Podemos medir los agujeros negros, pero no podemos curar un resfriado
Albert Einstein dijo que "la propiedad más incomprensible del universo es que es comprensible". Y se sorprendió no sin razón. Como resultado de la evolución, el cerebro humano ha desarrollado un sistema de adaptación, pero su arquitectura neural básica apenas ha cambiado desde que nuestros antepasados diseccionaron la sabana y enfrentaron las dificultades de la vida. Y, de hecho, es sorprendente que este mismo cerebro nos permita encontrar significado en el mundo cuántico y en el espacio, en conceptos que se han alejado del "sentido común" del mundo cotidiano donde tuvo lugar nuestra evolución.
Pero creo que en algún momento, la ciencia presionará los frenos. Y esto puede suceder por dos razones. Optimista: limpiamos y delineamos ciertas áreas (por ejemplo, física atómica) para que no quede nada más que agregar. Otra, más inquietante, es que alcanzaremos los límites de la capacidad de nuestro cerebro. Puede haber conceptos necesarios para una comprensión completa de la realidad física, de los cuales no tendremos más ideas que el mono sobre el darwinismo o la meteorología. Y algunos descubrimientos tendrán que esperar a la inteligencia posthumana.
En general, el conocimiento científico está sorprendentemente fragmentado, y los acertijos más profundos a menudo se encuentran en algún lugar cercano. Hoy podemos
interpretar de manera convincente
los resultados de las mediciones que muestran la colisión de dos agujeros negros ubicados a más de mil millones de años luz de la Tierra. Mientras tanto, hemos logrado poco en el tratamiento del resfriado común, a pesar de los enormes avances en epidemiología. El hecho de que podamos estar seguros de la existencia de un fenómeno cósmico misterioso y distante, al mismo tiempo que nos encontramos en una posición difícil debido a las cosas cotidianas, no es tan paradójico como parece al principio. La astronomía es mucho más simple que la biología y otras ciencias humanas. Los agujeros negros, que nos parecen exóticos, son uno de los objetos más simples de la naturaleza. Se pueden describir con precisión mediante ecuaciones simples.
¿Cómo determinamos la complejidad? La pregunta de hasta dónde puede llegar la ciencia depende en parte de la respuesta. Algo formado por unos pocos átomos no puede ser demasiado complicado. Las cosas grandes tampoco tienen que ser complicadas. A pesar de su gran tamaño, la estrella es un objeto bastante simple. Su núcleo es tan caliente que las moléculas complejas se destruyen y no hay compuestos químicos allí, por lo que, de hecho, queda un gas amorfo de núcleos atómicos y electrones. Y puede considerar un cristal de sal, que consiste en átomos de sodio y cloro, muy juntos para crear una red cúbica repetitiva. Si toma un cristal grande y lo corta, su estructura permanece prácticamente igual hasta que lo clasifique en átomos individuales. Incluso si es grande, un pedazo de sal no se puede llamar complejo.
Los átomos y los fenómenos astronómicos, muy grandes y muy pequeños, pueden ser bastante simples. Pero entre ellos comienzan las dificultades. La parte más difícil de todas son los seres vivos. El animal tiene estructuras internas en todas las escalas, desde proteínas en células separadas hasta extremidades y órganos principales. No puede existir cortado en pedazos ya que un cristal de sal sigue existiendo cuando se corta. Se esta muriendo.
La comprensión científica a veces se presenta en forma de una jerarquía, dispuesta a la manera de los pisos de un edificio. Todo lo relacionado con sistemas más complejos está ubicado más arriba, y todo lo que es más simple es más bajo. La matemática se encuentra en el sótano, encima está la física de partículas, luego el resto de la física, luego la química, luego la biología, luego la botánica y la zoología, y finalmente, el conductismo y las ciencias sociales (la economía, por supuesto, afirma el ático).
La clasificación de las ciencias no está en disputa, pero surge la pregunta de si las ciencias en el primer piso, en particular, la física de partículas, son más profundas o más completas que otras. En cierto sentido, lo es. Como explica el físico
Stephen Weinberg en Sueños de una teoría final, 1992, todas las respuestas explicativas apuntan hacia abajo. Si usted, como un niño terco, repite "¿por qué, por qué, por qué?", Se encuentra en el nivel de partículas. Desde el punto de vista de Weinberg, todos los científicos son
reduccionistas . Están seguros de que todo, aunque sea arbitrariamente complejo, es una solución de
la ecuación de Schrödinger , la ecuación básica que controla el comportamiento del sistema según la teoría cuántica.
Pero la explicación de los reduccionistas no siempre es la mejor o la más útil. "Más significa diferente",
dijo el físico Philip Anderson. Todo lo que es arbitrariamente complejo (bosques tropicales, huracanes, comunidades humanas) consta de átomos y obedece las leyes de la física cuántica. Pero incluso si estas ecuaciones pudieran resolverse para grandes grupos de átomos, no nos darían la iluminación que los científicos están buscando.
Los sistemas macroscópicos que contienen una gran cantidad de partículas demuestran propiedades emergentes que se entienden mejor en términos de conceptos nuevos e irreductibles adecuados para un nivel dado del sistema. La valencia, la
gastrulación (diferenciación celular durante el desarrollo del embrión), la
impronta , la selección natural son ejemplos de tales fenómenos. Incluso un fenómeno que no es tan misterioso como el flujo de agua en tuberías o ríos se entiende mejor en términos de viscosidad y turbulencia que en la forma de relaciones de átomos individuales. Los especialistas en mecánica de fluidos no prestan atención al hecho de que el agua consiste en moléculas de H2O; pueden entender cómo se rompen las ondas y cuándo un giro hace que el flujo sea derribado solo porque presentan el líquido como una sustancia continua.
Los nuevos conceptos son especialmente importantes para nuestra comprensión de cosas especialmente complejas, por ejemplo, la migración de aves o el cerebro humano. El cerebro es una colección de células; Una imagen es un conjunto de pigmentos químicos. Pero es importante e interesante cómo aparecen las estructuras y los patrones cuando subimos los niveles, lo que se puede llamar manifestar complejidad.
Entonces el reduccionismo es en cierto sentido cierto. Pero rara vez es fiel en un sentido útil. Solo el 1% de los científicos estudian física de partículas o cosmología. El 99% restante trabaja en los niveles superiores de la jerarquía. Están limitados por la complejidad de su tema, no por la falta de comprensión de la física subnuclear.
Entonces resulta que la analogía entre la ciencia y el edificio es mala. Una base débil pone en peligro la estructura del edificio. Por el contrario, las ciencias de nivel superior que trabajan con sistemas complejos no sufren de fundamentos poco confiables. Cada nivel de la ciencia tiene sus propias explicaciones individuales. Los fenómenos de diferentes niveles de dificultad deben entenderse en términos de varios conceptos irreducibles.
Se pueden esperar grandes avances en tres frentes: muy pequeño, muy grande y muy complejo. Sin embargo, me atrevo a sugerir que hay límites para nuestra comprensión. Los primeros que pueden alcanzar estos límites pueden ser los intentos de comprender sistemas muy complejos, como nuestro cerebro. Quizás grupos complejos de átomos, ya sea el cerebro o las máquinas electrónicas, no pueden aprender todo sobre sí mismos. Y podemos encontrar otra barrera si intentamos seguir las flechas de Weinberg aún más bajas: si conducen a la geometría de muchas dimensiones que los expertos en teoría de cuerdas dibujan por sí mismas. Es posible que los físicos nunca entiendan los fundamentos del espacio y el tiempo porque sus matemáticas serán demasiado complejas.
David Deutsch , un destacado físico teórico que ideó el concepto de "computadoras cuánticas",
cuestionó mi declaración sobre las limitaciones de la cognición humana. En su libro provocativo y maravilloso, The Beginning of Infinity (2011) [The Beginning of Infinity], dice que cualquier proceso es básicamente computable. Eso es asi. Sin embargo, la capacidad de calcular algo no es igual a la capacidad de comprenderlo. Un algoritmo de varias líneas describe un hermoso patrón
fractal , un
conjunto de Mandelbrot . Su forma incluso se puede construir en una computadora de potencia modesta.
Pero ni una sola persona con un solo algoritmo frente a él puede imaginar este dibujo extremadamente complejo como si pudiera imaginar un cuadrado o un círculo.
El campeón mundial de ajedrez Garry Kasparov escribe en el libro "Pensamiento profundo" (2017) que "una persona con una máquina" puede hacer más que individualmente. Quizás se harán nuevos descubrimientos utilizando simbiosis mejorada de estas dos entidades. Por ejemplo, en el desarrollo de medicamentos y en la investigación de la ciencia de los materiales, el uso de simulaciones por computadora ofrece más y más oportunidades que los experimentos de laboratorio. Si los autos finalmente podrán superarnos cualitativamente, y volverse razonables, sigue siendo un tema discutible.
El pensamiento abstracto, accesible al cerebro biológico, predeterminó el surgimiento de la cultura y la ciencia. Pero esta actividad, que ha estado ocurriendo durante no más de varias decenas de milenios, probablemente sirve como un breve precursor de las mentes posthumanas más poderosas, que no se debieron a la selección darwiniana, sino al "desarrollo racional". Se puede discutir sobre si el futuro pertenece a máquinas post-humanas orgánicas o máquinas súper inteligentes electrónicas. Pero seremos inapropiadamente antropocéntricos, creyendo que una comprensión integral de la realidad física está sujeta al hombre, y que no quedarán secretos para nuestros descendientes distantes.