8/28/08

Ολογραφική Αρχή: Στο αποκορύφωμα της ανθρωπικής πλήρωσης



Rudolf Bikkers, Morphogenetic Fields.



Εάν αύριο ο ανθρώπινος πολιτισμός κατέρρεε, μαζί του θα κατέρρεε και το σύμπαν. Ίσως όχι το σύμπαν που υπήρχε ανέκαθεν, αλλά αυτό που ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται και προσδιορίζει ως σύμπαν. Τι ήταν το σύμπαν πριν από τον άνθρωπο ή ακόμη περισσότερο τι υπήρχε πριν από το σύμπαν είναι μάλλον ρητορικά ερωτήματα. Γι' αυτό άλλωστε λέμε ότι ο κόσμος όπως τον καταλαβαίνουμε ήταν πάντοτε στενά συνυφασμένος μαζί μας.

Αυτή η άμεση εξάρτηση ανάμεσα στο παρατηρούμενο φαινόμενο και στον παρατηρητή μόλις τον τελευταίο καιρό άρχισε να γίνεται σαφής από την σύγχρονη επιστήμη είτε στα πλαίσια της κβαντομηχανικής είτε μέσα από τη θεωρία της επιλεκτικής παρατήρησης, αν και αυτή η εξάρτηση του ανθρώπου με τον κόσμο ή γενικότερα όλων των πραγμάτων με τον κόσμο είχε γίνει αντιληπτή έστω και αφηρημένα από τα αρχαία χρόνια. Ακόμη και αυτά τα μέχρι πρότινος απόρθητα κάστρα του ανθρώπινου ρεαλισμού, η αιτιότητα και η τοπικότητα μοιάζουν πλέον με φαντάσματα στις κορυφές ενός απόμακρου βουνού. Γιατί όχι μόνο τα πάντα μοιάζουν να αλληλεπιδρούν με τα πάντα, αλλά επιπλέον αυτή η σχέση μοιάζει να αποκαθίσταται χωρίς τη μεσολάβηση του χρόνου, δηλαδή ακαριαία.

Ουσιαστικά δε θα υπάρξει ποτέ τρόπος να κατανοήσουμε τα πράγματα που μας είναι τελείως ακατανόητα, όπως ακριβώς το 'όλα σχετίζονται με όλα' ή η έννοια ΄'ακαριαία'. Δε θα το καταφέρουμε είτε γιατί η ανθρώπινη νοημοσύνη δεν επαρκεί είτε γιατί κάποια πράγματα είναι πλήρως διαφορετικά από εμάς. Έτσι ή αλλιώς, στην καλύτερη περίπτωση θα κατασκευάζουμε θεωρίες που θα 'ζουν' στα όρια ενός 'άλλου' κόσμου που μόλις με τη βία διακρίνουμε.

Η ολογραφική αρχή έρχεται σε αυτό το σημείο να συμπληρώσει ή και να αντικαταστήσει, υποτίθεται τουλάχιστον την ανθρωπική αρχή. Ο κόσμος δεν υπάρχει απλά επειδή τον βλέπουμε, αλλά και αυτό που βλέπουμε είναι μόλις ένα κομμάτι απ' ό,τι ακόμη θα μπορούσαμε να δούμε ή έστω να το συλλάβουμε με εξονυχιστικά πειράματα και με την καλύτερή μας φαντασία. Ζούμε μέσα σε ένα σύμπαν αχανές και πολυσήμαντο και κάποιες φορές κάπου στην άκρη του κόσμου μας ένα πέπλο ομίχλης πέφτει και σκεπάζει τη δική μας πραγματικότητα. Σ' εκείνο το σημείο επαφής θα τρέξουμε για να μαζέψουμε ό,τι θα φέρει μαζί της, λίγο πριν εξαφανιστεί.

Καταφέραμε άραγε να γίνουμε οι σύγχρονοι βροχοποιοί που κατέβασαν από τον ουρανό ένα σύννεφο του αγνώστου έστω για λίγο; Ή μήπως ακόμη και σε αυτό το σημείο απατώμαστε ενώ πρόκειται για μία ακόμη κατασκευή της φαντασίας μας; Μπορεί κάποιος να μας πει με βεβαιότητα αν είναι το ένα ή το άλλο; Μήπως δε θα καταφέρουμε ποτέ να ξεπεράσουμε τα όρια της ανθρωπικής αρχής; Κι αν είμαστε τελικά τόσο άτυχοι να μη φτάσουμε ποτέ την αλήθεια ή καταδικασμένοι να τριγυρίζουμε συνέχεια τις ίδιες αδιέξοδες σκέψεις, πού μπορούμε να αποδώσουμε την επιμονή που κάποιες φορές μοιάζει με 'θεϊκό πληρεξούσιο' του ανθρώπου να μελετάει και να αποδίδει νόημα και ουσία στον κόσμο; Γιατί βεβαίως ό,τι κι αν θα ήταν το σύμπαν χωρίς τον άνθρωπο, αμφιβάλλω αν θα είχε κάποιο χαρακτηριστικό ζωής ή νοημοσύνης.

Το ότι η ζωή και η νοημοσύνη είναι έμφυτες ιδιότητες του σύμπαντος το έχω πει κι αλλού, έχω επιχειρηματολογήσει και είμαι σίγουρος γι' αυτό. Η ανθρωπική αρχή τοποθετεί τη ζωή και τη νοημοσύνη πολύ αργότερα από την αρχή του σύμπαντος, κάπου στα πρώτα βιομόρια και στην εμφάνιση των πρώτων ζωικών οργανισμών αντίστοιχα. Κατ' εμένα, η ζωή υπάρχει και βρίθει ακόμη και μέσα στο κβαντικό κενό, το 'quantum plenum' ή 'κβαντικό πλείον' θα μεταφράζαμε. Το τίποτε έτσι κι αλλιώς φαίνεται ότι δεν υπήρξε ποτέ.

Πώς όμως αυτά τα πρώτα ψήγματα ζωής και οι πρώτες 'ιδέες' νοημοσύνης οργανώθηκαν μέσα από ένα φαινομενικό ή κυριολεκτικό χάος της μεγάλης έκρηξης και κατόρθωσαν να συγκεντωθούν με τάξη και ιδιαίτερα χαρακτηριστικά στ' αστέρια, τους γαλαξίες, αργότερα στις χημικές ενώσεις, στα βιομόρια, στην έλλογη ζωή; Είναι άραγε αρκετό να υποθέσουμε κάποιες κατάλληλες αρχικές συνθήκες και μια χούφτα φυσικούς νόμους ή μήπως χρειαζόμαστε κάτι παραπάνω για να φτάσουμε ως τις πολύπλοκες μορφές ζωής. Κάποιοι θα πουν ότι αυτές οι ελάχιστες δυνατές φυσικές παράμετροι ήταν αρκετές. Κάποιοι άλλοι θα πουν ότι το σύμπαν χρειάστηκε ένα αρχικό 'νοήμον' σχέδιο. Για μένα το ίδιο το σύμπαν από μόνο του ήταν αρκετό. Πώς όμως μπορεί να οργανωθεί μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς όλη αυτή η 'γνώση', η συγκεκριμένη δηλαδή και συκροτημένη πληροφορία; Αν το σύμπαν ήταν εξαρχής 'προγραμματισμένο' με τέτοιον τρόπο ώστε κάποτε να εμφανιστούν οι έλλογοι ζωντανοί οργανισμοί, Τι το προγραμμάτισε;

Όσο παράξενο κι αν ακουστεί το σύμπαν ήταν ανέκαθεν ένα 'Όλον'. Από την πρώτη στιγμή της ύπαρξής του- και αν έχει νόημα να μιλάμε για 'πρώτη στιγμή', το σύμπαν άρχισε να αυτοαντιγράφεται πιστά και σταθερά σαν ένα γιγαντιαίο ολόγραμμα ή σαν ένα τεράστιο φράκταλ. Τα ίδια τα πρώτα θεμελιώδη συστατικά, πολλαπλασιάστηκαν και συγκρότησαν όλα τα μακροσκοπικά συστήματα. Η ακριβής διαδικασία μας διαφεύγει, αυτό το πέρασμα από το μαγικό μικρόκοσμο των στοιχειωδών σωματιδίων στο θαυμαστό κόσμο των αστεριών και της βαρύτητας. Η κβαντική βαρύτητα φιλοδοξεί να φέρει τη μεγάλη ένωση, την πολυπόθητη θεωρία των πάντων- μια θεωρία που και να μην υπάρχει θα ικανοποιούσε τουλάχιστον την ολιστική αναγκαιότητα της ανθρώπινης σκέψης. Η ολογραφική αρχή αποτελεί το κύριο φιλοσοφικό (και μαθηματικό) λιθάρι αυτής της θεωρίας, καθώς εκτός από την απλότητα και πληρότητα της βασικής της έννοιας 'Όλα σε ένα και το ένα σε όλα', φέρει και όλα τα προσόντα μιας σύγχρονης φυσικής θεωρίας- υπερσυμμετρία, αναγωγιμότητα, μετρησιμότητα, ενοποίηση.

Θα μπορούσαμε άραγε να τραβήξουμε μια φωτογραφία τον κόσμο και πάνω σε αυτό το φωτογραφικό φιλμ να βρούμε όλες τις εικόνες, όλα τα απαραίτητα σχέδια συμβολής, που θα μας οδηγούσαν στις παγκόσμιες σχέσεις- αλήθειες; Μήπως τα ανθρώπινα κύτταρα εκτός από το σύνολο της γενετικής πληροφορίας, περιέχουν κάπου στο βάθος τους το DNA όλων των ειδών; Μήπως τα άτομα της ύλης περιέχουν τη γνώση όλων των αλληλεπιδράσεών τους με όλα τα άλλα άτομα του σύμπαντος; Μήπως οι μαύρες οπές περιέχουν όλες τις πληροφορίες της ιστορίας του; Αν σκεφτούμε ότι τα κύτταρα αυτό κάνουν ήδη, τότε η απάντησή μας θα πρέπει να είναι καταφατική, όσο και υπέροχη. Μέσα από κάθε κομμάτι της ύλης, μέσα από κάθε αλληλεπίδραση, θα μπορούσαμε να εκμαιεύσουμε ένα τεράστιο όγκο πληροφοριών, ως και την ίδια την ιστορία της δημιουργίας. Αυτό μας διδάσκει η ολογραφική αρχή και μας υποδεικνύει και τον τρόπο να το πετύχουμε. Στο τέλος κάποιος από εμάς θα γράψει την Οδύσσεια του σύμπαντος πάνω σε ένα κομμάτι από χαρτί.



ΥΣ1. Ο πίνακας του post υπονοεί την ύπαρξη των περίφημων μορφογενετικών πεδίων. Προσωπικά δεν πιστεύω ότι η δημιουργία π.χ. ενός νέου ανθρώπου καθοδηγείται από 'την εικόνα του' σε ένα επίπεδο υπερβατό. Το κύτταρο περιέχει όλη τη γενετική πληροφορία, μέρος της οποίας κι εκφράζει τοπικά. Αν υπήρχαν μορφογενετικά πεδία δε θα χρειαζόταν το κύτταρο να περιέχει καθόλου πληροφορία. Αν υπάρχουν κάποια πεδία στην περιοχή του κυττάρου, αυτά θα είναι πεδία που το ίδιο το κύτταρο παράγει και ίσως να διαδραματίζουν κάποιο ρόλο στην εξέλιξή του. Ίσως αναλύοντας αυτά τα πεδία, πιθανότατα ηλεκτρικής φύσης, να παίρναμε πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του οργανισμού. Πιστεύω ότι δεν υπήρξαν πεδία πριν από την ύλη, όπως δεν υπήρξε πνεύμα πριν από την ύλη, όπως δεν υπήρξε internet πριν από τους υπολογιστές. Εάν σπάσουμε τη λάμπα θα χαθεί και το φως της. Όπως θα χαθούν και όλα τα φαντάσματά μας αν σταματήσουμε να ονειρευόμαστε. Κατά τον ίδιο τρόπο θεωρώ πως και η ολογραφική αρχή είναι κυρίως μία ανθρώπινη επινόηση για τις ανάγκες του ίδιου μας του μυαλού να τα έχει όλα 'μαζεμένα'. Ακόμη δηλαδή κι αν το σύμπαν λειτουργεί ολογραφικά (πράγμα πιθανότατο καθώς φαίνεται) η μαγεία του παραμένει ο άνθρωπος που το αντιμετωπίζει με διάθεση μαγική.



ΥΣ2 Επειδή ίσως θεωρηθεί αντίφαση η σχέση που αποδίδω μεταξύ ανθρώπου και νοήμονης ζωής, θεωρώ πως η ζωή και η νοημοσύνη είναι έννοιες αλληλένδετες και θεμελιώδεις στην ιστορία του σύμπαντος. Ο άνθρωπος αποτελεί εξέλιξη της ζωής και της νοημοσύνης. Με τ' ανθρώπινα όμως κριτήρια το σύμπαν παραμένει κουτό. Αυτό που ο άνθρωπος ονομάζει 'Θαύμα' για το σύμπαν παραμένει 'Αυτόματο'. Παραμένουμε μόνοι. Και θα ήμαστε για πάντοτε καταδικασμένοι εκτός κι αν κάποτε καταφέρουμε να πάρουμε τις τύχες του σύμπαντος στα χέρια μας. Μας απομένει βέβαια το ύστατο ερώτημα: Άραγε το σύμπαν το έχει προβλέψει;

8/26/08

Η ολογραφική αρχή- Εισαγωγή


Εάν κάποιος διαβάσει πρώτη φορά για την ολογραφική αρχή, σίγουρα θα μπει σε πολλούς προβληματισμούς. Όταν όμως συνειδητοποιήσει το πόσο βαθιά έχει πλέον προχωρήσει η σύγχρονη επιστήμη μέσα σε αυτήν την αρχή, τότε, εκτός του ότι θα εκπλαγεί, θα αρχίσει να παίρνει τα πράγματα πολύ στα σοβαρά. Γιατί, όχι μόνο ένα ολόγραμμα διαθέτει μια μαγεία ως προς τις ιδιότητές του και τον τρόπο που αυτό προβάλλεται μέσα στο χώρο, αλλά, επιπλέον, θα μπορούσαμε να επεκτείνουμε τις αρχές της ολογραφίας για να ερμηνεύσουμε τον τρόπο που λειτουργεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος, ή, ακόμη, ολόκληρο το σύμπαν.


Ο τρόπος με τον οποίο προβάλλεται ένα ολόγραμμα είναι σχετικά απλός. Μία ακτίνα φωτός χωρίζεται σε δύο ακτίνες. Η μία από αυτές φωτίζει το αντικείμενο που πρόκειται να προβληθεί ολογραφικά, ενώ η άλλη ακτίνα καταλήγει κατευθείαν σε μια επιφάνεια καταγραφής (φιλμ). Η εικόνα του αντικειμένου αποθηκεύεται πάνω στο φιλμ από τη συμβολή των δύο ακτίνων, έτσι ώστε όταν στη συνέχεια φωτιστεί το φιλμ αναπαράγει την εικόνα του αντικειμένου μέσα στο χώρο. Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του ολογράμματος είναι πως κάθε κομμάτι του φιλμ περιέχει την εικόνα ολόκληρου του αντικειμένου, έτσι ώστε όσες φορές κι αν κόψουμε αυτό το φιλμ, θα συνεχίσει να περιέχει ολόκληρη την εικόνα του αντικειμένου, αν και ολοένα και πιο θολή.

Τις βασικές αρχές της ολογραφίας χρησιμοποίησε η σύγχρονη επιστήμη και σε πεδία πολύ διαφορετικά από αυτό της οπτικής, στην οποία, λογικά, θα ταξινομούσαμε την ολογραφία. Για παράδειγμα, η ολογραφική αρχή έχει χρησιμοποιηθεί από τη βιολογία και την ιατρική για την εξήγηση του τρόπου λειτουργίας του εγκεφάλου του ανθρώπου και άλλων πλασμάτων, έως την κοσμολογία για την ερμηνεία φυσικών φαινομένων, όπως οι μαύρες τρύπες. Σε μία ακόμα γενικότερη επέκταση, η ολογραφική αρχή θα μπορούσε να συνδεθεί με το ζήτημα της ανθρώπινης- ή πέρα του ανθρώπου- συνείδησης. Ότι δηλαδή όχι μόνο το σύμπαν λειτουργεί ως ένα ολόγραμμα, αλλά επιπλέον ότι αυτό που βιώνουμε ως πραγματικότητα δεν είναι παρά μια ‘κοσμική προβολή,’ από τις άπειρες που μπορούν να ανασυρθούν, από ένα ολόγραμμα, και ότι αυτήν τη συγκεκριμένη προβολή επιλέγει και αναπαράγει ως ‘αληθινή’ ο ανθρώπινος εγκέφαλος, μέσω της ανθρώπινης συνείδησης.

Στη μεταγενέστερη του Bohm φυσική, η ολογραφική αρχή προέκυψε ως ένα νοητικό μοντέλο και μαθηματική φόρμουλα στα πλαίσια της θεωρίας της κβαντικής βαρύτητας, στην προσπάθεια εξήγησης ενός φαινομένου που ονομάστηκε παράδοξο της πληροφορίας της μαύρης οπής (black hole information paradox). Μία μαύρη τρύπα απορροφά (κυριολεκτικά καταπίνει) οτιδήποτε βρεθεί αρκετά κοντά της (περάσει τον ορίζοντα συμβάντος). Όταν λέμε οτιδήποτε, εννοούμε και ύλη και ενέργεια. Επιπλέον, μπορούμε να θεωρήσουμε πως η ύλη και η ενέργεια περιέχουν κάποια πληροφορία. Επομένως η μαύρη οπή καταπίνει πληροφορίες. Βεβαίως, θα λέγαμε πως όση πληροφορία (ύλη κι ενέργεια) καταπίνει η μαύρη οπή, άλλη τόση πληροφορία θα είναι και αυτή που εμείς χάσαμε (από τον ορίζοντα συμβάντος δεν διαφεύγει τίποτε για να το ανακτήσουμε). Ως εδώ κανένα πρόβλημα: Διατήρηση της πληροφορίας, της ύλης και της ενέργειας, όλα εντάξει. Ο Hawking απέδειξε όμως ότι οι μαύρες οπές ακτινοβολούν (κυρίως θερμική ακτινοβολία). Αυτό βέβαια είναι καλό, αφενός γατί έτσι μπορούμε να τις εντοπίσουμε και αφετέρου γιατί κάποτε επιτέλους πεθαίνουν (φανταστείτε να κατασκευάζαμε τεχνητά μια μίνι μαύρη οπή η οποία θα ήταν άφθαρτη και διαρκώς θα μεγάλωνε!... ). Ωστόσο εδώ υπάρχει ένα πρόβλημα: Αφού η μαύρη οπή κάποτε εξατμίζεται (και ειδικότερα όπως έδειξε ο Hawking η εξάτμιση γίνεται μέσω θερμικής ακτινοβολίας διαφορετικής της αρχικής πληροφορίας), τότε πού πηγαίνει η πληροφορία που η μαύρη τρύπα είχε συνολικά καταπιεί; Αν η πληροφορία απλώς εξαφανίζεται, τότε παραβιάζουμε την αρχή διατήρησης της πληροφορίας (επομένως της ύλης κι ενέργειας).

Ο ‘t Hooft ήταν αυτός που αναλύοντας το παράδοξο πόρισμα του Hawking έδειξε πώς τα σωματίδια που εισέρχονται μέσα στη μαύρη τρύπα παραμορφώνουν βαρυτικά τον ορίζοντα συμβάντος και ότι αυτή η παραμόρφωση μπορεί να περιγράψει ακριβώς τα σωματίδια που εξέρχονται από τη μαύρη τρύπα με τη μορφή θερμικής ακτινοβολίας. Ο Susskind στη συνέχεια επεσήμανε πως αυτές οι διακυμάνσεις στον ορίζοντα συμβάντος αποτελούν μια πλήρη και συμμετρική περιγραφή (στα πλαίσια της θεωρίας των χορδών) των εισερχομένων και εξερχομένων σωματιδίων προς και από τη μαύρη τρύπα, ακριβώς όπως φωτίζοντας ένα ολόγραμμα παίρνουμε από αυτό μια εικόνα για την πληροφορία που περιέχει. Τώρα στην αναζήτησή μας μπαίνει πλέον για τα καλά και η θερμοδυναμική των μαύρων οπών και ειδικότερα η εντροπία. Τι σχέση έχει όμως η εντροπία με την προηγούμενη συζήτηση; Η (αρνητική) εντροπία είναι απλά ποσότητα χαμένης πληροφορίας, σύμφωνα, άλλωστε με τον τρόπο που ο Shannon όρισε την εντροπία. Η μαύρη οπή καταπίνει ύλη κι ενέργεια, επομένως πληροφορία. Άρα η (θετική) εντροπία της αυξάνεται. Πόσο αυξάνεται όμως και με ποιον τρόπο; Ο Bekenstein έδειξε πως η μαύρη οπή είναι αφενός ένα αντικείμενο μέγιστης εντροπίας (απ’ όλα τα αντικείμενα δηλαδή με τον ίδιο όγκο) και αφετέρου ότι η εντροπία της οπής είναι ανάλογη με το εμβαδό (περιοχή) του ορίζοντα συμβάντος.


Έτσι, έχουμε αισίως φτάσει στην πληρέστερη και σημαντικότερη διατύπωση της ολογραφικής αρχής: Η πληροφορία που περιέχει μια μαύρη οπή μπορεί να ανακτηθεί αποκλειστικά από μια θεωρία διακυμάνσεων του ορίζοντα συμβάντος και η ποσότητα αυτής της πληροφορίας (εντροπία) είναι ανάλογη της επιφάνειας του ορίζοντα συμβάντος- και όχι του όγκου. Με απλά λόγια, μια μαύρη τρύπα, αλλά και κάθε αντικείμενο μέσα στο σύμπαν, είναι μια αποθήκη πληροφορίας, και για να ανακτήσουμε αυτήν την πληροφορία αρκεί να ψάξουμε στην επιφάνεια αυτού του αντικειμένου. Τα πάντα όσα βρίσκονται μέσα σ’ ένα δωμάτιο, υπάρχουν (σε κάποια μορφή), στο ταβάνι, στους τοίχους και στα πατώματα. Όλο το σύμπαν μπορεί να απεικονιστεί πάνω στο ‘τσόφλι’ που το περικλείει, στον δικό του ορίζοντα συμβάντος. Αλλά αυτό ακριβώς δεν κάνει ένα ολόγραμμα, όταν περιέχει και επανεμφανίζει πάνω στην επιφάνεια ενός φιλμ ό, τι βρίσκεται μέσα στο χώρο;

Σύμφωνα με την ολογραφική αρχή, η φωτογραφία του post περιέχει στο μέγιστο 3*10^65 bits πληροφορίας. Κι ας είναι από ένα φλιτζάνι του τσαγιού. Η ολογραφική αρχή, αν και ακόμη αναπόδεικτη, ισχυρίζεται πως υπάρχει μία μέγιστη ποσότητα πληροφορίας στην επιφάνεια πάνω στην οποία περατώνεται μια περιοχή του χώρου. Πιο συγκεκριμένα, μία επιφάνεια με πλευρά ίση με το μήκος Planck (το ελάχιστο δυνατό μήκος) περιέχει ένα bit πληροφορίας. Ο συλλογισμός, που οφείλεται στον ‘t Hooft, προκύπτει από την διαπίστωση ότι η πληροφορία που περιέχει μία μαύρη οπή καθορίζεται από την επιφάνεια του ορίζοντα συμβάντος και όχι από τον όγκο της. Όλο το σύμπαν έχει ορίζοντα συμβάντος. Και όλο το σύμπαν μπορεί να αποτυπωθεί πάνω σ’ ένα κομμάτι καθρέφτη, κομμένο όλο και μικρότερο. Θα μπορούσαμε να βρούμε όλες τις πληροφορίες που αφορούν το σύμπαν μας σ’ ένα κόκκο της άμμου; Γιατί αν το σύμπαν είναι ένα γιγάντιο ολόγραμμα, τότε θα ισχύει ο κανόνας ‘το όλο στο ένα’. Η πιο συνταρακτική διαπίστωση πάντως στα πλαίσια της ολογραφικής αρχής είναι πως όπως ο χώρος δεν καθορίζει τα τοπία (πληροφορίες) μέσα σε αυτόν, έτσι πιθανόν και το μυαλό μας δεν καθορίζει την πραγματικότητα (συνείδηση), αλλά η συνείδηση είναι αυτή που καθορίζει την πραγματικότητα του μυαλού μας. Ας το σκεφτούμε αυτό…
--------------------------------




8/21/08

Η ολογραφική αρχή- Επέκταση


“Θα έλεγα πως στο επιστημονικό και φιλοσοφικό μου έργο, η κύριά μου ανησυχία ήταν η κατανόηση γενικότερα της πραγματικότητας και ειδικότερα της συνείδησης ως μία αδιαίρετη ολότητα, που δεν είναι ποτέ στατική ή πλήρης αλλά πρόκειται για μία χωρίς τέλος διαδικασία κίνησης και ξετυλίγματος...”

David Bohm, Wholeness and the Implicate Order

Είναι το σύμπαν ένα ολόγραμμα, ή ο άνθρωπος το βλέπει. Και ποια η διαφορά; Είναι ο κόσμος κάτι περισσότερο από αυτό που εμείς αντιλαμβανόμαστε για τον κόσμο, και έχει νόημα μια τέτοια ερώτηση; Γιατί να στροβιλίζεται αυτή η αγωνία μες στο μυαλό και τις ψυχές μας αν δεν είχε νόημα; Τι υπάρχει πέρα από τα πράγματα που άμεσα αντιλαμβανόμαστε και πώς μπορούμε να το προσεγγίσουμε; Τι είναι τελικά αυτό που ονομάζουμε ζωή (ή θάνατο) και από πού και πότε απορρέει αυτό που ονομάζουμε νοημοσύνη (και γνώση κατά συνέπεια).

Το 1982 ένα αξιοσημείωτο γεγονός έλαβε χώρα. Στο πανεπιστήμιο του Παρισιού μια ερευνητική ομάδα υπό την καθοδήγηση του φυσικού Alain Aspect ανακάλυψε αυτό που μπορεί να αποδειχθεί ένα από τα σημαντικότερα πειράματα του 20ού αιώνα. Ο Aspect και η ομάδα του ανακάλυψαν ότι υπό ορισμένες συνθήκες τα υποατομικά σωματίδια είναι σε θέση να επικοινωνήσουν ακαριαία το ένα με το άλλο ανεξάρτητα από την απόσταση μεταξύ τους. Δεν πειράζει εάν είναι 10 μέτρα ή 10 δισεκατομμύρια μίλια χώρια. Κάπως κάθε σωματίδιο φαίνεται
πάντα να ξέρει τι κάνει το άλλο. Το φαινόμενο ονομάστηκε κβαντική σύζευξη (quantum entanglement).

Ο David Bohm ήταν ένας από τους πρωτοπόρους στην ερμηνεία του φαινομένου της κβαντικής σύζευξης. Θεώρησε πως ο λόγος που τα υποατομικά μόρια είναι σε θέση να παραμείνουν σε επαφή το ένα με το άλλο ανεξάρτητα από την απόσταση που τα χωρίζει δεν είναι επειδή ανταλλάσσουν κάποιο είδος μυστήριου σήματος, αλλά επειδή η απόστασή τους είναι μια ψευδαίσθηση. Υποστηρίζει ότι σε κάποιο βαθύτερο επίπεδο πραγματικότητας τα σωματίδια, όπως και τα μακροσκοπικά αντικείμενα του καθημερινού κόσμου, δεν είναι μεμονωμένες οντότητες αλλά είναι πραγματικά επεκτάσεις του ίδιου θεμελιώδους ‘Κάτι’.


Για να κατανοήσουμε καλύτερα την ιδέα του Bohm, ο ίδιος προσφέρει το ακόλουθο παράδειγμα. Φανταστείτε ένα ενυδρείο που περιέχει ένα ψάρι. Φανταστείτε επίσης ότι δεν μπορείτε να δείτε το ενυδρείο άμεσα και η γνώση σας για το τι περιέχει προέρχεται από δύο τηλεοπτικές κάμερες, μια που βρίσκεται μπροστά στο ενυδρείο ενώ η άλλη βρίσκεται στην πλευρά του. Αν εσείς κοιτάζετε τις δύο οθόνες των καμερών σε κάποιο άλλο δωμάτιο, θα υποθέσετε ότι πρόκειται για δύο διαφορετικά ψάρια. Καθώς όμως θα συνεχίσετε να παρατηρείτε αυτά τα ‘δύο’ ψάρια, θα διαπιστώσετε τελικά ότι υπάρχει μια ορισμένη σχέση μεταξύ τους. Όταν το ένα γυρίζει, τότε και το άλλο γυρίζει, κάνοντας μια ελαφρώς διαφορετική αλλά αντίστοιχη στροφή. Εάν δεν ενημερωθείτε για την πλήρη κατάσταση, θα καταλήξετε στο συμπέρασμα ότι τα ψάρια πρέπει να αλληλεπιδρούν ακαριαία το ένα με το άλλο. Αυτό, όπως λέει Bohm, είναι ακριβώς που συμβαίνει μεταξύ των σωματιδίων στο πείραμα κβαντικής σύζευξης του Aspect.

Σύμφωνα με τον Bohm, η προφανής σύνδεση μεταξύ των σωματιδίων και όλων των πραγμάτων του κόσμου, υπονοεί ένα βαθύτερο επίπεδο πραγματικότητας για το οποίο δεν έχουμε άμεση γνώση, και στο οποίο όλα τα πράγματα δεν είναι χωριστά μέρη, αλλά απόψεις μιας βαθύτερης και ελλοχεύουσας ενότητας (implicate order ο όρος του Bohm). Και δεδομένου ότι όλα τα πράγματα στο φυσικό κόσμο αποτελούνται από αυτά τα ‘ειδωλόνια’ (eidolons), ο κόσμος ο ίδιος είναι μια προβολή, ένα ολόγραμμα.

O Bohm, δεν ήταν ο μόνος ερευνητής που βρήκε στοιχεία ότι ο κόσμος είναι ένα ολόγραμμα. Εργαζόμενος ανεξάρτητα στον τομέα της έρευνας του εγκεφάλου ο Karl Pribram έχει επίσης πειστεί για την ολογραφική φύση της πραγματικότητας. Ο Pribram απασχολήθηκε με το πώς και πού η μνήμη αποθηκεύεται στον εγκέφαλο. Για δεκαετίες οι πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι αντίθετα με το να είναι περιορισμένη σε μια συγκεκριμένη θέση, η μνήμη βρίσκεται διασκορπισμένη σε όλο τον εγκέφαλο. Σε μία σειρά πειραμάτων, ορόσημων στη δεκαετία του ‘20, ο Karl Lashley βρήκε πως όσο μεγάλο τμήμα από τον εγκέφαλο ενός ποντικιού κι αν αφαιρούσε, δεν μπορούσε να ξεριζώσει τη μνήμη του για το πώς να εκτελεστούν σύνθετες λειτουργίες, που το ποντίκι είχε μάθει πριν από τη χειρουργική επέμβαση. Το μόνο πρόβλημα ήταν ότι κανένας δεν μπορούσε να βρει έναν μηχανισμό που να εξηγεί αυτό το περίεργο φαινόμενο. Κατόπιν, στη δεκαετία του ‘60 Pribram χρησιμοποίησε την έννοια της ολογραφίας και συνειδητοποίησε ότι είχε βρει αυτό που οι νευροφυσιολόγοι έψαχναν. Ο Pribram θεώρησε ότι οι μνήμες κωδικοποιούνται όχι στους νευρώνες, ή τους μικρούς σχηματισμούς ομάδων νευρώνων, αλλά στους σχηματισμούς των νευρικών παλμών που διαπερνούν ολόκληρο τον εγκέφαλο, με τον ίδιο τρόπο που τα σχέδια συμβολής μιας ακτίνας λέιζερ σαρώνουν ολόκληρο το τμήμα της ταινίας που περιέχει μια ολογραφική εικόνα. Με άλλα λόγια, ο Pribram θεώρησε ότι ο εγκέφαλος είναι ο ίδιος ένα ολόγραμμα. Έτσι, ο Pribram εξήγησε επίσης πώς ο ανθρώπινος εγκέφαλος μπορεί να αποθηκεύσει τόσες πολλές μνήμες σε τόσο μικρή περιοχή. Έχει υπολογιστεί ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει την ικανότητα να απομνημονεύσει 10 δισεκατομμύρια bits πληροφοριών κατά τη διάρκεια της μέσης ανθρώπινης διάρκειας ζωής (ή, κατά προσέγγιση, την ίδια ποσότητα πληροφοριών που περιλαμβάνονται σε πέντε τόμους της εγκυκλοπαίδειας Britannica).

Ομοίως έχει ανακαλυφθεί ότι, εκτός από τις άλλες ικανότητές τους, τα ολογράμματα μπορούν, απλά με την αλλαγή της γωνίας στην οποία τα δύο λέιζερ ‘χτυπούν’ ένα κομμάτι της φωτογραφικής ταινίας, να καταγράφουν πολλές διαφορετικές εικόνες στην ίδια επιφάνεια. Έχει δειχθεί ότι ένα κυβικό εκατοστόμετρο μιας ολογραφικής ταινίας μπορεί να περιέχει τουλάχιστον 10 δισεκατομμύρια bits πληροφοριών. Η αποθήκευση της μνήμης δεν είναι ο μόνος γρίφος που γίνεται κατανοητός λαμβάνοντας υπόψη την ολογραφική αρχή του εγκεφάλου. Άλλος ένας είναι πώς ο εγκέφαλος είναι σε θέση να μεταφράσει τη χιονοστιβάδα συχνοτήτων που λαμβάνει μέσω των αισθήσεων. Η κωδικοποίηση και η αποκωδικοποίηση συχνοτήτων είναι ακριβώς ό,τι ένα ολόγραμμα κάνει καλύτερα. Ακριβώς όπως ένα ολόγραμμα λειτουργεί σαν μια συσκευή ικανή να μετατρέψει ένα χωρίς νόημα συνονθύλευμα συχνοτήτων σε μια συνεπή εικόνα, ο Pribram θεωρεί πως ο εγκέφαλος περιέχει επίσης έναν φακό που χρησιμοποιεί τις ολογραφικές αρχές για να μετατρέψει με μαθηματικό τρόπο τις συχνότητες που λαμβάνει μέσω των αισθήσεων στον εσωτερικό κόσμο των αντιλήψεών μας.

Ένα εντυπωσιακό σώμα στοιχείων προτείνει ότι ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί τις ολογραφικές αρχές για να εκτελέσει τις διαδικασίες του. Ο Hugo Zucarelli επέκτεινε πρόσφατα το ολογραφικό παράδειγμα στον κόσμο των ακουστικών φαινομένων. Παρακινούμενος από το γεγονός ότι οι άνθρωποι μπορούν να εντοπίσουν την πηγή των ήχων χωρίς κίνηση των κεφαλιών τους, ακόμα κι αν ακούνε μόνο από το ένα αυτί, ο Zucarelli ανακάλυψε ότι οι ολογραφικές αρχές μπορούν να εξηγήσουν αυτήν την δυνατότητα. Επίσης έχει διαπιστωθεί ότι κάθε μια από τις αισθήσεις μας είναι ευαίσθητη σε ένα πολύ ευρύτερο φάσμα συχνοτήτων από ό,τι υποψιαζόμασταν προηγουμένως. Οι ερευνητές έχουν ανακαλύψει, για παράδειγμα, ότι τα οπτικά συστήματά μας είναι ευαίσθητα σε συχνότητες ήχων, ότι η όσφρησή μας είναι ευαίσθητη σε αυτό που αποκαλείται οσφρητικές συχνότητες (osmic frequencies), καθώς ότι ακόμη και τα κύτταρα στον οργανισμό μας είναι ευαίσθητα σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων.

Αυτή η εντυπωσιακή νέα εικόνα της πραγματικότητας, η σύνθεση Bohm και Pribram, η οποία έχει ονομαστεί το ολογραφικό παράδειγμα (holographic paradigm), έχει βρει τους ένθερμους υποστηρικτές της, αν και πολλοί επιστήμονες την αντιμετωπίζουν με σκεπτικισμό. Μια μικρή αλλά αυξανόμενη ομάδα ερευνητών θεωρεί ότι μπορεί να είναι το ακριβέστερο πρότυπο της πραγματικότητας που η επιστήμη έχει φθάσει ως σήμερα. Περισσότερο από αυτούς, μερικοί θεωρούν ότι η ολογραφική αρχή μπορεί να λύσει μυστήρια ανεξήγητα από την επιστήμη, εντάσσοντας ακόμη και το παραφυσικό ως κομμάτι της φύσης, μέσα στα πλαίσια της ολογραφικής αρχής. Πολλά παραψυχολογικά φαινόμενα γίνονται πιο κατανοητά από την άποψη του ολογραφικού παραδείγματος. Σε έναν κόσμο στον οποίο οι μεμονωμένοι εγκέφαλοι είναι πραγματικά αδιαίρετες μονάδες του μεγαλύτερου ολογράμματος και όλοι διασυνδέονται με όλους απείρως, η τηλεπάθεια μπορεί να είναι η πρόσβαση στο ολογραφικό επίπεδο. Επίσης, ο Stanislav Grof θεωρεί πως το ολογραφικό παράδειγμα μπορεί να αποτελέσει ένα πρότυπο για την κατανόηση πολλών από τα φαινόμενα της λεγόμενης ‘αλλαγής κατάστασης συνείδησης.’ Ο ίδιος είχε επίσης ασθενείς που εμφανίστηκαν να περνούν σε κάποιο είδος συλλογικού ή φυλετικού ασυνείδητου. Άτομα με ελάχιστη ή καμία γνώση έδωσαν ξαφνικά λεπτομερείς περιγραφές επικήδειων πρακτικών του Ζωροαστρισμού και σκηνών από την Ινδική μυθολογία. Σε άλλες περιπτώσεις, υπήρξαν πειστικές περιγραφές ταξιδιών έξω από το σώμα, διόρασης του μέλλοντος, και αναδρομών σε προηγούμενες ζωές. Οι συσχετισμοί βέβαια με τον Jung, το συλλογικό ασυνείδητο, και τη συγχρονικότητα, είναι ολοφάνεροι. Στο βιβλίο του δε ‘Δώρα των άγνωστων πραγμάτων’ ο βιολόγος Lyall Watson περιγράφει την εμπειρία του με μια Ινδονήσια γυναίκα σαμάνο, που με την εκτέλεση ενός τελετουργικού χορού ήταν σε θέση να κάνει ένα ολόκληρο άλσος δέντρων να εξαφανιστεί μέσα σ’ ένα σύννεφο λεπτού αέρα. Ο Watson, καθώς και ένας άλλος έκπληκτος θεατής που παρευρισκόταν, συνέχισαν να προσέχουν τη γυναίκα, η οποία ύστερα έκανε δέντρα να επανεμφανιστούν και να εξαφανιστούν αρκετές φορές διαδοχικά.

Αν και η τρέχουσα επιστημονική κατανόηση δεν μπορεί να ερμηνεύει τέτοια γεγονότα, δοκιμάζει την υποψία πως αυτό που αποκαλούμε ‘σκληρή πραγματικότητα’ είναι μόνο μια ολογραφική προβολή. Ίσως συμφωνούμε σχετικά με αυτό που είναι ‘εκεί’ ή ‘όχι εκεί’ επειδή αυτό που καλούμε πραγματικότητα προκύπτει από μία συναίνεση που ‘προπαρασκευάζεται’ στο επίπεδο του ανθρώπινου συλλογικού ασυνείδητου, όπου όλα τα μυαλά διασυνδέονται επ’ άπειρο. Εάν αυτό ισχύει, τότε πρόκειται για τη βαθύτερη επίπτωση του ολογραφικού παραδείγματος σχετικά με το τι σημαίνει μια εμπειρία, όπως αυτή του Watson, και πώς την αντιμετωπίζουμε ή την αρνούμαστε επειδή δεν έχουμε ‘προγραμματίσει’ τα μυαλά μας με τις πεποιθήσεις που θα την έκαναν πιστευτή. Σε έναν ολογραφικό κόσμο, δεν υπάρχει κανένα όριο, στο βαθμό που μπορούμε να αλλάξουμε την υφή της πραγματικότητας.

Τίποτα δεν είναι αδύνατο, αφού και οι θεμελιώδεις έννοιές μας για την πραγματικότητα γίνονται ύποπτες, μέσα σε έναν ολογραφικό κόσμο, δεδομένου ότι ακόμη και τα τυχαία γεγονότα θα έπρεπε να τα δούμε σύμφωνα με την ολογραφική αρχή και επομένως ‘προκαθορισμένα.’ Οι συγχρονικότητες ή φαινομενικές συμπτώσεις έχουν ξαφνικά νόημα, γιατί ακόμη και τα πιο τυχαία γεγονότα θα εξέφραζαν κάποια ελλοχεύουσα συμμετρία. Και αν ακόμα διαπιστώνεται ότι το ολογραφικό παράδειγμα δεν παρέχει την καλύτερη εξήγηση για την ακαριαία επικοινωνία μεταξύ των υποατομικών σωματιδίων, δείχνει τουλάχιστον ότι θα πρέπει να είμαστε προετοιμασμένοι να επανεξετάσουμε ριζικά τις απόψεις μας για την πραγματικότητα. Γιατί αν η ‘συμπαγότητα’ του κόσμου είναι μόνο μια δευτερεύουσα πραγματικότητα, και το τι είναι ‘εκεί’ είναι τελικά μια ‘ολογραφική θαμπάδα συχνοτήτων,’ και αν ο εγκέφαλος είναι επίσης ένα ολόγραμμα επιλέγοντας μόνο μερικές από τις συχνότητες από αυτήν τη ‘θαμπάδα’ και τις μετασχηματίζει μέσα από τις αισθητήριες αντιλήψεις, τότε τι γίνεται άραγε με την ‘αντικειμενική πραγματικότητα;’ Τιθέμενο απλά, παύει να υπάρχει. Δεδομένου δε ότι οι θρησκείες της Ανατολής έχουν υποστηρίξει από καιρό ότι ο υλικός κόσμος είναι ‘Maya,’ δηλαδή μια παραίσθηση, ακόμη κι αν μπορούμε να σκεφτούμε ότι είμαστε φυσικά όντα που κινούνται μέσα σε έναν φυσικό κόσμο, αυτό επίσης είναι μια παραίσθηση. Ίσως τελικά είμαστε ‘δέκτες’ που επιπλέουμε μέσα σε μία καλειδοσκοπική θάλασσα συχνοτήτων και ό,τι εξάγουμε από αυτήν τη θάλασσα και το μεταμορφώνουμε ριζικά στη φυσική πραγματικότητα είναι μόνο ένα κανάλι από όλες τις δυνατές διαδρομές που υπάρχουν μέσα στο Ολόγραμμα.
---------------------------------------------


8/20/08

Πέρα από την ανθρωπική αρχή


Οι γνώσεις μας για το σύμπαν φτάνουν 10-44 (δέκα στη μείον 44) δευτερόλεπτα μετά την μεγάλη έκρηξη ή καλύτερα μετά το χρόνο 'μηδέν'. Πριν από αυτόν το χρόνο (χρόνος του Planck) η σύγχρονη φυσική καταρρέει. Η φυσική βέβαια έχει καταφέρει να φτάσει μέχρις εκείνη την απειροελάχιστη στιγμή πριν το ...τίποτε. Πρόκειται για ένα αξιοσημείωτο κατόρθωμα. Θα πρέπει όμως πρώτα να σκεφτούμε τι είναι αυτό που τελικά έχουμε καταφέρει.

Μιλάμε για κάποιο χρόνο, πολύ μικρό χρόνο, χωρίς να ξέρουμε τι είναι ο χρόνος. Μιλάμε για κάποια μεγάλη έκρηξη, χωρίς ίσως να μην έγινε έκρηξη καμία. Μιλάμε ακόμη για το τίποτε, ενώ το τίποτε μπορεί να είναι αμέτρητες καταστάσεις. Εξού και το κβαντικό κενό. Συνειδητοποιούμε δηλαδή ότι συνειδητοποιούμε τον κόσμο χρησιμοποιώντας έννοιες και σύμβολα, λέξεις και αριθμούς, που έχουν ισχύ πάντοτε μέσα στ' ανθρώπινα πλαίσια της κατανόησης και που επιπλέον οι ίδιοι μας οι τρόποι προσέγγισης καθορίζουν λίγο ή πολύ τον κόσμο που αντιλαμβανόμαστε, αφού άλλες αρχικές υποθέσεις και συνθήκες θα μας οδηγούσαν πιθανά σε τελείως διαφορετικά συμπεράσματα.


Αυτό βεβαίως δε σημαίνει ότι ήταν άστοχη η προσπάθεια. Δεν θα καταθέσουμε τα όπλα απογοητευμένοι για αυτήν την εγγενή παραδοξότητα καταλήγοντας σε κάποια μηδενιστική και αυτοκαταστροφική αντιμετώπιση. Αντιθέτως θα πρέπει να λατρέψουμε αυτήν την παραδοξότητα και να την κάνουμε κτήμα μας στο μέγιστο δυνατό βαθμό. Αρκεί να καταλάβουμε πως όλη η πραγματικότητά μας αποτελείται από φαντάσματα. Και που συχνά ξεχνάμε ότι είναι τέτοια.


Γιατί άραγε υπάρχει πίσω στο χρόνο ένα φράγμα, το οποίο δεν μπορούμε να περάσουμε; Είναι προσωρινό; Μήπως πάντοτε όλο και πιο πίσω θα υπάρχει ένας περιορισμός που θα μικραίνει, αλλά ποτέ δε θα μηδενίζεται; Γιατί υπάρχουμε και σπουδαιότερα γιατί έχουμε τη δυνατότητα να αναρωτιόμαστε; Ποιος είναι ο σκοπός μας, αν υπάρχει κάποιος προορισμός. Ήταν μοιραίο να γραφτεί αυτό το κείμενο ή είναι το αποτελέσματα κάποιων διακυμάνσεων του κενού που συνέβησαν στην αρχή του χρόνου πριν από 15 δισεκατομμύρια περίπου χρόνια.


Η ανθρωπική αρχή μας λέει ότι ήταν αναπότρεπτη η εμφάνιση μέσα στο σύμπαν νοήμονης ζωής. Και πάλι ωστόσο αντιμετωπίζουμε ένα θεμελιώδες πρόβλημα. Πώς προσδιορίζει κάποιος το τυχαίο, το αναπόφευκτο και πώς ορίζεται η νοημοσύνη και η ζωή. Είδαμε σε προηγούμενα posts ότι ζωή είναι μια διεργασία μείωσης της εντροπίας. Τώρα θα ορίσουμε και τη νοημοσύνη. Νοημοσύνη είναι η ικανότητα επιλογής ανάμεσα σ' ένα πλήθος πιθανών καταστάσεων. Αν το καλοσκεφτούμε θα δούμε πως όλοι οι άλλοι ορισμοί της νοημοσύνης περιλαμβάνονται στον προηγούμενο.


Σε αυτό το σημείο υπάρχει ένα κρίσιμο ερώτημα. Καλά ο άνθρωπος. Διαθέτει την ελεύθερη βούληση καθώς και την ικανότητα να επιλέγει από ένα ευρύ φάσμα δεδομένων. Τα ζώα επίσης, σε μικρότερο έστω βαθμό. Τα φυτά θεωρούμε πως είναι ζωντανά. Είναι όμως και νοήμονα; Η φωτοσύνθεση είναι μια νοήμονη κι ενδεικτική ζωής διεργασία; Θα μπορούσαμε να πούμε πως τα φυτά είναι χαζά, αλλά τότε θα χρειαζόταν να ψάξουμε έξω από αυτά την προέλευση της ζωής και της νοημοσύνης. Γιατί και οι πέτρες φθείρονται έστω κι αν όχι από μόνες τους και χωρίς να το γνωρίζουν. Θα υπάρχει όμως μες το σύμπαν κάποιος νόμος, κάποια πληροφορία που να το καθορίζει. Θα πρέπει επίσης να υπάρχει μες στο σύμπαν και 'κάτι' που να το γνωρίζει.


Αρχίζουμε να διακρίνουμε πως η ανθρωπική αρχή κάπου υστερεί. Προφανώς η ζωή και η νοημοσύνη υπήρξαν πολύ πριν τον άνθρωπο, έστω σε κάποια διαφορετική ή πρωταρχική μορφή. Η ίδια η ύλη εμπεριέχει την ικανότητα της οργάνωσης. Η ενέργεια έχει όλα τα χαρακτηριστικά μιας αλληλεπίδρασης, επομένως μετάδοσης πληροφορίας. Είναι αυτή η πληροφορία νοήμονη; Είναι νοήμονη τη στιγμή που μπορεί να αποδώσει χώρο, χρόνο, συμμετρία; Τι περισσότερο είναι η ζωή από έλλογη οργάνωση; Και τι είναι περισσότερο έλλογο από την αρμονία του σύμπαντος; Από τη δέση και τη ρίξη κάθε συμμετρίας;


Θεωρώ πως η ζωή και η νοημοσύνη ξεκίνησαν μέσα στο σύμπαν τουλάχιστον από κείνον τον περίφημο χρόνο της τάξης των 10-44 δευτερολέπτων. Ίσως τόσος να είναι ο απαραίτητος χρόνος για να διαμορφωθούν όλες οι απαραίτητες φυσικές σταθερές και παράμετροι της ύλης και της ενέργειας, του χώρου και του χρόνου, της ζωής και της νοημοσύνης. Οι αρχικές δονήσεις του κενού όσο τυχαίες και να ήταν υπονοούν το σφρίγος, την πληρότητα και τη μοναδικότητα, καθώς και την ικανότητα διαιώνισης του σύμπαντος. Όλα τα κριτήρια της νοήμονης πληροφορίας και της ζωής.


Είμαι πεπεισμένος ότι η ζωή και η νοημοσύνη είναι έμφυτα και συμπληρωματικά χαρακτηριστικά του σύμπαντος. Δεν ήταν απλώς κατάλληλες όλες οι φυσικές παράμετροι ώστε να εκδηλωθεί το φαινόμενο της ζωής. Το ίδιο το σύμπαν γεννήθηκε μεστό ζωής και πληροφορίας. Κι ενώ τα 'άψυχα' αντικείμενα θα ακολουθούσαν τις κοσμικές πορείες, τα ζωντανά όντα είχαν τη δυνατότητα να κάνουν τις επιλογές τους. Και στο αποκορύφωμα της νοήμονης ζωής ήρθε η επίγνωση. Η επίγνωση βεβαίως ότι ο κόσμος πάντοτε είχε τρόπο να μαθαίνει πού βαδίζει.


Εκεί ακριβώς που τερματίζει η ανθρωπική αρχή, παίρνει τη σκυτάλη μια βαθύτερη συναίσθηση. Πρώτα μας λέει ότι η ανθρωπική αρχή υπήρχε από την αρχή του σύμπαντος, αφού από τότε υπήρχε δόνηση και πληροφορία, επομένως ζωή και νοημοσύνη. Ύστερα μας λέει ότι από την πρώτη στιγμή το σύμπαν είχε τους μηχανισμούς να ξέρει πού και σε τι κατάσταση βρίσκεται. Επομένως υπήρχε και η αυτογνωσία του. Μας λέει επίσης ότι η πιθανοκρατία δεν είναι τίποτε άλλο από ένα πλήθος εκδοχών που οδεύουν προς κάποιες τελικές και σταθερές επιλογές. Μόνο που αυτές οι επιλογές δεν οδηγούνε στην εμφάνιση της ζωής και της νοημοσύνης, αλλά πως η ζωή και νοημοσύνη εμπεριέχονται μέσα στην κατανομή ελέγχοντας τις διαδικασίες. Μας λέει τέλος πως ο μόνος τρόπος για να συμβούν όλα τα πράγματα με τόση φαινομενική τυχαιότητα και τόση εκπληκτική συνέπεια θα πρέπει το σύμπαν να διέπει ένας άγνωστος προς το παρόν αυθορμητισμός και προπάντων κάποια επιτακτικά ζητούμενη ολότητα. Σε αυτήν την τελευταία και καθολική έννοια θα στρέψουμε προσεχώς το ενδιαφέρον...

8/13/08

Εισαγωγή στη θεωρία της πληροφορίας και εντροπία


Είδαμε πως η ζωή μπορεί να θεωρηθεί σαν μία διαδικασία πρόσληψης ελεύθερης ενέργειας από το περιβάλλον, με τη μορφή λόγου χάρη θερμότητας από τον ήλιο και μετατροπή αυτής της ενέργειας σε ωφέλιμο έργο, μειώνοντας την εντροπία της.



Η ζωή βέβαια για να καταφέρει να κανονίσει τις λειτουργίες και τις διαδικασίες της με τρόπο οργανωμένο (η τάξη μειώνει την εντροπία) και να βρίσκεται σε μία όσο το δυνατό συχνότερα κατάσταση ομοιόστασης (θερμοδυναμικής ισορροπίας), θα πρέπει να περιέχει όλους τους απαραίτητους κώδικες- πληροφορίες για να κάνει κάτι τέτοιο. Θα λέγαμε μάλιστα όχι τόσο πληροφορίες, όσο τη δυνατότητα επιλογής από ένα ευρύ φάσμα δεδομένων. Φαίνεται δηλαδή πως η ζωή προκύπτει και οργανώνεται μέσα από ένα σύνολο αρχικών δυνατοτήτων- πιθανοτήτων, επομένως θα πρόκειται για ένα στατιστικό σύνολο πληροφοριών και η ζωή θα είναι το επιστέγασμα μιας πιθανοκρατικής διαδικασίας.



Η εντροπία ως έννοια έρχεται τώρα να διεισδύσει όχι μόνο στις διαδικασίες και τη σημασία του φαινομένου της ζωής, αλλά και σε αυτό που ονομάζουμε πληροφορία. Γιατί; Επειδή εντροπία ονομάζουμε μία συνάρτηση του πλήθους των πιθανών μικροκαταστάσεων ενός συστήματος (ορισμός κατά Boltzmann, ο οποίος γενικεύτηκε από τον Gibbs). Τι σχέση έχει όμως η πληροφορία και η εντροπία; Αν η πληροφορία προκύπτει κι αυτή από ένα στατιστικό σύνολο δεδομένων, τότε θα μπορούσαμε να την κατανοήσουμε μέσω της έννοιας της εντροπίας.



Ο πρώτος που συνειδητοποίησε τη σχέση ανάμεσα στην εντροπία και στην πληροφορία ήταν ο Shannon. Κατά τον Shannon, η εντροπία της πληροφορίας (information entropy) ή απλώς εντροπία, είναι ένα μέτρο της ποσότητας πληροφορίας που περιέχεται σ' ένα μήνυμα. Όπως δηλαδή κατά την κλασσική έννοια η εντροπία αποτελεί ένα μέτρο του πλήθους των πιθανών μικροκαταστάσεων ενός συστήματος, η εντροπία κατά τη θεωρία της πληροφορίας (information theory) αποτελεί ένα μέτρο του πλήθους των πιθανών 'μεταφράσεων' που περιέχει ένα μήνυμα. Γι' αυτό άλλωστε η εντροπία κατά Shannon έχει ως μονάδες bits (στο δυαδικό σύστημα).



Θα χρησιμοποιήσω σε αυτό το σημείο ένα παράδειγμα για να γίνει η έννοια πιο κατανοητή. Ας θεωρήσουμε την περίπτωση στριψίματος ενός νομίσματος. Τα πιθανά αποτελέσματα είναι δύο. Κορώνα ή γράμματα. Σε κάθε ρίψη στην περίπτωση ενός κανονικού νομίσματος η πιθανότητα να έρθει κορώνα είναι ίση με την πιθανότητα να έρθει γράμματα και ίση με 1/2 (50% δηλαδή) . Κάθε ρίψη αντιστοιχεί και σε ένα bit πληροφορίας. Σε αυτήν την περίπτωση η εντροπία είναι μέγιστη, αφού και η αβεβαιότητα είναι μέγιστη, και περιέχεται η μέγιστη δυνατή ποσότητα πληροφορίας στο μήνυμα (ρίψη του νομίσματος). Αν το νόμισμα ήταν κίβδηλο, τότε θα έφερνε διαρκώς π.χ. κορώνα, η πιθανότητα θα ήταν 1 (100%), η αβεβαιότητα ανύπαρκτη και η εντροπία μηδενική [1]. Βλέπουμε δηλαδή ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της εντροπίας: Είναι μέγιστη όταν οι πιθανότητες είναι ίσες και τότε το μήνυμα εμπεριέχει τη μέγιστη δυνατή ποσότητα πληροφορίας (ή το μέγιστο δυνατό ρυθμό μετάδοσής της).



Η προσέγγιση της εντροπίας ως ποσότητα πληροφορίας αποκτά εξαιρετικό ενδιαφέρον αν μάλιστα κάποιος σκεφτεί τις προεκτάσεις που μπορεί να έχει στη σύγχρονη επιστήμη. Εδώ και καιρό για παράδειγμα η κοσμολογία και η κβαντική φυσική προσπαθούν να βρουν ένα κοινό σημείο επαφής ώστε να ενοποιηθούν σε μία και μοναδική θεωρία του σύμπαντος. Οι μαύρες οπές (σε συνδυασμό ίσως με τη θεωρία των χορδών) προσφέρουν ένα πρώτο υλικό προς αυτήν την κατεύθυνση. Οι μαύρες οπές έχουν εντροπία. Η εντροπία τους αυξάνεται διαρκώς στο βαθμό που καταπίνουν ύλη (κι επομένως κωδικοποιημένη στην ύλη πληροφορία). Ο ορίζοντας συμβάντος της μαύρης οπής είναι ακριβώς η περιοχή πίσω από την οποία υπάρχει όλη αυτή η κρυμμένη πληροφορία. Επομένως η εντροπία της μαύρης οπής σχετίζεται με την ποσότητα πληροφορίας που περιέχει η μαύρη οπή και η οποία πληροφορία για εμάς είναι απροσπέλαστη. Από κει και ύστερα αναλαμβάνει η ολογραφική αρχή, η οποία λέει πως οτιδήποτε υπάρχει μέσα στον όγκο πίσω από τον ορίζοντα συμβάντων, μπορεί να αναπαραχτεί από μία θεωρία που μελετάει ό,τι βρίσκεται στο εμβαδό που περικλείει αυτήν την περιοχή (φανταστείτε μια σφαίρα που ό,τι θέλουμε να μάθουμε γι' αυτήν μπορούμε να το εξάγουμε από την επιφάνειά της). Μήπως λοιπόν οι μαύρες οπές είναι γιγάντιες αποθήκες πληροφοριών; Μήπως η ύλη δεν είναι τίποτε άλλο από κάποιους συγκεκριμένους συνδυασμούς (κβαντικών) μικροκαταστάσεων, στις οποίες μάλιστα τυχαίνει να μεγιστοποιείται η εντροπία; Μήπως η ίδια η ζωή είναι ένα σύνολο μικροκαταστάσεων- πληροφοριών και υπόκειται στους κανόνες της εντροπίας;



Η θεωρία του Shannon είναι πράγματι εξαιρετικά σημαντική και χρειάζεται πολύ μελέτη για να γίνει κατανοητή, αφού η εντροπία είναι από τις δυσκολότερες και πιο αφηρημένες έννοιες. Ωστόσο, προσωπικά θα ήθελα να ρίξω περισσότερο το βάρος στη σχέση της εντροπίας και της πληροφορίας με αυτό που ονομάζουμε ζωή. Στο προηγούμενο post αναφέρθηκα στην προσέγγιση της ζωής ως διαδικασία παραγωγής αρνητικής εντροπίας. Σε αυτό το post είδαμε πως η εντροπία είναι ποσότητα πληροφορίας (πιο σωστά δυνατότητα πληροφορίας από μία ποσότητα δεδομένων). Συνδέοντας τις δύο προηγούμενες προτάσεις καταλήγουμε στο συμπέρασμα πως η ζωή δεν είναι τίποτε άλλο από ένα (οργανωμένο) σύνολο πληροφοριών, τέτοιο ώστε μέσα από μία αρχική κατάσταση μέγιστης εντροπίας (πολλών και ίσων πιθανών συνδυασμών), να οδεύει προς μία κατάσταση ελάχιστης εντροπίας, μέσω της οργάνωσης, του μεταβολισμού, της αναπαραγωγής και της παραγωγής αν θέλετε νοήμονων (επομένως οργανωμένων) σκέψεων. Βλέπουμε δηλαδή πως η ζωή από τη φύση της είναι νοήμονη, αφού περιέχει τους απαραίτητους κώδικες με τη μορφή είτε γονιδίων είτε φυσικών ιδιοτήτων (αδράνεια, φόρτιση, πόλωση, κοκ.). Από την άλλη πλευρά και η νοημοσύνη εμπεριέχει τη ζωή, αφού έχει την ικανότητα να επιλέγει και να οργανώνει τις (ισοδύναμες ή όχι) πιθανότητες που τις προσφέρονται. Θεωρώ πως καταλήξαμε σε ένα αν μη τι άλλο... ολοζώντανο και νοήμον πόρισμα για τη ζωή και το σύμπαν. Το σύμπαν γεννήθηκε ευθύς εξαρχής 'φέρον την πληρότητα', έχοντας δηλαδή μέσα του την απαραίτητη πληροφορία για την εξέλιξή του. Επομένως το σύμπαν ήταν ανέκαθεν νοήμον και ζωντανό. Σημασία δεν έχει τόσο η μορφή της ζωής ή της νοημοσύνης, όσο το γεγονός ότι η ζωή και η νοημοσύνη υπήρξαν συμπληρωματικές και σύμφυτες προοπτικές του σύμπαντος. Η εντροπία είναι η κοινή έννοια κλειδί.




Παραπομπές:


Μια εισαγωγή στη θεωρία της πληροφορίας και την εντροπία, του Tom Carter, η οποία περιέχει κι ένα πολύ ωραίο παράδειγμα εφαρμογής στο γονιδίωμα: An introduction to information theory and entropy.


Το πρωτότυπο κείμενο του Shannon: A Mathematical Theory of Communication.



ΥΣ. 1 Για την πληρέστερη δομή του κειμένου και λόγους σύγκρισης παραθέτω τους δύο τύπους για την εντροπία, κατά Gibbs (θερμοδυναμική εντροπία) και κατά Shannon (πληροφορική εντροπία) αντίστοιχα:

S = kln(1/p)
H = Kln(1/p).

Βλέπουμε ότι η ομοιότητα είναι κάτι παραπάνω από εμφανής. Το k (ή K) είναι μία σταθερή αναλογίας. Ο λογάριθμος υπάρχει ώστε η συνάρτηση να έχει κάποιες επιθυμητές ιδιότητες (π.χ. προσθετικότητα). Το p εκφράζει την πιθανότητα (να εμφανιστεί ένας συγκεκριμένος συνδυασμός πληροφορίας. Υπόψη δεν είναι όλοι οι συνδυασμοί πληροφορία. Υπάρχουν συνδυασμοί με εντροπία μηδέν κι επομένως με μηδενική ποσότητα πληροφορίας).


ΥΣ. 2 Θα μπορούσα να αναλύσω τη φωτογραφία του post (σχετική με έναν κλάδο της πληροφορικής που ονομάζεται cybernetics και στον οποίον εμπλέκεται τόσο η θεωρία της πληροφορίας του Shannon όσο και η έννοια της πληροφορικής εντροπίας). Στη φωτογραφία βλέπουμε τέσσερις ανθρώπους με κουκούλες στα πρόσωπα, σαν να λέμε ότι είναι ισοδύναμοι. Αν θεωρήσουμε πως αυτοί οι άνθρωποι αντιστοιχούν σε στοιχεία ενός χώρου πιθανοτήτων, στοιχεία δηλαδή ενός στατικού συνόλου, τότε οι κουκούλες υπονοούν τη 'μη διακριτότητά' τους κι επομένως τις ίσες πιθανότητες όλων των συνδυασμών τους. Οι τέσσερις άνθρωποι λοιπόν (όπως είπαμε τέσσερα στοιχεία ή 'άτομα' σε ένα στατιστικό χώρο φάσεων), μπορούν να βρεθούν μαζί (θα λέγαμε όλοι σ' ένα κουτί) ή ανά δύο σε δύο διαφορετικά κουτιά ή ένας και τρεις ή ένας-ένας-τρεις ή τελικά ο καθένας μόνος του και σε διαφορετική θέση (την οποία καλέσαμε 'κουτάκι' σε ένα στατιστικό χώρο). Χρησιμοποιώντας τον τύπο της εντροπίας, αποδεικνύεται πως η εντροπία είναι μηδενική όταν και οι τέσσερις είναι μαζί, αυξάνεται καθώς διαμοιράζονται σε διαφορετικές θέσεις- κουτάκια και γίνεται μέγιστη όταν ο καθένας καταλαμβάνει και ξεχωριστή θέση. Μήπως αυτό το γεγονός υποδεικνύει ένα γενικότερο φαινόμενο της ζωής να μας 'έχει χωριστά', αφού τότε μεγιστοποιείται η εντροπία επομένως και η πληροφορία (οπότε και η δυνατότητα ανάπτυξης νοημοσύνης) που υπάρχει μέσα στη συγκεκριμένη 'κοινωνική κατανομή'; Μήπως, εφόσον η εντροπία μεγιστοποιείται στις ίσες πιθανότητες, από όλα τα πολιτεύματα η δημοκρατία ταιριάζει καλύτερα στη φύση; Άραγε γι' αυτό όταν μένουμε μόνοι τρέχουμε στην παρέα για να μειώσουμε την εντροπία, αλλά πλέον όταν κάτσουμε 'σ' ένα κουτί όλοι μαζί', η εντροπία μηδενίζεται και η σκέψη μας (μέσω της πρόσληψης πληροφοριών) ακυρώνεται; Θεωρώ πως οι σκέψεις μου δεν τα πάνε καθόλου άσχημα. Αν μη τι άλλο βρήκα ίσως το ισχυρότερο άλλοθι για να δικαιολογήσω την απέραντη και βαθύτερη του κόσμου μοναξιά...

8/5/08

Ζωή και Εντροπία




Θεωρούμε συχνά πως η ζωή είναι ένα βιολογικό φαινόμενο που ξεκίνησε από την εμφάνιση των πρώτων βιομορίων βασισμένων σε ενώσεις του άνθρακα και ικανών να αποθηκεύουν, να μεταποιούν και να αναπαράγουν τη γενετική τους πληροφορία, χωρίς να λογαριάζουμε το βαθμό πολυπλοκότητας. Με αυτή τη λογική η ζωή δεν ξεπερνά τα πλαίσια μίας διεργασίας που στηρίζεται στον μεταβολισμό και στην αναπαραγωγή των 'έμψυχων' οργανισμών σε αντιπαράθεση με τα υπόλοιπα πράγματα που ονομάζουμε 'άψυχα' αντικείμενα. Αν σκεφτούμε όμως από τη μία πλευρά ότι ένας οργανισμός μπορεί να παραμείνει ζωντανός χωρίς να μεταβολίζεται και να αναπαράγεται όπως λόγου χάρη ένα βακτήριο 'θαμμένο' κάτω από τους πάγους των πόλων ή στην κατάψυξη ενός εργαστηρίου, ενώ από την άλλη μεριά υπάρχουν αντικείμενα τα οποία παρότι δεν είναι ζωντανά μπορούν να μεταβάλλονται και να διαιωνίζονται όπως τα σωματίδια του μικρόκοσμου ή ακόμη και αφηρημένες έννοιες και ιδέες των ανθρώπων, τότε θα μπορούσαμε να σκεφτούμε πώς θα διευρύναμε τον ορισμό της ζωής με τέτοιον τρόπο ώστε να αποκτήσουμε μία πληρέστερη όσο και ακριβέστερη αντίληψη για τη ζωή.


Ποιο θα μπορούσε να είναι το βασικό και αδιάψευστο στοιχείο για τη ζωή; Μπορούμε να πούμε ότι τα μιμίδια του Dawkins είναι ζωντανές οντότητες αφού μπορούν να αυτοσυντηρούνται και να αναπαράγονται ακριβώς όπως οι βιολογικοί υιοί; Τα πλάσματα της ανθρώπινης φαντασίας δεν έχουν όλα τα χαρακτηριστικά μιας ζωντανής οντότητας, αφού υπάρχουν κι εξελίσσονται παράλληλα και ίσως ως ένα βαθμό ανεξάρτητα από τους ανθρώπους; Ένα ηλεκτρόνιο το οποίο μπορεί να 'αποφασίζει' πώς θα συμπεριφερθεί, ως κύμα ή ως σωματίδιο, δεν δείχνει χαρακτηριστικά της ζωής, η οποία μπορεί να μεταβάλλεται από μόνη της ανάλογα με τις συνθήκες; Κάποιος θα μπορούσε να πει ότι είναι υπερβολικό να επεκτείνουμε τόσο πολύ τον ορισμό και το πλαίσιο των ζωντανών ειδών, αλλά στην πραγματικότητα θα είχε πέσει στο σφάλμα να κρίνουμε κάτι εξ ιδίων. Γιατί τελικά ζωή ονομάζουμε πάντοτε αυτό που εμείς θεωρούμε πως είναι ζωή, επομένως εξορισμού θεωρούμε ότι ζωή είναι μια ιδέα μας.


Τι θα μπορούσε να είναι ζωή; Ποιο είναι το κύριο, το καταλυτικό χαρακτηριστικό της; Οι αλχημιστές θα έλεγαν πως είναι η 'ζωική δύναμη', η vis vitalis, η οποία έρχεται από τους 'ουρανούς' κι εμψυχώνει τα σώματα. Οι αρχαιότεροι λαοί μιλούσαν για τον αιθέρα ή το κοσμικό 'πράνα' το οποίο και παρέχει όλα τα απαραίτητα της ζωής 'συστατικά'. Στην εποχή μας η λέξη που έρχεται κατ' ευθείαν στο μυαλό είναι η λέξη ενέργεια. Αντί όμως να φανταστούμε κάποιο είδος νέας, άγνωστης ενέργειας, θα στραφούμε στα είδη ενέργειας που γνωρίζουμε ήδη. Ο Boltzmann, το 1875, κτίζοντας σε προηγούμενες σκέψεις των Clausius και Kelvin, θα πει: 'Ο καθολικός αγώνας της επιβίωσης των έμψυχων όντων δεν είναι ένας αγώνας για πρώτες ύλες- αυτές για τους οργανισμούς είναι ο αέρας, το νερό και το χώμα- ούτε για ενέργεια η οποία βρίσκεται μέσα στο σώμα με τη μορφή θερμότητας, αλλά ένας αγώνας για [αρνητική] εντροπία, η οποία παρέχεται κατά τη μεταφορά ενέργειας από το θερμό ήλιο προς την κρύα γη.' [1]. Ο Boltzmann δηλαδή θεώρησε όχι μόνο ότι η ζωή θρέφεται σε τελική ανάλυση από ενέργεια (αφού όλες οι πρώτες ύλες που καταναλώνουμε αξιοποιούνται με τη μορφή θερμότητας) αλλά και ότι επιπλέον το κύριο χαρακτηριστικό σε αυτή τη διαδικασία είναι η μείωση της εντροπίας. Ο Schrödinger, το 1944, στο κλασικό βιβλίο του 'Τι είναι ζωή;' και συνεχίζοντας τη σκέψη του Boltzmann, εξηγεί: 'Επιτρέψτε μου να πω πρώτα, ...., ότι θα άφηνα τη συζήτηση να στραφεί στην ελεύθερη ενέργεια. Πρόκειται για την πλέον οικεία έννοια σ' αυτό το περιεχόμενο...'


Φτάσαμε πολύ γρήγορα και σχετικά εύκολα σε ένα καθολικό και συνάμα θεμελιώδες γνώρισμα- ορισμό της ζωής: Ζωή είναι μία διεργασία η οποία χαρακτηρίζεται από την πρόσληψη ελεύθερης ενέργειας και την παραγωγή αρνητικής εντροπίας. Σε αυτό το σημείο θα χρειαστεί να γίνουν κάποιες σημαντικές διευκρινήσεις σχετικά με τις έννοιες. Στη φυσική υπάρχει ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος. Μας λέει πως όλες οι φυσικές διεργασίες είναι μη αντιστρεπτές. Δηλαδή υπάρχουν πάντα απώλειες ενέργειας με τη μορφή π.χ. θερμότητας, έτσι ώστε μία μηχανή όπως και οτιδήποτε άλλο να μη μπορεί να δουλεύει επ' αόριστο χωρίς να παίρνει καινούργια ενέργεια. Αυτή η 'φθορά' των πάντων έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της εντροπίας. Ακόμη δηλαδή κι αν ένα σύστημα χάσει εντροπία (π.χ. κάτι που κρυώνει), η συνολική εντροπία του σύμπαντος αυξάνει. Για παράδειγμα ένα ποτήρι με νερό που κρυώνει μειώνει την εντροπία του αλλά αυξάνει ταυτόχρονα η εντροπία του περιβάλλοντος και μάλιστα σε μεγαλύτερο βαθμό. Η εντροπία είναι πάντα κάτι που αυξάνεται. Η εντροπία μπορεί να γίνει αντιληπτή με τρεις διαφορετικούς τρόπους. Ως θερμότητα ανά βαθμίδα θερμοκρασίας, ως αύξηση της αταξίας του συστήματος και ως απώλεια πληροφορίας (για τον τελευταίο ορισμό σε επόμενο post). Η ελεύθερη ενέργεια του Gibbs ή απλά ελεύθερη ενέργεια, είναι το μέγιστο ποσό ενέργειας με τη μορφή έργου μπορεί κάποιος να πάρει από μία διεργασία (αρκεί να είναι αντιστρεπτή).


Η ζωή επομένως χαρακτηρίζεται από αυτήν την ικανότητα μείωσης της εντροπίας, παραγωγή δηλαδή αρνητικής εντροπίας (negentropy). Μάλιστα όταν η NASA ανέθεσε στον Lovelock να κατασκευάσει ένα μηχανισμό ανίχνευσης ζωής για την αποστολή στον Άρη, εκείνος αναρωτώμενος πώς θα μπορούσε να ανακαλύψει μια οποιαδήποτε μορφή ζωής είπε: 'Θα έψαχνα για μια μείωση της εντροπίας, μια κι αυτό είναι ένα γενικό χαρακτηριστικό της ζωής'. Ας ανιχνεύσουμε λοιπόν κι εμείς μια τέτοια μείωση ή παραγωγή αρνητικής εντροπίας στην περιοχή γύρω μας. Η τακτοποίηση των προσωπικών μας αντικειμένων φέρνει την τάξη κι επομένως τη μείωση της εντροπίας του δωματίου μας. Το κρύο λουτρό που κάνουμε το καλοκαίρι, καθώς και ο ιδρώτας μας βοηθάνε να αποβάλλουμε θερμότητα κι επομένως να μειώσουμε την εντροπία του σώματος. Όλος ο μεταβολισμός μας είναι ένας μηχανισμός που ως τελική συνέπεια έχει τη μείωση της εντροπίας. Η οργάνωση των σκέψεών μας βοηθάει στην τακτοποίησή τους επομένως στη μείωση της εντροπίας.


Είμαστε μηχανές που παίρνουν ελεύθερη ενέργεια από το περιβάλλον, τη μετατρέπουν σε ωφέλιμο έργο και καταφέρνουν έτσι να μειώνουν την εντροπία (μη γελαστούμε: η εντροπία που αφήνουμε στο περιβάλλον είναι πάντα περισσότερη αλλιώς θα παραβιάζαμε τον 2ο θερμοδυναμικό νόμο!). Ωστόσο κι ένα φλιτζάνι με ζεστό καφέ καθώς κρυώνει μειώνει την αταξία του κι επομένως μειώνει την εντροπία του. Είναι ένα φλιτζάνι του καφέ ζωντανό; Προφανώς όχι, αλλά απ' ό,τι φαίνεται το φλιτζάνι με τον καφέ εμπεριέχει μέσα του όλες τις απαραίτητες πληροφορίες και τις ίδιες ιδιότητες που έχει κι ένας ζωντανός οργανισμός για να τα καταφέρει. Το φλιτζάνι με τον καφέ δεν είναι ζωντανό επειδή χάνει θερμότητα και μειώνει την εντροπία του στον ίδιο βαθμό που δεν είναι ζωντανό επειδή το νερό εξατμίζεται και χάνει βάρος. Προφανώς δηλαδή και ο ορισμός της ζωής μέσω της μείωσης της εντροπίας μπορεί να είναι ακριβής αλλά δεν είναι πλήρης. Είναι πάντως περισσότερο θεμελιώδης από τον ορισμό της ζωής μέσω του μεταβολισμού και μόνο. Οπότε μπορούμε να θεωρήσουμε ότι κάναμε στη διαδρομή της κατανόησής μας του φαινομένου της ζωής ένα σημαντικό και αρκετά μεγάλο βήμα. Τουλάχιστον ανοίξαμε ένα παράθυρο στη σκέψη προς μεγαλύτερους ορίζοντες.


ΥΣ. Η απλή σκέψη πάντοτε βοηθά τον άνθρωπο στην εξαγωγή ορθών συμπερασμάτων. Καθώς κοιτούσα τη φωτογραφία του post, συνειδητοποίησα το πόσο ανάγκη έχει το φυτό από το βράχο και προφανώς από τον αέρα για να υπάρξει. Η ζωή δηλαδή δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς όλα τα άψυχα πράγματα στα οποία στηρίζεται και από τα οποία θρέφεται (για να μην πω από άλλες ζωντανές υπάρξεις), έτσι ώστε δεν έχει νόημα να προσδιορίζουμε τη ζωή έξω από αυτήν τη σχέση. Αυτό που ονομάζουμε 'άψυχος κόσμος' συμμετέχει στο φαινόμενο της ζωής εξίσου με αυτό που ονομάζουμε 'έμψυχος κόσμος', έτσι ώστε τα όρια μεταξύ του 'νεκρού' και του 'ζωντανού' να είναι μάλλον απατηλά. Ένας ζωντανός οργανισμός δε θα μπορούσε να υπάρξει όχι μόνον αν του αφαιρούσαμε το έδαφος, το φως, τον αέρα, το σύμπαν αλλά θα κατέρρεε αμέσως αν παίρναμε και μόνο το χώρο και το χρόνο. Θα αφανιζόταν έστω κι αν αφαιρούσαμε από μέσα του το κενό. Θεωρώ λοιπόν πως το ύστατο μυστικό της ζωής σε αυτό ακριβώς το κενό αναφέρεται και προφανώς το κβαντικό κενό, που σφύζει από αμέτρητα μικροσκοπικά σωματίδια κι επομένως απ' όλη την απαραίτητη ενέργεια να τροφοδοτήσει αυτό που αποκαλούμε ζωή.

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.