Egy csendes forradalom zajlik az elméleti fizikában. Amióta a tudományág létezik, a fizikusok vonakodtak, hogy megvitassák a tudatot, mivel azt a kuruzslók és sarlatánok témakörének tekintették. Valójában a "t" betűs szó említése a karrierjüket is tönkretehette.
Ez végül elkezdett megváltozni a tudattal kapcsolatos alapvetően új szemléletmódnak köszönhetően, amely futótűzként terjed az elméleti fizikusok közösségén belül. És bár a tudat problémája még messze nem megoldott, ám egy sor matematikai problémát kezdtek megfogalmazni, amit a kutatók képesek megérteni, feltárni és megvitatni.
Max Tegmark elméleti fizikus, a Massachusettsi Technológiai Intézetben Cambridge-ben meghatározza azokat az alapvető problémákat, melyeket ez az új gondolkodásmód vet fel. Megmutatja, hogy ezeket a problémákat ki lehet fejezni a kvantummechanikával, és információ elmélettel. Elmagyarázza, hogy az öntudatról való gondolkodás hogyan vezet el a valóság természetével kapcsolatos pontos kérdésekhez, melyeket a kísérleti tudományos folyamatok el tudnak választani egymástól. (1)
Tegmark megközelítése az, hogy úgy gondol a tudatra, mint egy halmazállapotra, ahogy a szilárd, folyékony és gáz anyagsűrűségre. "Azt feltételezem, hogy a tudat mint egy újabb halmazállapot érthető meg. Csakúgy, ahogy sokféle folyadék létezik, sokfajta tudatosság van," - mondja.
Annak bemutatásával folytatja, hogy a tudat milyen különleges tulajdonságai eredhetnek a fizikai törvényekből, melyek az univerzumot szabályozzák. És azt is elmagyarázza, hogy ezek a tulajdonságok hogyan teszik lehetővé a fizikusok számára, hogy érveljenek azon feltételek meglétéről, melyek között a tudat megjelenik, és hogyan lehet jobban kihasználni azt, hogy jobban megértsük, miképp válik körülöttünk a világ láthatóvá úgy, ahogy azt teszi.
Érdekes, hogy a tudat új megközelítése a fizikusok közösségén kívülről érkezett, elsősorban Giulio Tononi agykutatótól, a Madison-i Wisconsin Egyetemről.
2008-ban Tononi egy olyan tudatot bemutató rendszert javasolt, melynek két jellegzetes vonása van. Először is, arendszernek képesnek kell lennie, hogy tárolja és feldolgozzaa nagymennyiségű információt.Más szóvala tudatlényegében egyinformációs jelenség.
Másrészt ezt az információt be kell építeni egy egységes egészbe úgy, hogy lehetetlen legyen független részekre osztani. Ez jól tükrözi azt a tapasztalatot, hogy a tudat minden egyes esetben egy egységes egész, amit nem lehet felbontani különböző részekre.
Tekintettel arra, hogy ez egy információs jelenség, a tudatos rendszernek képesnek kell lennie egy memóriában tárolni, és hatékonyan letölteni azt.
Valamint tudnia kell feldolgozni az adatokat, mint egy számítógép, de sokkal rugalmasabban és hatékonyabban, mint az általunk ismert szilícium alapú eszközök.
Tegmark a computorium kifejezést kölcsönzi a dolog leírására, amely képes ezt megtenni, és mások munkáját idézi bemutatva, hogy a mai számítógépek teljesítménye mintegy 38 nagyságrenddel elmarad az elméleti számítási határtól.
Nyilvánvaló, hogy sok javulásra van szükség, amely lehetővé teszi a tudatos rendszerek teljesítményét.
Tegmark ezután a perceptronium fogalmát tárgyalja, amely meghatározása szerint a legáltalánosabb anyag, amely szubjektív módon öntudatosnak érzi magát. Ez az anyag csak akkor lesz képes információ tárolására és feldolgozására, ha egy egységes, osztatlan egészet alkot. Ez egy bizonyos fokú függetlenséget is megkövetel, melyben az információ dinamikája belülről kerül meghatározásra, nem kívülről.
Tegmark végül a tudatról való ezen új gondolkodásmódot használja mint egy lencsét, amelyen keresztül tanulmányozható az egyik alapvető kvantummechanikai probléma, a kvantum tényezőkre bontás problémája.
Ez abból a tényből ered, hogy a kvantummechanika írja le az egész univerzumot, három matematikai egység használatával: a Hamilton-függvény, amely a rendszer teljes energiáját írja le; egy mátrix sűrűség, amely a rendszer kvantumállapotainak kapcsolatát írja le; és a Schrödinger-egyenlet, amely leírja, hogy ezeka dolgokidővel hogyan változnak. (2)
A probléma az, hogy ha az egész univerzumot jelen feltételek szerint írjuk le, akkor végtelen számú matematikai megoldás létezik, amelyektartalmazzák az összeslehetségeskvantummechanikaieredményt, éssok másmég egzotikusabblehetőséget.
Tehát a probléma az, hogy miért érzékeljük a világegyetemet félig hagyományos háromdimenziós világként, ami olyan ismerős. Amikor egy pohár jeges vízre nézünk, akkor a folyadékot és a szilárd jégkockát egymástól független dolognak érzékeljük, noha ezek ugyanazon rendszer részeként kötődnek szorosan egymáshoz. Hogyan történik mindez? Minden lehetséges eredményből miért észleljük ezt a megoldást?
Tegmark nem ad erre választ. De ami lenyűgöző a megközelítésében az, hogy a kvantummechanika nyelvének használatával teszi oly módon, hogy lehetővé teszi a részletes tudományos érvelést. És ennek eredményeként felvet mindeféle új problémát, melyeket a fizikusok részleteiben is boncolgathatnak.
Vegyük például azt az elképzelést, hogy az információnak egy tudatos rendszerben egységesnek kell lennie. Ez azt jelenti, hogy a rendszernek tartalmaznia kell hibajavító kódokat, amelyek lehetővé teszik minden részhalmaznak, hogy akár a félinformációkból is rekonstruálhassák a többit.
Tegmark rámutat, hogy egy Hopfiled nevű neurális hálóban tárolt bármilyen információ rendelkezik ezzel a hibajavító lehetőséggel. Számításai szerint azonban a Hopfield háló, amely körülbelül akkora, mint az emberi agy 1011-en idegsejtje, csak 37 bit integrált információt képes tárolni.
"Ez egy integrációs paradoxonban hagy bennünket: tudatos tapasztalatunk információ tartalma miért tűnik sokkal nagyobbnak, mint 37 bit?" - kérdezi Tegmark.
Ez egy olyan kérdés, melyen még sok tudósnak kell részleteiben is töprengeni. Tegmark számára ez a paradoxon azt sugallja, hogy a tudat matematikai megfogalmazásából hiányzik egy fontos összetevő. "Ez határozottan arra utal, hogy az integráció elvét is ki kell egészíteni legalább egy további elvvel," - mondta.
És mégis, ennek a megközelítésnek az ereje a feltételezésben van, hogy a tudat nem a látókörünkön túl fekszik, hogy nincs "titkos szósz", amely nélkül nem lehet megszelidíteni.
A 20. század kezdetén egy fiatal fizikusokból álló csoport megkezdett egy küldetést, hogy megmagyarázzanak néhány furcsa, de látszólag kicsi rendellenességet az univerzummal kapcsolatos megértésünkben. Az új realtivitáselmélet és kvantummechanika levezetésében végül megváltoztatták azt, ahogy a kozmoszt felfogjuk. Ezek a fizikusok, legalábbis néhányuk, mostanra közismert nevek.
Lehet, hogy jelenleg is egy hasonló forradalom van folyamatban a 21. század elején?
(1) - http://arxiv.org/pdf/1401.1219v3.pdf
(2) - https://hu.wikipedia.org/wiki/Kvantummechanika
Medium