Wir sind in der Lage, Schwarze Löcher zu messen, aber wir können eine Erkältung nicht heilen
Albert Einstein sagte, dass "die unverständlichste Eigenschaft des Universums ist, dass es verständlich ist." Und er war nicht ohne Grund überrascht. Infolge der Evolution hat das menschliche Gehirn ein Anpassungssystem entwickelt, aber seine grundlegende neuronale Architektur hat sich kaum verändert, seit unsere Vorfahren die Savanne seziert und die Schwierigkeiten des Lebens bewältigt haben. Tatsächlich ist es erstaunlich, dass dasselbe Gehirn es uns ermöglicht, in der Quantenwelt und im Raum einen Sinn zu finden, in Konzepten, die weit vom „gesunden Menschenverstand“ der Alltagswelt entfernt sind, in der unsere Evolution stattgefunden hat.
Aber ich denke, dass die Wissenschaft irgendwann die Bremsen drücken wird. Dies kann aus zwei Gründen geschehen. Optimistisch - wir bereinigen und skizzieren bestimmte Bereiche (z. B. Atomphysik), sodass nichts mehr hinzuzufügen ist. Eine andere, beunruhigendere ist, dass wir an die Grenzen der Fähigkeiten unseres Gehirns stoßen werden. Es mag Konzepte geben, die für ein vollständiges Verständnis der physischen Realität notwendig sind, von denen wir nicht mehr Ideen haben werden als der Affe über Darwinismus oder Meteorologie. Und einige Entdeckungen müssen auf die posthumane Intelligenz warten.
Im Allgemeinen sind wissenschaftliche Erkenntnisse überraschend fragmentiert - und die tiefsten Rätsel sind oft irgendwo in der Nähe. Heute können wir
die Ergebnisse von Messungen überzeugend
interpretieren, die die Kollision zweier Schwarzer Löcher zeigen, die sich mehr als eine Milliarde Lichtjahre von der Erde entfernt befinden. In der Zwischenzeit haben wir trotz der enormen Fortschritte in der Epidemiologie bei der Behandlung der Erkältung wenig erreicht. Die Tatsache, dass wir uns der Existenz eines mysteriösen und fernen kosmischen Phänomens sicher sein können und uns gleichzeitig aufgrund alltäglicher Dinge in einer schwierigen Position befinden, ist nicht so paradox, wie es zunächst scheint. Astronomie ist viel einfacher als Biologie und andere Geisteswissenschaften. Schwarze Löcher, die uns exotisch erscheinen, sind eines der einfachsten Objekte der Natur. Sie können durch einfache Gleichungen genau beschrieben werden.
Wie bestimmen wir die Komplexität? Die Frage, wie weit die Wissenschaft gehen kann, hängt zum Teil von der Antwort ab. Etwas, das nur aus wenigen Atomen besteht, kann nicht zu kompliziert sein. Große Dinge müssen auch nicht kompliziert sein. Trotz seiner Größe ist der Stern ein recht einfaches Objekt. Sein Kern ist so heiß, dass komplexe Moleküle zerstört werden und es dort keine chemischen Verbindungen gibt, so dass tatsächlich ein amorphes Gas aus Atomkernen und Elektronen verbleibt. Und Sie können einen Salzkristall betrachten, der aus Natrium- und Chloratomen besteht und sehr dicht zusammengepackt ist, um ein sich wiederholendes kubisches Gitter zu erzeugen. Wenn Sie einen großen Kristall nehmen und ihn hacken, bleibt seine Struktur praktisch unverändert, bis Sie ihn in einzelne Atome sortieren. Selbst wenn es groß ist, kann ein Stück Salz nicht als komplex bezeichnet werden.
Atome und astronomische Phänomene - sehr groß und sehr klein - können recht einfach sein. Aber zwischen ihnen beginnen Schwierigkeiten. Das Schwierigste von allem sind Lebewesen. Das Tier hat innere Strukturen auf allen Ebenen, von Proteinen in getrennten Zellen bis zu Gliedmaßen und Hauptorganen. Es kann nicht in Stücke geschnitten existieren, da ein Salzkristall beim Schneiden weiter existiert. Es stirbt.
Das wissenschaftliche Verständnis wird manchmal in Form einer Hierarchie dargestellt, die in der Art der Stockwerke eines Gebäudes angeordnet ist. Alles, was mit komplexeren Systemen verbunden ist, befindet sich höher und alles, was einfacher ist, ist niedriger. Die Mathematik befindet sich im Keller, darüber befindet sich die Teilchenphysik, dann der Rest der Physik, dann die Chemie, dann die Biologie, dann die Botanik und Zoologie und schließlich der Behaviorismus und die Sozialwissenschaften (Wirtschaft, behauptet natürlich Penthouse).
Die Sortierung der Wissenschaften ist unstreitig, aber es stellt sich die Frage, ob die Wissenschaften im ersten Stock - insbesondere die Teilchenphysik - tiefer oder umfassender sind als andere. In gewissem Sinne ist es. Wie der Physiker
Stephen Weinberg in Dreams of a Final Theory, 1992, erklärt, weisen alle erklärenden Antworten darauf hin. Wenn Sie als hartnäckiges Kind „Warum, Warum, Warum?“ Wiederholen, befinden Sie sich auf Partikelebene. Aus Weinbergs Sicht sind alle Wissenschaftler
Reduktionisten . Sie sind sicher, dass alles, wie willkürlich komplex es auch sein mag, eine Lösung
der Schrödinger-Gleichung ist - der Grundgleichung, die das Verhalten des Systems gemäß der Quantentheorie steuert.
Aber die Erklärung der Reduktionisten ist nicht immer die beste oder nützlichste. "Mehr bedeutet anders",
sagte der Physiker Philip Anderson. Alles willkürlich Komplexe - Tropenwälder, Hurrikane, menschliche Gemeinschaften - besteht aus Atomen und gehorcht den Gesetzen der Quantenphysik. Aber selbst wenn diese Gleichungen für riesige Cluster von Atomen gelöst werden könnten, würden sie uns nicht die Erleuchtung geben, nach der Wissenschaftler suchen.
Makroskopische Systeme, die eine große Anzahl von Partikeln enthalten, zeigen neue Eigenschaften, die am besten anhand neuer, nicht reduzierbarer Konzepte verstanden werden können, die für eine bestimmte Ebene des Systems geeignet sind. Valenz,
Gastrulation (Zelldifferenzierung während der Embryonalentwicklung),
Prägung , natürliche Selektion sind Beispiele für solche Phänomene. Selbst ein Phänomen, das nicht so mysteriös ist wie der Wasserfluss in Rohren oder Flüssen, wird in Bezug auf Viskosität und Turbulenzen besser verstanden als in Form von Beziehungen einzelner Atome. Fachleute für Strömungsmechanik achten nicht darauf, dass Wasser aus H
2 O-Molekülen besteht; Sie können verstehen, wie Wellen zusammenbrechen und wann eine Drehung dazu führt, dass die Strömung nur deshalb niedergeschlagen wird, weil sie die Flüssigkeit als kontinuierliche Substanz präsentieren.
Neue Konzepte sind besonders wichtig für unser Verständnis besonders komplexer Dinge - zum Beispiel der Migration von Vögeln oder des menschlichen Gehirns. Das Gehirn ist eine Ansammlung von Zellen; Ein Bild ist eine Reihe chemischer Pigmente. Es ist jedoch wichtig und interessant, wie die Strukturen und Muster aussehen, wenn wir die Ebenen nach oben bewegen - was man als manifestierende Komplexität bezeichnen kann.
Reduktionismus ist also gewissermaßen wahr. Aber er ist selten in einem nützlichen Sinne treu. Nur 1% der Wissenschaftler studieren Teilchenphysik oder Kosmologie. Die restlichen 99% arbeiten auf höheren Hierarchieebenen. Sie werden durch die Komplexität ihres Themas eingeschränkt, nicht durch das mangelnde Verständnis der subnuklearen Physik.
Es stellt sich also wirklich heraus, dass die Analogie zwischen Wissenschaft und Gebäude schlecht ist. Ein schwaches Fundament gefährdet die Struktur des Gebäudes. Umgekehrt leiden übergeordnete Wissenschaften, die mit komplexen Systemen arbeiten, nicht unter unzuverlässigen Grundlagen. Jede Wissenschaftsebene hat ihre eigenen, individuellen Erklärungen. Phänomene mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden müssen anhand verschiedener, nicht reduzierbarer Konzepte verstanden werden.
An drei Fronten sind große Durchbrüche zu erwarten: sehr klein, sehr groß und sehr komplex. Trotzdem wage ich vorzuschlagen, dass unserem Verständnis Grenzen gesetzt sind. Der erste, der diese Grenzen erreichen kann, kann der Versuch sein, sehr komplexe Systeme zu verstehen - wie unser Gehirn. Vielleicht können komplexe Atomcluster, ob Gehirn oder elektronische Maschinen, nicht alles über sich selbst lernen. Und wir können auf eine andere Barriere stoßen, wenn wir versuchen, den Weinberg-Pfeilen noch tiefer zu folgen: wenn sie zu einer Geometrie vieler Dimensionen führen, die Experten der Stringtheorie für sich selbst zeichnen. Physiker werden die Grundlagen von Raum und Zeit möglicherweise nie verstehen, weil ihre Mathematik zu komplex sein wird.
Meine Aussage über die Grenzen der menschlichen Erkenntnis wurde
von David Deutsch bestritten , einem herausragenden theoretischen Physiker, der das Konzept der "Quantencomputer" entwickelte. In seinem provokanten und wunderbaren Buch The Beginning of Infinity (2011) [Der Beginn der Unendlichkeit] heißt es, dass jeder Prozess grundsätzlich berechenbar ist. Ist das so. Die Fähigkeit, etwas zu berechnen, entspricht jedoch nicht der Fähigkeit, es zu verstehen. Ein schönes
fraktales Muster, ein
Satz von Mandelbrot , wird durch einen mehrzeiligen Algorithmus beschrieben. Seine Form kann sogar auf einem Computer mit bescheidener Leistung aufgebaut werden.
Aber keine einzige Person mit nur einem Algorithmus vor sich kann sich diese äußerst komplexe Zeichnung so vorstellen, wie er sich ein Quadrat oder einen Kreis vorstellen kann.
Der Schachweltmeister Garry Kasparov schreibt in dem Buch „Deep Thought“ (2017), dass „eine Person mit einer Maschine“ mehr kann als nur individuell. Vielleicht werden neue Entdeckungen gemacht, indem die Symbiose dieser beiden Entitäten verbessert wird. Beispielsweise bietet der Einsatz von Computersimulationen bei der Entwicklung von Arzneimitteln und in der materialwissenschaftlichen Forschung immer mehr Möglichkeiten als Laborexperimente. Ob Autos uns letztendlich qualitativ übertreffen und vernünftig werden können, ist noch umstritten.
Abstraktes Denken, das dem biologischen Gehirn zugänglich ist, bestimmte die Entstehung von Kultur und Wissenschaft. Aber diese Aktivität, die seit nicht mehr als einigen zehn Jahrtausenden andauert, dient wahrscheinlich als kurzer Vorläufer für mächtigere posthumane Köpfe - was nicht auf die darwinistische Selektion, sondern auf die „rationale Entwicklung“ zurückzuführen war. Man kann darüber streiten, ob die Zukunft organischen After-Human- oder elektronischen Super-Smart-Maschinen gehört. Aber wir werden unangemessen anthropozentrisch sein und glauben, dass ein umfassendes Verständnis der physischen Realität dem Menschen unterliegt und dass für unsere entfernten Nachkommen keine Geheimnisse mehr übrig bleiben.