Η ιδέα ότι ό,τι υπάρχει μπορεί να εξηγηθεί από τη βάση προς την κορυφή έχει για χρόνια κυριαρχήσει ανάμεσα στους φυσικούς. Τώρα, διαμορφώνεται ένα νέο είδος επιστήμης που βάζει στο επίκεντρο τη συνειδητή εμπειρία και ίσως βοηθήσει να λυθούν μερικά από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος.
Της Karmela Padavic-Callaghan
Φανταστείτε ότι μπορείτε να πάρετε ένα κοσμικό μπολ και να φτιάξετε από την αρχή την πραγματικότητα. Θα ήταν ένα παράξενο είδος «μαγειρικής», με αποτέλεσμα τα πάντα, από τον χωροχρόνο και τους δορυφόρους έως τις γάτες και τον κοσμικό ιστό. Αλλά ποιο θα ήταν το βασικό συστατικό που θα χρειαζόσασταν;
Αυτό το ερώτημα το συνάντησα για πρώτη φορά στην έβδομη τάξη, σε ένα μάθημα που δεν είχα ξανακάνει ποτέ: φυσική. Παρότι το εισαγωγικό εκείνο μάθημα αφορούσε κυρίως μπάλες που κυλούν σε πλαγιές, έμαθα ότι οι μέθοδοι της φυσικής πρέπει να έχουν απεριόριστη εμβέλεια — μια ιδέα που ονομάζεται αναγωγισμός. Η φυσική, υποτίθεται, μπορεί να εντοπίσει τα βασικά συστατικά της πραγματικότητας και να δείξει πώς συνδυάζονται από την αρχή για να δημιουργήσουν τα πάντα.
Αμέσως αποφάσισα ότι ήθελα να γίνω φυσικός. Τώρα όμως, πολλά χρόνια και αρκετά πτυχία αργότερα, δεν είμαι τόσο βέβαιη ότι η φυσική έχει όλες τις απαντήσεις. Πάρτε για παράδειγμα την αίσθηση του εαυτού μου: είναι πράγματι συνέπεια κάποιας εξίσωσης που δεν έχουμε ακόμη βρει; Αν σκεφτώ τέτοια ερωτήματα αρκετά βαθιά, μένω ταραγμένη και αναρωτιέμαι μήπως έχω γίνει κακή φυσικός.
Επανεξετάζοντας την πραγματικότητα: Είναι ολόκληρο το σύμπαν ένα ενιαίο κβαντικό αντικείμενο;
Έτσι, αποφάσισα να αντιμετωπίσω αυτές τις αμφιβολίες και να καταλάβω τι πραγματικά πιστεύω για την ουσία της πραγματικότητας. Με ενέπνευσαν δύο πρόσφατα βιβλία που προσεγγίζουν αυτά τα ερωτήματα από αντίθετες κατευθύνσεις. Το ένα υποστηρίζει ότι όλη η πραγματικότητα αποτελείται μόνο από κβαντικά πεδία. «Όλα τα υπόλοιπα υπάρχουν μόνο στο μυαλό μας. Όλες οι έννοιές μας είναι ψευδαισθήσεις», λέει ο συγγραφέας του, Liam Graham. Το άλλο επιμένει ότι το πιο ουσιαστικό συστατικό της πραγματικότητας είναι η συνειδητή εμπειρία. «Αυτό είναι που είναι θεμελιωδώς πραγματικό», λέει ο Adam Frank από το Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ στη Νέα Υόρκη, ένας από τους συνυπογράφοντες του βιβλίου.
Το αν κάποια από αυτές τις θέσεις — ή κάτι ενδιάμεσο — είναι σωστή έχει σημασία όχι μόνο για τη δική μου ψυχική ηρεμία. Οι παραδοχές για το τι είναι θεμελιώδες στηρίζουν τον τρόπο με τον οποίο γίνεται όλη η επιστήμη και μπορεί εδώ και πολύ καιρό να μπερδεύουν τις προσπάθειές μας να απαντήσουμε σε μερικά από τα πιο επίμονα επιστημονικά μυστήρια.
Η δύναμη της φυσικής
Ιστορικά, η μετατροπή της ακατάστατης και υποκειμενικής ανθρώπινης εμπειρίας σε καθαρά και αφηρημένα μαθηματικά ήταν το παράξενο εκείνο τέχνασμα που έκανε την επιστήμη, και ιδιαίτερα τη φυσική, τόσο ισχυρή. Ο Γαλιλαίος και ο Ισαάκ Νεύτων έφεραν επαναστατικές αλλαγές παρατηρώντας αντικείμενα στη Γη και στον ουρανό και στη συνέχεια ποσοτικοποιώντας την κίνησή τους με εξισώσεις — αν και τα μαθηματικά και η λογική υπήρχαν σε άλλες μορφές πολύ πριν από την εποχή τους. Άλλοι φυσικοί μετέτρεψαν εμπειρικές έννοιες όπως το ζεστό και το κρύο στο αριθμητικό σύστημα της θερμοκρασίας. Τα μαθηματικά μοντέλα μάς επέτρεψαν να προβλέπουμε το μέλλον, να κατανοούμε καλύτερα το σύμπαν και να δημιουργούμε αμέτρητες τεχνολογίες. Αποκτήσαμε καλύτερη εικόνα για τα άστρα και μια λειτουργική ατμομηχανή.
Με την εμφάνιση της κβαντικής θεωρίας στις δεκαετίες του 1920 και του 1930, οι φυσικοί άρχισαν να κατανοούν τα μέχρι σήμερα μικρότερα τμήματα του φυσικού κόσμου. Το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής, που στηρίζεται στην κβαντική θεωρία και καταγράφει όλα τα γνωστά θεμελιώδη σωματίδια και δυνάμεις, είναι η πιο ακριβώς ελεγμένη επιστημονική θεωρία. Εντυπωσιακό είναι ότι, παρότι φαινόμενα όπως η κβαντική διεμπλοκή — όπου τα σωματίδια διατηρούν μια κβαντική σύνδεση σε τεράστιες αποστάσεις — ξεφεύγουν ακόμη από την κοινή διαίσθηση, καταφέραμε να τα αξιοποιήσουμε για να φτιάξουμε λειτουργικούς κβαντικούς υπολογιστές.
Ο Frank λέει ότι όλα αυτά έδωσαν στους φυσικούς μια αίσθηση απεριόριστης ισχύος. «Ξεκινάς με την ιδέα ότι η φυσική θα απαντήσει σε όλες τις ερωτήσεις σου, απλώς δώσε μου τους νόμους της φυσικής και θα μπορώ να τα χτίσω όλα από κάτω προς τα πάνω — τα καγκουρό δεν αποτελούν πρόβλημα! Μπορώ να τα εξηγήσω όλα», λέει. Ο ίδιος διαφωνεί με αυτή την άποψη και το πιο πρόσφατο βιβλίο του, The Blind Spot, που έγραψε μαζί με τον αστρονόμο Marcelo Gleiser και τον φιλόσοφο Evan Thompson, υποστηρίζει ότι ακόμη και οι πιο επιτυχημένες επιστημονικές θεωρίες δεν πρέπει να χάνουν από το βλέμμα τους τον ρόλο της εμπειρίας και το πώς αυτή δείχνει τα όρια της ερμηνευτικής τους δύναμης.
Η αναγωγή του κόσμου σε αφαιρέσεις μάς επέτρεψε να κατασκευάσουμε τεχνολογίες όπως οι ατμομηχανές. Arterra Picture Library/Alamy
Ο Graham έχει την αντίθετη άποψη, όπως φαίνεται και από τον τίτλο του βιβλίου του, Physics Fixes All the Facts. Πιστεύει ότι ακόμη και εξαιρετικά σύνθετα προβλήματα, όπως το τι είναι η συνείδηση και πώς προκύπτει, μπορούν, κατ’ αρχήν, να εξηγηθούν ξεκινώντας από τα πιο βασικά φυσικά δομικά στοιχεία. Μάλιστα, πηγαίνει ακόμη παραπέρα, υποστηρίζοντας ότι όποιος απορρίπτει την ικανότητα της φυσικής να περιγράψει τελικά τη συνείδηση επικαλείται ουσιαστικά φαντάσματα και πνεύματα. Η φιλοσοφική του στάση ονομάζεται αυστηρός φυσικισμός και μπορεί κανείς να τη θεωρήσει ως την πιο αδιάλλακτη εκδοχή του αναγωγισμού. «Ό,τι πραγματικά υπάρχει είναι αυτό που λέει η φυσική ότι υπάρχει στο βάθος», λέει.
Σήμερα, αυτό σημαίνει κβαντικά πεδία, τα θεμελιώδη κβαντικά αντικείμενα που διαπερνούν όλο τον χώρο. Όμως η διαδρομή από αυτά, από τη βάση μέχρι την ανθρώπινη συνείδηση, δεν είναι καθόλου απλή: πρέπει να περάσουμε από το δύσβατο πεδίο της ανάδυσης. Αυτή είναι η ιδέα ότι ένα σύνολο μπορεί να έχει πολύ διαφορετικές ιδιότητες από τα επιμέρους μέρη του. Για παράδειγμα, το νερό είναι υγρό, αλλά τα μεμονωμένα μόρια του νερού δεν είναι. Αν μπορείς, κατ’ αρχήν, να προβλέψεις αυτές τις ανώτερου επιπέδου ιδιότητες από τις εξισώσεις που περιγράφουν τα μέρη, τότε το σύστημα θεωρείται ασθενώς αναδυόμενο. Αν όμως αυτές οι προβλέψεις είναι αδύνατες, τότε το όλο είναι πραγματικά κάτι περισσότερο από το άθροισμα των μερών του και το σύστημα είναι ισχυρά αναδυόμενο.
Τι αποκαλύπτουν 350 διαφορετικές θεωρίες για τη συνείδηση σχετικά με την πραγματικότητα
Η ανάδυση φαίνεται να εξηγεί φυσικά γιατί η επιστήμη είναι χωρισμένη σε διακριτά πεδία — βιολογία, χημεία, φυσική και όλα τα ενδιάμεσα — το καθένα με τους δικούς του θεσμούς. «Ενώ τα πάντα είναι φυσικά, δεν νομίζω ότι πρέπει να απευθύνεσαι στο τμήμα φυσικής για να προβλέψεις και να κατανοήσεις συστήματα όπως οι άνθρωποι», λέει ο φιλόσοφος David Papineau από το King’s College London. Η ψυχολογία, μέχρι σήμερα, έχει λειτουργήσει καλά χωρίς να χρειάζεται να αναφέρεται στο τι κάνει κάθε ηλεκτρόνιο στον εγκέφαλο.
Η δική μου εμπειρία από την ακαδημαϊκή ζωή το αντικατοπτρίζει αυτό. Σπούδασα φυσική στο πανεπιστήμιο και στις μεταπτυχιακές σπουδές και σχεδόν ποτέ δεν βρέθηκα στην ίδια αίθουσα με συμφοιτητές που ασχολούνταν με τη φυτολογία ή την ιατρική. Εκείνοι έγιναν επιτυχημένοι στους κλάδους τους χωρίς ποτέ να χρειαστεί να ξέρουν τι είναι η κβαντική κυματοσυνάρτηση, που ήταν το καθημερινό αντικείμενο της δικής μου δουλειάς. Αλλά μήπως αυτό αντικατοπτρίζει όντως τη φύση της πραγματικότητας και όχι απλώς τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι, με τους περιορισμένους εγκεφάλους μας και την τάση μας για γραφειοκρατία, αποφασίσαμε να τη χωρίσουμε σε κομμάτια;
Ο Graham θεωρεί ότι αυτοί οι διαχωρισμοί είναι ψευδείς. Στην πραγματικότητα, πιστεύει ότι επιβραδύνουν την επιστημονική πρόοδο. Υποστηρίζει ότι οι πάρα πολλοί υπερβολικά εξειδικευμένοι κλάδοι, που ο καθένας μιλά τη δική του γλώσσα, επιτρέπουν στους επιστήμονες να είναι λιγότερο ειλικρινείς για το τι ξέρουν και τι δεν ξέρουν. Επιπλέον, βλέπει την έννοια της ανάδυσης ως παραπλανητική — αν όχι εντελώς άχρηστη. Η ανάδυση απλώς κρύβει τα κομμάτια της φυσικής που ακόμη δεν γνωρίζουμε, λέει. Όταν μια ιδιότητα όπως η «υγρότητα» αναδύεται, η πραγματική κατανόηση βρίσκεται μόνο στην ισορροπία των συνεκτικών και προσκολλητικών δυνάμεων μεταξύ των μορίων, που μπορούν να αναχθούν περαιτέρω στα θεμελιώδη σωματίδια και πεδία. Η εμπειρία της υγρότητας, στο μεταξύ, είναι ψευδαίσθηση — όπως και όλες οι αναδυόμενες έννοιες.
Σε αυτή την αυστηρά φυσικιστική οπτική, φαινόμενα που φαίνονται ισχυρά αναδυόμενα, όπως η συνείδηση ή η προέλευση της ζωής, μπορούν επίσης να χτιστούν από τη βάση προς τα πάνω — έστω κι αν δεν έχουμε φτάσει ακόμη εκεί. «Το να πιστεύεις στην ισχυρή ανάδυση είναι ισοδύναμο με το να πιστεύεις σε ξωτικά στον κήπο σου», γράφει ο Graham στο βιβλίο του.
Ξεχάστε το πολυσύμπαν. Στο pluriverse, δημιουργούμε την πραγματικότητα μαζί
Η συνείδηση παραμένει για ορισμένους φιλοσόφους υποψήφια για ισχυρή ανάδυση, όμως ένας αυστηρός φυσικιστής πρέπει να απορρίψει αυτή την ιδέα. Για να φανεί γιατί, ας δούμε ένα νοητικό πείραμα τοποθετημένο σε ένα φανταστικό μέλλον, όπου τελικά κατανοούμε τη συνείδηση τόσο καλά ώστε μπορούμε να κατασκευάσουμε τεχνητές συνειδήσεις. Φανταστείτε έναν επιστήμονα σε αυτό το μέλλον που έχει αφιερώσει τη ζωή του στο να μάθει τα πάντα για το τι είναι τα χρώματα και για τους καθαρά φυσικούς μηχανισμούς που βρίσκονται πίσω από την υποκειμενική εμπειρία. Μπορεί να καταγράψει την ακριβή φυσική των όσων συμβαίνουν μέσα σε μια τεχνητή συνείδηση όταν της δείχνουν μια κόκκινη ντομάτα, αλλά, για κάποιον περίεργο λόγο, ο επιστήμονας δεν έχει βιώσει ποτέ ο ίδιος το κόκκινο. Ύστερα, ένα πρωί, ξυπνά και, για πρώτη φορά, κοιτάζει μια ντομάτα και ξαφνικά βιώνει το χρώμα της.
Έμαθε κάτι νέο; Αν όλα όσα υπάρχουν στην πραγματικότητα είναι η φυσική, η απάντηση θα έπρεπε να είναι «όχι», αφού η εμπειρία του κόκκινου δημιουργείται σε μια φυσική διεργασία που ο επιστήμονας ήδη κατανοεί από τη μελέτη των τεχνητών συνειδήσεων. Αν όμως η συνείδηση είναι κάτι περισσότερο από το άθροισμα κάποιων φυσικών διεργασιών και μερών, τότε υπάρχει χώρος ώστε ο επιστήμονας να έχει μάθει κάτι νέο.
Τα όρια της φαντασίας
Κατά τον Graham —την αυστηρά φυσικιστική άποψη— ο επιστήμονας δεν στερείται γνώσης, αλλά μια νοητική ικανότητα που ονομάζεται φαντασιακή κατανόηση. «Ένα πιο ικανό ον θα μπορούσε να πάρει όλες τις πληροφορίες, να τις χρησιμοποιήσει για να τρέξει μια εσωτερική προσομοίωση και να βιώσει το κόκκινο χωρίς ποτέ να το δει», γράφει ο Graham. Οι άνθρωποι δεν μπορούμε να το κάνουμε αυτό λόγω των περιορισμών του εξελιγμένου νου και του σώματός μας. Η ίδια έλλειψη φαντασιακής κατανόησης εξηγεί, λέει, γιατί δεν μπορούμε να κατανοήσουμε διαισθητικά την κβαντική φυσική.
Όταν κοιτούσα παιδί τις κατακόκκινες ντομάτες στον κήπο του παππού μου, ήταν απλώς κβαντικά πεδία σε σχήμα ντομάτας, στα οποία ο εγκέφαλός μου είχε εξελιχθεί ώστε να δίνει την ψευδαίσθηση των πλούσιων λαχανικών; Η ιδέα μού φαίνεται άψυχη. Κι όμως, ο Graham υποστηρίζει ότι το να συνειδητοποιείς τα όρια της κατανόησής μας είναι αυτό που τον κάνει να εκτιμά ακόμη περισσότερο την πολυπλοκότητα και τη λεπτομέρεια του φυσικού κόσμου. «Αυτό κάνει τα πάντα να φαίνονται ακόμη πιο εκπληκτικά, αντί να προσθέτει κάποιο είδος μαγικού πνεύματος», λέει.
Μπορεί η κοκκινίλα μιας κόκκινης ντομάτας να αποδοθεί πραγματικά με μια επιστημονική εξίσωση; Mira/Alamy
Για τον Frank, η συμπερίληψη της εμπειρίας δεν είναι ούτε μαγική ούτε πρόβλημα. «Δεν έχω πρόσβαση στον κόσμο παρά μόνο μέσω της εμπειρίας», λέει. Τι θα μπορούσε λοιπόν να είναι πιο πραγματικό από την εμπειρία; Αυτή η σχολή σκέψης ονομάζεται φαινομενολογία. Αναπτύχθηκε αρχικά από τον φιλόσοφο Edmund Husserl και έγινε εξαιρετικά επιδραστική, υποστηρίζοντας ότι η ουσία του κόσμου δεν μπορεί να αποτυπωθεί μόνο με αφηρημένες ιδέες όπως τα κβαντικά πεδία, επειδή η εμπειρία είναι η προϋπόθεση για τη δημιουργία αυτών των αφαιρέσεων. «Ο φυσικιστικός κόσμος είναι ένας κόσμος χωρίς εμπειρία και μη βιώσιμος. Είναι μια πολύ χρήσιμη αφαίρεση, αλλά μια αφαίρεση που έρχεται μόνο μετά τον πραγματικό κόσμο στον οποίο οι επιστήμονες ζουν και εργάζονται», λέει ο Frank.
Η έννοια της θερμοκρασίας δείχνει καλά αυτό το επιχείρημα. Ο φυσικός ορισμός της θερμοκρασίας βασίζεται στη μέση ταχύτητα με την οποία τα σωματίδια του αέρα κινούνται ακανόνιστα. Όμως οι φυσικοί ανέπτυξαν μαθηματικές εξισώσεις για τη θερμοκρασία μόνο επειδή πρώτα είχαν διαφορετικές εμπειρίες. Η έννοια της θερμοκρασίας δεν θα μπορούσε να έχει προκύψει αν κάποιος δεν είχε παρατηρήσει τη διαφορά ανάμεσα σε ένα ζεστό δωμάτιο και ένα κρύο.
Η θερμοκρασία (και οι ατμομηχανές) δεν θα είχαν ποτέ εφευρεθεί χωρίς τις εμπειρίες του ζεστού και του κρύου. DEEPOL by plainpicture/Fredrik Schlyter
Χρήσιμες και διεισδυτικές έννοιες όπως η θερμοκρασία αποτελούν μέρος της ιστορικής ανόδου της φυσικής.
