středa 14. prosince 2016

inteligentni vesmir

Inteligentní vesmír

Il cosmo intelligente. Napsal australský fyzik a popularizátor vědy Paul Davies, vydalo Mondadori 1991. Úžasně napsaná  kniha, srozumitelná i laikovi (pololaikovi) a otevře i v pozdním čtenáři mladistvou touhu po hlubinách vědy. Strhne vás étos poznávání již po prvním prolistování a víte, že už tím musíte za každou cenu projít. Za dvě eura od bukinisty na Appia Nuova. 
   Dobře se to čte v římském podzimním milieu. Poobědvat v zahradě Celimontana a pomalu se začíst. Kolem druhé přijíždí v kadilaku předsedkyně asociace římských koček princezna Garibaldi, vznešená stařena tam denně krmí kočky. Zajímavé, sejde se jich tam kolem čtyřiceti, žádná kočka nevidět, neslyšet mňoukání a najednou takový dav kočkovitých šelem. Princezna je patrně všechny zná osobně.  Po týdnu si mě princezna všimla a kynula mi rukou na pozdrav ještě před tím, než se pozdravila s kočkami. Povzbudilo mě to v studování inteligentního vesmíru. Princezna se mi jevila potvrzením fyzikových teorémů. Princeznou vrcholí teleologické principy vesmíru, pokud je skutečně inteligentní. 
    Po zahradním zážitku jsem pokračoval v levných caffé kolem via Gallia a piazza Re di Roma. Dvě hodiny četby, pak personál znervózní a mozek též touží po relaxu. Čtyři kafetérie  denně a pak místo fyziky fotbal v pivním baru a mše u Santo Stefano s občerstvením pro chudé.
    Mozek se často řídí paradoxními principy - v kavárenském povrchním čtení fyzikových úvah pokud si nepropočítáte jednoduché rovnice, které fyzik uvádí, např. o populační reprodukci, nemůžete pokračovat ve čtení, máte pocit, že pochopení všeho ostatního je blokováno. Kupodivu o podstatně závažnějších bodech, kterými fyzik operuje, např. o fyzikálních silách v magmatu první vteřiny, vůbec  nepochybujete a berete je za platné i když jsou stejně evidentní jako pohádka o velikánovi velikánoviči.   
    Australský fyzik vysvětluje vesmírný koncept i laikům, jeho úvahy potencují myšlení, předkládá otázky a otazníky a vnáší pochyby. Kniha se nese v Popperově sentenci: „Největší hádanka univerza – musí být kreativní“. Problém počátku je mimo vědu. Nevšední je Daviesův přístup k vědě – chápe ji jako myšlenkový celek, který se nenese v nějakém fiktivním progresu, oživuje myšlenky a koncepty Aristotela, Driesche, Macha, Bergsona atd. ne ve smyslu historického přehledu, ale ve smyslu jejich participace na řešení otazníků moderní vědy. Problém počátku není vyřešen jak se často domníváme zvládnutím rovnic Newtonovy fyziky.
   Systémy, které konstituují fyzický svět neexistují od jakživ. Variabilita světa je zrozena původní událostí. Fyzik říká, že pokud chce svá zdůvodňování nazývat fyzikou, musí zachovávat rámec fyzikální rozumnosti, např. začít big bangem, cesta časem není možná atd.   Kardinální otázkou řešenou v knize jsou fundamentální zákony vědy (fyziky, biologie..), které jdou za hranice našich současných znalostí. Jak se mohly z počátečního chaosu konstituovat přírodní zákony? Co je fundamentální kreativní potencí? Aristoteles se domníval, že objekty našeho světa podléhají univerzálnímu plánu a osudu, existuje design kosmu a ten někam míří. Pro atomisty je kosmos shlukem atomů, které podléhají slepým silám svých sousedů. Darwin negoval finalismus v přírodě. Dnešní redukcionistická biologie chápe živý organismus jako mašinu programovatelnou na molekulární úrovni.
Chaos
    Diferenciální počet není vhodný k popisu singulárních jevů. Galaxie se nechovají regulárně. Velká část vědy a technologie jsou založeny na lineárních (jednoduchých) systémech. Ale kupodivu i jednoduché systémy dávají velmi komplexní výstupy. Davies uvádí spoustu příkladů lineárních funkcích, které mohou vést k extrémně komplikovaným (a nerozšifrovatelným) výstupům.
    Např. bod pohybující se v jednotkovém čtverci v pásu dvou rovnoběžek v kosém úhlu k ose x. Bod se pohybuje po rovnoběžkách s osami. Posloupnost průsečíků trajektorie pohybu s rovnoběžkami má velmi komplexní charakter a není vůbec predikovatelná. 
   Další příklad extrémně komplikované struktury generované velmi jednoduchým algoritmem: desetinné číslo v dvojkové soustavě násobíme dvěma, pokud je větší než jedna, jedničku odečteme a pokračujeme v násobení. Řada čísel je zcela nepředvídatelná. Nepředvídatelnost a nedeterminismus se nerovnají. I v deterministických systémech se universum může pohybovat nepředvídatelně. Kauzalitou se mohou řídit síly, které neznáme.
    Příkladem deterministického chaosu může být populace s exponenciálním růstem, následující rok naroste populace o konstantní násobek (a) předchozího roku, přitom úmrtí jednotlivce je proporční celému počtu (b). Schema vede k jednoduchým diferenčním rovnicím, které dávají neuvěřitelně chaotické výstupy. Fyzik dovozuje, že i Newtonova fyzika může deterministickými způsoby generovat chaos. Nechaotické systémy jsou v přírodě zřídkavé.
     Uvádí velmi zajímavý příklad chaosu a jak si realita poradila. Televizní hlasatel má za svými zády puštěnou televizi s tím samým programem. S jakýmsi minimálním zpožděním se tam musí objevit ten samý hlasatel s televizí za zády a na ní se opět musí objevit hlasatel s televizí...Do nekonečna jdoucí proces, který se nerozkmitá minimálně v oblasti našeho vnímání.
   I generátor náhodných čísel, jak známe z počítačových programů, má deterministický algoritmus, skutečné náhodné procesy existují jen v úrovni kvantové fyziky, ale v závěru i to australský fyzik zpochybní.
    Komplexita – počet komponent a bohatství jejich vazeb. U kvazikrystalů se fyzik domnívá, že nejsou výslednicí lokálních algoritmů, ale něčeho globálnějšího, co zatím neznáme. Tedy zde zpochybňuje i předchozí příklady deterministického chaosu.   
   Universum se vyvíjí v alternativních cestách, jedna vede k jednoduché podstatě (klasická fyzika) a jiná ke komplexitě a nepředvídatelnosti v evoluci. Diferenciální rovnice neplatí ve fluktuacích. Hypotézy jsou různé: Systémy míří k cíli, obsahují v sobě cíl, plán, sílu koordinující procesy. Entelechie v jistém bodě zvrátí deterministické zákony.
Biologie
    Současní biologové jsou mechanisty, buňky jsou popsány jako fabriky pod kontrolou DNA a RNA. Embryo jde však do finále evidentně podle globálního plánu. Projekt v DNA má molekulární podstatu a míří na protein, jak buňka ví, kde je její prostorová poloha v člověku? Kde se nachází metaprojekt? Biologové odpovídají teorií genetické aktivace. Geny jsou neaktivní a spustí se v pravý čas. Podle fyzika jde stále o mechanismus morfogeneze, ale je tajemstvím, jak je tento mechanismus podřízen obecnému plánu. Někteří fyzici to vysvětlují působením pole, ale zde vidí Davies problém: Každá buňka obsahuje tutéž DNA, jak může pole, které je stejné pro všechny buňky, diferencovat a přenést do buňky informaci o jejím individuálním vývoji.
Darwinismus
    Australský fyzik nešetří darwinismus. Většina mutací je pro buňku zničující. Pravděpodobnostní model nevysvětlí evoluci. V této souvislosti se fyzikovi zamlouvá Bergsonův elan vital.  Některé orgány živočišného těla jsou tak vzájemně podmíněny, že se nedá uvěřit, že vznikly nezávisle náhodným způsobem genetickými mutacemi a navíc s člověkem na konci.
   John Maynard Smith: v evoluci pozorujeme konstantní akumulaci komplexity, což je pro neodarwinismus problém. 
   Biologické systémy negují 2. princip termodynamiky (nárůst entropie až k tepelné smrti), jsou to otevřené systémy, entropii exportují do okolí a potlačují vlastní degeneraci.
    Podle Daviese spíš bifurkační body (kritické fluktuace v řešení chaotických schemat) vedou k evolučnímu postupu, než náhodné mutace přirozeného výběru. Po fluktuaci následuje v přírodě stabilizace. Je možné, že se v biologii uplatňují stejné principy jako ve fyzice a v chemii. Je nutné pochopit, že tyto principy se uplatňují v holistickém smyslu a ne pouze na úrovni molekul.             
   Vznik života zůstane tajemstvím. Reprodukční systém je založen na DNA. Reprodukce vyžaduje tak vysokou úroveň komplexity, že nelze předpokládat,  že mohla vzniknout spontánně.
    Nukleové kyseliny nesou genetickou informaci, ale samotné nejsou významné, chemicky jsou nekompetentní. Činnost samotná se realizuje proteiny na něž ukazují.  I když odhalíme fyzikální mechanismus vedoucí k DNA, není to užitečné – je tu druhý proteinový mechanismus (a jejich vzájemná vazba). Není možné, aby synchronizace těchto dvou komplikovaných systémů vznikla spontánně.
    V r. 1952 se podařilo v laboratorních podmínkách docílit spontánního vzniku aminokyseliny. Pravděpodobnost, že z této aminikyseliny vznikne během miliardy let virus je 1/(10**2000000) – stejná pravděpodobnost, že mince vržená šest milionkrát za sebou dá vždy hlavu, tj. nula. Nemožný jev. Francis Crick se domníval, že život musel přijít z kosmu.
    Bizarní konstatování - Davies několikrát zmiňuje Bedřicha Engelse  - dialektický materialismus učil, že po dosažení jistého vývojového stupně nastoupí kvalitativně vyšší stupeň. Cesta hmoty k vyšším organizačním stupňům nenáhodnými kroky.
   K big bangu došlo před 10-20 miliardami let. Bezprostředně po počátku všechny čtyři základní fyzikální síly (gravitační, elektomagnetické, slabé a silné jaderné) splývaly.
Gaia
   Podivné. Planety vznikly před 5 miliardami let a v průběhu miliard let zůstaly stabilní. Vznik planetární soustavy není pochopen. Jak v amorfním materiále mohlo vzniknout něco takového. Gaia jako taková ukazuje sebezáchovné principy.
   Též podivné. Vyjdeme-li ze stabilních podmínek na zemi, pak většina simulačních modelů předvídá totální zalednění nebo vypaření oceánů, nadbytek kyslíku povede k ohni na zemi. Existuje neobjevená kapacita planety adaptovat se a reorganizovat. Neznámé principy udržují stabilitu atmosféry.
Komplexní zákony
    Materie a energie mají přirozenou tendenci k spontánním transformacím a k novým typům organizace a komplexity. Je nutné opustit determinismus, ten nemá ve vědě místo. Redukcionista ve fyzice a biologii se domnívá, že všechny přírodní zákony vyplývají z matematických zákonů. Komplexnější zákony nevyplývají z matematiky. V komplexitě rozhoduje spíš kvalita než kvantita.
   V přírodě platí zákony, které se aplikují na organizace a nevyplývají ze základních fyzikálních zákonů. (Stejně např. daňový program na počítači neplyne z hardware počítače)
Kosmos
   Teleologické principy nelze redukovat na ne-teleologické kosmické principy. Kosmologický princip: hmota a radiace v kosmu jsou rovnoměrně rozloženy. Tedy platí jakýsi princip uniformity v kosmu. Může být fundamentálním zákonem, který synchronizuje kosmické (a jiné)  změny. Jde ovšem proti principu relativity, která nedovoluje šíření fyzikálních jevů rychleji než světlo. Kosmický princip je nad relativitou.
   Penrose: Počáteční regularita universa vyplývá z nějakého fundamentálního zákona, který je asymetrický času.
   Thomas Gold, Fred Hoyle: Ve velkém měřítku se universum jeví stále stejné, nejen v každém bodě, ale i v jakémkoliv čase. Navzdor expanzi (asi by tedy musela stále vznikat hmota a tepelná smrt nehrozí). Adaptace ad infinitum.
   I velký Ernst Mach se domníval, že platí fundamentální kosmický princip, každý předmět v prostoru rotuje, v universu nic podobného pozorováno není, hmota v universu determinuje lokální inerční limitu a globální rotace neexistuje. Rovnice relativistické fyziky nezahrnují Machův princip. Machův princip je principem organizace hmoty v globálním vesmíru. Jiný princip zakazuje cestu časem, z všeobecné relativity to neplyne, pokud byste však připustili podobné singularity, jaký smysl by vůbec měla fyzika? Je pravděpodobné, že existují i jiné globální organizační principy.
    David Bohm: Náhoda v kvantové fyzice byla pozorována jen v několika málo případech. Pokud kvantové procesy nejsou náhodné, pak to podminuje celou neodarwinistickou biologii. Dá se jít jinou cestou, permanentně se manifestují nenáhodné procesy, realizují se podle nějakého vyššího principu – nekonečná evoluce k vyšší hierarchii. Zákonem je samotná tendence evolučního procesu. Zakladatelé kvantové teorie se domnívali, že tato teorie odkryje tajemství biologické evoluce.
    Biolog Robert Rosen: Základy teoretické fyziky jak se vyvinuly za posledních 300 let jsou velmi limitované a daleko od toho, aby se mohly vydávat za universálně platné. Jsou velmi speciální a nemohou vyložit biologické jevy. Rosen se domnívá, že nejsou komplexní, jsou to pouze komplikované verze velmi jednoduchých systémů. Komplexita je normou a jednoduchost je speciálním případem. Dynamické systémy většiny fyzikálních textů popisují neobyčejně úzkou realitu. Je jasné, že komplexní systémy zkoumat je neuvěřitelně obtížné a nevede to k efektním cílům. Vědci současnosti preferují něco spektakulárnějšího. Platná teorie musí vysvětlit i nesingulární případy.
    Jung se domníval, že jedním z fundamentálních principů je synchronicita. Jisté případy v biologii jdou za rámec pouhé koincidence a jsou důkazem nenáhodných vazeb. Většina fyziků diskreditovala Jungovy myšlenky nebo ignorovala. Ve fyzikálních zákonech se vyskytuje spousta konstant – Planckova, náboj elektronu, gravitační konstanty atd. - hodnoty těchto konstant nevysvětluje žádná teorie. Komplexní struktury universa jsou velmi citlivé na změny těchto konstant. Pozorujeme zajímavé numerické koincidence. Někteří fyzici se domnívají, že platí silný antropologický princip. Příroda jako by se uvědomovala. Někteří fyzici soudí, že morfologická pole obsahují cílovou vývojovou struktury. Ovšem povaha polí je nejmysterióznější částí celé fyziky. Moderní fyzika je nasměrovaná holisticky, téměř teleologicky.
Kvantovka
   Kvantová fyzika otřásla mnohými vžitými fyzikálními představami. Tradiční fyzika se pohybuje v termínech hmoty, času, prostoru – kvantová fyzika v termínech abstraktních rovnic. V běžném životě se zachraňujeme před útokem kvantovky díky tomu, že kvantové efekty se limitují na mikroskopickou oblast – atomy, molekuly, subatomární oblast. Kvantová fyzika udává pravděpodobností chování pozorovaných veličin. Rychlost a polohu částice pouze probabilisticky dedukujeme. Náhoda je inherentní kvantové fyzice. Známý Heisenbergův princip omezuje naše percepční možnosti: pozice a moment částice nejsou kompatibilní, čím přesněji uchopíme jednu z těchto veličin o to nepřesnější máme druhou. A pak těžko pochopitelné - kvantum se v ten samý okamžik chová jako vlna i částice.
    Kvantová fyzika nám sugeruje, že elementární částice mají odvozenou přirozenost, jsou to abstraktní konstrukce na prostoru pozorování. Kauzalitu pozorujeme směrem dolů – k částicím. Totéž říká Aristoteles: Celek je víc než suma částí, existence částí je odvozena z celku.
   Experiment EPR (Einstein, Podolski, Rosen). Dvě částice interagují a vzdálí se. Nezávislá měření na jedné i druhé částici dávají korelované výsledky. Tedy dvě částice jsou principiálně neseparovatelné. Připomíná to biologické systémy. Protein na nějž ukazuje gen, ovlivní jiný vzdálený protein.
   Rosen: Fyzik volí dynamické parametry, které pozoruje a volí adekvátní matematický aparát, obvykle jde o energii, spin atd. V biologických systémech není jasné, kde jsou dynamické parametry a co vůbec sledovat.
Niels Bohr
   Skeptický. Existence života musí být elementárním faktem, který se nedá vysvětlit, prostě od tohoto bodu biologie teprve začíná. Biologické a fyzikální deskripce jsou velmi odlišné, jsou to komplementární světy. A evoluce? Nedá se věřit, že orgány tak komplikované jako oko, jsou výsledkem náhodných mutací. A vědomí? Vědomí je částí přírody a podléhá zákonům, které neznáme.       
     


Žádné komentáře: