Struktura Wszechświata - struktura umysłu - struktura życia. Z sieci powstałeś
W ostatnich latach wielu szanowanych fizyków teoretycznych i naukowców z różnych dziedzin opublikowało prace, artykuły i książki, które dostarczyły przekonujących argumentów na to, że Wszechświat nie jest tylko systemem obliczeniowym lub przetwarzającym informacje, ale samoorganizującym się systemem, który ewoluuje i uczy się w sposób uderzająco podobny do systemów biologicznych. Główną ideą jest tu rozumienie Wszechświata nie tylko jako „zewnętrznego” systemu fizycznego, ale czegoś bardziej podobnego do ewoluującego, biologicznego systemu obliczeniowego, o właściwościach podobnych do złożonego systemu adaptacyjnego, takiego jak organizm lub mózg. Jeśli ta hipoteza zostałaby zweryfikowana doświadczalnie i obserwacyjnie, to mogłaby oznaczać najgłębszą zmianę paradygmatu w historii nauki i filozofii.
Niemiecka fizyk Sabine Hossenfelder (2) napisała w sierpniu 2022 r. w magazynie „Time” wzbudzający spore kontrowersje artykuł pt. „Maybe the Universe Thinks. Hear Me Out”, który opisuje analogie, o których mowa. Według niej, podobnie jak nasz układ nerwowy, Wszechświat ma wysoce powiązaną, hierarchiczną organizację. Szacuje się, że dwie setki miliardów wykrywalnych galaktyk nie są rozmieszczone losowo, ale połączone grawitacyjnie w skupiska, które tworzą jeszcze większe skupiska, powiązane ze sobą „włóknami galaktycznymi”, nićmi z galaktyk. Kiedy powiększamy obraz kosmosu jako całości, „kosmiczna sieć” utworzona przez te skupiska i włókna wygląda uderzająco podobnie do „konektomu”, czyli kompletnego schematu „okablowania” mózgu, który tworzą neurony i ich połączenia synaptyczne. Neurony w mózgu również tworzą skupiska, które są zgrupowane w większe skupiska i są połączone włóknami zwanymi aksonami, które przekazują sygnały elektryczne w całym systemie poznawczym. Hossenfelder wyjaśnia, że to podobieństwo między kosmiczną siecią a konektomem nie jest powierzchowne, powołując się na rygorystyczne badania fizyczne i neurologiczne, analizujące cechy wspólne obu typów struktur. Pod wpływem tych zadziwiających podobieństw Hossenfelder oddaje się nawet spekulacjom, czy przypadkiem Wszechświat nie jest systemem myślącym.
zdjęcie: Autorstwa HossenfelderS - Praca własna, CC BY-SA 4.0,
commons.wikimedia.org
Oczywiście do myślenia potrzeba czegoś więcej niż tylko pewnego rodzaju struktury. Martwy mózg, choć jest strukturą, jest tak samo bezmyślny jak skała. Przetwarzanie informacji, które odpowiada myśleniu, jest możliwe dzięki sygnalizacji neuronalnej, w której wiadomości elektryczne są przekazywane z jednego obszaru mózgu do drugiego. Jakie sygnały mogą być przesyłane przez Wszechświat wzdłuż tych galaktycznych włókien i czy mogą one pozwolić na jakiś rodzaj kosmicznej inteligencji? Hossenfelder pisze, że wysyłanie sygnałów przez kosmos, nawet z prędkością światła, zajęłoby 80 miliardów lat, a 11 milionów lat zajęłaby podróż sygnału tylko z naszej do najbliższej nam galaktyki. Badaczka spekuluje jednak, czy nie istnieją „ukryte połączenia”, które mogą pozwolić na szybszą sygnalizację.
„Nielokalnie połączony Wszechświat miałby sens z wielu powodów”, pisze Hossenfelder. „Jeśli te spekulacje są poprawne, Wszechświat może być pełen mikroskopijnych portali, które łączą pozornie odległe miejsca”. Fizycy Fotini Markopoulou i Lee Smolin oszacowali, że nasz Wszechświat może zawierać nawet 10360 takich nielokalnych połączeń. A ponieważ połączenia te i tak są nielokalne, nie ma znaczenia, że rozszerzają się wraz z Wszechświatem. Dla porównania ludzki mózg ma zaledwie 1015 połączeń.
Są to wprawdzie jedynie daleko idące spekulacje, komentatorzy zwracają jednak uwagę, że mogą pomóc wyjaśnić tajemnicze synchronizacje między strukturami po przeciwnych stronach Wszechświata, które zostały niedawno zaobserwowane. Przykładowo, w badaniu opublikowanym w 2019 r. w czasopiśmie „The Astrophysical Journal” opisano niewyjaśnioną koordynację w ruchach galaktyk oddalonych od siebie o wiele milionów lat świetlnych, czyli zbyt dużą odległość, by mogły one wywierać na siebie jakikolwiek wpływ grawitacyjny. Wcześniej, w 2014 roku Europejskie Obserwatorium Astronomiczne ogłosiło, że odkryło dziwne synchronizacje pomiędzy rotacjami niezwykle odległych supermasywnych czarnych dziur, wraz z podobną spójnością pomiędzy odległymi kwazarami (świecącymi jądrami galaktyk). Jakby tego było mało, rotacje kwazarów zdawały się być również zgodne z ruchami większych struktur kosmicznych, w których są osadzone. Jak czytamy w artykule „Science”, „kwazary wydają się dopasowywać do wielkoskalowej struktury Wszechświata”.
Hossenfelder stwierdza, że „choć brzmi to jak szaleństwo, pomysł, że Wszechświat jest inteligentny, jest zgodny z naszą do tej pory zdobytą wiedzą”. Autorka stwierdza jednak w końcu, że teoria ta nie jest obecnie testowalna, co czyni ją raczej czystą filozofią niż nauką.
Wszechświat siecią neuronową, która uczy się i ewoluuje?
W 2020 roku fizyk teoretyczny Witalij Wańczurin opublikował w czasopiśmie „Entropy” pracę pt. „The World as a Neural Network”, w której przekonuje, że Wszechświat jest siecią neuronową, złożoną z „węzłów” istniejących w skali mikroskopowej, która jest odpowiednikiem sieci neuronów wewnątrz naszych czaszek. Ta sieć pozwala Wszechświatowi nie tylko ewoluować, ale także uczyć się. Zdaniem Wańczurina jest to hipoteza, która pewnego dnia może zostać przetestowana. Jak dodaje, hipoteza ta łączy ogólną teorię względności i mechanikę kwantową, których unifikacja jest dziś głównym problemem w fizyce i celem na drodze do teorii wszystkiego.
W proponowanym przez Wańczurina ujęciu, ewolucja biologiczna byłaby jedynie przedłużeniem tego procesu, który jest kontynuowany w większej skali i na wyższych poziomach organizacji, w sposób hierarchiczny sieć neuronowa jest co najmniej tak dobrym modelem naszego Wszechświata, jak teoria strun lub jakakolwiek inna. „Jeśli cały Wszechświat jest siecią neuronową, to coś takiego jak dobór naturalny może zachodzić we wszystkich skalach, od kosmologicznej i biologicznej aż do skali subatomowej (…) Niektóre lokalne struktury sieci neuronowych są bardziej stabilne wobec zewnętrznych perturbacji niż inne lokalne struktury. W rezultacie bardziej stabilne struktury mają większe szanse na przetrwanie, a mniej stabilne struktury są bardziej narażone na eksterminację (…) Atomy i cząsteczki mogą w rzeczywistości być wynikiem długiej ewolucji rozpoczynającej się od struktur o bardzo niskiej złożoności, a to, co obecnie nazywamy makroskopowymi obserwatorami i komórkami biologicznymi, może być wynikiem jeszcze dłuższej ewolucji”, czytamy w artykule.
Pomysł ewolucji Wszechświata poprzez naturalną selekcję bardziej stabilnych sieci nad mniej stabilnymi wykorzystuje mechanizmy opisane przez wpływową teorię znaną jako neuronalny darwinizm, zaproponowaną przez nagrodzonego Nagrodą Nobla biologa Geralda Edelmana.
W tym samym czasie co artykuł Wańczurina ukazała się podobna nieco w wymowie praca kilku znanych naukowców, między innymi fizyka Lee Smolina i informatyka Jarona Laniera, zatytułowana „The Autodidactic Universe”. Czytamy w niej m. in., że kosmos może posiadać wrodzoną zdolność do uczenia się, adaptacji i ewolucji w sposób podobny do żywego organizmu. Pogląd ten odbiega od konwencjonalnych teorii wszystkiego, które zazwyczaj traktują Wszechświat jako obojętny system rządzony niezmiennymi prawami. Smolin i Lanier twierdzą, że prawa rządzące Wszechświatem mogą pojawić się jakiś czas po jego stworzeniu a następnie zmieniać lub ewoluować, gdy kosmos rozwija się i „dowiaduje się więcej” o swojej własnej strukturze, dynamice i możliwościach. Podobnie jak Wańczurin, autorzy argumentują, że Wszechświat ma wiele ważnych cech podobnych do sieci neuronowych. Podkreślają również, że Wszechświat ewoluuje przez mechanizmy darwinowskie, które są procesami ewolucyjnymi, ale także procesami uczenia się, tworzącymi informację, złożoność i hierarchiczną organizację. Takie wydanie teorii wszyst-kiego potencjalnie łączy fizykę z biologią.
A może sieć taka jak Internet
Można iść jeszcze dalej, a raczej w pewnym sensie szerzej. Zgodnie z badaniami Dmitri Krioukova z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, z 2012 r., równania podobne do opisu Wszechświata autorstwa Einsteina mogą mieć zastosowanie do rzeczy takich jak Internet. „W żadnym wypadku nie twierdzimy, że Wszechświat jest globalnym mózgiem lub komputerem. Ale odkryta równoważność między jego wzrostem a złożonymi sieciami silnie sugeruje, że nieoczekiwanie podobne prawa rządzą dynamiką tych bardzo różnych złożonych systemów”, pisał uczony. „Sieć przyczynowoskutkowa reprezentująca wielkoskalową strukturę czasoprzestrzeni w naszym przyspieszającym Wszechświecie jest grafem opartym na prawie potęgowym z silnym grupowaniem, podobnym do wielu złożonych sieci, takich jak Internet, sieci społeczne lub biologiczne”. Innymi słowy, Krioukov sugeruje, że wzrost Wszechświata wydaje się zgodny z matematyczną zależnością, która została również udokumentowana w różnych dziedzinach związanych z Ziemią, w tym w ludzkim mózgu, w Internecie i w sieciach społecznościowych.
Artykuł Krioukova i jego zespołu wskazuje, że Internet „wygląda” jak Wszechświat. Analogia polega na przykład na tym, że w dużej skali sieci te wyglądają jednorodnie, jednak w małej skali Internet już taki nie jest, podobnie jak Wszechświat.
Znany amerykański psycholog, Donald Hoffman, wielki orędownik teorii „świadomego Wszechświata”, za najbardziej fundamentalną rzecz uważa „świadomego agenta”, a czasoprzestrzeń i cząstki są jedynie wyłaniającymi się właściwościami świadomego doświadczenia. W teorii Hoffmana cała doświadczana rzeczywistość z przestrzenią i czasem jest czymś w rodzaju „zestawu VR” na naszym świadomym umyśle. Jest to bardzo bliskie hipotezie symulacji, w której jednak hipotetyczny system symulacji niczego nie symuluje, a jedynie „łączy” projekcje różnych umysłów, tworząc z nich spójną rzeczywistość, będąc czymś w rodzaju „maszyny spójności”. Maszyna spójności nie potrzebuje zewnętrznej pamięci i nie musi symulować żadnej cząsteczki. Renderuje jedynie bodźce dla zmysłów z połączonych projekcji. Można rozumieć ją jako czystą sieć, która jest główną strukturą rzeczywistości takiej, jaką postrzegamy.
Pokrewna do pewnego stopnia do tej koncepcji jest przedstawiona w 2012 roku przez Raya Kurzweila teoria opisująca działanie ludzkiego umysłu. W teorii tej neokora ludzkiego mózgu zbudowana jest z modułów rozpoznających wzorce. Moduł jest zbiorem neuronów i jest w stanie rozpoznać wzór. Moduły te są połączone w hierarchiczną strukturę. Moduły niskiego poziomu rozpoznają prymitywne wzorce i wysyłają sygnały do modułów wyższego poziomu, a moduły wyższego poziomu mogą również wysyłać sygnały do modułów niższego poziomu w celu ich aktywacji.
W tym modelu myślenie jest czymś w rodzaju skojarzeniowego łańcucha aktywacji rozpoznawania wzorców. Rozpoznawcze wzorce Kurzweila są czymś w rodzaju świadomych agentów Hoffmana, ale osadzonych bardziej konkretnie w zespołach neuronów. Obie teorie twierdzą, że ludzka świadomość jest wynikiem hierarchii, w której najwyższy poziom stanowi globalna świadomość, która zawiera indywidualne umysły i utrzymuje spójność doświadczanej przez nie rzeczywistości. Jest to coś w rodzaju gigantycznego mózgu, który ma wiele osobowości.
W modelu globalnej świadomości poszczególne umysłu są ze sobą połączone w ten sam sposób, co jest doświadczane przez poszczególne umysły jako spójna rzeczywistość. W tym modelu przestrzeń, czas, cząsteczki i każdy element rzeczywistości jest wynikiem wzajemnego połączenia umysłów. Jeśli czasoprzestrzeń i cząstki są jedynie wynikiem istnienia sieci wzajemnych powiązań umysłów, to co można powiedzieć o „zewnętrznej” obiektywnej rzeczywistości? Prawie nic. Ale jeśli założymy, że globalna świadomość jest zbudowana ze struktur matematycznych podobnych do sieci neuronów, to możemy porównać ją z obecnym modelem fizycznym Wszechświata. Ten wedle obowiązujących teorii powstał z niczego w Wielkim Wybuchu, a najbardziej fundamentalnym jego budulcem byłyby superstruny. Te są wielowymiarowymi strukturami matematycznymi, które jak głosi teoria, tworzą cząstki elementarne.
Nadszedł czas na wprowadzenie znanej w fizyce zasady antropicznej, prostej, eleganckiej odpowiedzi na pytanie, dlaczego nasz Wszechświat istnieje i dlaczego jest dostrojony do świadomego, inteligentnego życia. Możliwe, że istnieje wiele wszechświatów w multiwersum, ale we wszechświatach, które nie są dostrojone do świadomego inteligentnego życia, jakie jest nam znane, nie ma nikogo, kto mógłby dostrzec nasze dostrojenie. Wszechświat w modelu sieci neuronowej jest bardzo podobny. On również mógł powstać z niczego, ale jest zbudowany z neuronów zamiast cząstek. Na najniższym poziomie neurony i cząstki są bardzo podobne. Są strukturami matematycznymi opisanymi przez wektor stanu, który jest stale przekształcany przez prawa i interakcje w neuronowej sieci.
Idea, że Wszechświat jest mózgiem, siecią neuronową lub samoorganizującym się złożonym adaptacyjnym systemem analogicznym do organizmu, zaprasza nas do ponownego zbadania naszego rozumienia kosmosu i naszej relacji z nim. Jeśli Wszechświat rzeczywiście jest żywą, ewoluującą jednostką, to pojawienie się życia i świadomości na Ziemi nie byłoby przypadkowym zjawiskiem, ale naturalną i oczekiwaną manifestacją kosmicznego procesu ewolucyjnego, który stale generuje wyższe poziomy organizacji, wiedzy i świadomości. Jako świadome istoty zdolne do kształtowania naszego otoczenia nie jesteśmy biernymi obserwatorami, ale aktywnymi uczestnikami trwającego rozwoju Wszechświata w kierunku bardziej współzależnego i złożonego kosmosu.
Możemy jednak spojrzeć na wyżej opisane teorie z pewnym dystansem, opartym na perspektywie historycznej. Mianowicie, kiedy dominował paradygmat newtonowski, Wszechświat pojmowano jako gigantyczny mechanizm zegarowy. W XIX wieku, gdy rodziła się termodynamika, zaczęły się porównania Wszechświata do silnika. Gdy popularność zyskał komputer, naukowcy zaczęli porównywać Wszechświat do komputera lub symulacji. Teraz, w erze sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego, mówi się znów często, że jest gigantyczną siecią neuronową.
A zatem być może nie tyle docieramy do zrozumienia prawdziwej natury wszystkiego, ile po raz kolejny opisujemy Wszechświat zgodnie z najnowszymi prądami umysłowymi własnej epoki. Gdy prądy te zaczną płynąć w innym kierunku, prawdopodobnie zmieni się i popłynie w inną stronę nasza skłonność do czynienia porównań.
Mirosław Usidus
