8/3/08

Αυτοπροσδιορισμός και θεωρία της επιλεκτικής παρατήρησης

*Self location and observation selection theory

Σε προηγούμενο post αναφέρθηκα στο φαινόμενο της επιλεκτικής παρατήρησης (observation selection effect) διαμέσου των απόψεων του Nick Bostrom. Εδώ θα ήθελα να επανέλθω στο θέμα σ’ ένα διευρυμένο και βαθύτερο συνάμα επίπεδο.

Όταν οι μετρήσεις μας προέρχονται από ένα μέρος του συνόλου που ερευνάμε ή όταν τα επιμέρους στοιχεία είναι ανόμοια, τότε το αποτέλεσμα θα είναι επηρεασμένο από την επιλογή μας (selection effect). Αν αγνοήσουμε αυτήν την επιρροή τότε τα συμπεράσματά μας μπορεί να πάσχουν από σφάλματα επιλογών (selection biases).

Ένα κλασσικό παράδειγμα είναι το δημοψήφισμα του Literary Digest το 1936. Είχε προβλέψει ότι ο τότε υποψήφιος για την προεδρία Alf Langdon Θα είχε κερδίσει το χρίσμα με μεγάλη διαφορά. Το τελικό αποτέλεσμα όμως ήταν υπέρ του άλλου υποψηφίου του Franklin Roosevelt. Πώς προήλθε το εσφαλμένο αποτέλεσμα; Το Digest χρησιμοποίησε δείγμα από τηλεφωνικούς καταλόγους και καταχωρήσεις ιδιοκτητών αυτοκινήτων. Αυτό το γεγονός εισήγαγε στο δείγμα ένα αποτέλεσμα επιλεκτικής δειγματοληψίας, αφού οι φτωχοί εκείνης της περιόδου, οι οποίοι δυσανάλογα υποστήριζαν τον Roosevelt, δεν είχαν ούτε αυτοκίνητο ούτε καν τηλέφωνο.

Σε μία ειδικότερη περίπτωση το αποτέλεσμα της επιλεκτικής παρατήρησης δεν έχει να κάνει με την ομοιογένεια του δείγματος όπως στο προηγούμενο παράδειγμα αλλά από το γεγονός πως όλα τα στοιχεία προϋποθέτουν έναν παρατηρητή (δειγματολήπτη) που διαθέτει εξαρχής τα στοιχεία και κατασκευάζει τα όργανα. Θα ήθελα εδώ να αναφέρω ένα δικό μου παράδειγμα. Έχει να κάνει με το φως. Υπάρχει το γνωστό πείραμα των δύο οπών (double slit experiment) κατά το οποίο συμβαίνει το εξής. Όταν αφήνουμε ανοιχτή μια τρύπα (πάνω σ’ ένα φράγμα), τότε πίσω από το φράγμα (πάνω σ’ ένα πέτασμα) δημιουργείται αναμενόμενα μια φωτεινή κηλίδα. Αν βέβαια εκτελέσουμε το ίδιο πείραμα με κύματα νερού, στο πέτασμα δεν θα πάρουμε μια ‘κηλίδα’ αλλά τις εικόνες συμβολής που αναμένουμε από ένα κύμα. Για να επανέλθουμε στην περίπτωση του φωτός, αν κάνουμε τώρα το πείραμα με δύο οπές θα εκπλαγούμε. Αντί να πάρουμε δύο φωτεινές κηλίδες, μία πίσω από κάθε τρύπα, θα πάρουμε εικόνες συμβολής. Στη μία περίπτωση δηλαδή το φως συμπεριφέρεται ως σωματίδιο (ας πούμε ‘σβώλος’), ενώ στην άλλη περίπτωση συμπεριφέρεται ως κύμα. Εξού και η αρχή του κυματοσωματιδιακού δυισμού (wave particle duality).

Τι συνέβηκε λοιπόν στο πείραμά μας; Πώς μπορεί κάτι να είναι και το ένα (σωματίδιο) και το άλλο (κύμα); Βλέπουμε μια χαρακτηριστική από τον τομέα της φυσικής περίπτωση επιλεκτικής παρατήρησης. Ο παρατηρητής έχει ήδη διαμορφώσει τις συνθήκες του πειράματος έτσι ώστε να πάρει συγκεκριμένα αποτελέσματα και αυτό πριν καν την όποια ανάλυση των δεδομένων. Σκεφτείτε το εξής. Αν βάζαμε νερό σε μία σύριγγα (αντί να δημιουργήσουμε κυματισμό σε αυτό) και το εκτοξεύαμε προς μία μικρή οπή, τότε πάνω στο πέτασμα θα έδινε μία κηλίδα. Τι είναι επομένως το νερό; Σωματίδια ή κύματα. Προφανώς αποτελείται από σωματίδια (μόρια στη συγκεκριμένη περίπτωση) και διαμέσου αυτών των σωματιδίων διαδίδεται και ο κυματισμός. Επομένως το νερό μπορεί να είναι και το ένα και το άλλο, ανάλογα με το πείραμα στο οποίο το υποβάλλουμε ώστε να μας αναδείξει τη μία ή την άλλη του φύση. Κατά τον ίδιο τρόπο μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το φως είναι σωματίδια (φωτόνια) διαμέσου των οποίων διαδίδεται ο δικός του κυματισμός (Η/Μ πεδίο). Το παράδοξο λύθηκε!

Στο προηγούμενο παράδειγμα είδαμε το πόσο εύκολο είναι να καταλήξουμε σε εσφαλμένα ή ασαφή συμπεράσματα εξαιτίας του φαινομένου της επιλεκτικής παρατήρησης σε ότι αφορά τη συλλογή δεδομένων ή ακόμη και την ίδια την επιλογή μίας πειραματικής διάταξης έναντι κάποιας άλλης. Αυτό το φαινόμενο καθώς και όλες οι πιθανές συνεπαγωγές του ανήκουν στην περίφημη ανθρωπική αρχή (anthropic principle). Η ανθρωπική αρχή μας λέει ότι όχι μόνο βλέπουμε τον κόσμο ‘με τον δικό μας τρόπο παρατήρησης’, αλλά και ότι στην ουσία δεν μπορούμε να κάνουμε και αλλιώς, αφού κάπως πρέπει να τον κοιτάξουμε. Ο πατέρας της ανθρωπικής αρχής ή ανθρωπικής λογικής (anthropic reasoning) καθώς και της αρψής της επιλεκτικής παρατήρησης είναι ο Brandon Carter. Ο ίδιος διατύπωσε τόσο την ασθενή όσο και την ισχυρή ανθρωπική (όπως έχω αναφερθεί σε άλλο post).

Η θεωρία της επιλεκτικής παρατήρησης πάντως έχει ευρύτερες εφαρμογές. Το χαρακτηριστικότερο παράδειγμα από τον τομέα της κοσμολογίας έχει να κάνει με τη θεωρία των πολλαπλών συμπάντων (multiverse theory). Υπάρχει το θέμα επίσης του ‘συντονισμού’ (fine- tuning) των φυσικών παραμέτρων και σταθερών ώστε να είναι εφικτή η εμφάνιση της ζωής μέσα στο (δικό μας) σύμπαν θεωρώντας πως αν αυτές ήταν έστω και λίγο διαφορετικές τότε η ζωή δεν θα μπορούσε να έχει εμφανιστεί και να εξελιχτεί. Η φυσική υιοθέτησε τη θεωρία των πολλών συμπάντων ακριβώς για να δικαιολογήσει γιατί στο δικό μας σύμπαν κατάφερε η ζωή να εμφανιστεί αντίθετα με μια πληθώρα άλλων συμπάντων με διαφορετικές (και όχι κατάλληλες) φυσικές σταθερές.

Ωστόσο η θεωρία του ‘πολυσύμπαντος’ προϋποθέτει αρκετές παραμέτρους επιλεκτικής παρατήρησης. Για αρχή θα πρέπει να υπάρχει μια συλλογή πραγματικών (όχι απλώς πιθανών) συμπάντων. Αυτά τα σύμπαντα θα πρέπει να διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τις θεμελιώδεις κοσμολογικές σταθερές κατά μία σαφή και αρκετά ευρεία κατανομή. Αν παρατηρητές μπορούν να υπάρξουν μόνο στα σύμπαντα με τις ‘σωστές’ σταθερές, τότε εισάγεται ένα αποτέλεσμα επιλεκτικής παρατήρησης το οποίο ερμηνεύει το γεγονός ότι εμείς οι ίδιοι παρατηρούμε ένα καλά συντονισμένο σύμπαν. Επιπλέον το ίδιο το πολυσύμπαν δεν θα πρέπει να είναι εξολοκλήρου καλά συντονισμένο αλλιώς η ίδια η θεωρία θα αυτοαναιρούταν.

Μια τέτοια θεωρία που θα είχε τις ‘σωστές’ προϋποθέσεις θα μπορούσε πιθανότατα να εξηγήσει τόσο την ύπαρξη του δικού μας σύμπαντος όσο και το ότι εμείς γνωρίζουμε την ύπαρξή του. Θα πρέπει βέβαια να είναι σε θέση να εξηγήσει και το γιατί ο συντονισμός είναι ικανή και αναγκαία συνθήκη για την εμφάνιση της ζωής. Γιατί λόγου χάρη δεν μπορεί να υπάρξει ζωή (οποιασδήποτε μορφής και είδους) σε ένα ‘ασυντόνιστο σύμπαν’. Και το σημαντικότερο: Μήπως τελικά η ζωή συντονίστηκε και προσαρμόστηκε μέσα στο σύμπαν ώστε να μας φαίνεται ότι το σύμπαν είναι καλο-συντονισμένο για εμάς;

Η θεωρία της επιλεκτικής παρατήρησης καλείται να απαντήσει αυτά τα ερωτήματα. Καλείται να αποδείξει γιατί ο καλός συντονισμός είναι βασική προϋπόθεση για την εμφάνιση της ζωής, γιατί θα πρέπει να υπάρχει ένα αρκετά μεγάλο σύνολο συμπάντων ώστε σε κάποιο σύμπαν να υπάρξουν οι κατάλληλες φυσικές σταθερές, γιατί η ύπαρξη πολλών συμπάντων είναι προτιμότερη από την ύπαρξη ενός σύμπαντος με πολλές διαφορετικές και άγνωστες περιοχές, γιατί ο άνθρωπος είναι τόσο τυχερός και μπορεί να παρατηρεί το σύμπαν καθώς και να γνωρίζει την ύπαρξή του μέσα σε αυτό. Αλήθεια, εάν το δικό μας σύμπαν ήταν ‘γόνιμο’, ώστε κάποτε να εμφανιστεί μέσα σε αυτό η ζωή, γιατί ήταν και τόσο γενναιόδωρο δίνοντάς μας την ικανότητα της επιλογής;

ΥΣ. Σ’ ένα μεταγενέστερο πείραμα από αυτό των δύο οπών και σχετικά πρόσφατα, έγινε φανερή η περίπτωση της λεγόμενης κβαντικής σύζευξης. Σε αυτό το πείραμα φωτόνια ‘δείχνουν’ να αλληλεπιδρούν ακαριαία. Εδώ το αποτέλεσμα της επιλεκτικής παρατήρησης έρχεται επίκαιρο και περιζήτητο όσο ποτέ. Μπορούν δύο φωτόνια (γενικότερα δύο σωματίδια) να σπάσουν το φράγμα της ταχύτητας του φωτός; Μήπως το φράγμα αυτό το έθεσε απλά ο άνθρωπος, όπως κάποτε έθεσε φράγμα για τον ήχο; Αν όμως πληροφορία (δηλαδή ύλη ή ενέργεια) δεν μπορεί να τρέξει με μεγαλύτερη ταχύτητα από αυτήν του φωτός, τότε τι μορφής είναι ένα σωματίδιο που τα καταφέρνει; Τι είδους είναι κάτι που δεν είναι καν σωματίδιο; Τι είναι ύλη κι ενέργεια; Τι άλλη ‘ουσία’ θα μπορούσε να υπάρξει στο σύμπαν εκτός από ύλη και ενέργεια; Ή μήπως απλά κάποιο σφάλμα στο πείραμα ή στη συλλογή δεδομένων έδωσε εσφαλμένα αποτελέσματα; Προσωπικά πιστεύω ότι οι σπουδαιότερες επιστημονικές ανακαλύψεις προήλθαν από πειραματικά λάθη. Μόνο που αυτά τα λάθη αποκάλυψαν άγνωστες πτυχές του κόσμου και της πραγματικότητας που μέχρι τότε κανείς δεν φανταζόταν. Θεωρώ πως το φράγμα της ταχύτητας του φωτός θα είναι κατά πολύ ξεπερασμένο σε 200 ή 500 χρόνια από σήμερα. Θεωρώ επίσης ότι οι έννοιες της ύλης και της ενέργειας θα είναι σε μεγάλο βαθμό διευρυμένες τότε, περιλαμβάνοντας πιθανότατα και άλλα ‘είδη’ ή ‘οντότητες’ μη υλικές, μη ενεργειακές, εξωτικές τελείως. Θα τολμούσα να αναφερθώ στα ψυχοειδή του Carl Jung. Ίσως η ύλη να είναι μία ιδιότητα κάποιας άλλης πρωτύτερης ‘ουσίας’. Δεν ξεχνάω βέβαια ότι η σκέψη υπόκειται πάντα στον κανόνα της ανθρωπικής αρχής: Σκέφτομαι έτσι κι αλλιώς αυτά που μπορώ ή θέλω να σκέφτομαι. Πιστεύω τέλος, όπως προείπα, και στα πλαίσια βέβαια της θεωρίας της επιλεκτικής παρατήρησης, ότι μπορεί τα πειραματικά μας λάθη να μας οδηγούν σε εξωπραγματικά συμπεράσματα, αλλά και πάλι, οι σωστές θεωρήσεις και αναλύσεις των λαθών μας δεν μπορούν παρά να μας οδηγήσουν στον κόσμο, στον αληθινό κόσμο, που έτσι κι αλλιώς θα είναι εξωπραγματικός πέρα από ή πάντα μέσα στα πλαίσια κάθε ανθρώπινης προσδοκίας.

Περαιτέρω στοιχεία καθώς και τμήματα του post μου που μετέφρασα και χρησιμοποίησα, υπάρχουν στο site του Nick Bostrom εδώ.

4 comments:

  1. Kαλημέρα...Διάβασα τις αναρτήσεις που αφορούν την επιλεκτική παρατήρηση...και αναρωτιέμαι αν η παρατήρηση ως επιστημονική μέδοθος συλλογής δεδομένων εμπεριέχει μεγάλα ποσοστά λάθους...δυστυχώς στη δική μου επιστήμη και έρευνα πολλά βασίζονται στην παρατήρηση και η υποκειμενικότητα βρίσκεται παντού...είναι κάτι που με απασχολεί χρόνια τώρα...κατά πόσο είναι βάσιμα αυτά που παρατηρούμε....είμαστε βέβαια 3-4 παρατηρητές και η ομάδα είναι διεπιστημονική αλλά...there is always a but κάπου στο βάθος του μυαλού μου..και όσα γράφεις έρχονται να το ενισχύσουν....ποια είναι η γνώμη σου?

    ReplyDelete
  2. Η παρατήρηση προφανώς δεν είναι ο μόνος τρόπος αντίληψης του κόσμου. Αν μη τι άλλο η παρατήρηση έχει ένα χαρακτηριστικό αδιακρισίας, γεγονός που πάντοτε μ' ενοχλούσε στις θετικές επιστήμες.
    Για να συνάγουμε ένα συμπέρασμα στη φυσική και σχετικά με κάποιο φυσικό φαινόμενο θα πρέπει να 'κατεβάσουμε κάτω' το φαινόμενο, να το φέρουμε στα μέτρα μας κι αν αυτό το φαινόμενο μας διαφεύγει αυτό καθαυτό (όπως γίνεται συνήθως) τότε θα πρέπει να βρούμε την υλική οντότητα, το φυσικό αντικείμενο που βρίσκεται πίσω από το φαινόμενο και το προκαλεί, να πάρουμε αυτό το αντικείμενο και να το σκαλίσουμε σε βάθος και ανελέητα προκειμένου να καταλήξουμε σε όσο το δυνατό ακριβέστερα και σαφέστερα συμπεράσματα.
    Βλέπεις δηλαδή ότι τόσο ο τρόπος που χρησιμοποιούμε για την εξαγωγή συμπερασμάτων είναι μονόπλευρος κι επιλεκτικός (παρατήρηση)όσο και η μέθοδος 'βίαιη' (σκέψου πώς μάθαμε τ' αποτελέσματα της σχάσης του ατόμου σε ευρεία κλίμακα).
    Πάντως σε ό,τι αφορά την παρατήρηση ως μέθοδο συλλογής δεδομένων, δεν μπορώ να σκεφτώ κάποιον άλλον τρόπο συλλογής (πετάμε τα δίχτυα και ύστερα μετράμε την ψαριά μας). Οι ανατολικές φιλοσοφίες ωστόσο θα έλεγαν πως δεν υπάρχει τίποτε να παρατηρήσουμε, πως όλος ο κόσμος βρίσκεται 'εδώ, τώρα και μέσα μας' και το μόνο που χρειάζεται είναι να 'χαλαρώσουμε', να διαλογιστούμε και να τον απολαύσουμε. Βλέπεις δηλαδή πως σε ένα διαφορετικό μέρος του πλανήτη κάποτε, ίσως ακόμη και στις μέρες μας, έχει αναπτυχτεί ένας τελείως διαφορετικός τρόπος προσέγγισης της ζωής και της πραγματικότητας, ο οποίος δε στηρίζεται στην εξονυχιστική παρατήρηση των φαινόμενων για την κατανόησή τους, αλλά σε άλλες μεθόδους. Η ανθρωπική αρχή βέβαια μπορεί να συμπεριλάβει όλες τις μεθόδους και κοσμοθεωρίες, στο βαθμό που είναι ανθρώπινες.
    Στο κατά πόσον είναι βάσιμα αυτά που παρατηρούμε, προφανώς είναι βάσιμα στα πλαίσια των ορίων και του τρόπου της παρατήρησης και της αντίληψής μας. O Einstein είχε πει ότι το παράξενο με τον κόσμο είναι ότι τον καταλαβαίνουμε, υπονοώντας ότι αν υπάρχει κάποιος άλλος κόσμος 'έξω' από εμάς θα μας είναι ίσως τελείως αδιανόητος. Εκτός κι αν βρούμε τα κατάλληλα μέσα παρατήρησής του, αν βέβαια υπάρχουν κάποια δεδομένα.
    Αυτό που εδώ και καιρό μ' έχει παραξενέψει είναι το γεγονός πως όσο κι αν κάποιος προσπαθεί να καταλάβει τι είναι ο κόσμος, ακόμη κι αν για κάποια στιγμή έχει καταλήξει σε σαφή συμπεράσματα, μετά από λίγο όλα σκορπούν και φαίνεται να βρίσκεται πάλι στην αρχή. Ίσως δηλαδή το ίδιο το σύμπαν όχι μόνο δεν είναι στατικό, αλλά και η μεταβολές του γίνονται με τέτοιους ρυθμούς, σε τοπικές τουλάχιστον μικρο-κλίμακες, ώστε το παρόν να είναι ξεπερασμένο κάθε... χιλιοστό του δευτερολέπτου.
    Κάθε μέρα που περνάει οι χθεσινές βεβαιότητες γίνονται σημερινές αμφισβητήσεις...

    ReplyDelete
  3. wow...ομολογώ πως με κάλυψες πλήρως..σε ευχαριστώ για την τόσο εμπεριστατωμένη απάντηση...δεν μπορείς να φανταστείς πόσο χρήσιμα μου έιναι όσα λες....

    ReplyDelete
  4. Χαίρομαι που σου φαίνονται χρήσιμα. Η αλήθεια είναι πως τελικά εμείς οι ίδιοι επιλέγουμε από μία πληθώρα πραγμάτων και προσώπων τι και ποιος μας είναι χρήσιμος κι επιθυμητός. Γιατί άραγε; Πού πήγε αυτή η μία και μοναδική Αλήθεια, πού κάποτε μας κάλυπτε και μας αφορούσε όλους; Ίσως τελικά ανακαλύψαμε πως ό,τι αξίζει στη ζωή είναι δύο-τρία μικρά λειτουργικά ψεματάκια και δύο-τρεις το πολύ ακόμη άνθρωποι και αυτή πλασμένοι σύμφωνα με την πλέον ιδανική μας φαντασία...

    Ευχαριστώ για τα σχόλια.

    ReplyDelete