Cum se curbeaza spatiul si timpul?

12 02 2018

Spaţiu-timpul în universul lui Einstein se presupune a fi similar unei foi de cauciuc plină de pliuri şi îndoituri. Dar ideea unui spaţiu curb nu este cea mai intuitivă din lume. Şi ce legătură are lumina cu acest lucru?

„Dacă lumina nu are masă, atunci cum interacţionează ea cu obiectele masive precum Soarele prin intermediul gravitaţiei care provoacă curbarea razelor de lumină? De asemenea, într-un caz extrem, ce se întâmplă la marginea orizontului evenimentelor unei găuri negre atunci când lumina trece prin apropierea acestuia?”

Dacă doriţi să înţelegeţi gravitaţia, atunci trebuie să înţelegeţi teoria relativităţii generale. Pentru a înţelege teoria relativităţii trebuie să înţelegem „spaţiu-timpul” care, aşa cum se poate deduce, reprezintă rezultatul punerii împreună a spaţiului şi a timpului.

Celebrul John Archibald Wheeler ne-a oferit o descriere a modului prin care materia şi spaţiu-timpul interacţionează împreună. „Spaţiu-timpul îi spune materiei cum să se mişte”, a spus el în timp ce „materia îi spune spaţiu-timpului cum să se curbeze”.

Această curbură a spaţiu-timpului a cauzat multă confuzie de-a lungul timpului şi deşi bilele de bowling aflate pe foile de cauciuc ne oferă o vagă idee conceptuală asupra modului prin care acţionează gravitaţia, trebuie să ne întoarcem la conceptele de bază pentru a ne da seama de unde provine această curbură. Acesta este, de asemenea, un foarte bun prilej pentru a vă descrie unele dintre celebrele raţionamente ale lui Einstein.

Sa vedem cateva notiuni de baza despre spatiu-timp

Bazele relativităţii

Einstein a conceput celebra sa teorie a relativitatii speciale în anul 1905. Ideea este că, aşa cum vă amintiţi, viteza luminii trebuie să fie aceeaşi pentru toată lumea şi atâta timp cât vă deplasaţi cu o viteză constantă şi într-o direcţie constantă ar trebui să nu vă puteţi da seama că vă aflaţi în mişcare.

Acestea au fost ipotezele sale care s-au dovedit a fi într-o perfectă concordanţă cu realitatea fizică a Universului şi plecând de la acestea el a descoperit nişte lucruri incredibil de surprinzătoare:

1) Un ceas aflat într-o navă cosmică în mişcare va rămâne în urmă în comparaţie cu ceasul unor observatori staţionari din exterior. Acest lucru este valabil şi pentru bătăile de inimă, pendule, ceasuri digitale şi aşa mai departe.
2) O navă spaţială aflată în mişcare va apare comprimată de-a lungul direcţiei sale de mişcare pentru nişte observatori staţionari din exterior.

În ambele cazuri efectele devin extrem de importante pe măsură ce ne apropiem de viteza luminii, dar ele sunt suficient de mici pentru a fi uşor de ignorat în condiţiile terestre normale, motiv pentru care nimeni nu le-a observat până la Einstein.

Pentru a extrapola aceste predicţii şi în cazul gravitaţiei, începând din anul 1907 (şi după mai multe încercări), Einstein a conceput ceea ce el a denumit principiul de echivalenţă, care afirmă (aproximativ):

„[Noi] presupunem o echivalenţă fizică totală între un câmp gravitaţional şi o accelerare corespunzătoare a sistemului de referinţă”.

El a susţinut că nu există nicio distincţie măsurabilă între efectul gravitaţiei şi efectul indus de o mişcare accelerată, acesta fiind motivul pentru care nu există nicio diferenţă între a fi aruncat în spate de efectul produs de o rachetă spaţială aflată într-o mişcare accelerată (datorită masei inerţiale) sau a fi aruncat în partea de jos a unei cutii, aflată la sol, ce are imaginea unei nave spaţiale desenată pe ea atunci când cădeţi într-un câmp gravitaţional (datorită masei gravitaţionale).

Chiar şi fără a ţine cont de aceste detalii ale relativităţii generale (Einstein a avut nevoie de aproape un deceniu pentru conceperea acestei teorii după elaborarea teoriei relativităţii speciale) el şi-a dat seama repede cum ar trebui să arate o teorie finală a gravitaţiei. Prin utilizarea principiul de echivalenţă, Einstein a stabilit legătura dintre gravitaţia artificială şi gravitaţia reală.

Viaţa în lumea furnicilor

Imaginaţi-vă cum ar fi viaţa unor furnici aflate deasupra unui disc de mari dimensiuni aflat în mişcare de rotaţie.

În acest univers există o mulţime de furnici superinteligente aflate pe suprafaţa unui disc în rotaţie. Regina se află în centrul acestei lumi a furnicilor. Membrii curţii regale o înconjoară în imediata sa apropiere. Pentru cineva din afară (cum aţi fi voi), curtenii reginei se rotesc încet în jurul reginei. Desigur, ei nu ştiu despre acest lucru. Ei reuşesc să se menţină pe disc astfel încât să nu fie aruncaţi spre exterior de efectul discului în rotaţie. Aşa cum pot înţelege furnicile „în afară” înseamnă „în jos”.

Cu cât furnicile se află mai departe de regină, cu atât mai repede se mişcă şi cu atât mai puternic sunt ele împinse înspre exterior. Din perspectiva furnicilor, lumea lor se aseamănă foarte mult cu un deal în care regina se află în vârful acestuia, un deal care însă devine tot mai abrupt pe măsură ce ele se îndepărtează de aceasta. O furnică care pierde aderenţa se va îndrepta spre exteriorul discului, la baza dealului, într-o mişcare accelerată.

Există cel puţin un motiv pentru care această analogie nu este perfectă. Dacă veţi cădea de pe un deal aflat pe Pământ, atunci, pur şi simplu, veţi urma o traiectorie radială către exteriorul dealului. O furnică care alunecă în jos pe dealul din lumea furnicilor va începe căderea îndreptându-se mai întâi direct în jos pentru ca apoi, încet, să înceapă să se deplaseze în jurul dealului. Acesta este faimosul efect Coriolis. Este acelaşi lucru care face ca cicloanele să se rotească în sensul invers acelor de ceasornic în emisfera nordică şi în sens orar în cea sudică.

Dar dacă presupunem că ele nu se mişcă în jurul dealului prea mult, putem ignora efectul Coriolis în întregime. Din acest motiv putem considera că efectul Coriolis nu determină direcţia urmată de apa ce se scurge în pâlnia pentru apă de la toaletă.

De asemenea, din punctul de vedere al furnicilor în cauză ele trăiesc pe un deal şi nu se rotesc deloc. Noi cei aflaţi în afara lumii lor ştim mai bine ce se întâmplă de fapt. Regina nu este în mişcare. Furnicile din apropierea ei se află într-o mişcare lentă. Furnicile aflate mai departe de aceasta se deplasează mai repede. Furnicile de la periferia discului se deplasează mai repede decât oricare dintre ele. Acesta este momentul în care cunoştinţele noastre de teoria relativităţii încep să conteze. Ştim ceva despre cum se scurge timpul pentru furnicile care se deplasează. Cu cât acestea se mişcă mai repede cu atât mai încet pare să se scurgă timpul pentru ele faţă de cel al reginei. Cu cât o furnică este mai departe de centrul discului, cu atât mai lent pare că furnica va îmbătrâni.

Furnicile nu ştiu că se află în mişcare, aşa că ele nu ştiu că relativitatea specială se poate aplica şi în cazul lor. Furnicile, în măsura în care acestea pot înţelege acest lucru, trăiesc într-un câmp gravitaţional. Ele au descoperit că cu cât merg mai departe „în jos”, cu atât mai lent se scurge timpul.

Fizicienii din lumea furnicilor au perfectă dreptate în ceea ce priveşte universul lor şi al nostru. Timpul se scurge mai lent cu cât te apropii mai mult de un corp masiv şi cu cât este mai masiv acel corp cu atât mai puternic se exercită acest efect. Aceste efecte sunt reale, dar ele sunt, în mod normal, ridicol de mici. Timpul se scurge mai lent pe suprafaţa Pământului cu mai puţin de o parte dintr-un miliard faţă de cum se scurge acesta în adâncimile spaţiului cosmic la distanţa de obiectele masive. Deasupra suprafeţei Pământului efectul este chiar mai mic. Timpul se scurge mai lent la baza muntelui Everest decât la vârful acestuia cu aproximativ o parte dintr-un trilion. Având în vedere că am fost constrânşi să stăm la suprafaţa Pământului cea mai mare parte din existenţa noastră, nu este deloc surprinzător că nimeni înainte de Einstein nu a observat că timpul se scurge diferit în funcţie de locul în care ne aflăm.

Există însă locuri mult mai extreme din acest punct de vedere. Pe suprafaţa unei stele neutronice timpul se scurge mai lent cu aproximativ 20 la sută sau chiar mai mult. După un deceniu de stat acolo, pentru cineva aflat la distanţă de o astfel de stea neutronică au trecut doi ani în plus. În acest caz aţi construit o maşină a timpului prin care puteţi călători în viitor. Dar pentru că gravitaţia unei stele neutronice este atât de puternică veţi fi striviţi ca o clătită, astfel încât călătoria spre viitor este, probabil, ultima dintre preocupările voastre.

Dar ce putem spune despre curbură? Acesta este momentul în care lucrurile devin chiar mai ciudate. Vă amintiţi atunci când am spus că spaţiul apare contractat de-a lungul direcţiei de mişcare? Ei bine, deoarece furnicile se deplasează în jurul reginei, distanţele par comprimate. Să presupunem că o furnică de la periferie se hotărăşte să facă o excursie în jurul lumii, adică să parcurgă un cerc. Călătoria ei ar părea mai scurtă decât ar crede regina folosind geometria euclidiană simplă. Aşa cum este văzută de locuitorii ei, lumea furnicilor este curbă. Ceea ce este adevărat pentru furnici este adevărat şi pentru noi.

Linii „drepte”

Chiar dacă noi „ştim” că lumea furnicilor este de fapt un disc plat, el nu pare deloc aşa pentru furnici. Un astronaut care ar zbura în jurul ei într-o rachetă va observa că ceea ce pare a fi o linie dreaptă este de fapt altceva. Cu alte cuvinte, chiar şi într-o lume 2D există o diferenţă între ceea ce văd locuitorii ei şi ceea ce am putea vedea într-un spaţiu cu o dimensiune în plus.

O linie dreaptă este considerată în mod normal ca fiind distanţa cea mai scurtă dintre două puncte, dar din punctul nostru de vedere racheta parcurge o traiectorie curbă (aşa cum se poate vedea din desenul lumii furnicilor de mai sus).

Pentru că nu există nicio diferenţă între gravitaţia „reală”, un disc aflat în rotaţie sau o rachetă spaţială accelerată, toate cad cu aceeaşi acceleraţie, indiferent dacă este vorba de materie obişnuită, particule cu masă negativă sau particule fără masă.

Ceea ce ne conduce înapoi la lumină.

Dacă aţi urmat mai demult cursurile de fizică (caz în care v-aţi jucat cu pendule, roţi de transmisie şi aţi făcut diagrame ale forţelor), aţi învăţat, probabil, că doar particulele care au masă sunt influenţate de acceleraţia gravitaţională. Greşit, greşit, greşit. Razele de lumină se curbează în câmpurile gravitaţionale deoarece acestea, în cele din urmă, urmează cel mai scurt drum. Acest efect este cunoscut sub numele de lentilă gravitaţională şi el a constituit, de fapt, prima confirmare a teoriei relativităţii generale

Timpul se scurge mai lent în apropiere de un corp masiv, în orice caz asta este ceea ce ne-au spus furnicile. Lumina care preferă să călătorească pe traiectoria cu cea mai mare viteză posibilă va încerca să evite regiunile din Univers în care timpul se scurge mai lent şi prin urmare razele de lumina vor fi deviate. Pentru că pot exista mai multe traiectorii de acest fel, acest lucru înseamnă, de asemenea, că vom obţine mai multe imagini ale aceluiaşi obiect.

Dar să ne întoarcem la întrebarea iniţială. Am răspuns la „de ce?” şi la „cum?” sunt curbate razele de lumină, dar nu am spus nimic despre „cât de mult?” sunt acestea curbate. În mod normal, efectul de lentilă gravitaţională este destul de mic pentru că, în comparaţie cu găurile negre, cele mai multe locuri din galaxie au câmpuri gravitaţionale foarte, foarte slabe.

Cu toate acestea, se întâmplă ceva interesant lângă o gaură neagră. Găurile negre sunt delimitate de o regiune fără cale de întoarcere cunoscută sub numele de „orizontul evenimentelor”. De exemplu, pentru o gaură neagră având masa Soarelui, orizontul evenimentelor este la o rază de aproximativ 3km.

Interesant, se pare că dacă aţi trimite o rază laser la o distanţă de 11/2 din cea corespunzătoare orizontului evenimentelor aţi putea (în cazul în care aţi ţintit perfect) constata că raza voastră laser orbitează gaura neagră. Doar puţin mai aproape de gaura neagră şi raza laser se va îndrepta către interiorul acesteia într-o mişcare în spirală astfel încât niciodată nu o veţi mai vedea din nou. Doar puţin mai departe de gaura neagră şi raza voastră laser se va îndrepta ca un bumerang înapoi spre voi.

Există o morală în toate aceste lucruri: dacă aveţi de gând să trimiteţi raze laser în apropierea unor găuri negre, ar fi bine să nu uitaţi că vă puteţi pierde ochii.

scientia.ro





Este conştiinţa de origine materială? Ce este materia? Care este natura ultimă a materiei?

3 01 2018

Deşi ştiinţa a făcut progrese remarcabile în ultimii ani în ce priveşte înţelegerea creierului, problema conştiinţei rămâne nerezolvată. În vreme ce mulţi „nespecialişti” încă sunt adepţii dualităţii „creier-minte”, ca două entităţi diferite, unul de natură materială, cealaltă de natură… diferită, mulţi cercetători sunt de părere că în fapt conştiinţa trebuie să fie doar o stare de emergenţă a materiei – rezultatul spectaculos al activităţii neuronilor.

Ştiinţa creierului se bazează pe fizică şi chimie pentru a explica creierul, în opoziţie cu poziţia carteziană, conform căreia mintea ar fi imaterială, transcendentală. Aşadar, pentru a avea o entitate conştientă tot ce am avea nevoie ar fi un pic de materie. Aranjată în mod corespunzător, aşa cum este în creier, va deveni conştientă. Dar ce este în fapt materia pe care s-ar baza conştiinţa?

  Ce este emergenţa?

 Emergenţa este produsul interacţiunii dintre diverse entităţi, dar starea de emergenţă nu reprezintă suma părţilor, ci ceva complet diferit şi care nu poate fi dedus din entităţile constitutive (cum ar fi faptul că sarea este… sărată, fără ca vreun element component, natriul şi clorul, să fie sărate).

Prin similitudine, conştiinţa ar fi rezultatul neaşteptat al activităţii neuronale concertate, deşi niciun neuron în parte nu este conştient.
        
Rezultatele ştiinţei din ultima sută de ani sunt remarcabile, fără nicio îndoială. Nu trebuie însă pierdut din vedere că pe măsură ce progresele în ce priveşte universul subatomic sunt certe şi spectaculoase, în bună măsură lipseşte o interpretare satisfăcătoare şi adoptată (măcar) de majoritatea fizicienilor privind semnificaţia multor dintre cele identificate, în special în domeniul denumit „mecanica cuantică”. Sunt multe aspecte nelămurite. 

Ce înseamnă materie? 

În principiu vorbim despre lucrurile din jurul nostru, despre corpul nostru, despre copaci, apă, despre planete, stele şamd. Dar materia este alcătuită din elemente, pe care le numim atomi. Aceşti atomi nu sunt însă, cum s-a crezut o vreme, cărămizile fundamentale, ci sunt formaţi din alte componente mai mici: quarcuri şi electroni.

Dar ce este, de exemplu, un electron? Ce este un quarc? Ambele sunt particule elementare, ambele au anumite proprietăţi, dar ce sunt ele, în esenţă? Din ce sunt alcătuite? Răspunsul nu poate veni decât prin etalarea proprietăţilor şi comportamentului acestora particule. De exemplu ştim că sarcina este o proprietate a unor particule de a respinge particule cu aceeaşi sarcină şi de a atrage particule cu sarcină diferită, dar sarcina nu ne spune ce este în sine particula ce are sarcina respectivă. Ce sunt particulele, ca realitate ultimă? Nu ştim…

Mecanica cuantică şi „imprecizia” lumii

Mecanica cuantică a produs o ruptură radicală în raport cu modul nostru obişnuit de a înțelege lumea – ca ansamblu de componente care interacţionează între ele şi produc anumite efecte (să-l numim modul newtonian). Dacă, de exemplu, comportamentul unei particule în sens newtonian se poate descrie aplicând o ecuaţie simplă ca F=ma, mecanica cuantică vine cu ecuaţia lui Schrodinger, mai complicată, dar care nu ne spune la final poziţia exactă şi viteza, ci ne alegem cu funcţia de undă.

Funcţia de undă este un „dezastru” din punct de vedere al înțelegerii lumii, pentru că ne vorbeşte despre probabilităţi. În fapt mecanica cuantică ne spune că este imposibil să aflăm cu maximă precizie atât poziţia, cât şi viteza unei particule măsurate. Aşa că o bucată de „materie”, cum ar fi un electron, este înţeles ca o sumă de posibilități, având mai multe poziţii şi viteze până în momentul în care este măsurat. Un alt fel de a vorbi despre electron este că până intră într-o interacţiune acesta nu se află într-un loc, nu se află în niciun loc. Da, foarte straniu, într-adevăr…

Călătoria „imposibilă” a particulelor

Faptul că electronul nu are o poziţie definită înainte de măsurare permite ca acesta să „treacă” prin bariere care sfidează logica obişnuită – fenomen denumit „efectul de tunel cuantic”. Aceste fenomen este real, a fost identificat în natură (de exemplu, face posibil ca particulele alfa să scape puternicelor forţe de la nivelul nucleului atomic în cadrul dezintegrării radioactive) şi este folosit în tehnologie (în anumite tipuri de diode în care electronii ajung dincolo de joncţiunea dintre două tipuri de semiconductor). 

Funcţia de undă nu tratează doar cele două proprietăţi menţionate (viteză şi poziţie) în acest fel, ci toate proprietăţile (sarcină electrică, spin etc.).  E ca şi cum particulele nu au proprietăţi definitive. Şi mai ciudat, simpla măsurare a unei particule „elimină” toate probabilităţile funcţiei de undă, exceptând-o pe cea înregistrată de aparatul de măsură (chestiune denumită „colapsul funcţiei de undă”). Nicio proprietate a unui sistem cuantic nu poate fi precizată cu exactitate înainte de a fi măsurată. Mecanica cuantică este o teorie statistică.

Ce se întâmplă în realitate (în sensul de „în natură”) atunci când are loc o măsurătoare? Nu ştim.Ce este materia la urma urmelor? Nu ştim.

Există multiple interpretări ale mecanicii cuantice. Problema cu aceste interpretări (de exemplu interpretarea universurilor multiple, care încearcă să păstreze o lume „obiectivă”) este că sunt netestabile şi greu de admis, la urma urmelor. 

Teoria câmpurilor cuantice

O interpretare care, ni se pare, prinde contur în ultimii ani (deşi cu o istorie nu atât de recentă) este „teoria câmpurilor cuantice”. Deşi o teorie dificilă la nivel de detaliu, în esenţă este simplu de explicat: în mod fundamental natura ar fi formată din multiple câmpuri cuantice (un câmp al electronilor, un câmp al fotonilor, un câmp al quarcurilor etc.), iar vibraţiile acestor câmpuri ar reprezenta ceea ce afirmăm că ar fi particule. În aceste fel, stabilind că natura ultimă a naturii este formată din câmpuri cuantice, rezolvăm şi problema uimitoare a naturii duale a materiei, comportându-se ca particulă şi undă în acelaşi timp (vezi mai jos videoclipul explicând experimentul cu fantă dublă). Dar este teoria câmpurilor cuantice doar o interpretare matematică a naturii ultime a realităţii ori chiar descrie realitatea? Partea frumoasă a acestei teorii, care nu este deocamdată nici confirmată, nici infirmată, este că ne oferă o soluţie simplă şi elegantă la întrebare privind alcătuirea fundamentală a lumii. Partea mai puţin mulţumitoare este că nu ştim ce sunt aceste câmpuri… Din ce sunt formate aceste câmpuri care sunt prezente peste tot în spaţiu? Ce vibrează atunci când vorbim despre vibraţii ale acestor câmpuri?

Teoria corzilor

Deşi nu ne-am propus să prezentăm toate teoriile care vorbesc în mod diferit de natura ultimă a Universului, dacă tot am vorbit despre vibraţii, poate merită amintită şi teoria corzilor, o teorie care presupune că lumea are mai multe dimensiuni şi la nivel fundamental există mici corzi vibrante care sunt responsabile pentru ceea ce noi identificăm ca fiind particule; din păcate aceste corzi sunt atât de mici încât nu avem, cel puţin deocamdată, posibilitatea de a testa teoria.

Pe de altă parte teoreticienii teoriei corzilor nu se spun ce sunt aceste corzi, ci doar că ele există şi că au anumite proprietăţi. Mereu, după cum puteţi observa, suntem nevoiţi la a prezenţa modul în care elemente fundamentale ale lumii se comportă în interacţiune, fără a avea acces la natura ultimă a realităţii.

Cauză şi efect la nivel fundamental

Iată un alt aspect privind „ciudăţenia” naturii: la nivel fundamental este probabilistică. Ce înseamnă asta?

Să efectuăm următorul exerciţiu mental: să ne imaginăm că avem posibilitatea de a urmări evoluţia Universului la nivel de cronon (crononul fiind cea mai mică unitate de timp, presupunând că timpul nu este continuu, ci că este discret, segmentat) ori de unitate de timp Planck (5.39×10−44). În fine, ideea e că am putea observa trecerea timpului la nivelul celei mai mici componente a acestuia (deşi nu este obligatoriu ca între două evenimente conectate să existe o trecere a timpului). Dacă ştim starea Universului în momentul 1 se presupune că am putea deduce starea Universului în momentul imediat următor, nu? Aşa pare „logic”, doar că natura, după câte ştim, nu se comportă ca atare, iar starea Universului din momentul 2 nu poate fi cunoscută decât la nivel de probabilitate (de exemplu, descompunerea radioactivă este un proces care se desfăşoară aleatoriu în timp şi care poate fi descris doar prin metode statistice. ).

Pe baza experienţei cotidiene avem tendinţa de a gândi totul ca fiind bazat pe cauză şi efect. Dar se pare că legile fizicii nu funcţionează în acest fel. Evenimentele sunt pur şi simplu aranjate într-o anumită ordine, dar niciunul nu este cauza unui alt eveniment.

E lumea „incertă” or încă sunt multe de descoperit?

Întrebarea fundamentă, fără răspuns deocamdată, este: este această incertitudine ontologică(reală, care ţine de natura Universului) sau epistemologică (cunoaşterea noastră este imperfectă)?     

Liberul arbitru

Această incertitudine la nivel fundamental este privită ca o veste bună pentru o chestiune fundamentală a naturii umane: liberul arbitru. Dacă lumea ar fi deterministă, iar pentru o cercetător al viitorului care ar putea cunoaşte starea lumii din momentul 1 ar fi simplu să determine şi momentul 2, atunci lucrurile sunt clare: nu avem liber arbitru, viitorul fiind deja „scris” în starea prezentă a Universului. Incertitudinea dă o speranţă liberului arbitru, deşi nu într-un mod cu totul mulţumitor: dacă natura nu este deterministă, atunci viitorul nu este „scris”. În ce fel incertitudinea la nivel fundamental ne dă libertatea de a alege este nelămurită, desigur… Desigur, continuând în mod logic (şi asta nu e o garanţie că aşa stau lucruri în realitate), chiar şi dacă incertitudinea la nivel fundamental afectează funcţionează creierului, simplul fapt că „momentul 2” nu poate fi calculat cu precizie de o fiinţă omniscientă nu înseamnă că ne-am recăpătat independenţa, că ne-am recâştigat liberul arbitru, că noi decidem ce vom face, ci doar că momentul 2 este indeterminabil. După cum vedeţi, oricum am privi lucrurile, în cazul în care conştiinţa este rezultatul interacţiunii neuronale, noi nu suntem decât prizonierii acestui sistem al materiei. Ştiu, avem senzaţia copleşitoare că în realitate noi luăm deciziile în ce ne priveşte, dar nu ştim dacă această senzaţie reflectă realitatea. Iar dacă aşa stau lucrurile, nu avem nicio idee cum am putea explica acest lucru cu argumente ştiinţifice, valide.

Au particulele propria identitate?

Iată un alt aspect fundamental al naturii de care s-ar putea ca mulţi dintre cei care citesc acest articol să nu fie conştienţi: deşi considerăm de regulă că particulele elementare, cele care „fundamentale”, care nu au elemente componente, au propria lor identitate (adică un electron e un electron întotdeauna), lucrurile sunt diferite în natură. Particulele elementare îşi pot schimba această identitate. De exemplu, un quarc charm se dezintegrează într-o particulă mai puţin masivă (quarcul strange) şi într-o particulă-forţă, bosonul W (care, la rându-i, se dezintegrează în quarcuri up şi down). Un boson W se poate transforma într-un electron şi un anti-neutrino. Dacă luăm un neutron din nucleul atomic şi-l plasăm în spaţiu gol se va dezintegra în circa 10 minute, căci neutronii nu sunt particule stabile. Neutronul se va dezintegra într-un proton, un electron şi un anti-neutrino. E adevărat, neutronul nu este o particulă elementară, dar de unde apare electronul? De unde apare anti-neutrinul? 

Natura, la nivelul său fundamental (particule elementare) este instabilă. Ce putem spune atunci despre materie, dacă particulele elementare nu au o identitate definitivă? 

La urma urmelor faptul că particulele se transformă din unele în altele nu ne-ar deranja atât de mult dacă am şti din ce sunt formate aceste particule. Sunt ele formate din acelaşi „ceva”? Dacă da, ce este acel ceva? Faptul că spunem că Universul este format din particule care interacţionează ori din câmpuri care fluctuează nu ne ajută în înţelegerea naturii ultime Universului, pentru că „particulă” sau „câmp” nu sunt decât cuvinte asociate unui „ceva” despre care nu avem nicio idee ce este în sine.
    
Deci? Ce înseamnă că conştiinţa e de origine materială?

Care-i rostul insistării pe evidenţierea stranietăţii poveştii pe care ne-o spune fizica modernă despre natura ultimă a materiei? Printre altele acela de a evidenţia că deşi sperăm (cel puţin unii…) că problema conştiinţei să fie de natură materială, nefiind nevoie de altceva pentru a o explica decât legile fizicii cunoscute, natura materiei, pe care ne bazăm de regulă ca şi când ar fi de la sine înţeleasă, este departe a ne fi cunoscută. Tot ceea ce ştim este cum se comportă materia, dar nu ce este materia „în sine” (folosind un termen kantian…). În căutările noastre către fundamentele naturii materia pare să se disipeze în „ceva” care scapă oricărei descrieri inteligibile. Este greu pentru orice cercetător modern să accepte că în fapt conştiinţa umană reprezintă o formă separată de existenţă decât materia, şi pe bună dreptate, pentru că nu are dovezi pentru a crede aşa ceva. Dar ce ştim în fapt despre materie? În ce fel este materia un lucru lămurit?

Conştiinţa materiei…

Dar mai este un aspect interesant atunci când presupunem că în fapt conştiinţa reprezintă o stare de emergenţă a activităţii neuronilor. Înseamnă că materia este conştientă! În principiu este un adevăr banal, dat fiind că noi suntem dovada existenţei conştiinţei. Şi totuşi… Nu este uimitor că nişte simple particule elementare, cu anumite proprietăţi, în funcţie de aceste proprietăţi alcătuiesc alte structuri, molecule, celule şi finalmente organisme pluricelulare care ajung să se sondeze (analizeze) pe sine însele?

Problema conştiinţei poate fi separată de materie, într-un fel. În fapt cercetătorii în neuroştiinţe nu sunt pasionaţi de natura ultimă a materiei, cât de modul în care funcţionează mecanismul cerebral şi modul în care creierul generează conştiinţa. Este, prin urmare, un alt nivel aflat în atenţie (una este nivelul quarcurilor, altul este cel mai complex al neuronilor).

Probabil că pentru mulţi pare mai acceptabilă ideea că o sumă de semnale transmise de neuroni poate genera iluzia conştiinţei decât ideea că o combinaţie specifică de atomi duce la această realitate, la crearea conştiinţei, la urma urmelor. Dar, în mod fundamental, există vreo diferenţă?

Ce ştim aşadar despre materie? 

Că, într-un fel, este alcătuită din particule (teoria modelului standard se bazează pe asta), doar că nu ştim din ce sunt alcătuite aceste particule, deşi parcă ar fi mai simplu ca universul să fie alcătuit din câmpuri cuantice vibrante. Nu ştim să interpretăm mai nimic la nivel fundamental. În fapt nici măcar termenul de „materie” nu este foarte clar la nivel ultim… Cum se potriveşte conştiinţa în acest peisaj?

După cum vedeţi, dacă cercetătorii denumesc dificultăţile descifrării conştiinţei „problema dificilă a conştiinţei”, incapacitatea noastră de a cunoaşte natura ultimă a materiei poate fi denumită „problema dificilă a materiei”.

Vă vine sau nu să credeţi, dar această problemă a cunoaşterii realităţii în sine, la nivel fundamental, se află analizată şi în Critica raţiunii pure a filozofului german Immanuel Kant (problema cunoaşterii lucrului în sine). 

scientia.ro








Ancient Code

Deciphering History Together

Secretele Zeilor

de Claudiu-Gilian Chircu

Earth 4 All Web Magazine

Ancient Mysteries, Healing, Science & News