نحن قادرون على قياس الثقوب السوداء ، لكننا لسنا قادرين على علاج البرد
قال ألبرت آينشتاين "إن أكثر ممتلكات الكون غير المفهومة هي أنها مفهومة". وفوجئ ليس بدون سبب. لقد طور الدماغ البشري نتيجة للتطور نظامًا للتكيف ، لكن بنيته العصبية الأساسية لم تتغير تقريبًا منذ أن قطع أسلافنا السافانا وتعاملوا مع صعوبات الحياة. وفي الواقع ، من المدهش أن هذا الدماغ نفسه يسمح لنا بإيجاد معنى في العالم الكمي وفي الفضاء ، في المفاهيم التي ابتعدت عن "الفطرة السليمة" للعالم اليومي حيث حدث تطورنا.
لكنني أعتقد أنه في مرحلة ما ، سيضغط العلم على الفرامل. وهذا يمكن أن يحدث لسببين. متفائل - نقوم بتنظيف وتحديد مناطق معينة (على سبيل المثال ، الفيزياء الذرية) بحيث لا يبقى شيء لإضافته. شيء آخر ، أكثر إزعاجًا ، هو أننا سنصل إلى حدود قدرة دماغنا. قد تكون هناك مفاهيم ضرورية لفهم كامل للواقع المادي ، لن يكون لدينا أفكار أكثر من القرد حول الداروينية أو الأرصاد الجوية. وبعض الاكتشافات يجب أن تنتظر المخابرات ما بعد البشرية.
بشكل عام ، تكون المعرفة العلمية مجزأة بشكل مدهش - وغالبًا ما تكون أعمق الألغاز في مكان قريب. واليوم يمكننا
تفسير نتائج القياسات بشكل مقنع يظهر اصطدام ثقبين أسودين يقعان على بعد أكثر من مليار سنة ضوئية من الأرض. في غضون ذلك ، حققنا القليل في علاج نزلات البرد ، على الرغم من التقدم الهائل في علم الأوبئة. حقيقة أننا يمكن أن نكون على يقين من وجود ظاهرة كونية غامضة وبعيدة ، بينما نجد أنفسنا في نفس الوقت في موقف صعب بسبب الأشياء اليومية ، ليست متناقضة كما تبدو في البداية. علم الفلك أبسط بكثير من علم الأحياء والعلوم الإنسانية الأخرى. الثقوب السوداء ، التي تبدو غريبة بالنسبة لنا ، هي واحدة من أبسط الأشياء في الطبيعة. يمكن وصفها بدقة بواسطة معادلات بسيطة.
كيف نحدد التعقيد؟ يعتمد سؤال إلى أي مدى يمكن أن يذهب العلم إلى حد ما على الإجابة. لا يمكن أن يكون شيء مؤلف من عدد قليل من الذرات معقدًا للغاية. لا يجب أن تكون الأشياء الكبيرة معقدة أيضًا. على الرغم من حجمه الكبير ، فإن النجم هو شيء بسيط للغاية. قلبها ساخن للغاية لدرجة أن الجزيئات المعقدة يتم تدميرها ولا توجد مركبات كيميائية هناك ، لذلك ، في الواقع ، لا يزال هناك غاز غير متبلور من النوى الذرية والإلكترونات. ويمكنك التفكير في بلورة ملح ، تتكون من ذرات الصوديوم والكلور ، معبأة معًا بإحكام شديد لإنشاء شبكة مكعبة متكررة. إذا كنت تأخذ بلورة كبيرة وتقطعها ، فإن هيكلها يبقى عمليا دون تغيير حتى تقوم بفرزها إلى ذرات فردية. حتى لو كانت كبيرة ، لا يمكن تسمية قطعة ملح معقدة.
يمكن أن تكون الذرات والظواهر الفلكية - كبيرة جدًا وصغيرة جدًا - بسيطة للغاية. لكن بينهما تبدأ الصعوبات. الجزء الأصعب من كل شيء هو الكائنات الحية. يحتوي الحيوان على هياكل داخلية على جميع المستويات ، من البروتينات في الخلايا المنفصلة إلى الأطراف والأعضاء الرئيسية. لا يمكن أن توجد مقطعة إلى قطع حيث تستمر بلورة الملح عندما تقطع. إنها تموت.
يتم تقديم الفهم العلمي في بعض الأحيان في شكل تسلسل هرمي ، مرتبة على طريقة طوابق المبنى. كل شيء مرتبط بأنظمة أكثر تعقيدًا يقع أعلى ، وكل شيء أبسط أقل. تقع الرياضيات في الطابق السفلي ، وفوقها فيزياء الجسيمات ، ثم بقية الفيزياء ، ثم الكيمياء ، ثم علم الأحياء ، ثم علم النبات وعلم الحيوان ، وأخيرًا ، علم النفس والعلوم الاجتماعية (علم الاقتصاد ، بالطبع ، يدعي السقيفة).
إن تصنيف العلوم ليس محل نزاع ، ولكن السؤال الذي يطرح نفسه هو ما إذا كانت العلوم في الطابق الأول - على وجه الخصوص ، فيزياء الجسيمات - أعمق أو أكثر شمولية من غيرها. إلى حد ما ، هو كذلك. كما يوضح الفيزيائي
ستيفين واينبرغ في أحلام نظرية نهائية ، 1992 ، تشير جميع الإجابات التفسيرية إلى أسفل. إذا كنت ، كطفل عنيد ، كرر "لماذا ، لماذا ، لماذا؟" ، ستجد نفسك على مستوى الجسيمات. من وجهة نظر واينبرغ ، جميع العلماء
اختزال . إنهم على يقين من أن كل شيء ، مهما كان معقدًا بشكل تعسفي ، هو حل
لمعادلة شرودنغر - المعادلة الأساسية التي تتحكم في سلوك النظام وفقًا لنظرية الكم.
لكن تفسير الاختزاليين ليس دائمًا الأفضل أو الأكثر فائدة.
قال الفيزيائي فيليب أندرسون: "المزيد من الوسائل مختلفة". كل شيء معقد بشكل تعسفي - الغابات الاستوائية والأعاصير والمجتمعات البشرية - يتكون من الذرات ويطيع قوانين فيزياء الكم. ولكن حتى لو أمكن حل هذه المعادلات لمجموعات ضخمة من الذرات ، فلن تعطينا التنوير الذي يبحث عنه العلماء.
تُظهِر الأنظمة الماكروسكوبية التي تحتوي على عدد كبير من الجسيمات الخصائص الناشئة التي يُفهم بشكل أفضل من حيث المفاهيم الجديدة غير القابلة للاختزال المناسبة لمستوى معين من النظام. التكافؤ ،
التذوق (تمايز الخلايا أثناء نمو الجنين) ،
البصمة ، الانتقاء الطبيعي هي أمثلة على هذه الظواهر. حتى الظاهرة التي ليست غامضة مثل تدفق المياه في الأنابيب أو الأنهار يُفهم بشكل أفضل من حيث اللزوجة والاضطراب من شكل علاقات الذرات الفردية. لا يهتم المتخصصون في ميكانيكا الموائع بحقيقة أن الماء يتكون من جزيئات H
2 O ؛ يمكن أن يفهموا كيف تتكسر الأمواج وعندما يتسبب الدور في هدم التدفق فقط لأنهم يقدمون السائل كمادة مستمرة.
مفاهيم جديدة مهمة بشكل خاص لفهمنا للأشياء المعقدة بشكل خاص - على سبيل المثال ، هجرة الطيور أو الدماغ البشري. الدماغ عبارة عن مجموعة من الخلايا. الصورة عبارة عن مجموعة من الأصباغ الكيميائية. لكن من المهم والمثير للاهتمام كيف تظهر الهياكل والأنماط عندما نتحرك لأعلى المستويات - ما يمكن أن يسمى إظهار التعقيد.
لذا فإن الاختزالية صحيحة إلى حد ما. لكنه نادرا ما يكون مخلصا بمعنى مفيد. 1٪ فقط من العلماء يدرسون فيزياء الجسيمات أو علم الكونيات. تعمل نسبة 99٪ المتبقية على مستويات أعلى من التسلسل الهرمي. إنهم مقيدون بتعقيد موضوعهم ، وليس نقص فهم الفيزياء النووية.
لذا اتضح أن التشابه بين العلم والمبنى سيء. إن الأساس الضعيف يعرض هيكل المبنى للخطر. على العكس من ذلك ، فإن العلوم عالية المستوى التي تعمل مع أنظمة معقدة لا تعاني من أسس غير موثوقة. لكل مستوى من العلوم تفسيراته الفردية. يجب فهم الظواهر ذات مستويات الصعوبة المختلفة من حيث المفاهيم المختلفة غير القابلة للاختزال.
يمكن توقع اختراقات كبيرة على ثلاث جبهات: صغيرة جدًا ، كبيرة جدًا ، ومعقدة جدًا. ومع ذلك ، أجرؤ على القول بأن هناك حدود لفهمنا. قد يكون أول من يستطيع الوصول إلى هذه الحدود محاولات لفهم أنظمة معقدة للغاية - مثل دماغنا. ربما تكون مجموعات الذرات المعقدة ، سواء كانت الدماغ أو الآلات الإلكترونية ، غير قادرة على تعلم كل شيء عن نفسها. ويمكننا أن نواجه حاجزًا آخر إذا حاولنا اتباع سهام واينبرغ أقل: إذا أدت إلى هندسة العديد من الأبعاد التي يرسمها خبراء نظرية الأوتار لأنفسهم. قد لا يفهم الفيزيائيون أبداً أسس المكان والزمان لأن رياضياتهم ستكون معقدة للغاية.
بياني حول محدودية الإدراك البشري
اعترض عليه ديفيد دويتش ، الفيزيائي النظري البارز الذي توصل إلى مفهوم "الحواسيب الكمومية". في كتابه الاستفزازي والرائع ، بداية اللانهاية (2011) [بداية اللانهاية] ، يقول أن أي عملية قابلة للحساب بشكل أساسي. هذا صحيح. ومع ذلك ، فإن القدرة على حساب شيء ما لا تساوي القدرة على فهمه. يتم وصف نمط
فركتلي جميل ،
مجموعة من Mandelbrot ، بواسطة خوارزمية متعددة الخطوط. يمكن حتى بناء شكله على جهاز كمبيوتر ذي طاقة متواضعة.
ولكن لا يمكن لشخص واحد لديه خوارزمية واحدة أمامه أن يتخيل هذا الرسم المعقد للغاية كما يمكنه تخيل مربع أو دائرة.
يكتب بطل الشطرنج العالمي غاري كاسباروف في كتاب "الفكر العميق" (2017) أن "الشخص الذي لديه آلة" يمكنه القيام بأكثر من ذلك بشكل فردي. ربما سيتم تحقيق اكتشافات جديدة باستخدام تعزيز التعايش بين هذين الكيانين. على سبيل المثال ، في تطوير الأدوية وفي أبحاث علوم المواد ، يوفر استخدام المحاكاة الحاسوبية فرصًا أكثر وأكثر من التجارب المعملية. ما إذا كانت السيارات في نهاية المطاف قادرة على تجاوزنا نوعيا - وتصبح معقولة - لا تزال نقطة خلافية.
التفكير المجرد ، الذي يمكن الوصول إليه من قبل الدماغ البيولوجي ، حدد سلفًا ظهور الثقافة والعلوم. لكن هذا النشاط ، الذي استمر لما لا يزيد عن عدة عشرات من آلاف السنين ، ربما يكون بمثابة مقدمة موجزة للعقول الأكثر قوة بعد البشرية - والتي ظهرت ليس بسبب الاختيار الدارويني ، ولكن بسبب "التطور العقلاني". يمكن للمرء أن يجادل حول ما إذا كان المستقبل ينتمي إلى ما بعد البشر العضوي أو الآلات الإلكترونية فائقة الذكاء. لكننا سنكون متمركزين على الإنسان بشكل غير لائق ، معتقدين أن الفهم الشامل للواقع المادي يخضع للإنسان ، وأنه لن يبقى هناك أسرار لأحفادنا البعيدين.