Todellisuuden rakenne

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Todellisuuden rakenne
Fabric of the reality
Alkuperäisteos
Kirjailija David Deutsch
Kieli englannin kieli
Genre teoreettinen fysiikka, tähtitiede, tieteenfilosofia
Kustantaja Sane Töregård Agency
Julkaistu 1997
Sivumäärä 352
ISBN 952-5202-05-4
Suomennos
Suomentaja Kimmo Pietiläinen
Kustantaja Terra Cognita
Sivumäärä 352
Nuvola apps bookcase.svg
Löydä lisää kirjojaKirjallisuuden teemasivulta


Todellisuuden rakenne on fyysikko David Deutschin kirjoittama kirja vuodelta 1997. Se laajentaa hänen näkemyksiään kvanttifysiikasta ja sen seurauksista todellisuuden ymmärtämiseen. Tämä tulkinta, jota hän kutsuu multiversumihypoteesiksi, on yksi neljästä juonteesta Kaiken teoriassa (TOE). Neljä juonnetta ovat:

  • Karl Popperin epistemologia, erityisesti induktiovastaisuus ja sen vaativa realistinen (ei-instrumentaalinen) tulkinta tieteellisistä teorioista.
  • Alan Turingin teoria laskennasta, erityisesti Deutschin kehittämä "Turingin periaate", Turingin universaali Turingin kone, jonka korvaa Deutschin universaali kvanttitietokone. ("Laskennan teoria on nykyisin laskennan kvanttiteoria.")

Hänen Kaiken teoriansa on (heikosti) emergentistinen pikemminkin kuin reduktiivinen. Se ei tähtää kaiken reduktioon hiukkasfysiikassa, vaan ennemminkin yhtenäiseen multiversumin tukeen laskennallisista, epistemologisista ja evoluutiollisista periaateista.

Todellisuuden rakenteen teemat[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kvanttimekaniikan monimaailmatulkinta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kvanttimekaniikan monimaailmatulkinnan mukaan totaalinen fyysinen todellisuus on itse asiassa Multiversumi, joka koostuu äärettömästä määrästä universumeita. Deutsch argumentoi sen puolesta neljästä syystä:

  1. Tilanne, että on useita kvanttimekaniikan tulkintoja on poikkeama. Ihmisten tulisi asettua kaikkein suoraviivaisimpaan (realistiseen) tulkintaa, joka on Deutschin mukaan Monimaailmatulkinta.
  2. Vain Monimaailman lähestymistapa voi selittää kvanttitietokoneiden lisävoiman verrattuna klassisiin tietokoneisiin
  3. Ainoastaan Monimaailtatulkinta voi selittää kvanttisuperpositio - ilmiöt, kuten ne jotka on havaittu yhden-hiukkasen kaksoisrakokokeissa.
  4. Useimmat muut kvanttimekaniikan tulkinnat, kuten esimerkiksi David Bohmin piilomuuttujatulkinta, on verhottu Monimaailmatulkinta.

Kuitenkin:

  1. Tulkinnallinen keskustelu ei ole ennennäkemätön. On keskustelua painovoiman luonteesta ja kaukovaikutuksesta Isaac Newtonin fysiikassa. On keskustelua avaruuden ja ajan filosofiasta suhtehteellisuusteoriassa. On myös jopa keskustelu matematiikan filosofian ontologiasta.
  2. Kvanttitietokoneet ovat yhä Turing-vahvoja koneita. Annetulla "Mustalla laatikolla" on mahdollista päätellä onko sisäinen työskentely kvanttista vai klassista. Kvanttilaskenta sallii uuttaa enemmän laskennallista voimaa fyysisistä resursseista. On keskustelussa ovatko monikertaiset kvasi-klassiset maailmat parempi ontologinen malli kvanttilaskentaan kuin yksi kvanttimaailma. (Mahdollinen riposti on Todellisuuden rakenteen sivulla 200, missä Deutsch jakaa tekijöihinsä Turingin koneen rajoitukset tarkastelussaan olemassa olevista resursseista Shorin algoritmin ajamiseen.
  3. Tulkintaan, jossa kerrostautunut fotoni on kahdessa erilaisessa "maailmassa" vaaditaan idiosykraattinen tulkinta "maailmasta". Kerrostautuminen eli superpositio on havaittavissa interferessi-ilmiössä, mikä kääntäen tarkoittaa, että kaksi fotonia (tai kaksi fotonin tilaa, riippuen tulkinnasta) ovat koherentteja. Useat Monimaailmat ottavat sen näkökannan, että kvanttitila ei ota lukuun "maailmana" kunnnes se dekoherensoi. (Mutta verratkaa Lev Vaidmanin keskustelua maailmoista MWI:ssä Stanford Encyclopedia of Philosophymissä ilmenee, että erimielisyydet MWI-teoreettikojen keskuudessa termin "maailma" käytöstä ovat "vain semanttisia".[1])

Church-Turingin teesi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tämä emergenttinen ryhdikkyys sallii Deutschille todellisen työurakan Churchin-Turingin teesin suhteen (tai "Turingin periaate" kuten hän sitä kutsuu), mikä on perustaa laatua tietojenkäsittelyteoriassa. Vahvassa muodossaa hän suosii edelletystä, että universaali kvanttitietokone, kykeneväinen esittämään minkä tahansa fyysisen ympäristön, itse asiassa on olemassa lähellä ajan loppua kaikissa universumeissa ja on tuntevien olentojen ylläpitämä, joilla on tiedonlisäämiseen vaadittava tietämys, laskentajaksot ja energian toimitus. Tässä hän seuraa Frank Tiplerin teosta The Physics of Immortality, vaikkakin korostaen Tiplerin Omegapiste-hypoteesin komponenttia, joka oikeuttaa popperilaisen epistemologian kuten paras tieteemme osoittaa. Paljon vähemmän hän suosii ei-tieteellistä komponettia, mikä tarjoaa rationaaliset rakennusaineet perinteisille teologisille kategorioille kuten Jumala, kaikkitietävyys, kaikkialla läsnäolo, hyväntahtoisuus ja niin edelleen.

Turingin periaatteen vahva muoto nojaa herkkään matemaattiseen argumenttiin suosien universaalia kvanttitietokonetta kaikissa universumeissa yhden tietokoneen yhden universumin sijaan, ja molemmat näistä ennemmin, kuin esimerkiksi tällainen tietokone vaikkapa 17 universumissa. Joten heikompi muoto Turingin periaatteesta sitoutuisi yhteen universumiin. Kaikki järkeily "joko yksi tai kaikki" esiolettaa Suuren rysäyksen kosmologiassa generoidakseen tarvittaville laskentajaksoille energiaa. Jos maailmankaikkeus laajenee ikuisesti Turingin periaate ottaisi heikomman muodon sisällyttäen enemmän tai vähemmän kaukaisemman likiarvon kvanttitietokoneesta. Deutschin Turingin periaatetta on toisinaan kutsuttu Churchin-Turingin-Deutschin periaatteeksi niiden mukaan, jotka kyseenalaistavat sen, oliko Turingin työn laskennan perusteista tarkoituksena selvittää mitä voisi olla laskettavissa mukautuvasti luonnosta. Korservatiivisemmat lukijat näkevät Turingin huolestuneena siitä, mitä voidaan laskea "ihmistietokoneilla", toisin sanoen ihmismatemaatikoilla. Tässä tapauksessa Turing ei tähdännyt laskennan perusteisiin, jota tuottivat mukautuvuutta, koska algoritmi saattaisi olla laskettavissa "ihmistietokoneilla" mutta ilman nopeutta laskea mukautuvasti mitä tapahtuu "luonnossa". (Ihmisiltä saattaa mennä pitkä aika saattaa päätökseen laskennat.) On mukautuvuus asioita silloin, kun esimerkiksi tekijöihin jaon tai salauksen purun ongelmia kohtaan hyökätään Turingin koneen tai klassisen laskennan metodeilla, ongelmat jotka näyttävän olevan ratkaistavissa kvanttilaskennan tekniikoilla kuten Shorin algoritmi, joka käyttää hyväkseen kubittien superpositiontiloja "kaikki kerralla" laskennassa, minkä Turingin kone laskee jaksoittain. Deutschin mielestä Turingin universaalius ei ole tarpeeksi universaali. Turingin abstrakti tietokone tulee korvata todellisella, fyysisellä, universaalilla kvanttitietokoneella joka on johdettu Churchin-Turingin (-Deutschin) periaatteesta. Tätä periaatetta on joskus kutsuttu Matrix - periaatteeksi, koska Deutschin käsitteessä virtuaalitodellisuus hahmottelee sen lauseessaan: "On mahdollista rakentaa virtuaalitodellisuuden generaattori, jonka ohjelmisto sisältää kaikki fysikaalisesti mahdolliset ympäristöt."

Kvanttitietokoneet ja todiste teoriasta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kvanttitietokone viljelee eteenpäin laskentaongelmia toisiin universumeihin saavuttaakseen mukautuvuuden ratkaisuihin, jotka muuten hautautuisivat exponentiaalisesti lisääntyvien lisäajan ja muiden laskennallisten resurssien vaatimusten suohon. Ilmeinen tarve realistiseen tiedekäsitteeseen perustuu yhteistyöhön, jota inspiroi taistelunhaluinen Deutschin kommentti: "Niille, jotka yhä tarrautuvat yhden universumin maailmankuvaan, minä esitän tämän haasteen: selittäkää miten Shorin algoritmi toimii." Haasteen on tarkoitus sisältää sen, että Turingin kone on periaatteessa kykenemätön tekemään sitä, mitä kvanttitietokone voi tehdä, koska jälkimmäiset operaatiot ajaessa Shorin algoritmiä vaativat laskentaresursseja toisista maailmoista. Ja yleisemmin, kvanttitietokoneen operaatiot sisältävät laskennallisia askelia toisissa maailmoissa, jotka eivät ole näkyvillä missään Turingin koneen nauhalla (tässä maailmassa). Deutschin mielestä tällä on seurauksia Testi-teorialle, jonka tarvitsee hylätä karteesinen malli tutkimuksellisten olettamuksien listasta johtaen päätelmään prosessin mallin eduksi, jossa olettamuksen ja johtopäätelmän välinen suhde saattaa olla laskentojen sovittama, jotka eivät ole tutkittavissa (tässä maailmassa)

Vaihtoehtoiset päättelyt ja modaali realismi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Toinen tärkeä teema kirjassa on se, että perusideat universumista ovat joko multiversumi-hypoteesia puolustavia tai sitä heikentäviä. Esimerkiksi vaihtoehtoiset ehdot viittaavat läheisiin rinnakkaisiin maailmoihin kun ne vaativat, mitä asia tekisi olosuhteissa, joita ei itse asiassa saavuteta. Yksimaailmaiset epäsuorasti romahtavat mitä asiat voivat tehdä mitä ne itse asiassa tekevät (tässä maailmassa). Ajatellaan kolikonheittoa. Identtisissä maailmoissa, joissa minä (kopiot minusta) näkee sen pyörimisen tulevan haaratuvaksi; viisikymmentä prosenttia noiden maailmojen versioista minusta näkee 'kruunan' ja viisikymmentäprosenttisesti he näkevät 'klaavan'. Tämä varsinainen maailmojen jakautuminen on se, mikä lisensioi päättelyn tästä maailmasta, eli jos kolikko ei olisi päätynyt 'kruunaksi' se olisi päätynyt 'klaavaksi'. Sen sijaan, että minun tarkkailema 'kruuna', joka romahtaa todellisiksi todennäköisyyksiksi lopputuloksena kolikonheitosta, olisi perusfakta, nuo todennäköisyydet muodostavat todelliset universumit, joissa molemmat lopputulokset ovat edustettuina. Tällä on joskus viitattu "romahdusteorioiden" (Kööpenhaminalainen tulkinta) ja ei-romahtavien teorioiden (monimaailmatulkinta ja multiversumi) eroihin. Deutsch antaa tunnustusta sukulaissielulle, filosofi David Lewikselle, jonka modaalinen realismi käsittelee vaihtoehtoja saman muodin mukaan. Hänen mukaan Lewis on "postuloinut multiversumin olemassaolon yksistään filosofisista syistä." Tämä on jatkuva väite, koska Lewisin realismi koskien rinnakkaisia maailmoja laajentuu maailmoiksi, jotka eivät ole fyysisesti mahdollisia, kuten esimerkiksi maailma jossa Harry Potter oli koulutettu Tylypahkassa, kun taas Deutschin multiversumin rinnakkaiset maailmat käsittävät kaikki ja vain fyysisesti mahdolliset maailmat. Multiversumin maailmoja hallitsevat samat luonnonlait. Myös Lewisin mahdolliset maailmat ovat epäjatkuvia, kun taas Deutschin rinnakkaiset maailmat vuorovaikuttavat interferenssin tavoin. Toisaalta, Lewis tunnustaa päällekkäiset maailmat teoreettisena mahdollisuutena ja Deutschin universaali kvanttitietokone voi muuntaa Harry Potter-maailmat mille tahansa halutulle tarkkuusasteelle.

Tieto ja elämä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tieto on poikki-universaalinen rakennelma, niin kuin saattaa odottaakin, sillä tieto tukee vaihtoehtoisia seurauksia, kuten on käynyt ilmi esimerkiksi Robert Nozickin tiedon merkityksen jäljityksessä. Yhteinen tiedonhankinnan historia on liittänyt yhteen läheiset rinnakkaiset maailmat, jotka on yleisesti ottaen muodostettu popperilaisin säännöin. Seurauksena epistemologinen niche lainaa tasapainoa ja uskottavuutta tiedolle kaikissa universumeissa. Elämä on samanlainen poikki-universaali rakennelma, jota on muovannut luonnonvalinta pikemminkin kuin rationaalinen kritiikki. Se, mikä erottaa aidon replikoivan DNA:n Tilke-DNA:sta, on se, että edeltävä, mutta ei jälkimmäinen, on edustettuna replikaattorien nichessä jotka ulottuvat läpi maailmojen. Henkilökohtainen identiteetti on todellakin erottamaton edellä mainitussa nichessä, mistä Deutsch poimii esiin sanan "kopiot". Persoona on kopioiden joukko läheisissä rinnakkaisissa maailmoissa. Tämä tulee ilmi hänen analyysissään vapaasta tahdosta: Olisin voinut valita toisin on analysoitu kuin että Toiset kopiot minusta valitsivat toisin. Ja tuomiossa dramaattiselle kappaleelle, joka kertaa interferenssi-kokeita multiversumin näkökulmasta, hän kirjoittaa kopioistaan, "Monet näistä Davideista kirjoittavat tällä hetkellä täsmälleen näitä sanoja sanoja. Jotkut ilmaisevat asian paremmin. Toiset ovat menneet hakemaan teetä."

Aika, kausaliteetti ja vapaa tahto[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ei ainoastaan persoonat ole levinneet läpi maailmojen, mutte ne, kuten kaikki muukin, on kvantittunut kautta ajan missä tahansa maailmassa. Aika on sarja hetkiä ja henkilö, joka on olemassa yhtenä hetkenä, on olemassa siinä ikuisesti neljäulotteisessa avaruusajassa sen sijaan että muuttuisi jatkuvasti ajan virrassa. Sellainen muutos ja virtaus on mystisiä, Deutsch argumentoi. Argumentti ei suoraan vaadi multiversumi-hypoteesiä koska deterministinen fysiikka Isaac Newtonista lähtien on ottanut huomioon illusion tulevaisuuden avoimuudesta ja siksi vapaa tahtokin on illusio. (Tämä johtopäätös voisi olla vältettävissä hyväksymällä kompatibilismi. Myös romahtavat kvanttimekaniikan tulkinnat sisältävät sekä indeterminismin että avoimen tulevaisuuden). Se, mitä multiversumi lisää lohko-aika-teoriaan, on vaimentunut huomio arkijärjen ajatuksista liittyen kausaliteettiin ja vapaaseen tahtoon. Vaikka seurausta ei voi muuttaa sen syy, vaihtoehtoiset, joita kausaaliset lausunnot tukevat, ovat totta. Jos syy ei olisi ilmaantunut, seurauskaan ei olisi ilmaantunut. Multiversumille, joka on ensimmäinen likiarvo suuresta määrästä yhdessä esiintyvistä ja hiukan vuorovaikuttavista avaruusajoista, jotka sisältävät universumeita, joissa syy eikä sen seuraus ilmene. Ja vaikka "minä-kopio" tässä avaruusajassa ei olisi voinut tehdä toisin, on olemassa minä-kopioita toisissa maailmoissa, jotka itse asiassa tekevät toisin (siten, arki-järjen ajatus jossa valitsemalla yhden tavan toimia, yksi pidättäytyy poissa toisesta, ei ole säilynyt). On olemassa haaratuvia minä-kopioita jotka validoivat aistini siitä, että tulevaisuus on avoin vastakohdaksi avaruusajan fysiikalle. Kuitenkin, arkijärjen mukainen avoin tulevaisuus on myytti. Määriteltynä darwinistisessa viitekehyksessä, ei ole ajan virtaa, joka erottaa toteutuneet menneisyydet tulevaisuuden toteutumattomista potentiaalisuuksista. David Humen älyllisenä seuraajana ja Popperin välityksellä, Deutsch ei ole ainoastaan induktion kriitikko, vaan myös humelainen kausaliteetin suhteen siihen asteeseen asti, jossa hän rajaa idean kausaalisesta voimasta vaikuttaa muutoksekseen, selittäen sen multiversumi säännöllisyyden eduksi. Joten A aiheuttaa B:n tarkoittaa suunnilleen, että sen jälkeen kun A-kopiot ilmestyvät monissa läheisissä rinnakkaisissa maailmoissa mukaan luettuna tämä tässä maailmassa, B-kopiot ilmenevät. Tämä säännöllisyys tukee vaihtoehtoja, jotka sisältävät tosia kausaaliväitteitä, kuten jos A ei olisi tapahtunut, B ei olisi tapahtunut. On olemassa kiintymyksiä Humen pysyvän konjunktion kausaation ja Popperin deduktiivis-nomologinen malliin ymmärtämiseen.

Aika ja henkilökohtainen identiteetti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Koska "toiset ajat ovat vain toisten maailmankaikkeuksien erikoistapauksia"[2] (idea jota on paljon laajentanut Julian Barbour) persoonallinen hetkellinen rakeisuus ajassa on erikoistapaus levittäytymisestä eri maailmoihin. Lisäksi yhden identtisen aika-leimattujen kopioiden yhtenä hetkenä poikki rinnakkaisten maailmojen poikittain, on olemassa eri lailla aika-leimattuja kopioita rinnakkaisissa maailmoissa pitkittäin. Luonnonlait linkittävät nämä niin, että henkilökohtaisesti kokee vain yhden maailman ja jatkuvan itsen. Teorian seuraukset henkilökohtaisen identiteetin teoriasta eivät ole vielä selvitettyinä, mutta Derek Parfitin reduktionistinen näkökanta on suosiossa: henkilökohtaisen identiteetin käsite lakkaa, kun haarautuminen otetaan huomioon, mutta haarautuminen sisältää sen, mikä on tärkeää henkilökohtaisessa identiteetissä, kuten psykologisen jatkuvuuden, joka on tekemisissä muistin, halun sekä luonteen jne kanssa.

Toinen mahdollisuus on se, että Robert Nozickin Lähin-seuraaja-teoria voisi olla modifoitavissa siten, että seurataan läheisyys niin poikittain kuin pitkittäin. Jäljitetyt siivut "minä-kopioista" olisivat jatkuva persoona. Deutsch näyttää suosivan jotakin lähestymistavasta. On olemassa "monikertainen määrä identtisiä kopioita" minusta multiversimissa. Kuka niistä olen? Deutsch vastaa, "Olen, tietenkin, ne niistä jokainen." (Partifilainen vastaus olisi, "Henkilökohtaisen identiteetin käsite ei sovellu.") Kopioiden ei pidä olla täysin identtisiä siinä hengessä kuin Leibnizin lakia suhteutetaan universumiin: Kaikki kopioni näkevät kolikon pyörivän kolikonheitossa, mutta silmänräpäys myöhemmin puolet kopioistani näkee 'kruunun', kun toinen puoli näkee 'klaavan'. Määritelmä kopioiden, versioiden ja varianttien eli geenimuunnosten välillä toimii tässä yhteydessä. Varianttien minusta ei tarvitse nähdä kolikon pyörivän. Versiot minusta näkevät, vaikkakin jotkut niistä näkevät 'kruunan' ja jotkut 'klaavan'. Monikertaiset identtiset kopiot minusta näkevät kaikki kolikon pyörivän (Julian Barbour käyttää samantyyppisessä yhteydessä termiä inkarnaatio).

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Vaidman presents MWI as consisting of two parts, (i) a mathematical theory which yields evolution in time of the quantum state of the (single) universe, and (i) a prescription which sets up a correspondence between the quantum state of the Universe and our experiences. - The concept of 'world' in MWI belongs to part (ii) of the theory and is not rigorously defined. Vaidman writes, - "Part (i) is essentially summarized by the Schrödinger equation or its relativistic generalization. It is a rigorous mathematical theory and is not problematic philosophically. Part (ii) involves "our experiences" which do not have a rigorous definition. An additional difficulty in setting up (ii) follows from the fact that human languages were developed at a time when people did not suspect the existence of parallel worlds. This, however, is only a semantic problem." -
  2. Todellisuuden rakenne, s. 256, ymmärrys, joka syntyi 1960-luvun alussa tehdyssä kvanttigravitaation tutkimustyössä Bryce DeWittin selvityksissä.
Käännös suomeksi
Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja vieraskielisen Wikipedian artikkelista.