Što ako postoje prirodni zakoni pred kojima smo kao miš pred diferencijalnim jednadžbama?

Francuski filozof Comte tvrdio je da nikad nećemo otkriti temperaturu i kemijski sastav zvijezda, a ipak ... Ivica Smolić piše o potencijalnim mentalnim granicama spoznaje ali se pita i o fizikalnim, o mogućnosti putovanja natrag u vremenu i o prostoru koji omeđuju crne rupe

• Naslovna slika, Russellov čajnik (prema filozofu Bertrandu Russellu): Ako bi netko ustvrdio da Sunčevim sustavom kruži čajnik, ne može se izvući zaključkom da njegovu tvrdnju nitko ne može opovrgnuti. Analogno, teret dokaza je na onima koji tvrde da bog postoji

• Dr. sc. Ivica Smolić je docent na Zavodu za teorijsku fiziku, Fizičkog odsjeka zagrebačkog PMF-a

Znanost je sazdana na strasti odgovaranja na pitanja. Ona, međutim, imaju tu nezgodnu osobinu da, jednom kada su odgovorena, otvaraju niz novih pitanja koja su se krila iza njih. Iz tog naizgled beskrajnog procesa proizlazi more sumnji, kritika i propitivanja kao protuteža neiscrpnom znanstvenom entuzijazmu. Postoje li objektivne granice znanstvene spoznaje? Postoje li prirodni fenomeni koje znanost nikada neće moći razjasniti (a neka druga disciplina možda hoće)? Jesu li snažniji argumenti za ustrajni optimizam ili rezigniranost u pesimizmu?

Ovdje ćemo ostaviti po strani diskusiju o globalnim katastrofama koje bi predstavljale direktnu prijetnju normalnom funkcioniranju suvremenih društava, poput ratova, epidemija ili pada velikog meteorita, a posljedično i na normalno funkcioniranje znanosti. Naravno, uvijek postoji opasnost kolapsa koji bi anihilirao značajan dio moderne infrastrukture, a možda bi izazvao i nepovratan gubitak mukotrpno stečenog znanja. Također, preskočit ćemo pitanja o dostupnim resursima i njihovoj optimalnoj razdiobi. Nema sumnje kako Higgsov bozon nikada ne bi bio otkriven[1], niti Projekt ljudskog genoma dovršen, niti sve one sonde odaslane u svemir[2], da nije bilo obilnih sustavnih ulaganja u takve ambiciozne projekte. Iako ostaje otvoreno pitanje koji omjer državnih i privatnih investicija u znanost će dugoročno dati najbolje učinke, neupitan strateški imperativ je da njihov fokus bude na fundamentalnim istraživanjima, onima koja nisu od početka planski usmjerena samo na tehnološku primjenu.

Osvrnimo se stoga na ograničenja koja možda postoje i u relativno stabilnoj, mirnodopskoj civilizaciji s dobro uhodanom znanstvenom zajednicom kojoj su osigurana sva raspoloživa sredstva za istraživanje.

Ograničenja sive materije

Jedan od temeljnih problema znanstveno-fantastičnih romana je komunikacija među različitim vrstama. Nekad je to riješeno komadićem tehnologije budućnosti, poput univerzalnog prevoditelja Zvjezdanih staza, a ponekad anegdotalnim dosjetkama poput Adamsove babilonske ribice iz Vodiča kroz Galaksiju za autostopere. Uvijek me je zanimalo kako bi izgledao razgovor, posredovan nekim od tih prevoditelja, među vrstama između kojih zjapi osjetan jaz u inteligenciji (kako god ona bila definirana), poput ljudi i miševa (ne onih Adamsovih). Ljudski fundus pojmova je kudikamo veći doli onaj mišji i stoga se postavlja pitanje kako bi se prevoditelji uopće snašli ako bi mi krenuli pričati o integralnom računu ili detaljima prirodne selekcije. Ovo odmah otvara refleksiju na stepenicu iznad i propitivanje ograničenja našeg misaonog aparata. Postoje li inherentna biološka ograničenja našeg mozga zbog kojih nikada nećemo moći razumjeti neke prirodne fenomene? Drugim riječima, postoje li prirodni fenomeni kojima homo sapiens jednostavno nije dorastao jer ih ne može adekvatno opojmiti niti precizno opisati s raspoloživim matematičkim aparatom?

Vodeći kandidat na popisima teških problema je često naš mozak. Ne mislimo pritom samo na fizički skup neurona u našoj lubanji, već i sav njegov misaoni kapacitet, ono što nas čini inteligentnima ili inventivnima. Pitanje za koje ne možemo sa sigurnošću tvrditi da dobro razumijemo ugrubo glasi: može li mozak razumjeti/shvatiti samog sebe? Dva su načina, ne nužno disjunktna, kako se ova zadaća načelno može ispuniti. Jedan je onaj direktni, pročavanjem fizionomije i funkcioniranja mozga (pohrana i pristup informacijama, formiranje svijesti, odlučivanje i inteligencija), a drugi, indirektni, simuliranjem mozga in silico, stvaranjem umjetne opće inteligencije po uzoru na biološki mozak ili s nekom novom, orginalnom arhitekturom. Iako nijedna od ove dvije misije zasad nije ni izbliza gotova, neki ostvareni koraci ipak ulijevaju nadu.

As soon as it works, no one calls it AI anymore, John McCarthy

Promatramo li samo broj operacija u sekundi, moderna superračunala[3] dosegla su red veličine načelne gornje granice procesorske snage mozga[4]. Također, čovjek je pobijeđen u nekim specifičnim, usko definiranim zadaćama poput igara šah i go[5], a tehnologija samovozećih automobila sve više konkurira ljudskom nivou kompetencije. Svejedno, misija konstruiranja umjetne inteligencije pati od sindroma pomičnog cilja. Prvo se na popise „miljokaza“ koji bi trebali signalizirati pojavu umjetne inteligencije u strojevima uvrštavaju različite specifične zadaće, no jednom kada su svladane ljudima više ne djeluju toliko impresivno ili se dolazi do saznanja kako je pravi problem nešto drugo. Računalni znanstvenik John McCarthy, tvorac sintagme artificial intelligence, izvrsno je to sažeo u rečenici „As soon as it works, no one calls it AI anymore.“ Dovoljno je sjetiti se primjera poput prepoznavanja napisanog ili izgovorenog teksta, koji bi očarali ljude prije 50 godina, a danas su samo rutinski dio svakodnevnice i nitko ih ne smatra znakovima (umjetne) inteligencije.

Pored problema koje, poput ovih vezanih za ljuski um, možemo donekle definirati (iako možda u ovom trenutku ne znamo kako ih točno riješiti), u obzir valja uzeti mogućnost postojanja problema koje uopće nećemo prepoznati kao takve. Za ilustraciju bi mogli poslužiti laboratorijski miševi stavljeni pred ploču na kojoj je ispisan matematički zadatak. Takva situacija bi predstavljala nevidljivu granicu spoznaje. No, kako za sada ne postoji uvjerljivi argumenti da su ambicije potrage za umjetnom inteligencijom neostvarive, možemo spekulirati o otvorenoj mogućnosti evolucije različitih oblika nadljudske inteligencije. U takvom scenariju bi nepojmljivi fenomeni prošle generacije mogli biti svladani umovima kasnijih generacija.

Fizikalne ograde

Pretpostavimo sada da je naša civilizacija uspješno probila „inteligencijsku barijeru“, te nastavila s još ambicioznijim istraživanjem svemira. Postoje li svejedno još dublja ograničenja, ona ugrađena u temeljne fizikalne zakone, koja će nam onemogućiti potpuno razumijevanje svemira u kojem živimo?

Auguste Comte, pretpostavio je da nikad nećemo saznati kemijski sastav i temperaturu zvijezda.

Popisi preuranjenih prognoza puni su neslavnih primjera. Dovoljno je sjetiti se francuskog filozofa Auguste Comtea koji je u djelu Cours de Philosophie Positive iz 1835. godine komentirao kako nikada nećemo znati kemijski sastav i temperature zvijezda. Pa ipak, spektralna analiza svjetlosti, čiji je razvoj već započeo radom Josepha Fraunhofera desetljeće prije objavljivanja Comteovog teksta, omogućila je upravo ono u što je francuski filozof sumnjao. Tamne linije u spektru zvijezda daju nam informaciju o sastavu zvjezdanih atmosfera, a valna duljina vrha inteziteta spektra po Wienovom zakonu crnog tijela razotkriva temperaturu površine zvijezde. Kada neku informaciju o prirodi proglašavamo nedostupnom, valja jasno naglasiti na kojim točno pretpostavkama temeljimo takvu tvrdnju – ponekad je riječ samo o trenutnom tehnološkom ograničenju, a ne nekom dubljem, fizikalnom.

Jedna važna potencijalna fizikalna barijera su horizonti događaja crnih rupa, svojevrsna jednosmjerna membrana preko koje svašta ulazi, ali ništa ne izlazi iz dijela prostora kojeg ograđuju. Preciznije, gotovo ništa, jer postoji teorijsko predviđanje tzv. Hawkingovog zračenja koje putem kvantnih efekata omogućuje polagano „curenje“ mase crnih rupa. Osim što samo Hawkingovo zračenje tek treba biti eksperimentalno potvrđeno[6], otvoreno je pitanje može li ikakva informacija iscuriti iz unutrašnjosti crne rupe. Stoga, nije jasno je li jedini način testiranja fizike unutar crnih rupa jednosmjerno slanje sondi preko horizonta događaja ili postoji neki drugi protokol koji bi to omogućio (npr. čekanje da crne rupe ishlape do kraja procesom Hawkingovog zračenja). Ovo ograničenje pojavljuje se i kod ispitivanja najfinijih detalja mikrosvijeta: sudaranjem čestica sve većih i većih energija, na nekoj skali postoji mogućnost formiranja mini crne rupe koja će svojim horizontom sakriti ono što se dogodilo pri samom sudaru.

Popis spekulativnih fizikalnih granica možemo dopuniti zvučnim pitanjima o putovanju natrag u vremenu ili izučavanju samog trenutka nastanka svemira, Velikog praska, ali sva ona su rutinski predmet novih istraživanja i teško je pronaći neoboriv argument da se takve zadaće obilježe kao apsolutno neizvedive.

Ucrtavanje zmajeva na margine karata

Svaki put kada netko povuče mentalnu liniju spekulativnog krajnjeg dometa znanosti, onostrano će brzo biti napučeno imaginarijem mitova. Proces često ide i u suprotnom smjeru, spekulacijama kako tradicionalni mitovi ocrtavaju granice znanosti ili nas možda informiraju o svijetu saznanjima koja su potpuno nedostupna racionalnim, znanstvenim metodama.

Pogrešnih povijesnih priča ili promašenih predskazanja ne manjka, ali su bogovi sumnjivo tihi kada u pitanje dođu, primjerice, detalji fizikalnih zakona. Apologeti će rado posegnuti za argumentom kako je posrijedi metafora. Međutim, na putu metaforičkog razvlačenja brzo dolazi tzv. „Ikea točka“: na isti način ta predviđanja, s dovoljno mašte, možemo izvući i iz kataloga tvrtke Ikea.

Osnovni problem s ovakvim narativima je taj što oni u pravilu uvijek dolaze samo u različitim inačicama Russellovog čajnika[7]. Nadnaravno se, dakako, u prisustvu preciznih uređaja ne manifestira ili je jednostavno neraspoznatljivo od poznatih prirodnih pojava[8]. Nadalje, klasične mitologije, uključujući sve one koje pripadaju abrahamitskim religijama, nikad ne nude neku novu informaciju o svijetu koja bi preduhitrila znanstvena otkrića. Pogrešnih povijesnih priča ili promašenih predskazanja ne manjka, ali zato su bogovi sumnjivo tihi kada u pitanje dođu, primjerice, detalji fizikalnih zakona. U obrani točnosti nekog svetog teksta apologeti će rado posegnuti za argumentom kako je posrijedi metafora za čije su iščitavanje potrebne posebne kompetencije. Međutim, na tom putu metaforičkog razvlačenja brzo dolazi tzv. „Ikea točka“: na isti način ta predviđanja, s dovoljno mašte, možemo izvući i iz bilo kojeg drugog nasumičnog teksta, uključujući i katalog tvrtke Ikea.

Ovdje ne treba zanemariti i to što su pokušaji remistifikacije svijeta, reakcije na znanstveno rasvjetljavanje raznih vidova mističnog i „otajstvenog“, dio antimodernističkih tendencija. Za primjer možemo uzeti traumu uzrokovanu blijeđenjem antropocentričke dogme: rušenjem geocentričkog modela i akumulacijom kozmoloških podataka Zemlja je izmještena s privilegiranog položaja u svemiru, a metafizički jaz između ljudske vrste i ostatka faune premošten otkrićem prirodnog evolucijskog slijeda u kojem dijelimo pretke s ostalim primatima. Suvremeni pokušaji vraćanja čovjeka u predmoderno, simboličko „središte svijeta“ ogledaju se u potrazi za navodnom finom ugođenosti lokalnih astronomskih parametara[9] ili, nešto suptilnije, finom ugođenosti fundamentalnih fizikalnih konstanti[10].

Sve navodne ultimativne granice spoznaje u najbolju ruku su tek slutnje i uvijek ih treba pažljivo čitati s njihovim prešutnim pretpostavkama. Dok su u mentalnu „kartu svijeta“ nekad bile simbolički ucrtavane pričama o mitskim junacima kažnjenima za spoznaju, danas ih susrećemo kao redovitu glazuru popularnoznanstvenih tekstova. Granice spoznaje, međutim, nikad nisu tjerale slučajne prolaznike, one su uvijek naš novi otvoreni izazov.

[1] Cijena gradnje i održavanja Velikog hadronskog sudarivača procjenjuje se na preko 7 milijardi eura

[2] Zabrinjava podatak o dugoročnom trendu smanjivanja NASA-inog budžeta promatranog udjelom u federalnom budžetu SAD-a, https://en.wikipedia.org/wiki/Budget_of_NASA

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/TOP500

[4] Broj sinapsi u mozgu je reda veličine 10¹⁵, a svaka pojedina okida signale ne brže od 100 puta u sekundi

[5] Prelomni trenutak u šahu je drugi sraz superračunala Deep Blue i ondašnjeg šahovskog prvaka Garryja Kasparova 1997. godine, dok bi za igru go to mogao biti sraz računalnog programa AlphaGo i Lee Sedola 2016. godine

[6] ovo nije nimalno lagan zadatak jer je Hawkingova temperatura tipičnih astrofizičkih crnih rupa tik iznad apsolutne nule

[7] B. Russell: „Is There a God?“ (1952.), russell.mcmaster.ca/cpbr11p69.pdf

[8] Vidi npr. https://en.wikipedia.org/wiki/One_Million_Dollar_Paranormal_Challenge

[9] Antologijski komentar na ovaj tip argumenta dao je Douglas Adams s pričom o lokvi u zbirci „The Salmon of Doubt“

[10] Opći problem s pozivanjem na „fino ugađanje“ ukazan je u članku M. Colyvan, J.L. Garfield, and G. Priest: „Problems With the Argument From Fine Tuning“, Synthese 145 (2005) 325, https://link.springer.com/article/10.1007/s11229-005-6195-0