2011. december 27., kedd

Abszolút-e a tudomány? Abszolút-e a matematika?

Abban az értelemben, hogy bármilyen lehetséges galaxisban, sőt, világegyetemben ugyanez a fizika, kémia stb. lenne érvényes.

A fizika nyilván nem.
Ez alatt lehet azt is érteni, hogy fejlődik, eszméi, tételei, sőt, még axiómái is időről-időre változnak. A különféle világképek váltják egymást: geo- majd heliocentrikus Naprendszer-felfogás, konkurens kozmológiai elméletek, klasszikus majd kvantummecahnika, relativitáselmélet.
De én most nem erre gondolok.
Hanem arra, hogy a fizikai törvények halmaza a különböző lehetséges világegyetemekben vajon nagyrészt átfedő lenne, avagy ellenkezőleg: elgondolható-e majdnem diszjunkt (vagy legalábbis jelentősen eltérő törvény-halmaz).

Vegyünk néhány példát. A fény jelen ismereteink szerint határsebesség, legalábbis semmit nem találtunk, ami ezt cáfolná, sőt, megerősítőleg hat, hogy fontos és pontos előrejelzések tehetők ebből a posztulátumból kiindulva. Ezt a példát nem tartom olyan jónak, egyrészt azért, mert még mindig sokan kétségbe vonják, hogy a tételt elég meggyőzően támasztják-e alá a kísérletek, másrészt, mert érezzük, hogy fontos ugyan, de valami ennél alapvettőbre vagyunk kíváncsiak.

Vegyük a gravitációt, azt a jelenséget, amely a NEE (Nagy Egyesített Elmélet) kezéből rendre kicsúszik. Jelen fogalmaink szerint gravitáció VAN, és lennie is kell. A négy alapkölcsönhatás egyike.
(És létezik a másik három: elektromágnesség, gyenge kölcsönhatás és erős kölcsönhatás.)

Kérdőjelezzünk meg, mondjuk, valami ilyesmit. Tegyük fel, hogy nincs gravitáció.
Nem tudom megmondani, mi minden származnék ebből, de nem találok olyan érvet, ami miatt azt érezném, hogy a gravitáció elkerülhetetlen, abszolút szükségszerű, nélküle világegyetem nem létezhet. Akár tömegek közti vonzóerőnek, akár térgörbületnek tekintem, lehetséges, hogy van olyan univerzum, ahol nincs tömegvonzás, következésképp valószínűleg tömeg sincs, elképzelhető, hogy ehelyett valami más összeköttetés létezik az anyag alkotóelemei között (most felteszem, hogy anyag azért van, vagy legalábbis hullámok vannak, amelyek sűrűsödése anyagnak tekinthető), mondjuk valami szuperhúrok, szuperbránok, de olyanfajták ám, amelyek nem rendelkeznek egyszersmind gravitáció-szerű tulajdonságokkal, például nem érvényesülnek bármely két pont között.
Azt sem tudom megmondani, hogy egyáltalán létezhet-e ilyen jellegű világegyetem - biztosra veszem, hogy jelentősen különbözne a miénktől - és hogy le lehet-e vonni bármiféle épeszű következtetést egy ilyen rendszerről, tehető-e megfigyelés benne, következtethetünk-e bármely jellemzőjére.

A fizikusok nem tartanak elképzelhetetlennek olyan rendszereket, amelyekben nem az általunk ismert fizika működik. A Nagy Bumm előtti világ, illetve a különféle szingularitások (pédául a fekete lyuk belseje) is ilyen környezetek. Nem mondanak viszont róla semmit, nem tartják tudományos szempontból értelmesnek spekulálni, elintézik annyival, hogy erről nem nyilatkozunk. (Jó lenne legalább egy sci-fi novellában körbetáncolni ezt a témát, majd írok egyet.)


És ha a fizika nem abszolút, akkor a többi természettudomány - mint a fizikával közvetlen leszármaztatási kapcsolatba hozható tudás - szintén nem lehet abszolút érvényű.

Egy kivételt említhetünk csak: a matematikát. (tágabb értelemben: a filozófia egyes területeit)

még ha a fizika más világokban, szingularitásokban másképp nézne is ki, úgy érezzük, a matematika, mely alig-alig támaszkodik a külvilág megfigyelésére; mely szinte teljes egészében - de a lényegesebb vonásait illetőleg mindenképpen - elménk terméke; melyet gondolatainkkal és gondolkodásunkkal teremtettünk, akkor is érvényes marad, ha a megfigyelhető, megfigyelendő világ alapvetően más.
Ha összeadok két halmazt, az eredmény halmaz valamifajta uniója lesz a kiindulókénak. Még ha trükkösen definiálom is a műveleteket, például valamilyen feltételfüggő elnyelési tulajdonsággal előidézem, hogy az unió hol így, hol úgy viselkedik, és bizonyos esetekben az egész akár kevesebbé is válhat a részek összegénél, akkor is olyan rendszert kapok, amely a jelen matematikai gondolkodásmóddal - ha nem most, majd a jövőben - leírható, megfogalmazható, vizsgálható.
Míg a fizika sérülékenységét és ideiglenességét erősen sejtjük, ugyanígy kézzelfoghatóan érezzük a matematika felxibilitását és univerzális voltát is.
Hogy bármilyen lenne is egy világegyetem, képesek lennénk gondolkodni róla, és a benne megfigyelhető, róla állítható jellegzetességekről tudnánk kijelentéseket tenni, törvényeket, szabályszerűségeket megfogalmazni. Egy absztrakt rendszert kialakítani a leírására. Ezt nevezzük matematikának.

Ha jobban belegondolok, ez tulajdonképpen az ember mentális nyelvének egy struktúrált, absztrakt összetevője, vetülete. Ha nem csak nekünk van mentális nyelvünk, hanem más élőlényeknek is, akkor ők is rendelkezhetnek a saját matematikájukkal.
Maradjunk az általunk ismert legfejlettebbnél, az emberinél.
Minden vizsgálódásunk alapjaként elfogadunk bizonyos posztulátumokat, mint például az ok-okozat (kauzalitás) elvét, vagyis hogy az ok megelőzi az okozatot, vagy bizonyos logikai univerzalitásokat, sőt, speciális esetként még a kivételeket is szabatosan tudjuk definiálni.
Amire elménk képes, megismerés, belátás, felfogás terén, ahhoz a mostani matematikánk illeszkedik, azzal egybecseng. Úgy érzem, elménk képességei és az emberi matematika (mely tudomány és az általa leírható dolgok kölcsönösen meghatározzák egymást) között ekvivalencia áll fenn.
Ha ez így van, abból viszont szükségéképpen következik, hogy képtelenség még elképzelnem is konkrétan olyasmit, ami kilóg ebből a rendszerből, hiszen akkor találnék egy elmekonstrukciót (a példámat), amely nem írható le (akár jövőbeni) emberi matematikával, és az előző sejtésemet ez azonnal cáfolná.

Ezennel szíves kihívást intézek blogom minden (egy-két) olvasójához: küldjetek akármilyen vad ötleteket, olyan jelenségeket, amelyek egy alternatív világegyetemben létezhetnek, de amit nem lehet emberi matematikával megfogalmazni. 
Én pedig majd megkísérlem ezt. Egy feltétel van, azért némi konkértum legyen benne, hogy ne csupa komolytalanság legyen ez a játék. Nem ér például olyat mondani, hogy van a wreqwrqwe-jelenség, amelynek egyetlen és legfontosabb tulajdonsága, hogy nem lehet emberi matematikával megfogalmazni. Az ilyen tautológiát és a konstruált paradoxonokat kizárjuk, csak "értelmes" feladványokkal gyertek. Egyébként ezt a példát a wreqwrqwe-jelenségről szintén megközelíthetjük a matematika (filozófia) segítségével, amikor logikai vagy hamazelméleti kategóriákba sorolom vagy tautológiának nevezem.

Ezzel pedig elérkeztünk a poszt kérdésének megválaszolásához is.
A matematika pont annyira univerzális, amennyire az elménk az. Akárhány dimenziós, akármilyen komplexitású is a lehetséges világegyetemek összessége, elménk megismerő képességének korlátain belül a matematikánk univerzális. Akármilyen más fizikai törvényeket tapasztalnánk is, szilícium alapú életet, visszafelé múló időt, amit észlelni és felfogni képesek lennénk, arról a mostani (arra épülő) matematikával tennénk megállapításokat.
(Persze most én csúszom a tautológia szakadékába)

Még az is lehet, hogy vannak olyan világok, amelyekben az ilyen típusú matematika és logika teljesen fals, és totálisan idegen gondolkodásmódot használnak.

Ezekről a világokról azonban nem csupán nem tehetnénk semmiféle megállapítást, de még csak nem is észlelnénk, sőt, elképzelni sem tudnánk őket.

2 megjegyzés:

  1. Érdekes írás, bár nekem túlságosan elkalandozol a "mi lenne ha?" világában, amit nem szeretek :) Kis kiegészítéseket, megjegyzéseket tennék.

    Induljunk a fizikától, ha már Te is onnan kezdted: Azt írod a fizika alapvető tételei az idők során változnak. Ez így igaz a fizikának megvannak a saját korszakai, ahogy egyre pontosabb és pontosabb elméleteket dolgozunk ki. Azonban minden elméletről kiderül, hogy az azt leváltó elmélet egy határesete, és levezethető az új elméletből, ha bizonyos paramétereket (amiket a korábbi elméletben még nem ismertünk) nullának veszünk.

    Felteszed a kérdést, mi történik, ha kidobjuk a gravitációt egy univerzumból. Az általános relativitáselmélet emlékeim szerint megengedi üres univerzumok létezését is, amelyekben nincs semmilyen tömeg vagy sugárzás, épp úgy, ahogy negatív előjellel megkaphatunk egy antianyag univerzumot (sőt már nagyjából azt is tudjuk miért az anyagi világ maradt meg az ősrobbanás után, de ezt az ajtót most nem nyitom ki). Kilyukadni oda akarok, hogy a kérdés, miszerint lehet-e teljes a fizika, ez csak annak a függvénye, mi az hogy "teljes fizika". Itt vannak például azok a bizonyos végtelent tartalmazó rendszerek. Annak, hogy a "nagy bumm előtt", vagy a "fekete lyuk belsejében" kifejezéseket nem szeretik a fizikusok az az egyik legfőbb oka (azon túl, hogy a végtelennel nem lehet számolni - és a renormálás sem segít mindenhol), hogy egyszerűen nincs értelme ilyesmiről beszélni. Ahol a téridő görbülete eléri a végtelent (ha úgy tetszik kiszakad), ott nincs tér. Nincs értelme ilyen fogalomnak, hogy "fekete lyuk belseje". Eseményhorizont van, aminek határán a tér önmagába hajlik, az idő pedig nulla sebességgel telik, ezáltal információ sem nyerhető az eseményhorizonton belülről (kivéve a Hawking-sugárzást, de az csak sztochasztikus zaj). A szingularitásokkal nincs semmi baj, ha annak kezeljük őket amik, és nem akarjuk mindenáron megérteni olyan tulajdonságaikat, amik egyszerűen nincsenek is nekik.

    Arra, hogy abszolút tudományt alkot-e a fizika, a fentiekkel együtt még mindig azt mondom, hogy igen, hiszen tudásunk hiába nem teljes, mégis képesek vagyunk konzisztens módon bármit levezetni. Az atomok kvantumos szerkezetéből levezethető a molekulák képződése, abból a teljes biológia (beleértve az élet keletkezését is); a Maxwell-egyenletekből, minden törvény levezethető aminek köze van az elektromágnességhez, és így tovább. Sosem fogunk mindent érteni, de egyre tágabbak a határok, a fizika pedig a matematika eszközeivel mindent meg fog magyarázni.

    És itt van a matematika. Amint írod, "A matematika pont annyira univerzális, amennyire az elménk az. Akárhány dimenziós, akármilyen komplexitású is a lehetséges világegyetemek összessége, elménk megismerő képességének korlátain belül a matematikánk univerzális". Azon túl is az, köszönhetően Gödel nemteljességi tételének, mellyel gyakorlatilag a matematikai konstrukciók határainak létezésére adott bizonyítékot úgy, hogy azt a formális logika által elfogadott eszközökkel vezette le. Mi lehet abszolútabb egy olyan tudománynál, ami pontosan képes definiálni saját határait :)

    VálaszTörlés
  2. Helló, örülök, h írtál, igazából ez a poszt is amiatt született, mert Lev említette a te felvetésedet.
    Tök jókat írsz, látom, mennyire benne vagy a témában, de szerintem nem sikerült megfelelően megfogalmaznom a gondolataimat, mert mást akartam mondani.
    A fizikával kapcsolatos első felvetésedre: persze, teljesen igaz, amit mondasz, rögtön be is bizonyítottad, miért nem jó a gravitációval kapcsolatos példám (de a szuperhúros jó szted?); akkor legyen, mondjuk egy akauzális világegyetem (bár már a szó se jó, legyen többetem vagy multiverzum), szóval valami olyasmi, amit jelenleg működésképtelennek tartunk a körülöttünk levő világ tulajdonságaiből levont törvényszerűségekre alapozva.
    Tegnap ment a spektrumon egy műsor, amelyben 10 Földpusztulás-forgatókönyvet ismertettek, az egyik a gravitáció megszűnéséről szólt, azt hittem, ilyesmi nem lehetséges, de a nyilatkozó fizikus elképzelése szerint miért ne (gondolatmenetében felhasználta azt az elméletet, hogy a Nagy Bumm után néhány töredékmásodpercig az elektrogyenge kölcsönhatás egyetlen összefonódott erő volt, és csak később "esett szét" elektromágneses és gyenge kölcsönhatásra; miért ne lehetne, mondja ő, a gravitáció is egy összefonódott erő, ami idővel szétbomlik két másként viselkedőre, azonban ez a klasszikus gravitációra végzetes következményekkel jár...); szóval a gravitációs felvetésedet helytállónak tartom, és igen, a fizika fejlődésétől elvárunk egyfajta monotonitást, hogy a már korábban megismert jelenségeinket magyarázza és ne cáfolja (ha nem is mindig határesetként, például a heliocentrikus világképnek nem határesete a geocentrikus, de a klasszikus mechanika mind a relativisztikus, mind a kvantumjelenségekkel határeset-viszonyban áll), pont ezért inkább úgy módosítanám a felvetést, hogy lehetnek-e olyan világok, amelyekben a most érvényes fizikánk teljesen megdől?
    és erre azt mondom, hogy valószínűleg lehetnek. és ez az abszolút tudomány fogalmához vezet minket, és ahhoz, hogy van-e értelme olyasmiről beszélni, amiről elvileg sem tudhatunk meg semmit.
    „Abszolút”: a lehetséges világegyetemek feletti abszolútként volt eredetileg a kérdésem, és így nyilván a fizika nem ilyen, de lehet, hogy ez az egész fejtegetés értelmetlen is.
    Másfelől, szerintem van értelme „mi lenne, ha” és „milyen az a tulajdonsága, amije nincs neki” típusú kérdéseket feltenni, csak vigyázni kell, nehogy tudomány(os)nak gondoljuk e kérdéseket. Ez csak vicc, fantázia, irodalom, elmetorna, a valós ismeretek vagy elméletek létrehozásának, megszerzésének igénye nélkül. De az irodalmat e célra hasznosnak és szórakoztatónak tartom, másrészt, aki kicsit is lázad a rideg valóság ellen (pl. én), annak olyan jólesik modern mesevilágba, (akár tudományos) fikcióba kiruccanni. Szóval én szeretem ezt, na.
    De most, hogy segítettél körbejárni a problémát - amit nagyon köszönök, sok okos dolgot írtál - jobban meg tudom fogalmazni a kérdésemet.
    Van-e különbség a matematika (filozófia - tágabb értelemben: elmekonstruált, tisztán racionális tudás) és a többi (nagyrészt empirizmushoz kötődő, vagy az ahhoz kötődés igényét követelő) természettudomány ABSZOLÚT jellege között?
    És erre azt mondom, úgy érzem, van. Tegyük fel, hogy van egy különleges képességekkel rendelkező (pl. téridőn kívüli) szemlélő, aki több egymást követő világegyetem (többetem) létrejöttét is észleli.
    Szerintem a fizikája (empirikus tudománya) más és más lehetne, de a matematikájának körvonalai nem változhatnának.
    (Gödel nemteljességi tétele az egyik legérdekesebb matematikai felfedezés, bár bevallom, csak a lényegét ismerem, meg a következményeiről van sejtésem... őszintén szólva az utolsó megjegyzésed önreferenciának tűnik, ami viszont pont naiv halmazelméleti szempontból paradoxongyanús)

    Talán egy kicsi sikerült jobban megfogalmazni, mi volt a kérdésem lényege. De ez csak egy lépés az iterációban, és további fejtegetések lehetnek szükségesek; mást nem is várhatok, hiszen hogyan lehetne magyar nyelven visszaadni azt, ami még mentális nyelvemen is homályos...?

    VálaszTörlés