Category Archives: Filozofija fizike

Šta je to filozofski aspekt fizike?

Filozofski aspekt fizike bavi se osnovnim pitanjima, konceptima i metodama koji se odnose na prirodu fizičke stvarnosti, njezinu strukturu i funkcioniranje. Evo nekoliko ključnih filozofskih aspekata fizike:

  1. Ontologija: Ovaj aspekt odnosi se na prirodu stvarnosti i ono što zaista postoji. U fizici se istražuje je li svijet sačinjen od diskretnih ili kontinuiranih entiteta, koje osnovne čestice materija postoje i sl.
  2. Objašnjenje i uzrok: Fizika traži objašnjenja fenomena i nastoji identificirati uzroke promatranih efekata. Filozofski gledano, postavlja se pitanje o prirodi objašnjenja u fizici i jesu li ona uzročne prirode.
  3. Metafizika vremena i prostora: Ovaj aspekt bavi se prirodom vremena i prostora. Teorija relativnosti snažno je utjecala na ovo razmatranje, posebno u vezi s strukturom kontinuuma prostor-vrijeme.
  4. Metodologija i teorija znanosti: Ovaj aspekt odnosi se na metode i principe prema kojima rade fizičari. Rasprave o induktivizmu, deduktivizmu, falsifikaciji, znanstvenim revolucijama itd. dio su ovog područja.
  5. Interakcija između promatrača i promatranog: Ovdje se istražuje kako uloga promatrača i mjerenja u fizici utječe na rezultate i njihovo tumačenje.
  6. Teorija kvantne mehanike i stvarnost: Kvantna fizika postavlja filozofska pitanja o prirodi stvarnosti, ulozi promatrača i mjerenju. Rasprave o Kopenhagenskoj interpretaciji, Einsteinovom ‘začaranom udaljenom djelovanju’ i realizmu igraju važnu ulogu.

Ovi aspekti odražavaju dubok odnos između filozofije i fizike jer istražuju osnovne koncepte i pretpostavke koje oblikuju našu predodžbu o svijetu i naše razumijevanje prirode.

Šta bi moglo biti pogrešno u modernoj fizici?

Iako su fizičari postigli mnogo toga, još uvijek postoje mnoge tajne o svemiru koje ostaju neriješene. Na primjer, jedan od glavnih problema s kojim se suočava moderna fizika je pokušaj ujedinjenja svih sila prirode pod jednim krovom. Iako su fizičari uspjeli ujediniti elektromagnetizam i slabe i jake nuklearne sile, gravitacija još uvijek stoji neovisno i do danas nemamo kvantni opis gravitacije ⁴.

Također, postoje i drugi problemi poput tamne tvari i tamne energije koje su još uvijek misterija za fizičare ⁴. Postoji mogućnost da neke teorije moderne fizike budu pogrešne ili nepotpune, ali to je dio znanstvenog procesa i stalnog napretka u razumijevanju svemira oko nas.

Izvori informacija: Bing chat razgovor, 23.6.2023
(1) The problems with modern physics | Space. https://www.space.com/problems-modern-physics-universe-mysteries.html.
(2) Fizika – Wikipedija. https://hr.wikipedia.org/wiki/Fizika.
(3) Pronađen Higgsov bozon: Zašto je ovo najvažnije otkriće u modernoj fizici?. https://www.jutarnji.hr/life/znanost/pronaden-higgsov-bozon-zasto-je-ovo-najvaznije-otkrice-u-modernoj-fizici-1372959.
(4) 8. Aristotel – unizg.hr. https://www.pmf.unizg.hr/_download/repository/8._Aristotel_2021%5B3%5D.pdf.
(5) Could any theories of modern physics be wrong? – Quora. https://www.quora.com/Could-any-theories-of-modern-physics-be-wrong.
(6) Shock result in particle experiment could spark physics revolution – BBC. https://www.bbc.com/news/science-environment-60993523.

Šta je to strukturni realizam?

Strukturalni realizam se često karakterizira kao gledište da nam naučne teorije govore samo o obliku ili strukturi svijeta koji se ne može promatrati, a ne o njegovoj prirodi. Ovo ostavlja otvorenim pitanje da li se priroda stvari postavlja kao nespoznatljiva iz nekog razloga ili je potpuno eliminirana.

Vrijeme možda ne postoji, prema fizičarima i filozofima – ali to je u redu

Da li vrijeme postoji? Odgovor na ovo pitanje može izgledati očigledno: naravno da postoji! Samo pogledajte na kalendaru ili sat.

Ali razvoj događaja u fizici ukazuje da je nepostojanje vremena otvorena mogućnost, i jedna koju bi trebalo uzeti ozbiljno.

Kako to može biti, i šta bi to značilo? To će uzeti malo vremena da objasnim, ali ne brinite: čak i ako vrijeme ne postoji, naši životi će se nastaviti kao i obično.

Kriza u fizici
Fizika je u krizi. Za prošlog stoljeća ili tako, mi smo objasnili svemir sa dvije mahnito uspješne fizičke teorije: opšta relativnost i kvantna mehanika.

Kvantna mehanika opisuje kako stvari rade u nevjerojatno malenom svijetu čestica i interakciji čestica. Opšta relativnost opisuje veliku sliku gravitacije i kako se objekti kreću.

Obje teorije rade izuzetno dobro same po sebi, ali se misli da su u sukob jedna s drugom. Iako prava priroda sukoba je kontroverzna, naučnici se uglavnom slažu obje teorije moraju biti zamijenjene novim, još opštijim teorijama.

Fizičari žele razviti teoriju “kvantne gravitacije” koja zamjenjuje opštu relativnost i kvantnu mehaniku, a snimanje je izuzetan uspeh oba. Takva teorija bi objasnila kako velika slika gravitacije radi na minijaturnim česticama.

Vrijeme u kvantnoj gravitaciji


Ispostavilo se da je stvaranje teorije kvantne gravitacije izuzetno teško.

Jedan od pokušaja da se prevaziđe sukob između te dvije teorije je teorija struna. Teorija struna zamjenjuje čestice strunama koje vibriraju u čak 11 dimenzija.

Međutim, teorija struna se suočava sa još jednom poteškoćom. Teorije struna pružaju niz modela koji opisuju univerzum slično našem, i zapravo ne daju nikakva jasna predviđanja koja bi se mogla testirati eksperimentima kako bi se otkrilo koji je model pravi.

U 1980-im i 1990-im, mnogi fizičari su postali nezadovoljni teorijom struna i došli sa nizom novih matematičkih pristupa kvantnoj gravitaciji.

Jedan od najistaknutijih od njih je petlja kvantne gravitacije, koji predlaže da tkanje prostora i vremena se sastoji od mreže izuzetno malih diskretnih komada, ili “petlji”.

Jedan od izuzetnih aspekata petlje kvantne gravitacije je da se čini da u potpunosti eliminira vrijme.

Kvantna gravitacija petlje nije samo da ukida vrijeme: također čini niz drugih pristupa za uklanjanje vremena kao temeljni aspekt stvarnosti.

Pojavno vrijeme


Dakle, znamo da nam treba nova fizička teorija da objasnimo svemir i da ta teorija možda neće sadržavati vrijeme.

Pretpostavimo da se takva teorija pokaže tačna. Da li bi bilo slijedilo da vrijeme ne postoji?

Zakonično je, a ovisi o onome što mislimo na postojanje.

Teorija fizike ne uključuju nikakve tablice, stolice ili ljude, a ipak još uvijek prihvaćamo ta stolove, stolice i ljude.

Zašto? Jer pretpostavljamo da takve stvari postoje na višem nivou od onog koji fizika opisuje.

Mi kažemo da stolovi, na primjer, “izlaze” iz osnovne fizike čestica koje jure po svemiru.

Ali dok imamo dobar osjećaj kako sto bi mogao biti napravljen od osnovnih čestica, nemamo pojma kako vrijeme može biti “napravljeno od” nečeg osnovnog.

Dakle, osim ako možemo doći do dobrog računa o tome kako nastaje vrijeme, nije jasno da možemo jednostavno pretpostaviti da postoji vrijeme.

Vrijeme možda ne postoji ni na jednom nivou.

Vrijeme i agencija


Reći da vrijeme ne postoji ni na jednom nivou je kao da kažete da uopšte stolovi ne postoje.

Pokušati opstati u svijetu bez stolova može biti teško, ali boravak u svijetu bez vremena čini se pozitivno katastrofalan.

Čitavi naši životi su izgrađeni oko vremena. Planiramo za budućnost, s obzirom na ono što znamo o prošlosti. Držimo ljude moralno odgovornim za svoje prošle akcije, sa ciljem da bi ih grdili kasnije.

Vjerujemo da budemo posrednici (osobe koje mogu raditi stvari) dijelom i zbog toga možemo planirati djelovati na način koji će dovesti do promjene u budućnosti.

No, šta je poenta djelovanja koje treba dovesti do promjena u budućnosti, kada, u vrlo stvarnom smislu, nema budućnosti?

Koja je svrha kažnjavanja nekoga za prošla djelovanja, kad nema prošlosti?

Otkriće da vrijeme ne postoji, čini se da bi cijeli svijet zaustavilo.

Mi ne bismo imali razloga da se podignemo iz kreveta.

Posao kao i obično


Postoji izlaz iz nereda.

Dok bi fizika mogla eliminirati vrijeme, čini se da uzročnost ostavlja netaknutom: smisao u kojem jedna stvar može dovesti do druge.

Možda je ono što nam fizika govori da je uzročnost, a ne vrijeme, osnovno obilježje našeg svemira.

Ako je to točno, onda agencija još uvijek može preživjeti. Jer moguće je rekonstruirati osjećaj djelovanja u potpunosti u kauzalnim terminima.

Izvor: https://theconversation.com/time-might-not-exist-according-to-physicists-and-philosophers-but-thats-okay-181268

Od čega se zapravo sastoji prostor-vrijeme?

Prostor-vrijeme može nastati iz fundamentalnije stvarnosti. Smišljanje kako bi se mogao otključati najhitniji cilj u fizici – kvantna teorija gravitacije.

Natalie Paquette provodi svoje vrijeme razmišljajući o tome kako razviti dodatnu dimenziju. Započnite s malim krugovima, razbacanim po svakoj tački u prostoru i vremenu – kovrčavom dimenzijom, zapetljanom na samu sebe. Zatim smanjite te krugove, sve manji i manji, stežući petlju, sve dok se ne dogodi neobična transformacija: dimenzija prestane izgledati sićušna i umjesto toga postane ogromna, kao kada shvatite da je nešto što izgleda malo i blizu je zapravo ogromno i udaljeno. „Smanjujemo prostorni pravac“, kaže Paquette. “Ali kada pokušamo da ga smanjimo preko određene tačke, umjesto toga se pojavljuje novi, veliki prostorni pravac.”

Paquette, teorijski fizičar sa Univerziteta Washington, nije sam u razmišljanju o ovoj čudnoj vrsti dimenzionalne transmutacije. Sve veći broj fizičara, koji rade u različitim oblastima discipline sa različitim pristupima, sve više se približava dubokoj ideji: prostor — a možda čak i vrijeme — nije fundamentalno. Umjesto prostora i vremena mogu se pojaviti: oni bi mogli nastati iz strukture i ponašanja osnovnih komponenti prirode. Na najdubljem nivou stvarnosti, pitanja poput “Gdje?” i kada?” jednostavno možda uopšte neće imati odgovore. „Imamo mnogo nagovještaja iz fizike da prostor-vrijeme, kako ga mi razumijemo, nije fundamentalna stvar“, kaže Paquette.

Ovi radikalni pojmovi potiču iz najnovijih obrta u vjekovnoj potrazi za teorijom kvantne gravitacije. Najbolja teorija gravitacije fizičara je opšta teorija relativnosti, poznata koncepcija Alberta Ajnštajna o tome kako materija iskrivljuje prostor i vrijeme. Njihova najbolja teorija od svega ostalog je kvantna fizika, koja je zapanjujuće precizna kada su u pitanju svojstva materije, energije i subatomskih čestica. Obe teorije su lako prošle sve testove koje su fizičari mogli da osmisle u proteklom vijeku. Sastavite ih zajedno, moglo bi se pomisliti, i imali biste “teoriju svega”.

Ali te dvije teorije ne igraju dobro. Pitajte opštu relativnost šta se dešava u kontekstu kvantne fizike, i dobićete kontradiktorne odgovore, sa neukroćenim beskonačnostima koje se probijaju kroz vaše proračune. Priroda zna kako primijeniti gravitaciju u kvantnim kontekstima – to se dogodilo u prvim trenucima velikog praska, i još uvijek se događa u srcima crnih rupa – ali mi ljudi se još uvijek borimo da shvatimo kako se taj trik izvodi. Dio problema leži u načinima na koji se te dvije teorije bave prostorom i vremenom. Dok kvantna fizika tretira prostor i vrijeme kao nepromjenjive, opća relativnost ih iskrivljuje za doručak.

Nekako bi teorija kvantne gravitacije morala pomiriti ove ideje o prostoru i vremenu. Jedan od načina da se to uradi bio bi da se eliminiše problem na njegovom izvoru, samo prostor-vreme, tako što bi prostor i vrijeme proizašli iz nečeg fundamentalnijeg. Posljednjih godina nekoliko različitih pravaca istraživanja sugeriralo je da, na najdubljem nivou stvarnosti, prostor i vrijeme ne postoje na isti način na koji postoje u našem svakodnevnom svijetu. Tokom protekle decenije ove ideje su radikalno promijenile način na koji fizičari razmišljaju o crnim rupama. Sada istraživači koriste ove koncepte kako bi razjasnili rad nečeg još egzotičnijeg: crvotočine – hipotetičke veze poput tunela između udaljenih tačaka u prostor-vremenu. Ovi uspjesi održali su živom nadu u još dublji proboj. Ako se prostor-vrijeme pojavljuje, onda otkrivanje odakle dolazi – i kako bi moglo nastati iz bilo čega drugog – može biti samo ključ koji nedostaje koji konačno otključava vrata teoriji svega.

TEORIJA STRUNA

Danas je najpopularnija teorija kvantne gravitacije među fizičarima teorija struna. Prema ovoj ideji, njegove istoimene žice su temeljni sastojci materije i energije, što dovodi do bezbrojnih osnovnih subatomskih čestica koje se mogu vidjeti u akceleratorima čestica širom svijeta. Oni su čak odgovorni i za gravitaciju – hipotetička čestica koja nosi gravitacionu silu, “graviton”, neizbježna je posljedica teorije.

Ali teoriju struna je teško razumjeti – ona živi na matematičkoj teritoriji za koju su fizičarima i matematičarima bile potrebne decenije da istraže. Veći dio strukture teorije još uvijek nije ucrtan, ekspedicije su još uvijek planirane, a karte treba napraviti. Unutar ovog novog područja, glavna tehnika za navigaciju je kroz matematičke dualnosti – korespondencije između jedne i druge vrste sistema.

Jedan primjer je dualnost s početka ovog članka, između malih i velikih dimenzija. Pokušajte ugurati dimenziju u mali prostor, a teorija struna će vam reći da ćete na kraju dobiti nešto što je matematički identično svijetu u kojem je ta dimenzija ogromna. Te dvije situacije su iste, prema teoriji struna – možete slobodno ići naprijed-natrag od jedne do druge i koristiti tehnike iz jedne situacije da biste razumjeli kako druga funkcionira. “Ako pažljivo pratite osnovne građevne blokove teorije,” kaže Paquette, “prirodno ćete ponekad otkriti da… možete razviti novu prostornu dimenziju.”

Slična dualnost sugerira mnogim teoretičarima struna da je sam prostor nastao. Ideja je započela 1997. godine, kada je Juan Maldacena, fizičar na Institutu za napredne studije, otkrio dualnost između vrste dobro shvaćene kvantne teorije poznate kao teorija konformnog polja (CFT) i posebne vrste prostor-vremena iz opšte teorije relativnosti kao anti-de Sitter prostor (AdS). Čini se da su te dvije potpuno različite teorije – CFT nema nikakvu gravitaciju u sebi, a AdS prostor sadrži svu Ajnštajnovu teoriju gravitacije. Ipak, ista matematika može opisati u oba svijeta. Kada je otkriveno, ova AdS / CFT korespondencija je pružila opipljivu matematičku vezu između kvantne teorije i punog univerzuma sa gravitacijom u sebi.

Zanimljivo je da je AdS prostor u AdS/CFT korespondenciji imao jednu dimenziju više nego što je to imao kvantni CFT. Ali fizičari su shvatili ovu neusklađenost jer je to bio potpuno razrađen primjer druge vrste korespondencije začete nekoliko godina ranije, od fizičara Gerard’s Hooft sa Univerziteta Utrecht u Holandiji i Leonarda Susskinda sa Univerziteta Stanford, poznatog kao holografski princip. Na osnovu nekih osebujnih karakteristika crnih rupa, ‘t Hooft i Susskind su posumnjali da bi svojstva područja prostora mogla biti u potpunosti “kodirana” njegovom granicom. Drugim riječima, dvodimenzionalna površina crne rupe sadržavala bi sve informacije potrebne da se zna šta se nalazi u njenoj trodimenzionalnoj unutrašnjosti – poput holograma. „Mislim da je mnogo ljudi mislilo da smo ludi“, kaže Saskind. “Dva dobra fizičara su pukla.”

Slično tome, u korespondenciji AdS / CFT, četverodimenzionalni CFT kodira sve o petodimenzionalnom AdS prostoru s kojim je povezan. U ovom sistemu, čitava oblast prostor-vremena je izgrađena od interakcija između komponenti kvantnog sistema u teoriji konformnog polja. Maldacena ovaj proces upoređuje sa čitanjem romana. „Ako pričate priču u knjizi, postoje likovi u knjizi koji nešto rade“, kaže on. „Ali sve je tu red teksta, zar ne? Iz ovog retka teksta zaključuje se šta likovi rade. Likovi u knjizi bili bi poput teorije masovne [AdS]. A red teksta je [CFT].”

Ali odakle dolazi prostor u AdS prostoru? Ako se ovaj prostor pojavljuje, iz čega nastaje? Odgovor je posebna i čudna kvantna vrsta interakcije u CFT-u: zapetljanost, veza između objekata na daljinu, trenutna korelacija njihovog ponašanja na statistički nevjerovatne načine. Zapetljanost je čuveno uznemirila Ajnštajna, koji je to nazvao “sablasnom akcijom na daljinu”.

Hoćemo li ikada znati pravu prirodu prostor-vremena?

Ipak, uprkos svojoj sablasnosti, zapetljanost je ključna karakteristika kvantne fizike. Kada bilo koja dva objekta stupe u interakciju u kvantnoj mehanici, oni se općenito zapetljaju i ostat će zapetljani sve dok ostanu izolirani od ostatka svijeta – bez obzira na to koliko su udaljeni jedan od drugoga. U eksperimentima, fizičari su održavali isprepletenost između čestica udaljenih više od 1.000 kilometara, pa čak i između čestica na zemlji i drugih čestica koje su poslane na satelite u orbiti. U principu, dvije zapletene čestice mogle bi održati svoju vezu na suprotnim stranama galaksije ili svemira. Čini se da udaljenost jednostavno nije bitna za zapletanje, zagonetku koja decenijama muči mnoge fizičare.

Ali ako se prostor pojavljuje, sposobnost zapetljanosti da opstane na velikim udaljenostima možda i nije strašno misteriozna – na kraju krajeva, udaljenost je konstrukt. Prema studijama o AdS/CFT korespondenciji fizičara Shinsei Ryua sa Univerziteta Princeton i Tadashija Takayanagija sa Univerziteta Kyoto, zapetljanost je ono što proizvodi udaljenosti u prostoru AdS-a na prvom mjestu. Bilo koja dva obližnja područja prostora na AdS strani dualiteta odgovaraju dvije visoko isprepletene kvantne komponente CFT-a. Što su više zamršeni, to su regije prostora bliže jedna drugoj.

Posljednjih godina fizičari su posumnjali da bi se ovaj odnos mogao primijeniti i na naš svemir. „Šta je to što drži prostor na okupu i sprečava ga da se raspadne u zasebne podregije? Odgovor je zapetljanost između dva dijela prostora”, kaže Saskind. “Kontinuitet i povezanost prostora duguju svoje postojanje kvantno-mehaničkom zapetljanju.” Preplitanje, dakle, može podpreti strukturu samog prostora, formirajući osnovu i potku koji dovode do geometrije svijeta. „Ako biste nekako mogli da uništite zapetljanost između dva dijela [prostora], prostor bi se raspao,“ kaže Saskind. “To bi učinilo suprotno od pojavljivanja. Nestalo bi se.”

Ako je prostor napravljen od isprepletenosti, onda se zagonetka kvantne gravitacije čini mnogo lakšom za rješavanje: umjesto pokušaja da se objasni iskrivljenje prostora na kvantni način, sam prostor izlazi iz fundamentalno kvantnog fenomena. Saskind sumnja da je to razlog zašto je teoriju kvantne gravitacije bilo tako teško pronaći. “Mislim da je razlog zašto to nikada nije dobro funkcionisalo taj što je počelo sa slikom dve različite stvari, [opšte relativnosti] i kvantne mehanike, i spojilo ih”, kaže on. „I mislim da je poenta zapravo u tome da su oni previše blisko povezani da bi se rastavili i onda ponovo sastavili. Nema takve stvari kao što je gravitacija bez kvantne mehanike.”

Ipak, obračunavanje prostora za pojavu samo je pola posla. S obzirom da su prostor i vrijeme tako blisko povezani u relativnosti, svaki izvještaj o tome kako nastaje prostor mora također objasniti vrijeme. „Vrijeme također mora nekako nastati“, kaže Mark van Raamsdonk, fizičar sa Univerziteta Britanske Kolumbije i pionir u vezi između isprepletenosti i prostor-vremena. “Ali ovo nije dobro shvaćeno i aktivno je područje istraživanja.”

Još jedna aktivna oblast, kaže on, koristi nove prostorno-vremenske modele za razumijevanje crvotočina. Ranije su mnogi fizičari vjerovali da je slanje objekata kroz crvotočinu nemoguće, čak ni u teoriji. Ali u proteklih nekoliko godina fizičari koji su radili na AdS/CFT korespondenciji i sličnim modelima pronašli su nove načine da konstruišu crvotočine. „Ne znamo da li bismo to mogli da uradimo u našem univerzumu“, kaže van Raamsdonk. “Ali ono što sada znamo je da su određene vrste prolaznih crvotočina teoretski moguće.” Dva rada — jedan iz 2016. i jedan iz 2018. godine — dovela su do stalnog naleta posla u ovoj oblasti. Ali čak i kada bi se mogle izgraditi prolazne crvotočine, one ne bi bile od velike koristi za svemirska putovanja. Kao što Saskind ističe, “ne možete proći kroz tu crvotočinu brže nego što bi trebalo [svetlosti] da ide dug put.”

Ako su teoretičari struna u pravu, onda je prostor izgrađen od kvantne isprepletenosti, a moglo bi biti i vrijeme. Ali šta bi to zaista značilo? Kako se prostor može „napraviti“ od isprepletenosti između objekata osim ako su ti objekti sami negdje? Kako se ti objekti mogu zapetljati ako ne iskuse vrijeme i promjene? I kakvo bi postojanje stvari mogle imati bez naseljavanja istinskog prostora i vremena?

Ovo su pitanja koja su na granici filozofije – i zaista, filozofi fizike ih shvaćaju ozbiljno. “Kako je, dovraga, prostor-vrijeme moglo biti nešto što se može pojaviti?” pita se Eleanor Knox, filozof fizike na Kraljevskom koledžu u Londonu. Intuitivno, kaže ona, to izgleda nemoguće. Ali Knox ne misli da je to problem. „Naša intuicija je ponekad strašna“, kaže ona. Oni su “evoluirali u afričkoj savani u interakciji sa makro objektima i makro fluidima i biološkim životinjama” i imaju tendenciju da se ne prenesu u svijet kvantne mehanike. Kada je u pitanju kvantna gravitacija, „Gde je stvar?“ I „Gde živi?“ Nisu prava pitanja za postavljanje“, zaključuje Knoks.

Svakako je tačno da predmeti žive na mjestima u svakodnevnom životu. Ali kao što Knox i mnogi drugi ističu, to ne znači da prostor i vrijeme moraju biti fundamentalni – samo da moraju pouzdano proizaći iz svega što je fundamentalno. Zamislite tečnost, kaže Christian Wüthrich, filozof fizike sa Univerziteta u Ženevi. „Na kraju krajeva, to su elementarne čestice, poput elektrona, protona i neutrona ili, što je još fundamentalnije, kvarkova i leptona. Da li kvarkovi i leptoni imaju svojstva tečnosti? To jednostavno nema smisla, zar ne?… Ipak, kada se ove fundamentalne čestice spoje u dovoljnom broju i pokažu određeno ponašanje zajedno, kolektivno ponašanje, tada će se ponašati na način koji je poput tečnosti.”

Prostor i vrijeme, kaže Wüthrich, mogli bi funkcionirati na isti način u teoriji struna i drugim teorijama kvantne gravitacije. Konkretno, prostor-vrijeme može nastati iz materijala za koje obično mislimo da žive u svemiru – same materije i energije. „Nije [da] prvo imamo prostor i vrijeme, a onda dodajemo nešto“, kaže Wüthrich. „Pre nešto materijalno može biti neophodan uslov da bi postojali prostor i vreme. To je još uvijek vrlo bliska veza, ali je upravo suprotno od onoga što ste prvobitno mislili.”

Ali postoje i drugi načini tumačenja najnovijih otkrića. AdS / CFT korespondencija se često smatra primjerom kako prostor-vrijeme može nastati iz kvantnog sistema, ali to zapravo nije ono što pokazuje, prema Alyssa Ney, filozofkinji fizike sa Univerziteta u Kaliforniji, Davis. „AdS/CFT vam daje ovu mogućnost da pružite priručnik za prevođenje između činjenica o prostor-vremenu i činjenica iz kvantne teorije“, kaže Ney. “To je kompatibilno s tvrdnjom da je prostor-vrijeme emergentno, a da je neka kvantna teorija fundamentalna.” Ali i obrnuto, kaže ona. Korespondencija bi mogla značiti da se kvantna teorija pojavljuje i da je prostor-vrijeme fundamentalno – ili da nijedno nije fundamentalno i da postoji još dublja fundamentalna teorija. Nastanak je jaka tvrdnja, kaže Ney, i otvorena je za mogućnost da je to istina. “Ali barem samo gledajući AdS/CFT, još uvijek ne vidim jasan argument za pojavu.”

Nedvojbeno veći izazov teoriji struna slike o pojavljivanju prostor-vremena skriven je na vidiku, upravo u nazivu same korespondencije AdS/CFT. „Mi ne živimo u anti-de Sitter prostoru“, kaže Saskind. “Živimo u nečemu mnogo bližem Sitter prostoru.” De Sitterov prostor opisuje svemir koji se ubrzava i širi poput našeg. „Nemamo ni najmaglu ideju kako se [holografija] tamo primjenjuje“, zaključuje Saskind. Smišljanje kako postaviti ovu vrstu korespondencije za prostor koji više liči na stvarni univerzum jedan je od najhitnijih problema za teoretičare struna. “Mislim da ćemo moći bolje razumjeti kako da uđemo u kosmološku verziju ovoga”, kaže van Raamsdonk.

Konačno, tu su vijesti – ili nedostatak istih – iz najnovijih akceleratora čestica, koji nisu pronašli nikakve dokaze za dodatne čestice predviđene supersimetrijom, idejom na koju se oslanja teorija struna. Supersimetrija nalaže da bi sve poznate čestice imale svoje “superpartnere”, udvostručavajući broj osnovnih čestica. Ali CERN-ov Veliki hadronski sudarač u blizini Ženeve, koji je dijelom dizajniran za traženje superpartnera, nije vidio ni traga od njih. „Sve zaista precizne verzije [pojavnog prostor-vremena] koje imamo nalaze se u supersimetričnim teorijama“, kaže Saskind. “Jednom kada nemate supersimetriju, sposobnost matematičkog praćenja jednačina jednostavno nestaje iz vaših ruku.”

ATOMI PROSTOR-VREMENA

Teorija struna nije jedina ideja koja sugerira da se prostor-vrijeme pojavljuje. Teorija struna “nije ispunila svoje obećanje kao način da ujedini gravitaciju i kvantnu mehaniku”, kaže Abhay Ashtekar, fizičar sa Pennsylvania State University. “Moć teorije struna sada je u pružanju izuzetno bogatog skupa alata, koji se naširoko koristi u cijelom spektru fizike.” Ashtekar je jedan od originalnih pionira najpopularnije alternative teoriji struna, poznate kao kvantna gravitacija petlje. U kvantnoj gravitaciji u petlji, prostor i vrijeme nisu glatki i kontinuirani na način na koji su u opštoj relativnosti – umjesto toga oni su napravljeni od diskretnih komponenti, koje Ashtekar naziva „komadići ili atomi prostor-vremena“.

Ovi atomi prostor-vremena povezani su u mrežu, s jednodimenzionalnim i dvodimenzionalnim površinama koje ih spajaju u ono što praktičari kvantne gravitacije u petlji nazivaju spin pjenom. I uprkos činjenici da je pjena ograničena na dvije dimenzije, ona stvara naš četverodimenzionalni svijet, sa tri dimenzije prostora i jednom vremenskom. Aštekar to poredi sa komadom odeće. “Ako pogledate svoju košulju, izgleda kao dvodimenzionalna površina”, kaže on. “Ako samo uzmete lupu, odmah ćete vidjeti da su sve jednodimenzionalne niti. Samo što su te niti toliko gusto zbijene da za sve praktične svrhe, košulju možete zamisliti kao dvodimenzionalnu površinu. Dakle, slično, prostor oko nas izgleda kao trodimenzionalni kontinuum. Ali zaista postoji ukrštanje ovih [atoma prostor-vremena].”

Suočeni s nedostatkom dokaza, većina fizičara svoje nade polaže u nebo. U najranijim trenucima Velikog praska, cijeli svemir je bio fenomenalno mali i gust – situacija koja zahtijeva kvantnu gravitaciju da bi ga opisali. A odjeci tog doba možda će ostati na nebu i danas. “Mislim da je naš najbolji izbor [za testiranje kvantne gravitacije] kroz kosmologiju,” kaže Maldacena. “Možda nešto u kosmologiji za što sada mislimo da je nepredvidivo, što se možda može predvidjeti kada shvatimo punu teoriju, ili nešto novo o čemu nismo ni razmišljali.”

Izvor informacija: Scientific American

Nema kritičkog mišljenja bez uvažavanja i razumijevanja nekritičkog mišljenja

U krugovima koji žele biti pametni u novije vrijeme se sve više priča o kritičkom razmišljanju i zašto je ono važno, ali se premalo govori o nekritičkom razmišljanju koje treba iskorijeniti da bi se uopšte kritički moglo i početi misliti.

Nekritičko razmišljanje je često automatsko asocijativno razmišljanje koje nam prirodno dolazi i jako ga se je teško rješiti, a teško ga se je postati i svjestan.

Jednostavno to more misli koje dolaze same od sebe većini nas se čini da su naše misli i da mi to zaista mislimo,  ali kada zaista razumijemo da su nam prirodne kao i znojenje i da ih se teško rješiti i da ih je teško usmjeriti i kontrolirati, onda vidimo da imamo ogroman problem da uopšte počnemo kritički misliti.

Kritičko razmišljanje je kao statua slobode u Americi do koje da bi došli moramo preći ogromni ocean prirodnog automatskog asocijativnog divergentnog nekritičkog razmišljanja. Odatle dolazi možda i zaključak da većina ljudi nisu sposobni kritički razmišljati bez da ih se dobro istrenira da prvo ušute i ukrote automatsko nekritičko razmišljanje. Dok ima automatskog nekritičkog razmišljanja nema kritičkog i obrnuto i nešto su kao tama i mrak. Čini se da jedno bez drugog ne mogu. Nekritičko razmišljanje je često korisna “glupost” koja ovaj svijet čini zanimljivijim, a kritičko razmišljanje je nešto šta bi trebalo da unaprijedi ovaj svijet,  ali ne da ga uništi kako bi nešto bolje nastalo jer teško da može bolje i potpuno drugačije. Od ovog šta imamo možemo samo bolju formu napraviti, ali suština (mora da) ostaje ista.

Šta su to satovi?

Prvo što treba primijetiti je da je gotovo sve sat. Smeće najavljuje dane sa sve lošijim mirisom. Bore označavaju godine. “Mogli biste odrediti vrijeme mjerenjem koliko se vaša kava ohladila na vašem stoliću”, rekao je Huber, koji je sada na Tehničkom univerzitetu u Beču i Institutu za kvantnu optiku i kvantne informacije Beč.

Rano u razgovorima u Barceloni Huber, Erker i njihove kolege shvatili su da je sat sve što podliježe nepovratnim promjenama: promjene u kojima se energija širi među više čestica ili u šire područje. Energija teži disipaciji – a entropija, mjera njenog rasipanja, ima tendenciju povećanja – jednostavno zato što postoji daleko, daleko više načina za raspodjelu energije nego za njenu visoku koncentraciju. Ova numerička asimetrija i znatiželjna činjenica da je energija započela ultrakoncentrirano na početku svemira, razlog su zašto se energija sada kreće prema sve raštrkanijim aranžmanima, jednu po jednu šalicu kave koja se hladi.

Čini se da ne samo da snažna tendencija širenja energije i nepovratni porast entropije uzrokuju strelicu vremena, već prema Huberu i kompaniji, također računaju satove. “Ireverzibilnost je zaista fundamentalna”, rekao je Huber. “Ovaj pomak u perspektivi smo htjeli istražiti.”

Kafa ne čini odličan sat. Kao i kod većine nepovratnih procesa, njegove interakcije s okolnim zrakom događaju se stohastički. To znači da morate izračunavati prosjek tokom dugog vremenskog razdoblja, obuhvaćajući mnoge slučajne sudare između molekula kave i zraka, kako biste precizno procijenili vremenski interval. Zato kafu, smeće ili bore ne nazivamo satovima.

To ime zadržavamo, shvatili su termodinamičari satova, za objekte čija je sposobnost mjerenja vremena poboljšana periodičnošću: neki mehanizam koji raspoređuje intervale između trenutaka u kojima se događaju nepovratni procesi. Dobar sat se ne menja samo. Otkucava.

Što su tikovi pravilniji, sat je tačniji. U svom prvom članku, objavljenom u Physical Review X 2017., Erker, Huber i koautori pokazali su da bolje mjerenje vremena ima svoju cijenu: što je veća točnost sata, to se više energije rasipa i više entropije proizvodi tokom otkucavanja.

Sat je mjerač protoka za entropiju ”, rekao je Milburn.

Otkrili su da bi idealan sat – koji otkucava savršenom periodičnošću – sagorio beskonačnu količinu energije i proizveo beskonačnu entropiju, što nije moguće. Stoga je tačnost satova u osnovi ograničena.

Zaista, u svom radu Erker i kompanija proučavali su tačnost najjednostavnijeg sata kojeg su se mogli sjetiti: kvantnog sistema koji se sastoji od tri atoma. “Vrući” atom povezuje se s izvorom topline, “hladan” atom se spaja s okolnom okolinom, a treći atom koji je povezan s oba druga “krpelja” podliježući pobudama i raspadima. Energija ulazi u sistem iz izvora topline, pokrećući krpelje, a entropija nastaje kada se otpadna energija ispušta u okoliš.

Istraživači su izračunali da otkucaji ovog troatomskog sata postaju pravilniji što sat proizvodi više entropije. Ovaj odnos između tačnosti sata i entropije “za nas je intuitivno imao smisla”, rekao je Huber, u svjetlu poznate veze između entropije i informacije.

“Postoji duboka veza između entropije i informacija”, rekao je Huber, pa bi svako ograničenje proizvodnje entropije sata trebalo prirodno odgovarati ograničenju informacija – uključujući, rekao je, “informaciju o vremenu koje je proteklo”.

U drugom radu objavljenom u Physical Review X ranije ove godine, teoretičari su proširili svoj model sata sa tri atoma dodavanjem složenosti-u suštini ekstra topli i hladni atomi povezani sa atomom koji otkucava. Pokazali su da ova dodatna složenost omogućava satu da koncentriše vjerovatnoću da se otkucaj dogodi u sve uže vremenske prozore, čime se povećava pravilnost i tačnost sata.

Ukratko, nepovratan porast entropije omogućuje mjerenje vremena, dok periodičnost i složenost poboljšavaju performanse sata. Ali do 2019. nije bilo jasno kako provjeriti timske jednadžbe ili kakve su veze, ako ništa drugo, jednostavni kvantni satovi s onima na našim zidovima.

Fizičari su se trudili razumjeti kako se vrijeme kvantne mehanike može pomiriti s pojmom vremena kao četvrte dimenzije u Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti, trenutnom opisu gravitacije. Savremeni pokušaji pomirenja kvantne mehanike i opće relativnosti često tretiraju četverodimenzionalno prostor-vremensko tkivo Einsteinove teorije kao pojavljivanje, neku vrstu holograma skuhanog apstraktnijim kvantnim informacijama. Ako je tako, i vrijeme i prostor trebali bi biti približni pojmovi.

Izvor: quantamagazine.org

Šta je to Boltzmannov mozak?

Boltzmannov argument mozga sugerira da je vjerojatnije da će se jedan mozak spontano i nakratko stvoriti u praznini (zajedno s lažnim sjećanjem da je postojao u našem svemiru) nego da je svemir nastao na način na koji moderna nauka misli da je stvarno bilo. Prvo je predložen kao reductio ad absurdum odgovor na Ludwig Boltzmannovo rano objašnjenje za stanje niske entropije našeg svemira.

U ovom misaonom eksperimentu, Boltzmannov mozak je potpuno oblikovani mozak, zajedno sa sjećanjima na puni ljudski život u našem svemiru, koji nastaje uslijed izuzetno rijetkih slučajnih fluktuacija iz stanja termodinamičke ravnoteže. Teoretski, tijekom izuzetno velikog, ali ne beskonačnog vremena, puki slučajni atomi u praznini mogli bi se spontano okupiti na takav način da sastave funkcionirajući ljudski mozak. Kao i svaki mozak u takvim okolnostima, gotovo bi odmah prestao funkcionirati i počeo bi propadati.

Ideja je dobila ime po austrijskom fizičaru Ludwigu Boltzmannu (1844–1906), koji je 1896. objavio teoriju koja je pokušala objasniti činjenicu da se ljudi nalaze u svemiru koji nije toliko haotičan kao što je nadobudno područje termodinamike predviđalo. Ponudio je nekoliko objašnjenja, od kojih je jedno bilo da bi Svemir, čak i onaj koji je potpuno slučajan (ili u toplotnoj ravnoteži), spontano fluktuirao do uređenijeg (ili niskoentropijskog) stanja. Jedna od kritika ove hipoteze o “Boltzmannovom univerzumu” je da su najčešće termičke fluktuacije što je moguće bliže ravnoteži; prema tome, po bilo kojem razumnom kriterijumu, stvarni ljudi u stvarnom Svemiru bili bi mnogo manje vjerovatni od “mozgova Boltzmanna” koji sami postoje u praznom svemiru.

Boltzmannov mozak dobio je novu važnost oko 2002. godine, kada su se neki kozmolozi počeli zabrinjavati da u mnogim postojećim teorijama o Svemiru izgleda da su ljudski mozgovi u trenutnom Svemiru znatno nadmašeni od Boltzmannovih mozgova u budućem Svemiru koji, slučajno, imaju upravo iste percepcije kao i ljudi; to dovodi do zaključka da su statistički ljudi vjerovatno Boltzmannov mozak. Takav argument reductio ad absurdum ponekad se koristi za argument protiv određenih teorija Univerzuma. Kada se primjenjuju na novije teorije o multiverzumu, Boltzmannovi argumenti mozga dio su neriješenog mjernog problema kosmologije. Boltzmannovi mozgovi ostaju misaoni eksperiment; fizičari ne vjeruju da su ljudi zapravo Boltzmannovi mozgovi, već koriste misaoni eksperiment kao alat za procjenu konkurentskih naučnih teorija.

Boltzmannov svemir

  1. godine matematičar Ernst Zermelo iznio je teoriju da je drugi zakon termodinamike apsolutni, a ne statistički. Zermelo je pojačao svoju teoriju ističući da Poincaré-ova teorema ponavljanja pokazuje da statistička entropija u zatvorenom sistemu na kraju mora biti periodična funkcija; stoga drugi zakon, za koji se uvijek opaža da povećava entropiju, vjerojatno neće biti statistički. Da bi se suprotstavio Zermelovom argumentu, austrijski fizičar Ludwig Boltzmann iznio je dvije teorije. Prva teorija, za koju se sada vjeruje da je ispravna, jest da je Svemir započeo iz nepoznatog razloga u stanju niske entropije. Druga i alternativna teorija, objavljena 1896. godine, ali pripisana 1895. godine Boltzmannovom pomoćniku Ignazu Schützu, je scenarij “Boltzmannovog svemira”. U ovom scenariju, Univerzum provodi veliku većinu vječnosti u beznačajnom stanju toplotne smrti; međutim, tokom dovoljno eona, na kraju će se dogoditi vrlo rijetka toplotna fluktuacija gdje se atomi odbijaju jedni od drugih upravo na takav način da tvore podstrukturu ekvivalentnu cijelom našem posmatranom Svemiru. Boltzmann tvrdi da, iako je većina Svemira bez osobina, ljudi ne vide te regije jer su lišeni inteligentnog života; za Boltzmanna je neupadljivo da čovječanstvo gleda isključivo na unutrašnjost svog Boltzmannovog univerzuma, jer je to jedino mjesto u kojem živi inteligentan život. (Ovo je možda prva upotreba antropijskog principa u modernoj nauci).

Godine 1931. astronom Arthur Eddington istakao je da će promatrači u Boltzmannovim svemirima biti znatno nadmašeni od promatrača u manjim fluktuacijama, budući da je velika fluktuacija eksponencijalno manje vjerovatna od male fluktuacije. Fizičar Richard Feynman objavio je sličan protuargument u okviru svojih čitanih Feynmanovih predavanja iz fizike iz 1964. godine. Do 2004. fizičari su Eddingtonovo zapažanje gurnuli do svog logičnog zaključka: najbrojniji promatrači u čitavoj vječnosti toplotnih fluktuacija bili bi minimalni “Boltzmannovi mozgovi” koji bi iskakali u inače beskorisnom Svemiru.

Spontana formacija
U eventualnom stanju ergodijske „toplotne smrti“ Svemira, s obzirom na dovoljno vremena, svaka moguća struktura (uključujući svaki mogući mozak) nastaje slučajnim kolebanjem. Vremenski okvir za ovo povezan je s Poincaréovim vremenom ponavljanja. Eksperimenti u Boltzmannovom stilu usredotočuju se na strukture poput ljudskog mozga koji su vjerojatno samosvjesni promatrači. S obzirom na bilo kakve proizvoljne kriterije za ono što čini Boltzmannov mozak (ili planetu ili svemir), manje strukture koje minimalno i jedva ispunjavaju kriterije znatno su i eksponencijalno češće od većih struktura; gruba analogija je kako su izgledi za stvarnu englesku riječ koja se pojavi kada se protrese kutija slova Scrabble veći od šanse koju će stvoriti cijela engleska rečenica ili odlomak. Prosječni vremenski okvir potreban za formiranje Boltzmannovog mozga znatno je veći od trenutne starosti Svemira. U modernoj fizici, Boltzmannov mozak može nastati bilo kvantnom fluktuacijom, bilo toplotnom fluktuacijom koja obično uključuje nukleaciju.

Kvantna fluktuacija
Prema jednom proračunu, Boltzmannov mozak bi se pojavio kao kvantna fluktuacija u vakuumu nakon vremenskog intervala od 10 ^^ 10 ^^50 godina. Ova fluktuacija može se dogoditi čak i u pravom Minkovskom vakuumu (ravni prostorno-vremenski vakuum kojem nedostaje energije vakuuma). Kvantna mehanika u velikoj mjeri favorizira manje fluktuacije koje “posuđuju” najmanje energije iz vakuuma. Tipično, kvantni Boltzmannov mozak iznenada bi se pojavio iz vakuuma (zajedno s ekvivalentnom količinom virtualne antimaterije), ostao samo dovoljno dugo da ima jednu koherentnu misao ili opažanje, a zatim nestao u vakuumu onoliko iznenada koliko se pojavio. Takav mozak je potpuno samostalan i nikada ne može zračiti energiju do beskonačnosti.

Putem nukleacije
Trenutni dokazi sugeriraju da vakuum koji prožima svemir koji se može promatrati nije prostor Minkovskog, već de Sitter-ov prostor s pozitivnom kosmološkom konstantom. U de Sitter-ovom vakuumu (ali ne u Minkovskom vakuumu), Boltzmannov mozak mogu nastati nukleacijom ne-virtualnih čestica koje se postepeno slučajno sastavljaju od Hawkingovog zračenja emitiranog iz de Sitter-ovog ograničenog kosmološkog horizonta. Jedna procjena za prosječno vrijeme potrebno do nukleacije je oko 10 ^ 10 ^ 69 godina. Tipični nuklearni Boltzmannov mozak će se, nakon što završi sa aktivnošću, ohladiti na apsolutnu nulu i na kraju potpuno propasti, kao što bi to učinio svaki izolirani objekt u vakuumu svemira. Za razliku od slučaja kvantne fluktuacije, Boltzmannov mozak će zračiti energiju do beskonačnosti. U nukleaciji su najčešće fluktuacije što je moguće bliže toplotnoj ravnoteži, s obzirom na bilo koje proizvoljne kriterije za označavanje fluktuacije “Boltzmannovim mozgom”.

Teoretski, Boltzmannov mozak se takođe može formirati, iako opet sa malom vjerovatnoćom, u bilo koje vrijeme tokom ranog Svemira kojim dominira materija.

Savremene reakcije na Boltzmannov mozak
Konsenzus među kozmolozima je da se na neku tek otkrivenu grešku naslućuje iznenađujuća računica da bi Boltzmannov mozak trebao znatno nadmašiti normalni ljudski mozak. Sean Carroll izjavljuje: “Ne raspravljamo o tome da Boltzmannovi mozgovi postoje – pokušavamo ih izbjeći.” Carroll je izjavio da hipoteza da je Boltzmannov mozak rezultira “kognitivnom nestabilnošću”. Budući da, tvrdi, trebalo bi više vremena od trenutne starosti svemira da se mozak formira, a ipak smatra da uočava da postoji u mlađem svemiru, to pokazuje da bi sjećanja i procesi zaključivanja bili nepouzdani da jesu zaista Boltzmannov mozak. Seth Lloyd je izjavio “padaju na Monty Python testu: Prestanite s tim! To je previše glupo!” Novinar New Scientist rezimira da je “polazište za naše razumijevanje svemira i njegovog ponašanja da su ljudi, a ne bestjelesni mozak, tipični promatrači.”

Neki tvrde da se mozak proizveden kvantnom fluktuacijom, a možda čak i mozak proizveden nukleacijom u de Sitter-ovom vakuumu, ne računa kao promatrač. Kvantne fluktuacije je lakše isključiti nego atome s jezgrom, jer se kvantne fluktuacije mogu lakše ciljati izravnim kriterijima (kao što je njihov nedostatak interakcije sa okolinom u beskonačnosti).

Neki kozmolozi vjeruju da bolje razumijevanje stupnjeva slobode u kvantnom vakuumu holografske teorije struna može riješiti Boltzmannov mozak.

Brian Greene kaže: “Uvjeren sam da nisam Boltzmannov mozak. Međutim, želimo da se i naše teorije podudaraju s tim da mi nismo mozgovi Boltzmanna, ali do sada im se to iznenađujuće teško učinilo.”

U scenarijima sa jednim svemirom
U jednom de Sitter univerzumu sa kosmološkom konstantom, počevši od bilo kojeg konačnog prostornog dijela, broj “normalnih” posmatrača je konačan i ograničen toplotnom smrću Univerzuma. Ako Svemir traje vječno, broj nuklearnih Boltzmannovih mozgova je, u većini modela, beskonačan; kosmolozi poput Alana Gutha brinu se da bi se zbog toga činilo “beskrajno malo vjerojatnim da mi budemo normalni mozgovi”. Jedno upozorenje je da ako je Univerzum lažni vakuum koji se lokalno raspada u prostor Minkowskog ili Velikog krčenja povezan protiv de Sitter-a za manje od 20 milijardi godina, tada se izbjegava beskonačna Boltzmannova nukleacija. (Ako je prosječna lokalna stopa lažnog raspada vakuuma preko 20 milijardi godina, Boltzmannova nukleacija mozga je još uvijek beskonačna, jer se Svemir povećava veličinom brže nego što lokalni vakuumski kolaps uništava dijelove Svemira unutar budućih svjetlosnih čunjeva kolapsa). Predloženi hipotetički mehanizmi za uništavanje svemira u tom vremenskom okviru kreću se od superteških gravitinosa do težeg od uočenog gornjeg kvarka koji pokreće “Higgsovu smrt”.

Ako ne postoji kozmološka konstanta i ako je trenutno promatrana energija vakuuma iz kvintesencije koja će se na kraju potpuno raspršiti, također se izbjegava beskonačna Boltzmannova nukleacija.

U vječnoj inflaciji

Jedna klasa rješenja Boltzmannovog problema s mozgom koristi različite pristupe problemu mjere u kosmologiji: u beskonačnim multiverzumskim teorijama omjer normalnih promatrača i Boltzmannovih mozgova ovisi o tome kako se uzimaju beskonačne granice. Mogle bi se odabrati mjere kako bi se izbjegli znatni dijelovi Boltzmannovih mozgova. Za razliku od slučaja pojedinačnog univerzuma, jedan od izazova u pronalaženju globalnog rješenja u vječnoj inflaciji je taj da se svi sažeti krajolici moraju sažeti; u nekim mjerama posjedovanje čak i malog dijela univerzuma zaraženih Boltzmannovim mozgom dovodi do toga da mjerom multiverzuma u cjelini dominiraju Boltzmannovi mozgovi.

Problem merenja u kosmologiji takođe se hvata u koštac sa odnosom normalnih posmatrača i neobično ranih posmatrača. U mjerama poput odgovarajuće vremenske mjere koja pati od ekstremnog problema “mladosti”, tipični promatrač je “Boltzmannova beba” nastala rijetkim fluktuacijama u izuzetno vrućem, ranom svemiru.

Utvrđivanje da li je sam Boltzmannov promatrač
U Boltzmannovim scenarijima mozga, omjer Boltzmannovih mozgova i “normalnih promatrača” astronomski je velik. Gotovo bilo koja relevantna podskupina Boltzmannovih mozgova, poput “mozga ugrađenog u funkcionalna tijela”, “promatrača koji vjeruju da percipiraju 3 K mikrovalno pozadinsko zračenje teleskopima”, “promatrača koji imaju sjećanje na koherentna iskustva” ili “promatrača koji imaju ista serija iskustava kao i ja “, takođe znatno više od” normalnih posmatrača “. Stoga, pod većinom modela svijesti, nije jasno da se može pouzdano zaključiti da sam nije takav „Boltzmannov promatrač“, u slučaju kada Boltzmannovi mozgovi dominiraju Svemirom. Čak i pod modelima svijesti “sadržajnog eksternalizma”, Boltzmann posmatrači koji žive u konstantnim fluktuacijama veličine Zemlje fluktuacija veličine tokom proteklih nekoliko godina premašila je broj “normalnih posmatrača” koji su se pojavili prije “toplotne smrti” Svemira.

Kao što je ranije rečeno, većina Boltzmannovih mozgova ima “nenormalna” iskustva; Feynman je naglasio da, ako neko zna da je tipičan Boltzmannov mozak, ne očekuje da će se “normalna” opažanja nastaviti i u budućnosti. Drugim riječima, u svemiru kojim dominira Boltzmann, većina mozga Boltzmanna ima “nenormalna” iskustva, ali većina promatrača sa samo “normalnim” iskustvom su Boltzmannovi mozgovi, zbog ogromne prostranosti populacije Boltzmannovih mozgova u takvom svemiru.

Izvor: Wiki

Fizičar stvara AI algoritam koji može dokazati da je stvarnost simulacija

Fizičar stvara AI algoritam koji predviđa prirodne događaje i može dokazati simulacijsku hipotezu.

Znanstvenik je osmislio računalni algoritam koji bi mogao dovesti do transformativnih otkrića u energiji i čije samo postojanje povećava vjerovatnoću da bi naša stvarnost zapravo mogla biti simulacija.

Algoritam je stvorio fizičar Hong Qin iz američkog Ministarstva energetike (DOE) Laboratorija za fiziku plazme u Princetonu (PPPL).

Algoritam koristi AI proces zvan mašinsko učenje, koji svoje znanje poboljšava na automatiziran način, kroz iskustvo.

Qin je razvio ovaj algoritam za predviđanje orbita planeta u Sunčevom sistemu, trenirajući ga na podacima orbita Merkura, Venere, Zemlje, Marsa, Cerere i Jupitera. Podaci su “slični onome što je Kepler naslijedio od Tychoa Brahea 1601. godine”, kako Qin piše u svom nedavno objavljenom radu na tu temu. Iz ovih podataka “algoritam opsluživanja” može ispravno predvidjeti druge planetarne orbite u Sunčevom sistemu, uključujući paraboličke i hiperboličke orbite u bijegu. Ono što je izvanredno, to može učiniti bez potrebe da mu se govori o Newtonovim zakonima kretanja i univerzalne gravitacije. Te zakone može sam shvatiti na osnovu brojeva.

Qin sada prilagođava algoritam predviđanju, pa čak i kontroliranju drugih ponašanja, sa trenutnim fokusom na čestice plazme u objektima izgrađenim za prikupljanje fuzijske energije koja napaja Sunce i zvijezde.

Qin je objasnio neobičan pristup njegovom radu:

“Obično u fizici obavljate promatranja, stvarate teoriju zasnovanu na tim opažanjima, a zatim koristite tu teoriju za predviđanje novih opažanja”, rekao je Qin. “Ono što radim je zamjena ovog procesa s vrstom crne kutije koja može proizvesti tačna predviđanja bez upotrebe tradicionalne teorije ili zakona. U osnovi sam zaobišla sve temeljne sastojke fizike. Idem direktno od podataka do podataka (…) U sredini nema zakona fizike. “

Qin je djelomično inspiriran radom švedskog filozofa Nicka Bostroma, čiji je članak iz 2003. godine slavno tvrdio da je svijet u kojem živimo možda umjetna simulacija. Ono što Qin vjeruje da je postigao svojim algoritmom je radni primjer osnovne tehnologije koja bi mogla podržati simulaciju u Bostromovom filozofskom argumentu.

U razmjeni e-pošte s Big Thinkom, Qin je primijetio: “Koji je algoritam pokrenut na laptopu Univerzuma? Ako takav algoritam postoji, tvrdio bih da bi trebao biti jednostavan definiran na diskretnoj prostorno-vremenskoj rešetki. Složenost i Bogatstvo Univerzuma dolazi iz ogromne veličine memorije i procesorske snage laptopa, ali sam algoritam može biti jednostavan. “

Svakako, postojanje algoritma koji na osnovu podataka izvodi značajna predviđanja prirodnih događaja još ne znači da i sami imamo mogućnosti simuliranja postojanja. Qin vjeruje da nas vjerovatno čeka “mnogo generacija” od mogućnosti da izvršimo takve podvige.

Qinov rad pristupa pristupu korištenju “diskretne teorije polja”, za koju misli da je posebno pogodna za mašinsko učenje, dok je “trenutnom čovjeku” pomalo teško razumjeti. Objasnio je da se “diskretna teorija polja može promatrati kao algoritamski okvir s podesivim parametrima koji se mogu uvježbavati pomoću podataka promatranja.” Dodao je da “jednom obučena, teorija diskretnog polja postaje prirodni algoritam koji računari mogu koristiti za predviđanje novih opažanja.”

Prema Qinu, diskretne teorije polja protive se najpopularnijoj metodi proučavanja fizike danas, koja svemirski prostor gleda kao kontinuitet. Ovaj pristup započet je s Isaacom Newtonom, koji je izumio tri pristupa opisivanju kontinuiranog svemirskog vremena, uključujući Newtonov zakon gibanja, Newtonov zakon gravitacije i račun.

Qin vjeruje da postoje ozbiljna pitanja u modernim istraživanjima koja proizlaze iz zakona fizike u kontinuiranom svemirskom vremenu koji se izražavaju kroz diferencijalne jednadžbe i kontinuirane teorije polja. Da se zakoni fizike zasnivaju na diskretnom prostornom vremenu, kao što Qin predlaže, “mnoge poteškoće se mogu prevladati.”

Ako svijet funkcionira u skladu sa diskretnom teorijom polja, to bi izgledalo kao nešto iz Matrice, napravljeno od piksela i tačaka podataka.

Qinov rad se takođe poklapa s logikom Bostromove simulacijske hipoteze i značio bi da su “diskretne teorije polja temeljnije od naših trenutnih zakona fizike u kontinuiranom prostoru.” U stvari, piše Qin, “naše potomstvo mora smatrati da su teorije diskretnih polja prirodnije od zakona u neprekidnom prostoru koji su koristili njihovi preci tokom 17.-21. Vijeka.”

Pogledajte članak Hong Qina na tu temu u Scientific Reports.

Izvor: Big Think

Šta je to kvantni um?

Kvantni um ili kvantna svijest je grupa hipoteza koje sugeriraju da klasična mehanika ne može objasniti svijest. Kaže da kvantno-mehanički fenomeni, poput preplitanja i superpozicije, mogu igrati važnu ulogu u funkciji mozga i objasniti svijest.

Tvrdnje da je svijest nekako kvantno-mehanička mogu se preklopiti s kvantnom mistikom, pseudoznanstvenim pokretom koji dodjeljuje natprirodne karakteristike raznim kvantnim fenomenima poput nelokalnosti i efekta promatrača.



Historija
Eugene Wigner razvio je ideju da kvantna mehanika ima neke veze sa radom uma. Predložio je da se talasna funkcija urušava zbog interakcije sa sviješću. Freeman Dyson tvrdio je da je “um, što se očituje sposobnošću donošenja izbora, u određenoj mjeri svojstven svakom elektronu.”

Drugi suvremeni fizičari i filozofi smatrali su ove argumente neuvjerljivim. Victor Stenger okarakterizirao je kvantnu svijest kao “mit” koji nema “nikakvu naučnu osnovu” koji bi “trebao zauzeti svoje mjesto zajedno s bogovima, jednorozima i zmajevima.”

David Chalmers argumentira protiv kvantne svijesti. Umjesto toga, raspravlja o tome kako se kvantna mehanika može povezati s dualističkom sviješću. Chalmers je skeptičan da bilo koja nova fizika može riješiti težak problem svijesti.

Pristup kvantnog uma
Bohm
David Bohm smatrao je kvantnu teoriju i relativnost kontradiktornim, što podrazumijeva temeljniji nivo u svemiru. Tvrdio je da su i kvantna teorija i relativnost ukazale na ovu dublju teoriju, koju je formulisao kao kvantnu teoriju polja. Ovaj temeljniji nivo predložen je da predstavlja nepodijeljenu cjelovitost i implicirani poredak, iz kojeg proizlazi eksplicirani poredak svemira kakav ga doživljavamo.

Bohmov predloženi implicitni poredak odnosi se i na materiju i na svijest. Sugerirao je da bi to moglo objasniti odnos između njih. Um i materiju vidio je kao projekcije u naš eksplicirani poredak iz osnovnog impliciranog poretka. Bohm je tvrdio da kada gledamo materiju, ne vidimo ništa što bi nam pomoglo da razumijemo svijest.



Bohm je razgovarao o iskustvu slušanja muzike. Vjerovao je da osjećaj pokreta i promjene koji čine naše glazbeno iskustvo proizlazi iz držanja neposredne prošlosti i sadašnjosti u mozgu. Glazbene note iz prošlosti prije su transformacije nego sjećanja. Bilješke koje su bile implicirane u neposrednoj prošlosti postaju eksplikativne u sadašnjosti. Bohm je ovo smatrao sviješću koja izranja iz impliciranog poretka.

Bohm je pokret, promjenu ili protok i koherentnost iskustava, poput slušanja muzike, vidio kao manifestaciju impliciranog reda. Tvrdio je da dokaze za to izvodi iz djela Jean Piaget-a o dojenčadi. Održao je ove studije kako bi pokazao da mala djeca uče o vremenu i prostoru jer imaju “čvrsto povezano” razumijevanje pokreta kao dijela impliciranog poretka. Uporedio je ovo čvrsto povezivanje s Chomskyjevom teorijom da je gramatika čvrsto povezana u ljudski mozak.

Bohm nikada nije predložio konkretno sredstvo kojim bi se njegov prijedlog mogao falsificirati, niti neuronski mehanizam putem kojeg bi se njegov “implicirani poredak” mogao pojaviti na način relevantan za svijest. Kasnije je surađivao na holonomskoj teoriji mozga Karla Pribrama kao modela kvantne svijesti.

Prema filozofu Paavu Pylkkänenu, Bohmova sugestija “prirodno vodi do pretpostavke da je fizički korelat procesa logičkog mišljenja na klasično opisivoj razini mozga, dok je osnovni proces razmišljanja na kvantno-teorijski opisivoj razini”.

Penrose i Hameroff

Teoretski fizičar Roger Penrose i anesteziolog Stuart Hameroff surađivali su u stvaranju teorije poznate kao Orchestrated Objective Reduction (Orch-OR). Penrose i Hameroff u početku su razvijali svoje ideje odvojeno, a kasnije su surađivali u proizvodnji Orch-OR-a početkom 1990-ih. Oni su svoju teoriju pregledali i ažurirali 2013. godine

Penroseov argument proizašao je iz Gödelovih teorema nepotpunosti. U svojoj prvoj knjizi o svijesti, Carev novi um (1989.), tvrdio je da iako formalni sistem ne može dokazati vlastitu dosljednost, Gödelove nedokazive rezultate dokazuju ljudski matematičari. Penrose je ovo shvatio da ljudski matematičari nisu formalni dokazni sustavi i ne pokreću računski algoritam. Prema Bringsjordu i Xiaou, ova linija razmišljanja temelji se na pogrešnoj dvosmislenosti o značenju računanja. U istoj je knjizi Penrose napisao: “Međutim, moglo bi se pretpostaviti da se negdje duboko u mozgu mogu naći ćelije pojedinačne kvantne osjetljivosti. Ako se to pokaže, kvantna mehanika će biti značajno uključena u aktivnost mozga . “

Penrose je utvrdio da je kolaps valne funkcije bio jedina moguća fizička osnova za neizračunljiv proces. Nezadovoljan njegovom slučajnošću, predložio je novi oblik kolapsa valne funkcije koji se događa izolirano i nazvao ga objektivnom redukcijom. Predložio je da svaka kvantna superpozicija ima svoj dio prostorno-vremenske zakrivljenosti i da kada se odvoje od više od jedne Planckove dužine postanu nestabilne i urušavaju se. Penrose je sugerirao da objektivna redukcija ne predstavlja slučajnost ni algoritamsku obradu, već neizračunljiv utjecaj u geometriji prostora i vremena iz kojeg proizlazi matematičko razumijevanje i, kasnije, svijest.

Hameroff je iznio hipotezu da bi mikrotubule bile pogodni domaćini za kvantno ponašanje. Mikrotubule se sastoje od dimernih podjedinica proteina tubulina. Svaki od dimera ima hidrofobne džepove koji su međusobno udaljeni 8 nm i mogu sadržavati delokalizirane pi elektrone. Tubulini imaju i druga manja nepolarna područja koja sadrže pi elektronskim bogatim indolskim prstenovima odvojenim za oko 2 nm. Hameroff je predložio da su ti elektroni dovoljno blizu da se zaplete. Prvobitno je pretpostavio da bi elektroni tubulinske podjedinice formirali Bose-Einsteinov kondenzat, ali to je diskreditirano. Zatim je predložio Frohlichov kondenzat, hipotetičko koherentno osciliranje dipolarnih molekula, ali i to je eksperimentalno diskreditirano.

Orch-OR je dao brojna lažna biološka predviđanja i nije prihvaćeni model fiziologije mozga. Drugim riječima, nedostaje veza između fizike i neuronauke. Na primjer, predloženu prevlast mikrotubula ‘A’ rešetke, prikladnije za obradu informacija, falsificirali su Kikkawa i sur., koji su pokazali da sve in vivo mikrotubule imaju ‘B’ rešetku i šav. Također je falsificirano predloženo postojanje spoja između neurona i glija stanica. Orch-OR je predvidio da koherentnost mikrotubula doseže sinapse putem dendritičnih lamelarnih tijela (DLB), ali De Zeeuw et al. dokazali da je to nemoguće pokazujući da su DLB udaljeni mikrometri od spojeva praznina.

  1. godine Hameroff i Penrose tvrdili su da otkriće kvantnih vibracija u mikrotubulama Anirban Bandyopadhyay iz Nacionalnog instituta za nauku o materijalima u Japanu u martu 2013 potvrđuje teoriju Orch-OR.

Iako su ove teorije iznesene u naučnom okviru, teško ih je odvojiti od ličnih mišljenja naučnika. Mišljenja se često zasnivaju na intuiciji ili subjektivnim idejama o prirodi svesti. Na primjer, Penrose je napisao,

moje vlastito gledište tvrdi da ne možete simulirati ni svjesne aktivnosti. Ono što se događa u svjesnom razmišljanju je nešto što nikako ne biste mogli pravilno oponašati računarom …. Ako se nešto ponaša kao da je svjesno, da li kažete da je svjesno? Ljudi se oko toga beskrajno svađaju. Neki bi ljudi rekli, ‘Pa, morate zauzeti operativni stav; ne znamo šta je svest. Kako prosuđujete je li osoba pri svijesti ili nije? Samo načinom na koji se ponašaju. Isti kriterij primjenjujete na računalo ili robota kojim upravlja računalo. ‘ Drugi bi ljudi rekli, “Ne, ne možete reći da nešto osjeća samo zato što se ponaša kao da nešto osjeća.” Moj pogled se razlikuje od oba. Robot se ne bi ni ponašao uvjerljivo kao da je bio svjestan, osim ako uistinu jest – što ja kažem da ne bi mogao biti, ako je u potpunosti računski kontroliran.

Penrose nastavlja,

Mnogo onoga što mozak radi možete raditi na računaru. Ne kažem da se sva akcija mozga potpuno razlikuje od onoga što radite na računaru. Tvrdim da su akcije svijesti nešto drugačije. Ne kažem da je i svijest izvan fizike – iako kažem da je to izvan fizike koju sada poznajemo …. Moja tvrdnja je da u fizici mora postojati nešto što još ne razumijemo, što je vrlo važno, i koja je neračunarskog karaktera. To nije specifično za naš mozak; to je tamo, u fizičkom svijetu. Ali obično igra potpuno beznačajnu ulogu. Morao bi biti na mostu između kvantnog i klasičnog nivoa ponašanja – tj. Tamo gdje dolazi kvantno mjerenje.



W. Daniel Hillis odgovorio je: “Penrose je počinio klasičnu grešku stavljajući ljude u središte svemira. Njegov argument je u osnovi da ne može zamisliti kako um može biti tako kompliciran kao što je bez uvođenja magičnog eliksira iz nekog novog principa fizike, pa stoga to mora uključivati. To je neuspjeh Penroseove mašte …. Istina je da postoje neobjašnjive, neobjašnjive stvari, ali nema razloga vjerovati da je složeno ponašanje koje vidimo kod ljudi na bilo koji način povezan sa neuobičajenim, neobjašnjivim stvarima. “

Lawrence Krauss također otvoreno kritizira Penroseove ideje. Rekao je, “Roger Penrose dao je mnoštvo novodobne municije za crackpots sugerirajući da bi u nekim temeljnim razmjerima kvantna mehanika mogla biti relevantna za svijest. Kad čujete izraz” kvantna svijest “, trebali biste biti sumnjičavi …. Mnogi ljudi sumnjaju da su Penroseovi prijedlozi razumni, jer mozak nije izolirani kvantno-mehanički sistem. “

Umezawa, Vitiello, Freeman
Hiroomi Umezawa i saradnici predložili su kvantnu teoriju polja memorije. Giuseppe Vitiello i Walter Freeman predložili su dijaloški model uma. Ovaj dijalog odvija se između klasičnog i kvantnog dijela mozga. Njihovi modeli kvantne teorije polja moždane dinamike bitno se razlikuju od Penrose-Hameroff teorije.

Pribram, Bohm, Kak
Holonomska teorija mozga Karla Pribrama (kvantna holografija) pozvala se na kvantnu mehaniku da bi objasnila um obradi višeg reda. Tvrdio je da je njegov holonomski model riješio problem vezanja. Pribram je surađivao s Bohmom u njegovom radu na kvantnim pristupima umu i pružio je dokaze o tome koliko je obrada u mozgu urađena u cjelini. Predložio je da bi naručena voda na površinama dendritične membrane mogla djelovati strukturiranjem Bose-Einsteinove kondenzacije podržavajući kvantnu dinamiku.

Stapp
Henry Stapp je predložio da se kvantni talasi smanjuju samo u interakciji sa sviješću. On tvrdi iz ortodoksne kvantne mehanike Johna von Neumanna da se kvantno stanje urušava kada posmatrač odabere jednu od alternativnih kvantnih mogućnosti kao osnovu za buduće djelovanje. Kolaps se, dakle, događa u očekivanju da se posmatrač pridruži stanju. Stappov rad povukao je kritike naučnika poput Davida Bourgeta i Danka Georgieva. Georgiev kritizirao je Stappov model u dva aspekta:



Stapp-ov um nema vlastitu talasnu funkciju ili matricu gustine, ali unatoč tome može djelovati na mozak pomoću operatora projekcije. Takva upotreba nije kompatibilna sa standardnom kvantnom mehanikom, jer se na bilo koju tačku u prostoru može povezati bilo koji broj sablasnih umova koji deluju na fizičke kvantne sisteme sa bilo kojim operatorom projekcije. Stappov model stoga negira “prevladavajuće principe fizike”.
Stappova tvrdnja da je kvantni Zenoov efekt robustan protiv dekoherentnosti okoline direktno je u suprotnosti sa osnovnom teoremom u kvantnoj teoriji informacija: da delovanje sa operaterima projekcije na matricu gustine kvantnog sistema može samo povećati Von Neumannovu entropiju.
Stapp je odgovorio na oba prigovora Georgieva.

David Pearce
Britanski filozof David Pearce brani ono što naziva fizikalističkim idealizmom (“nematerijalistički fizikalist tvrdi da je stvarnost u osnovi iskustvena i da je prirodni svijet iscrpno opisan jednadžbama fizike i njihovim rješenjima”) i pretpostavio je da su jedinstveni svjesni umovi fizička stanja kvantne koherencije (neuronske superpozicije). Prema Pearceu, ova je pretpostavka podložna falsificiranju, za razliku od većine teorija svijesti, a Pearce je izložio eksperimentalni protokol koji opisuje kako bi se hipoteza mogla testirati pomoću interferometrije materija-val za otkrivanje neklasičnih obrazaca interferencije neuronskih superpozicija na početku toplotne dekoherencija. Pearce priznaje da su njegove ideje “vrlo špekulativne”, “kontintuitivne” i “nevjerovatne”.

Izvor: Wiki