Ο θόρυβος χωρίς κανένας μας δεν μπορεί να ζήσει

Ο θόρυβος είναι ένα από τα αγαπημένα μου πράγματα στο σύμπαν. Δεν εννοώ το σκουριασμένο παλιό χλοοκοπτικό του γείτονα να σε βροντάει από το κρεβάτι την Κυριακή το πρωί. όπως όλοι οι άλλοι, απεχθάνομαι αυτόν τον θόρυβο. Όχι, αυτό για το οποίο μιλάω είναι ο θόρυβος όπως τον αντιλαμβάνεται ο επιστήμονας:ένας περιορισμός ντετερμινιστικών συστημάτων. Ως δυσεπίλυτη τυχαιότητα, ο θόρυβος μπορεί να είναι μια απίθανη πηγή όλων των δημιουργικών πραγμάτων—η ρίζα κάθε προόδου, κίνησης και ελεύθερης βούλησης.

Ο «μύθος» της σύγχρονης δημιουργίας είναι μια ιστορία ανάδυσης από κάτω προς τα πάνω — είτε πρόκειται για την αρχή του σύμπαντος από μια απλή ενεργειακή κατάσταση είτε για την κατανόησή μας για τα ζωντανά συστήματα ως πολύπλοκα συγκροτήματα μορίων. Στο βάθος αυτής της πραγματικότητας βρίσκονται οι φυσικές δυνάμεις και οι συμμετρίες — και ο θόρυβος. Είναι εξίσου θεμελιώδεις. Το ίδιο το σύμπαν ξεκίνησε ως μια τυχαία κβαντική διακύμανση. Η κβαντομηχανική μας λέει, για παράδειγμα, ότι δεν μπορούμε να προβλέψουμε το χρόνο κατά τον οποίο μια κατάσταση υψηλής ενέργειας (ας πούμε ένα ραδιενεργό άτομο) μεταβαίνει σε κατάσταση χαμηλής ενέργειας. Αυτή η μη προβλεψιμότητα δημιουργεί ένα υπόβαθρο θορύβου που ενισχύεται από τον αφάνταστα μεγάλο αριθμό τυχαίων συγκρούσεων και αλληλεπιδράσεων όλων των σωματιδίων που αποτελούν την πραγματικότητά μας.

Αυτή η πανταχού παρουσία θορύβου εγείρει ένα ενοχλητικό ερώτημα συγκεκριμένα:Αν είμαστε βυθισμένοι στην τυχαιότητα, πώς γίνεται τόσο μεγάλο μέρος του κόσμου να φαίνεται τόσο τακτοποιημένο; Υπάρχουν τρεις απαντήσεις — δύο γνωστές και μία ίσως λιγότερο. Η πρώτη γνωστή απάντηση είναι ότι ο θόρυβος, που υπολογίζεται κατά μέσο όρο σε πολλά, πολλά σωματίδια, γίνεται τάξη. Αυτό συμβαίνει σε ένα αέριο, για παράδειγμα, όπου η σωστή στατιστική για τις τυχαίες κινήσεις των μορίων αερίου εξηγεί γιατί μια αντλία ποδηλάτου ζεσταίνεται όταν τη χρησιμοποιούμε για να συμπιέσουμε τον αέρα. Η άλλη γνωστή απάντηση είναι ότι ο θόρυβος περιορίζεται από φυσικούς νόμους και συμμετρίες. Αυτό εξηγεί πώς τα άτομα, τα αστέρια, οι πλανήτες και οι γαλαξίες προέκυψαν από το αρχέγονο χάος μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Η τρίτη απάντηση είναι αυτή που αναζητούμε. Αυτή η απάντηση μπαίνει στο παιχνίδι όπου οι πληροφορίες αλληλεπιδρούν με την ύλη. Πάρτε την εξέλιξη, για παράδειγμα:Εδώ είναι ένας μηχανισμός που τροφοδοτείται από την τυχαιότητα και τον θόρυβο για την εξαγωγή τάξης και πληροφοριών. Πώς το κάνει αυτό; Χρησιμοποιεί έναν μηχανισμό καστάνιας - έναν μηχανισμό που παίρνει την τυχαιότητα και τη φιλτράρει για να δημιουργήσει πρόοδο. Για την εξέλιξη, η τυχαιότητα προέρχεται από μεταλλάξεις και σεξουαλικό ανασυνδυασμό και το φιλτράρισμα προέρχεται από τη φυσική επιλογή. Χρειάζονται και τα δύο:Η τυχαιότητα δημιουργεί καινοτομία και η φυσική επιλογή κοσκινίζει για ευνοϊκές αλλαγές.

Σε μικρότερη κλίμακα, οι μοριακές καστάνια οδηγούν μεγάλο μέρος του σώματός μας. Οι μοριακές μηχανές στο σώμα μας, οι οποίες μεταφέρουν χημικό φορτίο μέσω των κυττάρων μας, κινούνται από τις τυχαίες κινήσεις των μορίων του νερού που τις περιβάλλουν. Απορροφούν αυτή την κίνηση μέσω των εξελιγμένων, ασύμμετρων μοριακών δομών τους, σαν ένα μηχανικό φίλτρο. Ένα μακροσκοπικό αντίστοιχο είναι η καστάνια στο μηχανικό μου ρολόι χειρός. Ακόμα κι αν μετακινήσω τον τροχό τυχαία μπρος-πίσω, τα ασύμμετρα δόντια στην καστάνια μέσα στο ρολόι επιτρέπουν μόνο κινήσεις προς τη σωστή κατεύθυνση για να τυλίξουν το ελατήριο του ρολογιού. (Οι μοριακές μηχανές στα κύτταρά μας είναι πιο εξελιγμένες, αλλά η αρχή είναι παρόμοια.)

Τι σχέση έχει αυτό με τη δημιουργικότητα, το πρακτορείο και την ελεύθερη βούληση; Το αινιγματικό με τη δημιουργικότητα είναι ότι είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς οποιαδήποτε ντετερμινιστική διαδικασία θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες ιδέες και ιδέες. Κάπου πρέπει να υπάρχει γεννήτρια νέων ιδεών. Επιτρέψτε μου, λοιπόν, να προτείνω ότι η γεννήτρια νέων ιδεών είναι ο θόρυβος —τυχαίος θερμικός, ηλεκτρικός θόρυβος στις υποσυνείδητες διαδικασίες του εγκεφάλου μας. Είναι παρόμοιο με αυτό που συμβαίνει όταν ονειρευόμαστε.

Όταν ονειρευόμαστε, αυτός ο τυχαίος θόρυβος, απεριόριστος από αισθητηριακές εισροές, εισέρχεται στην επίγνωσή μας με τη μορφή συναισθημάτων και ο ημι-συνείδητος εγκέφαλος προσπαθεί να εξηγήσει τα τυχαία συναισθήματα και τις εικόνες, κατασκευάζοντας ιστορίες. «Οι διατεταγμένες συνδέσεις μπορούν μερικές φορές να δημιουργηθούν μόνο με την παρουσία θορύβου», λέει ο ερευνητής ψυχιατρικής David Kahn, ο οποίος μελετά τη συνείδηση ​​και τα όνειρα στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ. «Έτσι, ο εγκέφαλος που ονειρεύεται, απομονωμένος από… αισθητηριακούς περιορισμούς, υπόκειται σε ανεπαίσθητες επιρροές που μπορεί να ασκήσουν σημαντικά αποτελέσματα στη νευρική δραστηριότητα». Τέτοιες επιδράσεις, λέει, θα μπορούσαν «να γίνουν αισθητές βιωματικά ως η συνειδητή ροή του ονείρου». Όταν είμαστε ξύπνιοι, από την άλλη πλευρά, αυτός ο θόρυβος μειώνεται όσο ο εγκέφαλος είναι απασχολημένος με την ερμηνεία του τι βλέπουν, ακούν οι αισθήσεις μας, κ.λπ. .

Οι νέες ιδέες, λοιπόν, μπορεί να είναι το αποτέλεσμα μιας θορυβώδους γεννήτριας καινοτομίας στο υποσυνείδητό μας που δημιουργεί τυχαίους συσχετισμούς που στη συνέχεια φιλτράρονται από τον εγκέφαλό μας. Υποσυνείδητα, ο εγκέφαλός μας απορρίπτει τους πολλούς παράλογους συσχετισμούς, μόνο για να μας επιτρέψει να το συνειδητοποιήσουμε όταν μια νέα ιδέα που δημιουργήθηκε έχει «νόημα». Στο Σκέψη, Γρήγορη και Αργή , ο Daniel Kahneman υποστήριξε ότι κάνουμε πολλά πράγματα χωρίς να τα έχουμε επίγνωση. Υπάρχουν συστήματα στον εγκέφαλο, λέει, που «αποφασίζουν» αν κάτι πρέπει να γίνει συνειδητή σκέψη. Μαζί, η θορυβώδης γεννήτρια καινοτομίας και το φιλτράρισμα από τον εγκέφαλό μας φαίνονται να δημιουργούν νέες ιδέες φαινομενικά από το πουθενά.

Δεν υπάρχει καμία απόδειξη για αυτή την ιδέα, αλλά ταιριάζει στην καθημερινή εμπειρία. Συχνά, όταν σκεφτόμαστε πολύ για ένα πρόβλημα, δεν φτάνουμε αμέσως σε μια λύση. Χρειάζεται όμως η σκληρή σκέψη – ωθεί το υποσυνείδητό μας να δημιουργήσει τυχαίες ιδέες, διεξάγοντας έναν αληθινό «καταιγισμό ιδεών». Ο υποσυνείδητος εγκέφαλος συνεχίζει να ταχυδακτυλουργεί τις δυνατότητες και, μόνο όταν τα κομμάτια μπήκαν στη θέση τους, μας κάνει να το συνειδητοποιήσουμε. Όλοι το έχουμε βιώσει αυτό. Εδώ είναι ο Άλαν Λάιτμαν, για παράδειγμα, που περιγράφει την ξαφνική αντίληψη που είχε όταν έκανε την πρώτη του ανακάλυψη στη φυσική:

Εργαζόμουν σε αυτό εδώ και μήνες και άρχισα να κοιμάμαι στο γραφείο του μεταπτυχιακού μου, κρατώντας κουτάκια με σαρδέλες στο συρτάρι για να φάω — βασικά ζώντας εκεί. Και τότε ένα πρωί ξύπνησα με αυτό το βουητό στο κεφάλι μου, και έβλεπα πολύ βαθιά σε αυτό το πρόβλημα της φυσικής. Η αίσθηση που ένιωσα ήταν η αίσθηση που είχα όταν πλάνιζα, κατά την οποία το σκάφος σας, αν ο άνεμος είναι δυνατός, μπορεί να ανέβει στην κορυφή του νερού και ξαφνικά όλη η αντίσταση στο νερό εξαφανίζεται και νιώθετε σαν εσάς Περνάω στο νερό σαν πέτρα. Είναι μια απίστευτη σωματική αίσθηση. Ένιωσα ότι όλη η αντίσταση είχε πάει στο μηδέν, απλά πετούσα μαζί, και έτρεξα στην κουζίνα, έβγαλα τις σελίδες υπολογισμού μου, είδα πού είχα κάνει λάθος και άρχισα να δουλεύω πυρετωδώς. σε περίπου πέντε ή έξι ώρες είχα την απάντηση στο πρόβλημα.

Ο τυχαίος θόρυβος δημιουργεί τις δυνατότητες και οι σκέψεις και οι εμπειρίες μας τις φιλτράρουν. Ο εγκέφαλός μας αναστέλλει την τάξη από το χάος.

Τι θα λέγατε για αντιπροσωπεία ή ελεύθερη βούληση; Το να το έχεις φαίνεται δύσκολο για μια ντετερμινιστική μηχανή καθώς και για μια καθαρά τυχαία. Ο συνδυασμός των δύο, όμως, μας επιτρέπει να έχουμε το κέικ και να το φάμε επίσης, υποστηρίζει ο Daniel Dennett, φιλόσοφος και γνωστικός επιστήμονας:Στο βιβλίο του το 1978 Brainstorms , γράφει, «Όταν βρισκόμαστε αντιμέτωποι με μια σημαντική απόφαση, ένας παράγοντας αντιπαροχής του οποίου το αποτέλεσμα είναι σε κάποιο βαθμό απροσδιόριστο παράγει μια σειρά από προβληματισμούς, μερικές από τις οποίες φυσικά μπορεί να απορριφθούν αμέσως ως άσχετες από τον πράκτορα (συνειδητά ή ασυνείδητα) .» Ο εγκέφαλός μας, αν και περιορίζεται από όσα γνωρίζουμε και βιώσαμε, είναι ικανός να κάνει νέες επιλογές από τον θόρυβο του περιβάλλοντος που δημιουργεί.

Δεν είμαστε, φαίνεται, ούτε σκλάβοι του περιβάλλοντος ή της εμπειρίας μας, ούτε μας παρασύρει η καθαρή τυχαιότητα. Αυτό που μας κάνει ανθρώπους είναι ότι ο εγκέφαλός μας μπορεί να αυξήσει τις επιλογές και τη δημιουργικότητα μέσα από μια θάλασσα τυχαίας.

Ο Peter Hoffmann είναι καθηγητής φυσικής στο Wayne State University και αναπληρωτής κοσμήτορας έρευνας στο Κολέγιο Φιλελεύθερων Τεχνών και Επιστημών.

Η κύρια φωτογραφία είναι ευγενική προσφορά του Steve Rotman μέσω του Flickr.