Ίθαν Σίγκελ, Ναι, ο αναγωγισμός μπορεί να εξηγήσει τα πάντα σε ολόκληρο το Σύμπαν. Ethan Siegel, Yes, reductionism can explain everything in the whole Universe

Το όλον δεν είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα των μερών του· αυτό είναι ένα ελάττωμα στον τρόπο σκέψης μας. Ο μη-αναγωγισμός απαιτεί μαγεία, όχι απλώς επιστήμη. Υπάρχουν πάρα πολλές πτυχές αυτού του κόσμου που αποτελούνται από σύνθετα φαινόμενα των οποίων οι ιδιότητες δεν μπορούν εύκολα να εξαχθούν από τους θεμελιώδεις νόμους και τα συστατικά που τον διέπουν. Αυτό δεν αποτελεί καλό επιχείρημα κατά του αναγωγισμού. The whole isn’t greater than the sum of its parts; that’s a flaw in our thinking. Non-reductionism requires magic, not merely science. There are a great many aspects of this world that consist of complex phenomena whose properties cannot be easily derived from the fundamental laws and constituents that govern it. That does not make for a good argument against reductionism. Credit: rolffimages via Adobe Stock

Υπάρχει μια δήλωση που μπορεί κανείς να κάνει, η οποία θα ήταν εντελώς μη αμφιλεγόμενη στα τέλη του 19ου αιώνα, αλλά πολλοί άνθρωποι, τόσο εντός όσο και εκτός επιστήμης, θα διαφωνούσαν σήμερα με αυτήν. Σκεφτείτε μόνοι σας πώς νιώθετε γι' αυτό:

«Οι θεμελιώδεις νόμοι που διέπουν τα μικρότερα συστατικά της ύλης και της ενέργειας, όταν εφαρμόζονται στο Σύμπαν σε αρκετά μεγάλα κοσμικά χρονικά διαστήματα, μπορούν να εξηγήσουν όλα όσα θα προκύψουν ποτέ».

Αυτό σημαίνει ότι ο σχηματισμός κυριολεκτικά των πάντων στο Σύμπαν μας, από τους ατομικούς πυρήνες έως τα άτομα, από τα απλά μόρια έως τα σύνθετα μόρια, τη ζωή, τη νοημοσύνη, τη συνείδηση ​​και πέρα ​​από αυτήν, μπορεί να γίνει κατανοητός ως κάτι που προκύπτει άμεσα από τους θεμελιώδεις νόμους που διέπουν την πραγματικότητα, χωρίς να απαιτούνται πρόσθετοι νόμοι, δυνάμεις ή αλληλεπιδράσεις.

Αυτή η απλή ιδέα — ότι όλα τα φαινόμενα στο Σύμπαν είναι θεμελιωδώς φυσικά φαινόμενα — είναι γνωστή ως αναγωγισμός. Σε πολλά μέρη, συμπεριλαμβανομένου και εδώ στο Big Think, ο αναγωγισμός αντιμετωπίζεται σαν να μην είναι η δεδομένη προεπιλεγμένη θέση για το πώς λειτουργεί το Σύμπαν. Η εναλλακτική πρόταση είναι η ανάδυση, η οποία δηλώνει ότι ποιοτικά νέες ιδιότητες βρίσκονται σε πιο σύνθετα συστήματα που δεν μπορούν ποτέ, ούτε καν κατ' αρχήν, να εξαχθούν ή να υπολογιστούν από θεμελιώδεις νόμους, αρχές και οντότητες. Ενώ είναι αλήθεια ότι πολλά φαινόμενα δεν προκύπτουν προφανώς από τη συμπεριφορά των συστατικών τους μερών, ο αναγωγισμός θα πρέπει να είναι η προεπιλεγμένη θέση (ή μηδενική υπόθεση) για οποιαδήποτε ερμηνεία της πραγματικότητας. Οτιδήποτε άλλο θα πρέπει να αντιμετωπίζεται ως το ισοδύναμο του επιχειρήματος του Θεού των κενών, και αυτό που ακολουθεί είναι μια εξήγηση για το γιατί.

Στα δεξιά, απεικονίζονται τα μποζόνια βαθμίδας, τα οποία μεσολαβούν στις τρεις θεμελιώδεις κβαντικές δυνάμεις του Σύμπαντός μας. Υπάρχει μόνο ένα φωτόνιο που μεσολαβεί στην ηλεκτρομαγνητική δύναμη, υπάρχουν τρία μποζόνια που μεσολαβούν στην ασθενή δύναμη και οκτώ που μεσολαβούν στην ισχυρή δύναμη. Αυτό υποδηλώνει ότι το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι ένας συνδυασμός τριών ομάδων: U(1), SU(2) και SU(3), των οποίων οι αλληλεπιδράσεις και τα σωματίδια συνδυάζονται για να αποτελέσουν όλα όσα είναι γνωστά στην ύπαρξη. Παρά την επιτυχία αυτής της εικόνας, πολλά αινίγματα παραμένουν. On the right, the gauge bosons, which mediate the three fundamental quantum forces of our Universe, are illustrated. There is only one photon to mediate the electromagnetic force, there are three bosons mediating the weak force, and eight mediating the strong force. This suggests that the Standard Model is a combination of three groups: U(1), SU(2), and SU(3), whose interactions and particles combine to make up everything known in existence. Despite the success of this picture, many puzzles still remain. Credit: Daniel Domingues/CERN

Το θεμελιώδες

Όταν σκεφτόμαστε το ερώτημα «τι είναι θεμελιώδες» σε αυτό το Σύμπαν, συνήθως στρεφόμαστε στις πιο αδιαίρετες, στοιχειώδεις οντότητες από όλες και στους νόμους που τις διέπουν. Για τη φυσική μας πραγματικότητα, αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να ξεκινήσουμε με τα σωματίδια του Καθιερωμένου Μοντέλου και τις αλληλεπιδράσεις που τα διέπουν — καθώς και με ό,τι είναι η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια και τις αλληλεπιδράσεις που τα διέπουν· μέχρι στιγμής η φύση τους είναι άγνωστη — και να δούμε αν αυτό μας δίνει τα απαραίτητα και επαρκή συστατικά για να χτίσουμε κάθε γνωστό φαινόμενο και σύνθετη οντότητα μόνο από αυτά τα δομικά στοιχεία.

Εφόσον υπάρχει ένας συνδυασμός δυνάμεων που είναι σχετικά ελκτικές σε μια κλίμακα αλλά σχετικά απωθητικές σε διαφορετική κλίμακα, είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα σχηματίσουμε συνδεδεμένες δομές από αυτές τις θεμελιώδεις οντότητες. Δεδομένου ότι έχουμε τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στο Σύμπαν, συμπεριλαμβανομένων:

• πυρηνικές δυνάμεις μικρής εμβέλειας που διατίθενται σε δύο τύπους, μια ισχυρή έκδοση και μια ασθενή έκδοση,
• μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη μεγάλης εμβέλειας, όπου τα «όμοια» φορτισμένα σωματίδια απωθούνται και τα «ανόμοια» φορτισμένα σωματίδια έλκονται,
• και μια βαρυτική δύναμη μεγάλης εμβέλειας, όπου η μόνη δύναμη μεταξύ τους είναι πάντα ελκτική,

Θα πρέπει να αναμένουμε πλήρως ότι οι δομές θα αναδυθούν σε μια ποικιλία κλιμάκων απόστασης: σε μικρές, ενδιάμεσες και μεγάλες κλίμακες.

Το παραδοσιακό μοντέλο ενός ατόμου, που είναι πλέον άνω των 100 ετών, είναι ενός θετικά φορτισμένου πυρήνα σε τροχιά γύρω από τον οποίο βρίσκονται αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Αν και η εικόνα αυτή προέρχεται από το ξεπερασμένο μοντέλο Bohr, το μέγεθος του ίδιου του ατόμου καθορίζεται από την αναλογία φορτίου προς μάζα του ηλεκτρονίου. Εάν το ηλεκτρόνιο ήταν βαρύτερο ή ελαφρύτερο, τα άτομα θα ήταν μικρότερα ή μεγαλύτερα, καθώς και πιο δύσκολο ή πιο εύκολο να ιονιστούν, αντίστοιχα. The traditional model of an atom, now more than 100 years old, is of a positively charged nucleus orbited by negatively charged electrons. Although the outdated Bohr model is where this picture comes from, the size of the atom itself is determined by the charge-to-mass ratio of the electron. If the electron were heavier or lighter, atoms would be smaller or larger, as well as more difficult or more easy to ionize, respectively. Credit: U.S. Department of Energy

Πράγματι: αυτό ακριβώς διαπιστώνουμε όταν εξετάζουμε το Σύμπαν στο οποίο κατοικούμε. Στις μικρότερες κλίμακες, η ισχυρή πυρηνική δύναμη συνδέει τα κουάρκ σε συνδεδεμένες δομές, τρία κάθε φορά, γνωστές ως βαρυόνια. Τα δύο ελαφρύτερα βαρυόνια είναι τα πιο σταθερά: το πρωτόνιο, το οποίο είναι 100% σταθερό, και το νετρόνιο, το οποίο είναι αρκετά σταθερό ώστε να επιβιώσει με χρόνο ημιζωής περίπου ~15 λεπτών, ακόμη και όταν δεν είναι συνδεδεμένο με τίποτα άλλο.

Αυτά τα πρωτόνια και τα νετρόνια μπορούν στη συνέχεια να σχηματίσουν συνδεδεμένες δομές που αποτελούνται από αυτές τις σύνθετες οντότητες ως δομικά στοιχεία μεγαλύτερων δομών. Αυτή τη φορά, η αιτία είναι η ισχυρή πυρηνική δύναμη: ικανή να συνδέει πρωτόνια και νετρόνια μαζί σε ατομικούς πυρήνες, ξεπερνώντας ακόμη και την απωστική ηλεκτρομαγνητική δύναμη μεταξύ όμοιων (θετικών) φορτίων λόγω της ύπαρξης πολλαπλών πρωτονίων στους περισσότερους σύνθετους πυρήνες. Μερικοί πυρήνες θα είναι σταθεροί έναντι των διασπάσεων, άλλοι θα υποστούν μία ή περισσότερες διασπάσεις (ραδιενεργά) πριν παράγουν ένα σταθερό τελικό προϊόν.

Και έπειτα, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη αξιοποιεί δύο γεγονότα για το Σύμπαν.

1. Ότι, συνολικά, είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, με τον ίδιο αριθμό αρνητικών φορτίων (ηλεκτρόνια) όσα και θετικά φορτία (πρωτόνια) που υπάρχουν.
2. Και ότι κάθε ηλεκτρόνιο έχει μικροσκοπική μάζα σε σύγκριση με κάθε πρωτόνιο, νετρόνια και ατομικό πυρήνα.

Αυτό επιτρέπει στα ηλεκτρόνια και τους πυρήνες να συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ουδέτερα άτομα, όπου κάθε μοναδικό είδος ατόμου, ανάλογα με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα του, έχει τη δική του μοναδική ηλεκτρονική δομή, σύμφωνα με τους θεμελιώδεις νόμους της κβαντικής φυσικής που διέπουν το Σύμπαν μας.

Τα επίπεδα ενέργειας και οι κυματοσυναρτήσεις ηλεκτρονίων που αντιστοιχούν σε διαφορετικές καταστάσεις μέσα σε ένα άτομο υδρογόνου, αν και οι διαμορφώσεις είναι εξαιρετικά παρόμοιες για όλα τα άτομα. Ο τρόπος με τον οποίο τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μόρια και άλλες, πιο σύνθετες δομές είναι ένα δύσκολο έργο όταν κάποιος ξεκινά από τα θεμελιώδη σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις, αλλά η κατανόηση των βασικών είναι ο τρόπος με τον οποίο προχωράμε στην εξήγηση πιο σύνθετων συστημάτων. The energy levels and electron wavefunctions that correspond to different states within a hydrogen atom, although the configurations are extremely similar for all atoms. The way atoms bind together to form molecules and other, more complex structures is a challenging task when one begins from fundamental particles and interactions, but understanding the basics is how we build up to explaining more complex systems. Credit: PoorLeno/Wikimedia Commons

Πώς βλέπει το Σύμπαν ένας αναγωγιστής

Είναι πολύ σημαντικό, όταν συζητάμε την ιδέα του αναγωγισμού, να μην «υπερβολικά» χαρακτηρίζουμε τη θέση του αναγωγιστή. Ο αναγωγιστής δεν υποστηρίζει - ούτε χρειάζεται να ισχυριστεί - ότι έχει μια πλήρη και ολοκληρωμένη εξήγηση για κάθε σύνθετο φαινόμενο που προκύπτει μέσα σε κάθε φανταστική σύνθετη δομή. Ορισμένες σύνθετες δομές και ορισμένες ιδιότητες σύνθετων δομών θα είναι εύκολα εξηγήσιμες από τους υποκείμενους κανόνες, σίγουρα, αλλά όσο πιο περίπλοκο γίνεται το σύστημά σας, τόσο πιο δύσκολο μπορείτε να περιμένετε ότι θα είναι να εξηγήσετε όλα τα διάφορα φαινόμενα και ιδιότητες που προκύπτουν.

Αυτό το τελευταίο άρθρο δεν μπορεί να θεωρηθεί «απόδειξη κατά του αναγωγισμού» με κανέναν τρόπο, σχήμα ή μορφή. Το γεγονός ότι «υπάρχει αυτό το φαινόμενο που βρίσκεται πέρα ​​από την ικανότητά μου να κάνω αξιόπιστες, ποσοτικές προβλέψεις» δεν πρέπει ποτέ να ερμηνευτεί ως απόδειξη υπέρ του ότι «αυτό το φαινόμενο απαιτεί πρόσθετους νόμους, κανόνες, ουσίες ή αλληλεπιδράσεις πέρα ​​από αυτά που είναι σήμερα γνωστά».

Είτε κατανοείς το σύστημά σου αρκετά καλά ώστε να καταλαβαίνεις τι πρέπει και τι δεν πρέπει να προκύψει από αυτό, οπότε μπορείς να θέσεις τον αναγωγισμό σε δοκιμασία, είτε δεν το κάνεις, οπότε πρέπει να επιστρέψεις στην μηδενική υπόθεση: ότι μέχρι να μπορέσεις να κάνεις τέτοιες προβλέψεις από μια αναγωγιστική προσέγγιση, δεν μπορείς να θεωρήσεις κανένα στοιχείο που βρίσκεις ως στοιχείο για την ανάγκη για κάτι πέρα ​​από την αναγωγιστική οπτική γωνία.

Ένα ποτήρι κρασιού, όταν δονείται στη σωστή συχνότητα, θα θρυμματιστεί. Αυτή είναι μια διαδικασία που αυξάνει δραματικά την εντροπία του συστήματος και είναι θερμοδυναμικά ευνοϊκή. Η αντίστροφη διαδικασία, όπου θραύσματα γυαλιού επανασυναρμολογούνται σε ένα ολόκληρο, μη ραγισμένο ποτήρι, είναι τόσο απίθανη που δεν συμβαίνει ποτέ αυθόρμητα στην πράξη. Ωστόσο, εάν η κίνηση των μεμονωμένων θραυσμάτων, καθώς απομακρύνονται, ήταν ακριβώς αντίστροφη, θα πετάγονταν πίσω μαζί και, τουλάχιστον για μια στιγμή, θα επανασυναρμολογούσαν με επιτυχία το ποτήρι κρασιού. Η συμμετρία αντιστροφής του χρόνου είναι ακριβής στη Νευτώνεια φυσική, αλλά δεν τηρείται στη θερμοδυναμική. A wine glass, when vibrated at the right frequency, will shatter. This is a process that dramatically increases the entropy of the system and is thermodynamically favorable. The reverse process, of shards of glass reassembling themselves into a whole, uncracked glass, is so unlikely that it never occurs spontaneously in practice. However, if the motion of the individual shards, as they fly apart, were exactly reversed, they would indeed fly back together and, at least for an instant, successfully reassemble the wine glass. Time reversal symmetry is exact in Newtonian physics, but it is not obeyed in thermodynamics. Credit: BBC Worldwide/GIPHY

Και, για να είμαστε σαφείς, αυτό ακριβώς είναι η «μηδενική υπόθεση»: ότι το Σύμπαν είναι 100% αναγωγιστικό. Αυτό σημαίνει μια σειρά από πράγματα.

• Ότι όλες οι δομές που αποτελούνται από άτομα και τα συστατικά τους — συμπεριλαμβανομένων των μορίων, των ιόντων και των ενζύμων — μπορούν να περιγραφούν με βάση τους θεμελιώδεις νόμους της φύσης και τις συνιστώσες δομές από τις οποίες αποτελούνται.
• Ότι όλες οι μεγαλύτερες δομές και διεργασίες που συμβαίνουν μεταξύ αυτών των δομών, συμπεριλαμβανομένων όλων των χημικών αντιδράσεων, δεν απαιτούν τίποτα περισσότερο από αυτούς τους θεμελιώδεις νόμους και τα συστατικά.
• Ότι όλες οι βιολογικές διεργασίες, από τη βιοχημεία μέχρι τη μοριακή βιολογία και πέρα ​​από αυτήν, όσο περίπλοκες κι αν φαίνονται, είναι στην πραγματικότητα απλώς το άθροισμα των μερών τους, ακόμα κι αν κάθε «μέρος» ενός βιολογικού συστήματος είναι αξιοσημείωτα περίπλοκο.
• Και ότι όλα όσα θεωρούμε «ανώτερη λειτουργία», συμπεριλαμβανομένης της λειτουργίας των διαφόρων κυττάρων, οργάνων, ακόμη και του εγκεφάλου μας, δεν απαιτούν τίποτα πέρα ​​από τα γνωστά φυσικά συστατικά και τους νόμους της φύσης για να εξηγηθούν.

Μέχρι σήμερα, αν και δεν θα έπρεπε να προκαλεί αμφιβολία μια τέτοια δήλωση, δεν υπάρχουν στοιχεία για την ύπαρξη οποιουδήποτε φαινομένου που να εμπίπτει σε αυτό που ο αναγωγισμός είναι ικανός να εξηγήσει.

Ο βραχώδης σχηματισμός Al Naslaa, που βρίσκεται στη Σαουδική Αραβία, αποτελείται από ιζηματογενή πετρώματα υψηλής πυκνότητας και παρουσιάζει σημαντικά στοιχεία αποσάθρωσης και διάβρωσης. Ωστόσο, το βάθρο από κάτω του έχει διαβρωθεί πιο γρήγορα, τα πετρογλυφικά πάνω του είναι χιλιάδων ετών και η εξαιρετικά ομαλή ρωγμή στο κέντρο του δεν έχει ακόμη εξηγηθεί πλήρως. The Al Naslaa rock formation, located in Saudi Arabia, is made of high-density sedimentary rock and shows significant evidence of weathering and erosion. However, the pedestal beneath it has eroded more quickly, the petroglyphs upon it are thousands of years old, and the extremely smooth fissure down its center is not yet fully explained. Credit: OnPoint TV/YouTube

Πώς η «φαινομενική εμφάνιση» εξηγείται εύκολα από τον αναγωγισμό

Για ορισμένες ιδιότητες που είναι εγγενείς σε πολύπλοκα συστήματα, είναι αρκετά εύκολο να εξηγήσουμε γιατί υπάρχουν όπως υπάρχουν. Η μάζα (ή το βάρος, αν προτιμάτε να χρησιμοποιείτε κλίμακες) ενός μακροσκοπικού αντικειμένου είναι, πολύ απλά, το άθροισμα των μαζών των συστατικών που το αποτελούν, μείον τη μάζα που χάνεται από την ενέργεια που συνδέει αυτά τα συστατικά μεταξύ τους, μέσω της εξίσωσης E = mc² του Αϊνστάιν .

Για άλλες ιδιότητες, δεν είναι απαραίτητα τόσο εύκολο έργο, αλλά έχει επιτευχθεί. Μπορούμε να εξηγήσουμε πώς θερμοδυναμικές ποσότητες όπως η θερμότητα, η θερμοκρασία, η εντροπία και η ενθαλπία προκύπτουν από ένα πολύπλοκο, μεγάλης κλίμακας σύνολο σωματιδίων. Μπορούμε να εξηγήσουμε τις ιδιότητες πολλών μορίων μέσω της επιστήμης της κβαντικής χημείας, η οποία και πάλι μπορεί να προκύψει απευθείας από τους υποκείμενους θεμελιώδεις νόμους. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τους ίδιους θεμελιώδεις νόμους για να κατανοήσουμε - αν και η απαιτούμενη υπολογιστική ισχύς είναι τεράστια - πώς διάφορα μόρια, όπως τα πεπτίδια και οι πρωτεΐνες, αναδιπλώνονται στις διαμορφώσεις ισορροπίας τους και πώς μπορούν επίσης να καταλήξουν σε μετασταθείς καταστάσεις.

Και έπειτα, υπάρχουν ιδιότητες που δεν μπορούμε να εξηγήσουμε πλήρως, αλλά και που δεν είμαστε σε θέση να κάνουμε αξιόπιστες προβλέψεις για το τι περιμένουμε να δούμε υπό αυτές τις συνθήκες. Αυτά τα «δύσκολα προβλήματα» συχνά περιλαμβάνουν συστήματα που είναι πολύ περίπλοκα για να μοντελοποιηθούν με την τρέχουσα τεχνολογία, όπως η ανθρώπινη συνείδηση.

Ο τότε μεταπτυχιακός φοιτητής Chao He μπροστά από τον θάλαμο αερίων στο πλανητικό εργαστήριο Horst στο Johns Hopkins, το οποίο αναδημιουργεί συνθήκες που υποψιάζεται ότι υπάρχουν στις ομίχλες των ατμοσφαιρών των εξωπλανητών. Υποβάλλοντάς το σε συνθήκες που έχουν σχεδιαστεί για να μιμούνται εκείνες που προκαλούνται από τις εκπομπές υπεριώδους ακτινοβολίας και τις εκκενώσεις πλάσματος, οι ερευνητές εργάζονται για την ανάδυση οργανικών ουσιών και ζωής από μη-ζωή. Then-graduate student Chao He in front of the gas chamber in the Horst planetary lab at Johns Hopkins, which recreates conditions suspected to exist in the hazes of exoplanet atmospheres. By subjecting it to conditions designed to mimic those induced by ultraviolet emissions and plasma discharges, researchers work toward the emergence of organics, and life, from non-life. Credit: Chanapa Tantibanchachai/Johns Hopkins University

Με άλλα λόγια, αυτό που φαίνεται να είναι αναδυόμενο για εμάς σήμερα, με τους τρέχοντες περιορισμούς μας σε ό,τι μπορούμε να υπολογίσουμε, μπορεί κάποια μέρα στο μέλλον να περιγραφεί με καθαρά αναγωγικούς όρους. Πολλά τέτοια συστήματα που κάποτε δεν μπορούσαν να περιγραφούν μέσω αναγωγισμού, έχουν πλέον περιγραφεί με επιτυχία με έναν ακριβώς αναγωγικό τρόπο, με ανώτερα μοντέλα (όσον αφορά το τι επιλέγουμε να προσέξουμε) και την έλευση της βελτιωμένης υπολογιστικής ισχύος. Πολλά φαινομενικά χαοτικά συστήματα μπορούν, στην πραγματικότητα, να προβλεφθούν με όποια ακρίβεια επιλέξουμε αυθαίρετα, εφόσον υπάρχουν διαθέσιμοι αρκετοί υπολογιστικοί πόροι. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:

• το πρόβλημα των τριών σωμάτων για τη βαρύτητα ,
• οι συνεισφορές της αδρονικής πόλωσης κενού στο μιόνιο g – 2 παζλ,
• ή γιατί η ύλη εμφανίζεται και αισθάνεται «στερεά» παρά το γεγονός ότι τα άτομα είναι ως επί το πλείστον κενός χώρος.

Ναι, δεν μπορούμε να αποκλείσουμε τον μη-αναγωγισμό, αλλά όπου έχουμε καταφέρει να κάνουμε ισχυρές προβλέψεις για το τι συνεπάγονται οι θεμελιώδεις νόμοι της φύσης για μεγάλης κλίμακας, πολύπλοκες δομές, αυτές συμφωνούν με αυτά που έχουμε καταφέρει να παρατηρήσουμε και να μετρήσουμε. Ο συνδυασμός των γνωστών σωματιδίων που αποτελούν το Σύμπαν και των τεσσάρων θεμελιωδών δυνάμεων μέσω των οποίων αλληλεπιδρούν ήταν επαρκής για να εξηγήσει, από την ατομική έως την αστρική κλίμακα και πέραν αυτής, όλα όσα έχουμε συναντήσει ποτέ σε αυτό το Σύμπαν. Η ύπαρξη συστημάτων που είναι πολύ περίπλοκα για να προβλεφθούν με την τρέχουσα τεχνολογία δεν αποτελεί επιχείρημα κατά του αναγωγισμού.

Πολλοί έχουν υποστηρίξει, ανεπιτυχώς, ότι η εξέλιξη ενός πολύπλοκου οργάνου όπως το ανθρώπινο μάτι δεν θα μπορούσε να έχει συμβεί μόνο μέσω φυσικών διεργασιών. Κι όμως, το μάτι έχει εξελιχθεί, φυσικά, σε πολλούς διαφορετικούς οργανισμούς ανεξάρτητα, πολλές φορές. Η διεκδίκηση της ανάγκης για κάτι υπερφυσικό σε μια ενδιάμεση κλίμακα στο Σύμπαν είναι θεμελιωδώς αντίθετη με τη διαδικασία της επιστήμης και είναι πιθανό να αποδειχθεί περιττή και άσχετη καθώς η επιστήμη συνεχίζει να προοδεύει. Many have argued, unsuccessfully, that the evolution of a complex organ like the human eye could not have occurred through natural processes alone. And yet, the eye has evolved, naturally, in many different organisms independently a large number of independent times. Asserting the need for something supernatural in an intermediate scale in the Universe is fundamentally antithetical to the process of science, and is likely to be proven unnecessary and extraneous as science continues to advance. Credit: Venti Views / Unsplash

Η φύση του μη-αναγωγισμού που βασίζεται στον Θεό των κενών

Αλλά είναι αλήθεια ότι η καταφυγή στον μη-αναγωγισμό - ή στην ιδέα ότι εντελώς νέες ιδιότητες θα αναδυθούν μέσα σε ένα πολύπλοκο σύστημα που δεν μπορούν να προκύψουν από τις αλληλεπιδράσεις των συστατικών του μερών - ισοδυναμεί, σε αυτό το σημείο, με ένα επιχείρημα του Θεού των κενών . Βασικά λέει: «Λοιπόν, γνωρίζουμε πώς συμπεριφέρονται τα πράγματα σε μια συγκεκριμένη κλίμακα ή σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, και γνωρίζουμε πώς συμπεριφέρθηκαν σε μικρότερη κλίμακα ή σε προγενέστερη χρονική στιγμή, αλλά δεν μπορούμε να ολοκληρώσουμε όλα τα βήματα για να φτάσουμε από αυτή τη μικρή κλίμακα/πρώιμο χρόνο για να κατανοήσουμε πώς προκύπτει η συμπεριφορά σε μεγάλη κλίμακα/μεταγενέστερο χρόνο, και ως εκ τούτου, θα εισάγω την πιθανότητα να τίθεται σε εφαρμογή κάτι μαγικό, θεϊκό ή αλλιώς μη φυσικό».

Αν και αυτός είναι ένας ισχυρισμός που είναι δύσκολο ή ακόμα και αδύνατο να διαψευσθεί, είναι ένας ισχυρισμός που έχει όχι μόνο μηδενική, αλλά και αρνητική επιστημονική αξία. Ολόκληρη η διαδικασία της επιστήμης περιλαμβάνει τη διερεύνηση του Σύμπαντος με τα εργαλεία που έχουμε στη διάθεσή μας για τη διερεύνηση της πραγματικότητας και τον προσδιορισμό του καλύτερου φυσικού μοντέλου, περιγραφής και συνόλου συνθηκών που περιγράφει αυτήν την πραγματικότητα. Τι ανόητο κόλπο είναι να ισχυριζόμαστε «ίσως χρειαζόμαστε περισσότερα από το τρέχον καλύτερο μοντέλο μας για να περιγράψουμε την πραγματικότητα» όταν:

• δεν έχουμε καν την υπολογιστική ή μοντελοποιητική ισχύ που απαιτείται για να δοκιμάσουμε το τρέχον μοντέλο μας,
• και όπου αυτά είναι τα καθεστώτα που είναι πιο πιθανό — αν προσθέσουμε κάτι μαγικό, θεϊκό ή μη φυσικό — όπου η επιστήμη είναι πολύ πιθανό, στο πολύ εγγύς μέλλον, να δείξει ότι μια τέτοια παρέμβαση είναι εντελώς περιττή.

Αν η ζωή ξεκίνησε με ένα τυχαίο πεπτίδιο που μπορούσε να μεταβολίσει θρεπτικά συστατικά/ενέργεια από το περιβάλλον της, η αντιγραφή θα μπορούσε να προκύψει από τη συνεξέλιξη πεπτιδίου-νουκλεϊκού οξέος. Εδώ, απεικονίζεται η συνεξέλιξη DNA-πεπτιδίου, αλλά θα μπορούσε να λειτουργήσει με RNA ή ακόμα και PNA ως νουκλεϊκό οξύ. Ο ισχυρισμός ότι χρειάζεται μια «θεϊκή σπίθα» για να προκύψει η ζωή είναι ένα κλασικό επιχείρημα του «Θεού των κενών», αλλά ο ισχυρισμός ότι γνωρίζουμε ακριβώς πώς προέκυψε η ζωή από τη μη ζωή είναι επίσης μια πλάνη. Αυτές οι συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων των βραχωδών πλανητών με αυτά τα μόρια που υπάρχουν στις επιφάνειές τους, πιθανότατα υπήρχαν μέσα στα πρώτα 1-2 δισεκατομμύρια χρόνια της Μεγάλης Έκρηξης. If life began with a random peptide that could metabolize nutrients/energy from its environment, replication could then ensue from peptide-nucleic acid coevolution. Here, DNA-peptide coevolution is illustrated, but it could work with RNA or even PNA as the nucleic acid instead. Asserting that a “divine spark” is needed for life to arise is a classic “God-of-the-gaps” argument, but asserting that we know exactly how life arose from non-life is also a fallacy. These conditions, including rocky planets with these molecules present on their surfaces, likely existed within the first 1-2 billion years of the Big Bang. Credit: A. Chotera et al., Chemistry Europe, 2018

Αν πιστεύετε ή απλώς θέλετε να πιστεύετε ότι το Σύμπαν είναι κάτι περισσότερο από το άθροισμα των φυσικών του μερών, αυτή είναι μια δήλωση όπου η επιστήμη δεν έχει τίποτα ουσιαστικό να πει επί του θέματος. Η επιστήμη είναι εντελώς αγνωστικίστρια ως προς αυτή την πιθανότητα. Ωστόσο, αν θέλετε να πιστεύετε ότι μια περιγραφή των φυσικών φαινομένων που υπάρχουν σε αυτό το Σύμπαν απαιτεί είτε:

• κάτι περισσότερο από τους φυσικούς νόμους που διέπουν το Σύμπαν,
• και/ή κάτι άλλο εκτός από τα φυσικά αντικείμενα που υπάρχουν μέσα στο Σύμπαν,

Ίσως η λιγότερο επιτυχημένη απόφαση που μπορείτε να πάρετε είναι να εισάγετε οποιεσδήποτε «μεταφυσικές» οντότητες στις οποίες πιστεύετε σε ένα μέρος όπου η επιστήμη, μόλις προχωρήσει έστω και λίγο περισσότερο, μπορεί να διαψεύσει εντελώς την ανάγκη για αυτές.

Ποτέ δεν κατάλαβα γιατί κάποιος θα ήταν τόσο πρόθυμος να ισχυριστεί την ύπαρξη του θείου ή του υπερφυσικού σε ένα τόσο μικρό μέρος: ένα μέρος όπου θα ήταν τόσο εύκολο να διαψεύσει κανείς την ανάγκη για αυτό. Γιατί να πιστεύετε, ενώ κατοικείτε σε ένα τόσο απέραντο Σύμπαν, ότι κάτι πέρα ​​από την ικανότητα των φυσικών μας νόμων να το περιγράψουν θα εμφανιζόταν κυρίως σε ένα τόσο ξένο, περιττό μέρος; Αν το Σύμπαν, όπως το παρατηρούμε και το μετράμε, δεν μπορεί να περιγραφεί από αυτό που υπάρχει φυσικά μέσα σε αυτό σύμφωνα με τους γνωστούς νόμους της πραγματικότητας, δεν θα έπρεπε να διαπιστώσουμε ότι αυτό ισχύει στην πραγματικότητα πριν καταφύγουμε σε μια μη επιστημονική, υπερφυσική εξήγηση;

Ένας εγκέφαλος μύγας φρούτων όπως φαίνεται μέσα από ένα ομοεστιακό μικροσκόπιο. Η λειτουργία του εγκεφάλου οποιουδήποτε ζώου δεν είναι πλήρως κατανοητή, αλλά είναι εξαιρετικά πιθανό ότι η ηλεκτρική δραστηριότητα στον εγκέφαλο και σε όλο το σώμα είναι υπεύθυνη για αυτό που γνωρίζουμε ως «συνείδηση» και, επιπλέον, ότι οι άνθρωποι δεν είναι τόσο μοναδικοί μεταξύ των ζώων ή ακόμα και άλλων ζωντανών πλασμάτων στην κατοχή της. A fruit fly brain as viewed through a confocal microscope. The workings of the brain of any animal are not fully understood, but it’s eminently plausible that electrical activity in the brain and throughout the body is responsible for what we know as “consciousness,” and furthermore, that human beings are not so unique among animals or even other living creatures in possessing it. Credit: Garaulet et al., Developmental Cell, 2020

Τελικές σκέψεις

Τα θεμελιώδη συστατικά του φυσικού μας Σύμπαντος, μαζί με τους θεμελιώδεις νόμους που διέπουν όλη την ύπαρξη, αντιπροσωπεύουν την πιο επιτυχημένη επιστημονική εικόνα του Σύμπαντος σε όλη την ιστορία. Ποτέ πριν, από τα πιο μικροσκοπικά υποατομικά σωματίδια μέχρι τα μακροσκοπικά φαινόμενα και τις κοσμικές κλίμακες, δεν είχαμε έναν τόσο επιτυχημένο τρόπο περιγραφής της φυσικής μας πραγματικότητας όσο σήμερα. Η ιδέα του αναγωγισμού είναι απλή: ότι τα φυσικά φαινόμενα μπορούν να εξηγηθούν από τον πολύπλοκο συνδυασμό των αντικειμένων που υπάρχουν μέσα στο Σύμπαν, που διέπονται από τους ίδιους φυσικούς νόμους που διέπουν όλα τα φυσικά συστήματα μέσα στο Σύμπαν.

Αυτό είναι το προεπιλεγμένο σημείο εκκίνησής μας: η «μηδενική υπόθεση» για το τι είναι η πραγματικότητα.

Αν αυτό δεν είναι το σημείο εκκίνησής σας, είναι καθήκον μου να σας ενημερώσω ότι το βάρος της απόδειξης για την κοσμοθεωρία σας — μια κοσμοθεωρία που περιλαμβάνει ένα νέο σύνολο θεμελιωδών δυνάμεων, νέες οντότητες, νέες αλληλεπιδράσεις ή την παρέμβαση του υπερφυσικού — βαρύνει εσάς. Πρέπει να δείξετε ότι η μηδενική υπόθεση δεν επαρκεί για να περιγράψει ένα φαινόμενο όπου οι προβλέψεις της είναι σαφείς και σε αντίθεση με αυτό που μπορεί να παρατηρηθεί ή/και να μετρηθεί. Αυτός είναι ένας πολύ υψηλός πήχης και μια προσπάθεια στην οποία κανένας αντίπαλος του αναγωγισμού δεν έχει καταφέρει ποτέ. Μπορεί να μην κατανοούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζουμε για όλα τα σύνθετα φαινόμενα: αυτό είναι αλήθεια. Όσο πιο σύνθετο είναι ένα φαινόμενο, τόσο πιο δύσκολο είναι να εξαγάγουμε όλες τις ιδιότητές του από το θεμελιώδες, αλλά αυτό δεν είναι το ίδιο με το να έχουμε αποδείξεις ότι απαιτείται κάτι περισσότερο.

Στην επιστήμη, ωστόσο, δεν είμαστε ποτέ ικανοποιημένοι με μια δήλωση που απλώς λέει «αυτό το πρόβλημα είναι δύσκολο, οπότε ίσως η απάντηση βρίσκεται πέρα ​​από την επιστήμη». Δεν επιτυγχάνεται έτσι η πρόοδος. Ο μόνος τρόπος για να προχωρήσουμε είναι να διεξάγουμε περισσότερη και καλύτερη επιστήμη, αδιάκοπα, μέχρι να καταλάβουμε πώς λειτουργεί όλο αυτό.

Αυτό το άρθρο δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά τον Αύγουστο του 2022. Ενημερώθηκε τον Οκτώβριο του 2025.

Πηγή: https://bigthink.com/starts-with-a-bang/universe-reductionist/