναν άνθρωπο να παράσχει έναν τυχαίο εξαψήφιο αριθμό; Ο προγραμματιστής δεν μπορεί να γνωρίζει πόσο πιθανό είναι να εισαχθεί το 669988. Θα μπορούσε να είναι ο τυχερός αριθμός ενός ατόμου, μπορεί να υπάρχει κάποια περίεργη ανθρώπινη προδιάθεση σε αυτά τα ψηφία. Αντί να είναι προβλέψιμα απρόβλεπτο, είναι απλά απρόβλεπτο και δεν μπορεί να περιγραφεί με απλές μαθηματικές πιθανότητες. Αντίθετα, αντανακλά την ελεύθερη βούληση ενός ανθρώπου.
Αλλά αν είστε φυσικός (ή σωστός φιλόσοφος) μπορείτε να διαλέξετε μια μάχη με αυτό. Αυτό συμβαίνει επειδή, θα λέγατε, αυτό που κάνει ένας άνθρωπος ανά πάσα στιγμή είναι τελικά συνέπεια μιας πολύ μεγάλης, πολύ περίπλοκης, αλυσίδας γεγονότων. Καθένα από αυτά τα γεγονότα μπορεί να αναλυθεί σε μεμονωμένες αλληλεπιδράσεις και εμφανίσεις ατόμων και ηλεκτρονίων, φωτονίων και νόμους που —ακόμα και πιθανολογικοί— εξακολουθούν να περιγράφουν όλες τις επιλογές ανά πάσα στιγμή. είναι όλα προβλέψιμα απρόβλεπτα. Και αυτό περιλαμβάνει πράγματα όπως η κβαντική αβεβαιότητα. Σίγουρα μπορούμε πάντα να εξηγήσουμε μια ανθρώπινη ενέργεια, ή οτιδήποτε άλλο, απλώς πηγαίνοντας αρκετά κάτω από αυτήν την αλυσίδα τυχαίων πραγμάτων. Σε αυτή την περίπτωση δεν υπάρχει γνήσια ελεύθερη βούληση. καμία πραγματική ιπποτική αβεβαιότητα στα βασικά κομμάτια της πραγματικότητας.
Ο Aaronson υποστηρίζει ότι αν η πιο πρώιμη (κβαντική) κατάσταση του σύμπαντος έχει Ιπποτική αβεβαιότητα, τότε τα πράγματα είναι πιο ενδιαφέροντα. Η ακριβής κατάσταση του νέου σύμπαντος δεν χρειάζεται να καθορίζεται από τους στατιστικούς κανόνες της τυχαιότητας. Θα μπορούσε να είναι εξίσου παράξενα απρόβλεπτο με το προηγούμενο παράδειγμα κάποιου που μάντευε στραβά τον αριθμό που συντρίβει τον κωδικό. Σε αυτήν την περίπτωση, οι πληροφορίες που περιγράφουν αυτή την κατάσταση -και στη συνέχεια όλες οι καταστάσεις που θα λάβει το σύμπαν, συμπεριλαμβανομένων όλων των ατόμων του, εμάς και τυχόν εξωγήινων - μπορούν να θεωρηθούν (με την ορολογία του Aaronson) ότι αποτελούνται από «ελεύθερα bits». Και τα freebits είναι κάπως σαν την τελευταία λέξη στην κοσμική επιλογή.
Αυτά τα ελεύθερα bit πρέπει επίσης να είναι κβαντικής φύσης. Αυτό σημαίνει ότι είναι επίσης "qubits" - η έκδοση των απλών παλαιών 1 και 0 bit που εφαρμόζεται σε αντικείμενα και συστήματα που παρουσιάζουν κβαντική συμπεριφορά. Είναι ασαφή, απροσδιόριστα πράγματα μέχρι να τα επισημάνουμε και να εστιαστούν. Αυτή είναι μια επιπλοκή που θα αποφύγω να αντιμετωπίσω πραγματικά, γιατί θα πονέσει πραγματικά το κεφάλι μας. Ευτυχώς, για να καταλάβουμε πού μας οδηγούν τα freebit δεν χρειάζεται να γνωρίζουμε όλες αυτές τις λεπτομέρειες.
Η ιστορία που πρέπει να προσέξουμε είναι απλώς ότι αυτά τα freebits θα μπορούσαν να παραμείνουν σε όλη την ιστορία του σύμπαντος. Ή, για να το γυρίσουμε αντίστροφα:Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να παρακολουθήσετε την αλυσίδα των γεγονότων που οδήγησαν σε ένα συγκεκριμένο περιστατικό—κάτι ενδιαφέρον σε ένα πείραμα φυσικής ή ένα κοτόπουλο που διασχίζει το δρόμο. Για ορισμένα περιστατικά θα υπάρχει μια αλυσίδα που πηγαίνει μέχρι πίσω στα αρχικά freebits. Και επειδή αυτά τα ελεύθερα κομμάτια υπακούουν στην ιπποτική αβεβαιότητα, σημαίνει ότι δεν υπάρχει τελική απάντηση για το γιατί είδατε αυτό που είδατε, δεν υπάρχει τακτοποιημένη και τακτοποιημένη τελική, πιθανολογική λύση. Ποτέ μα ποτέ δεν θα γίνει γνωστό γιατί το κοτόπουλο διέσχισε το δρόμο.
Αυτό θα μπορούσε, ίσως, να ισχύει και για δομές όπως ο ανθρώπινος εγκέφαλος και οι σκέψεις του. Αν μπορούσαμε να ξεμπερδέψουμε τα ανείπωτα τετρασεκατομμύρια μοριακών και ατομικών αλληλεπιδράσεων και αλυσιδωτών γεγονότων σε έναν εγκέφαλο, και τις ολοένα τόσο λεπτές ωθήσεις της κβαντικής αβεβαιότητας εδώ κι εκεί, θα μπορούσαμε να ανακαλύψουμε ότι όλα οδηγούν πίσω στα αρχικά ελεύθερα bit, αποκαθιστώντας έτσι μερικά είδος ελεύθερης βούλησης για τον εαυτό μας. Δεν προτείνω κανένα είδος ανόητης μυστικιστικής σύνδεσης κβαντικού εγκεφάλου. όλα αυτά είναι απλώς φυσική (καλά, όλη η φυσική-στα-το-όριο-με-φιλοσοφία). Αλλά θα μπορούσε κάλλιστα η αυθόρμητη απόφασή σας να τοποθετήσετε ένα ανυποψίαστο κοτόπουλο στην άκρη του δρόμου να είναι πραγματικά ιπποτική, με μια γενεαλογία να φτάνει μέχρι τη Μεγάλη Έκρηξη.
Ωστόσο, αυτό σημαίνει επίσης ότι υπάρχουν μόνο τόσοι πολλοί τρόποι για να συμβεί οτιδήποτε στον κόσμο, μόνο τόσοι πολλοί τρόποι με τους οποίους θα μπορούσε να ξεδιπλωθεί η ιστορία. Είναι μάλλον σαν να κάνετε ένα οδικό ταξίδι cross-country από τη μια ηπειρωτική ακτή στην άλλη:Έχετε τόσα πολλά μέρη από τα οποία μπορείτε να ξεκινήσετε και το καθένα θα επηρεάσει το πού θα καταλήξετε. Είναι το σύμπαν πραγματικά ανοιχτό στην ικανότητά του να δημιουργεί πληροφοριακή καινοτομία; Ίσως όχι εντελώς.
Ίσως, αν έχετε επιζήσει από την ανάγνωση μέχρι εδώ, να αναρωτιέστε για πόσα freebits μιλάμε. Σε τελική ανάλυση, το γνωστό σύμπαν είναι μεγάλο αλλά αναμφισβήτητα πεπερασμένο. Μπορούμε μόνο ποτέ να παρατηρήσουμε το βασίλειο του σύμπαντος από το οποίο το φως είχε χρόνο να μας φτάσει από τη Μεγάλη Έκρηξη πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό είναι δύσκολο, αλλά μπορούμε στην πραγματικότητα να υπολογίσουμε τον μέγιστο αριθμό οποιουδήποτε είδους bit (όχι μόνο δωρεάν bit) στο παρατηρήσιμο σύμπαν ως περίπου δέκα στη ισχύ των 122 (ή 10). Το συμπέρασμα είναι ότι αυτό είναι το όριο του αριθμού των ενδιαφέροντων πραγμάτων που μπορούν να συμβούν ποτέ στο σύμπαν. Χωρίς υπερβολές, χωρίς έξτρα, αυτό είναι.
Αλλά αυτό σημαίνει επίσης ότι τα freebit, και τα bit, «εξαντλούνται» με την πάροδο του χρόνου. Πράγματι, πρέπει να είναι για να συμβούν γεγονότα. Και αυτό μας φέρνει σε πλήρη κύκλο πίσω στις ιδέες της κλασικής φυσικής των νόμων της θερμοδυναμικής και της εντροπίας, και στο όριο του Landauer στην ενέργεια που απαιτείται για τη διαγραφή bits. Η αποθήκευση και η πρόσβαση σε πληροφορίες σημαίνει χρήση ενέργειας. Αλλά αν χρησιμοποιείτε ενέργεια, πρέπει να διατηρήσετε ή να αυξήσετε την εντροπία του σύμπαντος (γενικά μιλώντας). Εάν υπάρχει ένας πεπερασμένος αριθμός δυαδικών ψηφίων σε όλη την πραγματικότητα, ακόμα κι αν ένας τεράστιος αριθμός όπως το 10, τότε τελικά στο σύμπαν δεν υπάρχουν τρόποι να αλλάξει την εντροπία του και τα bit του.
Σε αυτό το σημείο η ιστορία συνδέεται με το μακρινό, μακρινό, μακρινό κοσμικό μέλλον στο οποίο όλα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία:Το διάστημα είναι στην ίδια θερμοκρασία, παντού. Δεν υπάρχουν ζεστά και κρύα σημεία, δεν υπάρχουν τρόποι για τη ροή της ενέργειας από τα ζεστά πράγματα στα ψυχρά πράγματα. Δεν υπάρχουν άλλα κομμάτια για να αναστρέψουμε και το σύμπαν καταλήγει ως ένα χλιαρό μπάνιο, γεμάτο από τύψεις. (Αν και οι τύψεις συνεπάγονται πληροφορίες και δεν θα υπήρχε τρόπος πρόσβασης σε αυτές σε αυτό το τελευταίο στάδιο).
Είναι κάτι από αυτά μια έγκυρη περιγραφή του κόσμου που υπήρξε και πρόκειται να έρθει; Δεν ξέρουμε πραγματικά, αν και το καλύτερο στοίχημά μας είναι ότι το διαρκώς διαστελλόμενο σύμπαν οδεύει πράγματι στην τελική πλήξη στη θερμική ομοιομορφία. Έννοιες όπως τα freebits είναι, προς το παρόν, απλώς ενδιαφέρουσες προτάσεις σχετικά με το τι κάνει την πραγματικότητα να κρύβεται κάτω από την επιφάνεια.
Το βασικό σημείο σε όλα αυτά είναι ότι οι πληροφορίες δείχνουν ότι είναι περισσότερες από ό,τι θα περίμενε κανείς. Δεν είναι απλώς ένας τρόπος να διερευνηθούν τα θεμελιώδη στοιχεία της φύσης. μπορεί να είναι μέρος των θεμελιωδών. Συνεπώς, το γεγονός ότι το ανθρώπινο σύστημα δεδομένων περιπλέκεται ολοένα και περισσότερο με τον ιστό του σύμπαντος - ως κομμάτια χειραγώμενης ύλης και ενέργειας - σημαίνει ότι εμείς (ως έμβια όντα) είμαστε πλήρως αφοσιωμένοι στην καθολική ορμή προς αυτόν τον μελλοντικό ωκεανό αμετάβλητου, ισορροπημένου χωροχρόνος. Είναι σαν να βγήκαμε από το κενό ως μια προσωρινή διακύμανση της ενέργειας και έκτοτε επιστρέφουμε με νύχια.
Διαβάστε τις «3 Μεγαλύτερες Αποκαλύψεις» του Caleb Scharf κατά τη συγγραφή του νέου του βιβλίου εδώ.
Ο Caleb Scharf είναι ο συγγραφέας του Η Ανάβαση της Πληροφορίας. Είναι αστροφυσικός, διευθυντής αστροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια στη Νέα Υόρκη και ιδρυτής του yhousenyc.org, ενός ινστιτούτου που μελετά την ανθρώπινη και τη μηχανική συνείδηση. Τα προηγούμενα βιβλία του περιλαμβάνουν The Zoomable Universe:An Epic Tour Through Cosmic Scale, από σχεδόν τα πάντα στο σχεδόν τίποτα.
Από The Ascent of Information:Books, Bits, Genes, Machines, and Life’s Unending Algorithm του Caleb Scharf. Δημοσιεύτηκε κατόπιν συνεννόησης με τον Riverhead, μέλος της Penguin Random House LLC. Πνευματικά δικαιώματα © Caleb Scharf 2021.
Επικεφαλής εικόνα:Nina Ezhik / Shutterstock
