Näytetään tekstit, joissa on tunniste heisenbergin epätarkkuusperiaate. Näytä kaikki tekstit
Näytetään tekstit, joissa on tunniste heisenbergin epätarkkuusperiaate. Näytä kaikki tekstit

sunnuntai 20. joulukuuta 2015

Kuinka "naturalismin kritiikki" demonstroi miten kristinusko ei todennäköisesti tai helposti keksi luonnontieteellistä maailmankuvaa

Kun katsotaan "sofistikoituneiden teologien" skientismikritiikkiä, sen ytimessä on vahvasti se, että tieteellisyys oletetaan yhdeksi ja samaksi kuin looginen positivismi. Tämä on melko ilmiselvä asia ja olen toistanut sitä tässä blogissani kenties tarpeettomankin monta kertaa.

Toisaalta voidaan huomata että valtaosa "naivien uskovien" skientismikritiikistä - jopa silloin kun se käyttää "sofistikoituneilta teologeilta" napattua kieltä - voidaan huomata että se viittaa skientismillä johonkin vielä paljon loogistakin positivismia vanhempaan ja yksinkertaisempaan ajatukseen. Nimittäin determinismiin. Erikoista onkin se, että tässä kritiikisttä tyypillinen rakenne on sitä, että skientistien esitetään olevan deterministejä. Mutta sitten lopulta kun asiaa katsotaan voidaan huomata että "naivit uskovat" itse asettavat omille selityksilleen determinismin vaatimista.

Determinismi voidaan nähdä oppina jonka mukaan kaikki maailman tapahtumat ovat sellaisia että niillä on syy. Eikä mikä tahansa syy. Sellainen syy joka johtaa juuri tiettyyn ja vain tiettyyn lopputulokseen (necessitate). Determinismin ja positivismin yhteys on toki jokseenkin ymmärrettävä ; Jos ajatellaan varhaisia "tiede voi tietää kaiken" -tilannetta törmätään esimerkiksi Laplacen demoniin joka kuvaa klassista mekaanista fysiikkaa. Siinä jos me tiedämme jokaisen kappaleen painon, liikesuunnan ja aseman jonain ajan hetkellä, niin tästä seuraten voimme kelata tulevaisuuteen ja menneisyyteen ja tietää miltä maailma näyttää minä tahansa ajanhetkenä. Eli kun tiedämme luonnonlait ja kontekstin jossa kaikki tapahtuu, meidän ei tarvitse edes nähdä kuin tämä yksi ajanhetki ja tulevaisuuden ja menneisyyden tietäminen tämän yhden hetken kautta on aivan mahdollista. (Se vaatii vain paljon laskemista.)

Tämänlainen maailma tietenkin vaatii determinismiä. Tässä kontekstissa sellaista ajatustapaa jossa jos joku voittaa lottorivin, ei voida viitata sattumaan. Sillä lottokoneen käynnistäminen toki synnyttää seurauksena arvontalaitteen pyörähtämisen. Ja tätä kautta lottorivi valmistuu sen jälkeen ja sen vuoksi että on käynnistetty lottokone. Sattuma kuvaa korkeintaan tietämättömyyttä. Eli lottokoneen ja tapahtumisen jokainen yksityiskohta ei vain ole tiedetty ja tämän vuoksi moni meille tuntematon pieni tapahtuma on se joka määrää lopullisen lottorivin. ; Ja tässä mielessä sattuma näyttäytyykin selityksen puutteena. Ja tämä onkin vahva teema joka näkyy siinä kun kreationistit moittivat evoluutioteoriaa. Mutaatio on heille "sattumaa joka on ei-selitys".

Ja se mikä lottorivin kohdalla on mahdollista, on kuitenkin nykytieteen mukaan tarpeeton ja itse asiassa väärä. Nimittäin jos katsomme toista klassikkoesimerkkiä, Schrödingerin kissaa. Se laitetaan laatikkoon jossa on radioaktiivista ainetta. Ja jos yksi tietty atomi hajoaa, kissa laatikon sisällä kuolee. Jos ei, se on elossa. Emme voi tietää tätä. Sillä kvanttimekaniikka ensinnäkin estää kaikkien "Laplacen demonin tarvitsemien muuttujien" tuntemisen heisenbergin epätarkkuusperiaatteen mukaisesti. Ja toisaalta kvanttitiloja muutenkin kuvaa indeterminismi. Ja tilat ilmenevät superpositioina. Eli asioilla kyllä on syy, mutta se ei ole sellainen joka määrää yhden ja vain yhden lopputuloksen. Kun aaltofunktio romahtaa, se päätyy yhteen lopputulokseen mutta lopputulos voisi olla jotain aivan muutakin. (Ja näin kun avaamme laatikon kissa on joko elossa tai kuollut.) Tämä taas vaikuttaa olevan kvanttifysiikan syvin olemus. Piilomuuttujateoriat eivät ole onnistuneet häivyttämään indeterminismiä.

Kvanttifysiikka onkin tieteellinen tutkimusohjelma ja toimivaa "kovaksi tieteeksi kutsuttua fysiikkaa". Se on empiirinen. Mutta sen perusteemat ovat tilastollisia. On yksinkertaisesti hylätty deterministien ehdottomus jossa syyn ja seurauksen suhde on ehdoton, tiukka, määräävä, lopullinen ja dogmaattinen (necessitate). Kvanttifysiikka korostaa sitä, että tieteessä tosiasiassa haetaan selityksiä. Selittäminen tarvitsee mallintamista. Mutta sattuman tuottama estimointi tuottaa tietoa. Sillä sattuma on matemaattinen konsepti jolla on matemaattisesti tarkasteltavia ominaisuuksia, kuten jakauma, keskiarvo jne.

Kuitenkin näyttää siltä että tätä determinismiä kaivataan kovasti. Determinismi näyttääkin olevan sellaista joka tarjoaa sitä ehdottomuutta ja varmuutta jota uskovaiset itse asiassa kaipaavat silloinkin kun puhuvat "uskon hypystä" ja siitä kuinka "Jumala on uskon asia" ; luottamusta johonkin ikuiseen, varmaan ja muuttumattomaan. Determinismi on ehdotonta ja kun vain tämä tyydyttää uskovaisen tunteelliset vaatimukset siitä mitä tiedon on oltava, sitä tietenkin vaaditaan myös tieteeltä. (Mikä on toki ajatuksena hirvittävän hauskaa. Kuin emootiot ja niiden ehtojen täyttäminen ja uskovaisten epävarmuuksien ja elämänkyvyttömyyksien helpottaminen tunnetasolla olisikin luonnontieteen ydintä jota se ei saisi tai voisi kiertää havaintojen ja empiirisyyden sijasta.)

Siksi ei olekaan ihme että nekin uskovaiset jotka eivät puhu siitä että evoluutio on kakkaa koska mutaatioihin viittaaminen on epätietoa. Sen sijaan puheisiin nousee esimerkiksi "mitä tapahtui ennen universumin alkua". Joka muuten on siitä erikoinen, että siinäkin oletetaan että jokaisella asialla on oltava syy. Ja lisäksi selityksen täytyy olla sellainen että se vastaa uskovaisten usein toistamaan siihen antrooppisen periaatteen versioon jossa syntyy juuri meidän maailmamme eikä toisenlaista, koska jos selitys ei määrää (necessitate) juuri meidän universumiamme, sitä ei pidetä selityksenä. Koska deterministiset ajatusmallit ovat tiukassa tässäkin.

Huvittavinta tässä kaikessa on tietenkin se, että asioiden induktiivisuutta ei pidetä hyvänä. Tämä induktion vastenmielisyys näkyy siinä innossa missä kreationistit vaativat deduktiivista todistamista induktiivisen sijaan. Ja siinä miten sofistikoituneetkin teologit korostavat sitä miten luonnontieteen ja skientismin syvimmät ongelmat koskettavat induktion ongelmaa. (Joka on se syy miksi loogiseen positivismiin palataan. Popper kun käytti induktion ongelmaa sen oleellista oleellisemmassa kritiikissä.) Kuitenkin kun uskovainen selittää universumin synnystä, hän viittaa alkusyntyargumentteihin. Jotka taas asettavat hyvin mielellään premissiksi sen että "kaikilla tapahtumilla on syy". Ja ainut syy miksi tältä näyttää on se, että klassisessa vanhassa fysiikassa - perinteessä ajalta "jopa ennen Newtonia" - maailmaa tarkasteltiin mekaanisena kellopelinä determinismin tutkimusohjelmassa. Tosiasiassa ainut syy miksi meillä on syytä uskoa että kaikilla fysikaalisilla tapahtumilla on syy on se, että "olemme nähneet aiemmin miten syitä on" ja tästä kokemuksesta sitten vedetään induktio. On mielenkiintoista että tämä induktio vedetään vaikka tosiasiassa näyttää siltä, että jo kvanttifysikan nykyajan havainnot viittaavat siihen että on jopa järkevämpää hylätä tämä premissi kuin pitää se. (Induktio toimii siis valikoimalla vain klassisen fysiikan havaintoja ja kiistää muut.)
1: Onkin jännittävää miten se induktiivisuus on se kauhea ja oleellinen heikkous skientismillä. Mutta sellaisen saa koettelemattomana laittaa a priori oletettuna premissiksi ilman että tämä on vielä heikompi. Mikä on käsittämätöntä koska empiriassa kumoutumiseen on sentään mahdollisuus, induktio voi falsifioitua deduktiivisesti modus tollens. Joten jos induktioon tulee empirian kautta korroboraatiota sitä on väistämättä todennettu edes rippusen. Koska vaihtoehdolle on ollut edes jonkinlainen mahdollisuus, ja testaaja on asettanut tätä kautta edes pienen kriisin sille oletukselle. Teologi tuskin välittää vaikka kriisi tulisikin.

Toki asiaa voisi lähestyä siitäkin, että tosiasiassa vapaa tahto asetetaan usein nimenomaan teologien toimesta vastakkain determinismin kanssa. (Itse en, tunnetusti, tätä näkemystä niele. Mutta moni uskovainen pitää sitä aivan ilmiselvänä tosiasiana. Koska he voivat tuollaisia ehdottomuuksia oletella. Koska eivät ole skientistejä. Ja rationaalisuuden ja järkevyyden ehdot vaihtuvat aina sen mukaan mikä on malleista saatava johtopäätös eikä siitä mitä metodeja niihin pääsemiseksi käytetään.) Esitetään jopa että determinismi on mahdotonta koska ihmisillä on vapaa tahto ja että vapaa tahto olisi deterministisessä - ja jopa fysikaalisessa maailmassa - mahdotonta. Jos näin on, niin sitten Jumalakaan tuskin on mikään selitys joka selittää universumin synnyn ja antrooppisen periaatteen. Paitsi tietenkin jos Jumalalla ei ole vapaata tahtoa. (En tosin ymmärrä mitä on kaikkivoipuus jolla ei ole vapaata tahtoa. Mutta teologeilla on varmasti tapoja vain määritellä kaikkivoipuus uusiksi "mallilla Stetson-Harrison" jos kokevat Jumalansa uhatuiksi. Niin he aina muutenkin tekevät.) Jos Jumalalla on valintoja emme tiedä miksi Hän loisi parhaan mahdollisen maailman eikä jotain muunlaista. Tai miksi hän loi ihmiset sen sijaan että olisi luonut toisenlaisen maailman.

Tässä mielessä uskovat eivät täytä omia tietämisen ja selittämisen vaatimuksiaan. Mikä on aika erikoista. Sillä jos meille asetetaan ongelma. Vaikka "miksi universumi on olemassa ja on sellainen kuin ympärillämme havaitsemme eikä muunlainen" ja sen vastaamiseen annetaan ehtoja, niin miksi on niin että teistit saavat näissä ehdoissa joustoa ilman että korostavat että "paskasti tehtiin". Mutta jos "naturalistit" eivät täytä näitä vaatimuksia niin vika on heissä. Jopa silloin kun teistit itse tunkevat ulkopuolelta jotain determinismin vaatimuksia skientisteille. (Jotka taas tuskin noita ehtoja nielevät tieteellisyyden määritelmiksi. Mutta teologit tunnetusti suuttuvat jos joku fyysikko Enqvist tulee heidän ammattiasioihinsa ottamaan kantaa. Mutta teologi - itse asiassa jopa kouluttamaton teisti - saa aina määrittää mitä luonnontieteellisyys tarkoittaa ihan sellaiselta amatöörikusipääpohjalta.)

Kaiken kaikkiaan tämä kaikki tarkoittaa sitä, että tosiasiassa nykyajan "maailmankuvasotaa" kuvaa se, että teistit moittivat enemmän tai vähemmän erikoisista lähtökohdista "naturalisteja". Ja tässä keskustelussa hyvin usein nousee esiin se, miten tiede ei voi onnistua koska se ei täytä tiettyjä ehtoja. Samalla usein korostetaan että yhteiskunta joka on tuottanut tieteen on ollut kristillinen. Ja kristillisyydellä ja sen filosofialla nähdään olevan oleellinen merkitys sille että tieteellinen maailmankuva ylipäätään on voitu keksiä. Tässä yhteydessä kuitenkin näyttää usein korostuvan se, että jopa modernina aikana, aikana jolloin luonnontieteet on jo keksitty, monella uskovaisella on syviä vaikeuksia hyväksyä luonnontiede. Ja sen vuoksi he vaativat maailman mallintamiselta esimerkiksi deterministisyyttä. Joka on käytännössä paluuta antiikin kreikasta periytyviin filosofioihin joita kannatettiin vuosisatoja ennen kuin mitään empiiristä luonnontiedettä oli kehitettykään. Tässä mielessä kun moderni ID -kreationisti tulee yhteiskuntatieteiden puolelta kommentoimaan "naturalismia" ja sitä miten "sattuma ei ole selitys" samalla kun hän selittää miten "kristinusko on tieteen ydintä" hän on hyvin sisäisesti ristiriitainen hahmo. Hän näyttää lähinnä sen miksi meni niin monta vuosisataa kristillistä maailmankuvaa jona ei keksitty luonnontiedettä.

Mutta tosiasiassa tässä demonstroituukin lähinnä se, että jokainen kristitty joka selittää että kristinusko synnyttää tieteen yrittääkin selittää muuttuneen jollain joka on pysynyt ennallaan. Tieteen vallankumous ei syntynyt, alkanut ja noussut suosioon rooman valtakunnassa 313. Meni monta sataa vuotta. Ja kristinusko oli ainoastaan se joka pysyi vakiona. Moni muu asia sen sijaan muuttui hieman ennen tieteellisen maailmankuvan peruskonseptien ja todistamistapojen keksimistä. Ja moni muu asia vahvistui ennen ja sen aikana kun tieteellinen maailmankuva sai suosiota ja saavutti valta-asemansa. Yleensä tieteelliseen ajattelutapa on korostanut sitä että syy-seurauksia etsitään korrelaatioilla. Muuttuvaa ei selitetä sillä joka on pysynyt ennallaan.

maanantai 1. kesäkuuta 2015

Kvanteista, havaitsemisesta ja olemassaolosta (eli bullshitteryä huviksi mutta ei hyödyksi)

Hyvin usein kvanttimekaniikkaa ja Heisenbergin epätarkkuusperiaatetta ja ilmiöiden tilastollista luonnetta lähestytään sen henkisillä ajatuksilla että silloin kun asioita ei tarkkailla niin asiat ovat olemassa ja havaitseminen romauttaa aaltofuntion ja muuttaa jotain tiedetyksi. ; "ScienceAlertissa" sen sijaan uutisoitiin näkökulmasta jossa "Reality doesn’t exist until we measure it, quantum experiment confirms". Eli todellisuus ei ole olemassa ennen kuin se havaitaan. Otan toki noin otsikoidut tiedeuutisoinnit aina "suolan kanssa". Mutta asiaa on syytä miettiä.

Tämä on siitä hauska ajatus että se voidaan liittää piispa Berkeleyn ajatusmalliin jossa todellisuus oli olemassa vain kun sitä tarkkailtiin. Hän tarvitsi Jumalaa siihen että asiat pysyisivät olemassaolevina. Esimerkiksi jääkaappi ei lakkaa olemasta kun kotona menee yöllä nukkumaan koska Jumala tarkkailee sitä. ; Kvanttimekaniikassa tunnettu vahditun kattilan paradoksi nimittäin johtaa siihen että Jumala joutuisi "vähintään räpyttelemään" jotta maailmassa voisi tapahtua mitään muutoksia.

On nähtävissä että on kaksi asiaa jota havainnoinnissa on syytä miettiä:
1: Teistinen kysymys siitä että Jumala on todellisuuden mittaaja on itse asiassa oletus. Onko Jumala todella havaitsija siinä mielessä mitä kvanttimekaniikka vaatii? Mittaako vai tietääkö Jumala? Laplacen demonin ei tarvinnut mitata tietääkseen, ja kenties kaikkitietävyys voidaan kvanttifysiikan ja olemassaolonkin kohdalla saada muuten kuin mittaamalla samalla tavalla kuin aineelliset fysikaalisen maailman joukossa toimivat ihmiset sen tekevät.
2: Toisaalta on hyvä miettiä vaatiiko havaitseminen tietoisuutta. (Havaitseminen kuljettaa sanana helposti mielikuvia intentiosta, mutta jos sen korvaa mittaamisella ei tieteen kannalta muutu mikään mutta mielikuvat tietoisuuden mukanaolosta muuttuvat oleellisen paljon.) Jos jossain on mittalaitteisto niin eikö tämä mittalaitteisto tee interaktion joka on mittaus. Eli mittaria ei tarvitsisi lukea ilman että se olisi kvanttimekaanisesti olemassa. Eli se voisi aikaansaada olemassaoloa. ; Itse pidän tätä "intuitiivisesti ilmiselvänä" premissinä ja tästä lähtökohdin olemassaolo voisi olla siitä erikoinen että hiukkasen A vuorovaikutus johtaa siihen että B on olemassa. B taas johtaisi C:n olemassaoloon. Ja C johtaisi A:n olemassaoloon. Tämä kehäisyys voisi tietysti olla vaikka kuinka älyttömän pitkä.
     2.1: Tässä "havainnoivien alkeishiukkasten "itsetietoistumisesta"" voi sanoa sen että siinä on sivumakuna sellainen sikaärsyttävä piirre että se ajaa ajatuksia kohti panpsykismiä.  (Toki tämä seuraus ei ole väistämätön, mausteena samaan tapaan kuin teismi on siinä että olemassaolo vaatii havainnointia.) Eli ajatusmallia jota olen joskus kannattanut itsekin. Ja jossa ei ole muuta vikaa kuin se, että se on hevonpaskaa.

Voihan Piiska Perkeley sentään. Olen kyllä yleisesti sitä mieltä että jos filosofia ja kvanttifysiikka esitetään samassa lauseessa, kyseessä on todennäköisesti bullshit. Itse asiassa olen yhä tätä mieltä. Tämä blogaus on kuten ties keiden kvanttimystikoiden ja Deepak Choprien tyylinen vetäisy. Sellainen huomiohuoraavaa "katsokaa minua niin olen olemassa" -paistattelu.

sunnuntai 24. toukokuuta 2015

Determinismin vapaudesta

Sören Kierkegaard esitti argumentin jonka mukaan maailma on vapaa ; Hän korosti että jos jokin asia on välttämätön, se on väistämättä vain yhdellä tavalla. Välttämätön on muuttumaton ja pysyvä. Moni asia kuitenkin muuttuu joka tarkoittaa sitä että se voi olla monella tavalla joten ne eivät ole välttämättömiä. Välttämätön ei muutu ja muutos on vapautta.

Tämä argumentti on tietenkin siitä kiinnostava, että se vihjaa siihen että eksistentialistit itse asiassa oikeuttavat vapautensa essenssillä. Useinhan eksistentialismi nähdään näkökantana jossa eksistenssi on ennen essenssiä. Kierkegaardin näkemys taas kertoo että ollaksemme vapaita maailman täytyisi olla tietynlainen.

Toinen, kenties yllättävä, huomio on se että tuolla Kierkegaardin näkemyksellä deterministinen maailma olisi vapaa. Jos otamme deterministiseen maailmaan sidotun Laplacen demonin, voimme huomata että sen maailmassa kaikki on ennaltatiedettyä. Jos maailma toimii täydellisen deterministisenä kellokoneistona se, että tietää yhden hetken vallitsevat alkeishiukksten tilat ja niiden liiketilat, se olisi täysin ennakoitavissa ja mitään yllättymistä ei tapahtuisi. Mutta maailmassa tapahtuisi silti muutoksia, kaikki seuraisi mekaanisia sääntöjä.

Tämä toki vihjaa että Kierkegaardin vapaus on melko joustavaa. Vapaus joka ei mene rikki determinismin mukana on kiinnostava. Kuitenkin usein eksistentialistit itse asiassa muuttavat peliä hieman. Välttämättömyys koskisi tunnettuja deterministisiä maailmoita. Tällöin korostetaan yllättymistä (surprisal) joka voidaan saavuttaa kahta kautta (joko yksin tai yhdessä):
1: Maailmassa on indeterministisyyttä. Eli maailman rakenne on sellainen että Laplacen demoni joutuisi yllättymään koska jossain on "vaihtoehtoja" joista osa toteutuu ja osa ei. Tällä hetkellä kvanttifysiikkaan sopii hyvin ajatus perimmäisestä satunnaisuudesta.
2: Meillä ei ole mahdollisuutta tietää. (~Emme voisi olla Laplacen demoneita.) Eli maailma voi olla hyvinkin säännönmukainen mutta ihmisillä ei ole mitään mahdollisuutta saada tietoonsa asioita. Heisenbergin epätarkkuusperiaate esimerkiksi estää meitä tietämästä täsmällisesti sekä hiukkasen liiketilaa että sijaintia samanaikaisesti. Ja tämä tietenkin koskee joka ikistä universumin hiukkasta joten Laplacen demoni on hyvinkin mahdoton. Tässä mielessä deterministisessä maailmassakin voisi olla yllättyneisyyttä ja tätä kautta ihminen voisi kokea itsensä vapaaksi. Joka eksistentialistin kannalta on sama kuin että hän voisi todella olla vapaa.

Eksistentialistit näkevätkin että on ikään kuin tiedettävä ihmisen rajat. Tässäkin mukaan livahtaa aimo annos essenssiä. Näyttääkin siltä että eksistentialismi itse asiassa vaatii kannanottoja siihen miten maailma tai ainakin ihmisen tietoisuus (esim aivot) toimivat.

tiistai 14. lokakuuta 2014

Miksi on tarpeen puhuan "informaatiosta" ja "datasta" erikseen?

Informaatio -sanalla on usein paljon erilaisia intuitiivisia merkityksiä. Ja tämä vaikeuttaa asiasta argumentointia. Tämä on tarpeen esimerkiksi jos mietitään että mitä ylipäätään tarkoittaa informaation tuhoutuminen. Sillä kun ihmiset puhuvat informaatiosta, he eivät välttämättä puhu samasta asiasta kuin matemaatikko. Ei vaikka fysiikan asiaa sivuavat termit otettaisiin mukaan puheeseen. Informaatiolla on monia asiasisältöjä. Ja tässä tekstissä käsittelen samanaikaisesti niistä muutamaa. Ne ovat minusta relevantteja tai kiinnostavia tai ainakin käytettyjä ajatuksia tässä yhteydessä.

Murtamattoman linnakkeen murtaminen?


Asiaa voi lähestyä ottamalla perustaksi kryptografian. Jos meillä on salainen viesti jonka sisällöstä ei ole tietoa ja meillä on ns. "one-time pad" -salaus, jonka salausavain on täysin satunnainen ja sen jälkeen tämä salausavain tuhotaan täydellisesti, meillä on käsissämme merkkijono jonka viestiä ei voi purkaa millään supertietokoneella. ; Tässä salaisuutena on se, että tämä mainitsemani Vernanin salausmenetelmä on ainut tunnettu salaus jota ei voi purkaa.

Tämä on monista hämmentävää. Sillä kryptografiassa katsotaan ilmiselväksi säännöksi että kaiken voi purkaa. Tämä ajatus leviää sen tyylisissä kirjoissa kuin Dan Brownin "Murtamaton linnake". Tämä johtuukin siitä, että Vernanin salaus on käytännössä hankala. Ja siihen on eimatemaattinen ongelma. Se koskee salausavainen haltuunsaamista. Yleisenä haasteena on se, että jotta tämänlainen salausavain voidaan saada viestitettävän haltuun on käytettävä jotain kanavaa. Ja jos tätä kanavaa voi kuunnella, salausavaimen saa melko helposti haltuun. Ja jos on käytössä täysin 100% luotettava keino välittää avain, voitaisiin tätä täysin turvallista kanavaa tietenkin käyttää myös varsinaisen viestin levittämiseen.

Mutta tämä heikkous koskeekin avaimen jakamista eikä salatun viestun dekryptaamista. Se vaatii avaimen purkamisen. Toki tässä on toinenkin haaste. Kryptografian avulla voidaan nimittäin tarttua viestin purkamiseen sen sisältämien eisatunnaisuuksien kautta. Ja tässä on karkeasti kaksi reittiä:
1: Tartutaan säännönmukaisuuteen lopullisessa viestissä. Tästä hyvä esimerkki on Zodiac -murhaajana tunnetun sarjamurhaajan viestit. Niiden purkamiseen liittyy paljon kunniaa joten moni on valehdellut purkaneensa ne. Mutta osa viesteistä on kuitenkin purettu. Ja tässä on käytetty tietona nimenomaan sitä, että murhaaja todennäköisesti käyttäisi "KILL" -sanaa viesteissään. Murhaaja oli ovelasti lisännyt tunnistamisen vaikeutta tekstiin siten että hän käytti yleisille kirjaimille useaa merkkiä. Ja näin niiden jakaumat tasaantuivat ja viestin sisältöä. "KILL" -sanan toistuminen kuitenkin loi viestiin rakennetta joka voitiin tunnistaa. Näin ollen Vernanin salaus voidaan purkaa jos lopullisen viestin sisällöstä tiedetään valmiiksi riittävästi.
2: Itse salausavaimessa voi olla toistuvuuksia. Jos salaa pitkällä salasanalla jonka sisältö on DADADA, se vastaa kahden merkin DA -salausta. Toki toistuvuuden ei tarvitse olla näin yksinkertaista, matemaatikot puhuvat astetta teknisemmästä konseptista, redundanssista, ja sitä löytyy kirjainmerkeistä jotka arkijärjellä "näyttävät satunnaisilta". (Mistä saa hieman koomisen esimerkin Jeffery Shalitin "Recursivity" -blogista.) Tässä haasteena on se, että avaimen täytyy olla täysin satunnainen ; Sillä sattuma tuottaa todennäköisimmin algoritmista kompleksisuutta jossa ei ole redundanssia ja joita ei siksi voi häviöttä pakata. Ja täysin satunnaisen tuottaminen on haasteellista. Esimerkiksi PRNG -algoritmit tuottavat yleensä hyvin satunnaisenoloisia mutta kuitenkin pitkällä tähtäimellä pakattavissa olevia (siis redundanssia sisältäviä) merkkijonoja. Ja tämän vuoksi Vernanin salaus onkin usein käytännön tasolla purettavaa mallia.

Tämä ei tietysti tarkoita että "murtamaton linnake voidaan purkaa". Sillä jos tarjolla on pääsy täysin satunnaiseen kohinaan, salauksia voidaankin ryhtyä tekemään. Ja tässä tapauksessa kävisi todellakin niin että ei voitaisi tietää muuta kuin korkeintaan viestin pituus. Satunnaiskohina kun voi tuottaa minkä tahansa järjestyksen ja jokainen salausmerkkijono on yhtä epätodennäköinen. Lopputulosta ei voi purkaa. Mistä päästään tavallaan siihen erikoisuuteen josta kirjoitin kun selitin Hitlerin näköistä kissaa.

Tärkein kysymys onkin oikeastaan se, voidaanko "informaatiota" tuhota.

Jos asiaa ajatellaan fysiikan kannalta, moni viittaa siihen että informaatiota ei voi tuhota. Tämä on tavallaan hyvin järkevää siinä mielessä että informaatio voidaan käsittää asioiden järjestykseksi. Ja koska aineen ja energian säilymislaki viittaavat siihen että universumissa tietyt asiat vaihtuvat ja muuttuvat mutta eivät tuhoudu, voidaan todellakin sanoa että muutos ei tuota uutta informaatiota koska järjestys vain muuttuu. "Vanha informaatio tuhoutuu ja uutta tulee tilalle saman verran." Molemmissa on sama universumi jonka samat osaset ovat eri järjestyksessä.

Mutta jos asiaa tarkastelee datan kannalta, on selvää että datan määrä voi vaihdella hyvinkin paljon. On selvää että one-time padissamme käytetty salausavain on fysikaalisessa maailmassa ja sen atomit ja energia säilyy. Mutta hyvin harva uskoo että tietosisällön voisi palauttaa ennalleen siitä savupilvestä joka liekehtivästä salausavainsivusta on noussut. Monet termodynamiikan ominaisuudet nähdään nimenomaan entropiaa lisäävinä ja irreversiibeleinä. (Hyvä kuvaus palautumattomuudesta on vertaus makkarakoneesta. On kone jonka toisesta päästä menee aasi ja toisesta päästä tulee makkara, mutta ei ole konetta jonka toiseen päähän laitetaan makkara ja jonka toisesta päästä tulee aasi. Siis jos emme puhu kaksimielisin metaforin aasien seksistä.)

Informaation tuhoutumista pitääkin tätä kautta miettiä sitä kautta onko Laplacen demoni mahdollinen. Joku voisi ajatella että termodynamiikan toisen pääsäännön mukainen hajeasia ei ole samaa kuin kartoittamattomuus. Voitaiisin kuvitella että universumi toimii deterministisesti tiettyjen sääntöjen mukaan siten että jos tiedetään universumin kaikkien hiukkasten asema ja liikesuunta, voitaisiin tietää sen muutokset muina hetkinä. Tämä tarkoittaisi sitä että savusta itse viestin purkaminen ei onnistu vain siksi että ihminen ei ole Laplacen demoni. Tosiasiassa informaatiota ei siis voisi oikeasti tuhota lopullisesti, vain ja ainoastaan ihmisen kykyjen rajat ovat se oikea este joka estää one-time-padin salausavaimen selvittämisen. ; Mutta aika harva fyysikko uskoo Laplacen demonin olevan relevantti. Ja minäkään en näe. Kvanttifysiikkaa kuvaa indeterminismi. Heisenbergin epätarkkuusperiaate yksinkertaisesti estää tietämästä edes yhden partikkelin liikesuunnan ja sijainnin. (Saati koko universumin partikkeleiden.) Tällöin viestin tuhoutuminen voi olla aivan konkreettinen asia. Viestin salausavaimen voi tuhota niin että mitkään Kuninkaan miehet - Olipa kyseessä sitten Jeesuksen tai Aragornin seuraajat - eivät voi Lilleri lalleria parantaa.

Indeterminismi on siitä kiinnostavaa että se tarjoaa myös täysin satunnaisen lähteen. Joten vaikka tietokoneohjelmat ovat vain Pseudo Randon Number Generatoreita, niin kvantti-ilmiöt ja niihin sidotut asiat voisivat toimia aidon satunnaisuuden lähteinä. Jolloin salausavainkin voitaisiin saada täysin satunnaiseksi. Jota Vernanin salaus yhden kerran käytettävällä viestin mittaisella salausavaimella vaati.

Joten kenties onkin turvallista sanoa että muutos ei tuhoa "informaatiota", mutta sen sijaan tietyt kompositiot ja tätä kautta "data" on jotain jonka määrä vaihtelee. Ja jos data sidotaan algoritmiseen kompleksisuuteen, eli siihen miten epätodennäköinen se on ja miten pitkä algoritminen kuvaus sen tuottamiseen tarvitaan, voidaan jopa sanoa varsin turvallisesti että universumin indeterminismi pumppaa maailmaan koko ajan lisää tätä "dataa".

Kenties tämänlaatuinen pikkuriikkinen pyörittely on yllättävän tarpeen.

Ylläkuvaamani "informaation" ja "datan" jaottelu on tarpeen sen takia että muutoin voi olla hankalaa ymmärtää monia asioita. Esimerkiksi kreationistit aivan tosissaan esittävät että "mutaatio ei voi tuottaa informaatiota koska se vain muuttaa järjestystä". Ja samalla ajatella että "geenin kahdentuminen ei voi tuottaa uutta informaatiota koska sisältö pysyy samana". Voidaan ajatella että tässä hypitään käsitesisällöstä toiseen. Että ensin puhutaan "informaatiosta" jossa mutaatio on muutos. Ja jossa "dataa" kuvaa se että informaatio toistaa tietyn algoritmisesti kuvatun sisällön.

Ajatuksen omituisuutta ei ole vaikeaa näyttää. Jos meillä on sana "HAIKALA", sen muuttaminen "HAIKARA":ksi todella muuttaa yhden sanan toiseksi. "HAIKALA" tuhoutuu ja "HAIKARA" ilmestyy. Toisaalta jos kirjoitamme "HAIKALA HAIKALA", se ei tunnu lisäävän mitään olennaista uutta tietoa. (Teknisesti se itse asiassa tuottaa. Kolmogorov -kompleksisuus kasvaa pikkuriikkisen ja tämä voidaan nähdä ajatuksena että toistojen lukumäärä itsessään on tietoa siitä montako toistoa on. Mutta ignoroikaa tämä pikkudetalji.) Mutta jos me teemme ensin muutoksen "HAIKALA HAIKALA" ja sitten teemme muutoksen "HAIKALA HAIKARA" voimme huomata että lähtöasema "HAIKALA" pitää sisällään lisäsanan "HAIKARA" ilman että "HAIKALA" on tuhoutunut prosessissa.

Tämän taikatempun ymmärtäminen voi olla haasteellista, ellei huomaa että "järjestyksen pituus" ja "järjestyksen kompositio" ovat itse asiassa hieman eri asioita. Ja kun "informaatio" -sanaa käyteään yleisterminä nämä menevät helposti sekaisin ja syntyy ekvivokaatioita. Ja siksi oli kenties syytä polttaa yksi salausavain heittämällä se korkeasti radioaktiiviseen säteilyyn.

perjantai 18. heinäkuuta 2014

Inhormaatiota ; Informaatiähkyn sijasta laimentamisen tielle?

Elämme maailmassa jossa on paljon informaatiota. Ja tämä informaatio tuntuu usein hyvin kaaoottiselta. Voidaan jopa nähdä että informaation tulvehtiminen, vaikka sitä tehdään maailman hallitsemiseksi ja ymmärtämiseksi ja ennustamiseksi, muuttaakin elämän yhdeksi epävarmuuden suoksi. Kenties tämä yhteys ei ole täysin satunnainen. Ja tämä on blogaus tästä "kentiestä".

On kenties hyvä aloittaa siitä mitä informaatio ylipäätään on.

On tavallista, että ajatellaan että informaatiossa on kysymys järjestyksestä. On esimerkiksi järjestys joka kertoo väitelauseita ja kuvauksia. Karkeimmillaan informaatiossa bitti kertoo "kyllä-ei" -tason tiedon yhteen asiaan. Hienostuneemmillaan se voi olla ohjelmointikieltä tai puhuttua kieltä. Kirjainten järjestys on jotain joka kuvaa asiantilan.

Tästä syntyy helposti ajatus että informaatiossa olisi kysymys säännönmukaisuudesta. On sääntö, struktuuri ja rakenne. Ajatus on hyvin intuitiivinen ja jollain tavalla tosi. Kuitenkin Shannonin informaatioteorian mukana on jännittävä lisäbonus. Hän nimittäin otti huomioon ennustettavuuden. Informaatio on jossain määrin sitä että yllättävyyttä vähennetään. Ja tällöin tilanne muuttuu oleellisesti.

Ja tässä mielessä kieli on usein hyvinkin säännönmukaista. Jotkut kirjaimet ovat paljon yleisempiä kuin toiset. Joten harvinaisemmat kirjaimet ovat informatiivisempia. Toisaalta kirjaimet eivät usein ole peräkkäin satunnaisesti vaan tietyn kirjaimen jälkeen on joitain tiettyjä kirjaimia todennäköisemmin kuin toisia taas ei. Näin esimerkiksi englannin kielen "squirrel" -sanassa q sisältää melko paljon informaatiota koska se on harvinainen kirjain. Mutta u on taas lähes turha koska englannin kielessä kun sanassa on q, sitä seuraa käytännössä aina u. Shannonin informaatiomallissa tämä tarkoittaa sitä että jos haluaa lähettää squirrel -sanan, informaatiota voi pakata. Eli lyhentää. Eikä millä tahansa tavalla, vaan häviöttömällä pakkauksella, eli lyhentämisessä ei edes katoa rakennetta koskevaa tietoa. Jos u:n jättää pois, ei tietoa edes katoa yhtään ; "squirrel" -sanan u on kirjaimena käytännössä täydellisesti redundantti. Jos kirjaimen voi ennustaa täysin ennalta, se ei sisällä yhtään informaatiota ja sen voi heittää pois.

Toki monissa muissa kirjaimissa ero ei ole näin selvä, mutta niissäkin on redundanssia. Ei vain koko kirjaimen verran. Ja tämä tarkoittaa sitä että niitäkin voidaan pakata, isommissa kokonaisuuksissa voidaan pakata kokonaisia kirjaimia. Shannon arvioi että kielessä jopa yli 75% on pakattavissa. Ja tämän avulla ihminen voi ymmärtää kieltä josta on heitetty runsaastikin aakkosia pois. Ja siksi ihmiskielisiä tekstejä pystytään pakkaamaan runsaastikin vaikkapa zip -algoritmeilla.

Tämä on yllättävää ja sen ei pitäisi olla ilmiselvää. Sillä kaikkea ei voida pakata. Itse asiassa jos katsotaan satunnaisten merkkijonojen pakattavuutta, se on yleensä pieni. Ja tämä johtuu siitä että suurin osa kaikista merkkijonoista ei ole pakattavissa. Ja tämä on se, mikä on Shannonin informaatiossa niin kovin epäintuitiivista ja erikoista. Se lähtee järjestyksestä, mutta se päätyy siihen että kun informaatio on pakattu, se lyhenee ja pakattu kokonaisuus on satunnaisempi. Kaikki toistuvuus voidaan leikata pois ja jäljelle jää se missä "ei ole mitään kuvattavaa hahmoa".

Järjestys katoaa toisteisuuden myötä. Ja koska informaatio voidaan lähettää pakattuna ilman että tietoa viestin rakenteesta katoaa mihinkään, se tarkoittaa sitä että hyvin satunnaiset järjestelmät vaativat enemmän informaatiota kuin sellaiset jotka ovat järjestyksenmukaisia. Ja järjestyksenmukaiset rakenteet ovat samanaikaisesti todennäköisyyksiä tuijottaen eisatunnaisia ; Jossain mielessä tämä tarkoittaa sitä että tietääksesi miten paljon jossain on informaatiota, joudut itse asiassa mittaamaan kuinka paljon siinä on sattumaa. Ja sattuma taas on epäjärjestyksen mitta.

Tämä ajatus on kenties erikoinen jos se viedään tieteen maailmaan.

Tietyllä tavalla tieteen ytimessä on se, että se mitä tapahtuu huomenna voidaan kuvastaa jotenkin. Klassisessa fysiikassa tämä tarkoittaa sitä että luonto ei perimmiltään ole satunnainen. Laplacen deterministisessä maailmassa ideana on se, että jos vaikka demoni voisi tietää jokaisen alkeishiukkasen paikan ja lähtötilanteen, hän voisi ennustaa maailmankaikkeuden tulevaisuuden. Ja selittää menneisyyden. Tämä Laplacen demonin maailma oli deterministinen. Siinä saattoi olla vaikeasti ennustettavia asioita. Mutta kysymys oli työläydestä. Tässä mielessä Laplacen maailma vaikuttaisi kaaosteorian maailmalta. Siellä kuvaavaa on alkuarvoherkkyys. Pieni muutos lähtötilasta johtaa suuriin muutoksiin lopputulemassa. Kuitenkaan tässä ei tarvita mitään satunnaista. Ja usein kaaos vieläpä muodostaa jännittäviä attraktoreita ja muita vastaavia piirteitä jotka kertovat sen, että niillä on rakenne. Alkuarvoherkkyys johtaa mittausvirheiden kasvamiseen. Mutta Laplacen demoni oletetaankin äärimmäisen tarkaksi mittauksissaan. Periaatteessa kaikki tiivistyy siihen että on alkutiedot ja siihen liittyvä informaatio. Ja tämä informaatio sisältää kuvauksen maailmankaikkeuden koko rakenteesta.

Mallintamisnäkökulmassa tieteellinen kaava selittää monta tapahtumaa. Lyhyt yhtälö kertoo monta asiaa. Sama kaava mallintaa miten omena tippuu puusta ja miten kuu ei tipu maahan ja miten musta aukko imee. Nykyfysiikan tiedon mukaan maailmassa on 12 tunnettua alkeishiukkasta ja ne vuorovaikuttavat toisiinsa neljällä eri tavalla. Tätä kautta voisi luulla että maailma olisi hyvinkin ennustettava. Itse asiassa Einsteinin "Jumala ei heitä noppaa" -lausunto voidaan juuri liittää siihen ajatukseen, että hän ei pitänyt kvanttifysiikan indeterministisyydestä. Jos tulevaisuutta ei voida ennusta Laplacen demoni menee rikki.

Einstein piti makrotason fysiikasta, ja selkeästi ajatus Laplacen demonista ei ole läpeensä huono. Kykenemme ennustamaan tapahtumia miljoonien vuosien päähän. Auringonpimennysten ajat eivät ole mysteereitä. Selvästi maailman yllättävyys vähenee, joten yhtälöihin on selvästi tiivistetty jotain hyvin hyvin oleellista.

Tiede ei siis ole samaa kuin sattuman kiistäminen. Mutta tietyllä tavalla informaation ideaali edellämainitsemassani muodossa tiivistää ilmiöt jotenkin yhteen. On jotenkin oleellista ymmärtää että klassinen Newtonin ideaalin mukainen fysiikka on yritys pakata universumi mahdollisimman lyhyeen yhtälöön joka selittää mahdollisimman suuren osan universumista. Tietyssä määrin ideaalinen ja täydellinen tiede siis pakkaisi universumin tapahtumat häviöttömästi ja kuvaisi tämän jossain muodossa. Tämä on ideana kieltämättä hämmentävä. Etenkin kun muistaa, että tämä tarkoittaisi sitä että universumin kaikki satunnaisuus olisi sitten lopulta se mitä edellä olisi.

Entropia, kuinka Laplacen demoni on termodynaamisesti omituinen..

Ja tämä pakottaa hieman yllättäviin seikkoihin. Jos Laplacen demonianalogia olisi hyvä, se kertoisi että universumin tietäminen minä tahansa hetkenä auttaa ennustamaan sen menneisyyden ja tulevaisuuden. Tällöin yllättävyys pysyisi samana. Voitaisiin puhua jonkinlaisesta informaatiovakiosta. Olisi kaava joka selittäisi kaiken ja tämä kaava ei muuttuisi. Kuitenkin maailmankaikkeus näyttää toimivan toisin. Tätä kuvataan termodynamiikan toisessa pääsäännössä. Tällöin puhutaan entropian lisääntymisestä. Ja entropian kasvaminen on hyvin vahva pääsääntö. Itse asiassa ideana onkin se, että jos systeemi on suljettu, sen entropia kasvaa. Jos systeemi on avoin, se voi vähentää entropiaansa mutta muu universumi sitten maksaa tämän entropian sillä että se muuttuu entistäkin entropiapitoisemmaksi.

Tämä on erikoista. Sillä jos universumin kompleksisuus kasvaa entropian myötä, informaatio ei olisikaan vakio. Tämä on hyvin erikoinen huomio. Sillä Shannonin informaatioteorian kaavalla on syvä rakenteellinen yhteys termodynamiikan ja entropian kanssa. Tämän yhteyden voisi kuvata seuraavalla tavalla ; Jos meillä on iso virta samaa merkkijonoa, se on hyvin toisteinen ja usein tämänlaisen entropiataso on matala. Tämä on johtanut siihen klassiseen ajatukseen jossa termodynamiikan toinen pääsääntö rikkoo asioita. Eli alussa on järjestys joka sitten romahtaa kun entropia hakkaa sitä satunnaisuudella. Ja moni ajattelee että tämä tarkoittaisi samaa kuin informaation tuhoutumista.

Mutta kuten muistamme, jos haluamme kuvata rakenteen jostain bittijonosta ja lähettää sen, niin tosiasiassa entropia lisää kompleksisuutta. Se kuvaus joka kohteen rakenteesta tarvitaan tuppaa kasvamaan satunnaisuuden myötä, sillä suurin osa merkkijonoista ei ole pakattavissa. Entropia itse asiassa lisää informaatiota. Entropia lisää yllättävyyttä rakenteeseen ja tämä rakenne vaatii enemmän tietoa jotta kuvaus olisi täydellinen. Eli termodynamiikan toinen pääsääntö pumppaisi koko ajan informaatiota universumiin.

Moni esittääkin että entropian kasvu kertoo siitä että kvanttifysiikka on indeterminististä. Universumi todellakin heittää noppaa. Ja tämä prosessi lisää informaatiota universumiin ikään kuin väistämättä ja koko ajan. Kvanttifysiikka on indeterminismin vuoksi propabilistinen. Toisin sanoen sattumaa ei voi poistaa pois sen yhtälöistä. Tieteellisen mallintamisen kannalta voisi sanoa että "häviötön pakkaaminen ei onnistu tuhoamatta kuvauksen tarkkuutta." Esimerkiksi kvanttilomittumiseen liittyvissä tulkinnoissa on esitetty suorastaan niin että mitään piilomuuttujaa ei ole eikä voi olla. Eli satunnaisuus ei ole epätietoisuutta joka voitaisiin selittää pois. Vaan että siellä ei todella ole enää mitään ennustettavaa. Lomittuneissa partikkeleissa Bellin epäyhtälöiden suhteen tulokset viittaavat, että asiantila tiedetään vasta kun sitä katsotaan. Kvanttitilat eivät esiole vaan ne realisoituvat kun ne mitataan ja vasta silloin.

Ja muutoinkin heisenbergin epätarkkuusperiaate vihjaa että Laplacen demoni on mahdottomuus. Tätä voi itse asiassa jokainen kokeilla kotonakin ; Kun ottaa laserpointterin ja kiinnittää sen telineeseen, se heittää seinälle pisteen. Kun tämän radalle laittaa järjestelmän jossa on rako jonka suuruutta voi muuttaa, käy siten että aluksi kun rakoa pienentää, niin myös seinällä oleva piste pienenee. Mutta sitten kun rako on riittävän ohut, niin paradoksaalisesti seinällä oleva piste alkaakin leviämään. Syynä on se, että raon ohuus on mittaustarkkuuden lisäämistä. Ja heisenbergin epätarkkuusperiaatteen mukaan tarkkuuden lisääminen yhdessä puolessa lisää epätarkkuutta toisessa puolessa. Tämä vihjaa että heisenbergin epätarkkuusperiaate on "jollain tasolla syvempää kuin sitä että emme tiedä". Se jollain tavalla kuvaa jotenkin reaalisesti todellisuutta. Joka sitten pumppaa informaatiota maailmaan.

Universumi, kuin tietokone tai ihminen. Informaation kasvattaja ja sen laskija


Ajatus siitä että universumin kvanttiprosessit lisäävät informaatiota systeemiin ei ole täysin hupsu. Ainakaan jos universumia ajatellaan jonain joka voidaan kuvata informaation avulla, vaan jonain joka prosessoi informaatiota. ; Itse asiassa universumin laskentatehoa on jopa arvioitu. Universumin kokoa arvioidessa otetaan usein esiin koko joka koskee nähtävissä olevaa universumia. Inflaatio ja valon äärellinen nopeus pakottavat ihmisen näkemään rajallisen määrän universumista. (Joka vaikeuttaa tavoitettamme Laplacen demonisuudesta entisestään.) Tässä on noin 1080 tuntemaamme alkeishiukkasta. Jos otetaan fyysisesti pienin tunnettu etäisyys, planckin pituus, universumissa jonka näemme on kokoa johon mahtuu 10183 tuon mittaista asiaa. Muut asiat ovat sitten kokoonpanoa jossa näitä partikkeleita järjestetään erilaisiin kombinaatioihin. Ja käsitteet ovat sitten näiden kokoonpanojen karkeistuksia ja niille annettuja nimiä. (Usein nämä ovat sellaisia että kokoonpano tapahtuu "riittävän usein", koska kerran tapahtuvalle asialle harvoin annetaan käsitettä. Teoriasa se olisi kyllä mahdollista. Mutta arkielämässä hemmetin vaivalloista. Toki tätä tasapainottamaan ihmiset ovat hyviä käyttämään mielikuvitustaan ja kuvailemaan nimillä myös sellaisia asioita joita ei itse asiassa ole olemassakaan.) ; Tuossa kasassa on tietty määrä energiaa. Entropia pumppaa tuota hirvittävän runsaslukuista kasaa mutkikkaammaksi ja energialla ja hiukkasilla on rajallisuuksia.  Jos valon nopeus ja epätarkkuusperiaate otetaan mukaan saadaan jonkinlainen tulos. Universumin laskentateholla on tätä kautta ehdoton maksimi ns. Bremernann's limit. Joka potentiaalisesti prosessoitavissa olevien asioiden kokonaismäärä on arvioitu sellaiseen kokoon kuin 1.458*10227. (Aktuaalinen prosessoitujen asioiden määrä on tietysti paljon pienempi ja fysikaalisesti toteutuneiden prosessoitujen on vielä tätäkin pienempi.) Universumin olemassaolo olisi siis jossain mielessä informaationprosessointia joka alkaa universumin synnystä ja päättyy sen lämpökuolemaan. Ja tällä prosessoinnin määrällä on yläraja. (Ja todellisuus on jossain mielessä vielä tätä hieman pienempi. Informaationäkökulmasta rajallisuus on läsnä.)

Loppukaneetti

Itselleni tämä kaikki kertoo perimmiltään sellaisa viestiä, että usein kun ihminen puhuu informaatiosta, hän oikeastaan puhuu merkityksestä. Ja tämä hämmentää häntä. Kun käsittää että informaatio ja merkitys ovat eri asia, voi ymmärtää miksi sattuma lisää informaatiota. Sillä informaatio perimmiltään kuvaa rakennetta kun merkitys taas on jotain aivan muuta, tähän "ikään kuin päälleliimattua". (Jotain joka vaatii vähintään ihmisen aivosolut mukaan kokonaisuuteen. Kyse ei ole enää merkkijonon rakenteesta ja kuvauksesta vaan siitä mitä tämä rakenne ja kuvaus synnyttää hermosoluissamme. Ja siksi esimerkiksi kreationistien on vaikeaa ymmärtää evoluution ja termodynamiikan suhdetta.

Kenties ihmisenä olemisen ajatus voidaankin nähdä siten että jossain mielessä merkitys on jopa informaation vastakohtaa. Järjestystä ja struktuuria. Siksi ihminen joka hakee merkityksellistä universumia ennustaa tulevia ja selittää tapahtumia mielellään. (Ja tekee tätä varsin usein ennusteiden tarkkuuden ja tosiasioiden kustannuksella.) Merkitys on kenties sitä että universumi on kompleksinen ja ihminen on niin rajallinen että hän luo järjestystä. Tuhoaa informaatiota ja laimentaa sitä voidakseen esimerkiksi keskustella muiden kanssa kieliopillisilla merkkijonoilla jotka robotti pakkaisi murto-osaansa.

Tai kenties tämäkin on illuusio. Illuusio joka johtuu siitä että ihminen on vain osa universumia. Ihminen voi olla tilastollisesti harvinaisen informaatiorikas universumin keskiarvoon nähden. Mutta jos Bremermann's limit on jotain johon universumin koko ja alkeishiukkasmäärät vaikuttavat, niin ihmisen kohdalla tämä vastaava maksimiluku on paljon pienempi. Kenties ihminen hukkaa tietoa ja laimentaa informaatiota, koska ihmisen maksimi on pienempi kuin mitä universumi yrittää tunkea päähämme. Kenties tärkeintä ei olekaan ymmärtää kaikkea vaan unohtaa oleellinen. Kenties kaikista järkevintä on lakata Jumalakompleksoimasta, ajattelemasta että Laplacen demoni tai jokin warrantin kaltainen voima tekee ihmisestä jonkun joka pystyy tiivistämään universumin tyystin ja häviöttä muutamaksi lyhyeksi yhtälöksi. Kenties tiivistämme asioita lyhyeksi yhtälöksi siksi että ilman tätä kaikki olisi liian vaikeaa.

Modernissa informaatioähkyssä tähän ajatukseen on vähintään helppoa uskoa. Kenties Nietzsche olikin tässä kohden erityisen oikeassa. Hän kun esitti että tärkeintä ei ole se, mitä muistaa vaan se mitä unohtaa.

sunnuntai 19. elokuuta 2012

Pieni ajatus : Nuolen aika ja ajan nuoli

Zenon kehitteli useita pieniä paradokseja. Kysymys on varsin helposti kuvaitavissa mutta sen selittäminen onkin sitten aivan toinen kysymys. ; Ongelmana on se, että kun meillä on nuoli joka lentää, on tilanne niin että jos otetaan mikä tahansa ajanhetki, ja pysäytetään se siihen on kyseisen hetken pituus nolla. Paradoksi onkin siinä että tässä ajanhetkessä ei luonnollisesti ole liikettä koska siinä ei ole ajantilan muutosta. Kuitenkin koko nuolen lentorata on jatkumo näistä pisteistä. Näin ollen nuolen pitäisi olla kahdessa paikassa yhtä aikaa jotta se voisi lentää.

Liike tuntuu näin ollen perustelun pohjalta mahdottomalta. Tämä on kuitenkin selkeästi väärä mahdottomuus koska nuolet eivät tottele sitä. Koska nuolen lentoteoriamme on voimakas, emme voi luottaa rationalisointiimme vaan ongelmaksi tuleekin se, mikä siinä on väärin muotoiltua. (Ilman havaintoa liikkeestä ongelmaa ei tietysti olisi. Sehän selittäisi miksi maailma on stabiili.)

Tätä on yleensä tulkittu siten että kun nuolen lentomatkaa laitetaan äärettömän lyhyisiin hetkiin, niin nuoli ajautuu epämääräiseeen tilaan koska äärettömän lyhyt mataka jaetaan äärettömän lyhyellä ajalla. Näin ollen nuolen nopeus muuntuu käsittämättömäksi tämän prosessoinnin kautta. Paradoksi on siis tavallaan kysymyksen muotoilunäkökulmassa. Eino Kailakin korosti että ajan ongelmat johtuvat nimenomaan siitä että itse kysymyksenasettelussa käsitteet aika ja matka paloitellaan. Hänestä liike kadotetaan koska emme voi käsitellä pisteiden välillä tapahtuvaa liikehdintää tämänlaisella kysymyjksen muotoilemisella. Kaila korosti että liike johtuu kontinuumista. Asiat liittyvät toisiinsa vähittäin eikä liikekään ole sarja pistemäistä staattista jatkumoa vaan enemmänkin eri tilojen yhteenliukenemista. ; Tämä muistuttaa että tapahtuminen ja aika liittyvät vahvasti yhteen.

Itse olen viehättynty siitä että annetut ratkaisut sopivat omalla tavallaan melko hyvin yhteen kvanttifysiikan kanssa. Tässä mukaan voidaan ottaa Planckin aika. Se on fysiikan käsityksen mukaan lyhin mahdollinen ajanhetki. Sen aikana fotoni kulkee Planckin pituuden. Planckin pituudessa taas tapahtuu jännittävä asia ; gravitaatio alkaa kvantittumaan. Jos fotoni kuvitellaan Zenonin nuoleksi, ja vaihdamme äärettömän lyhyen hetken Planckin ajaksi me saamme esiin Zenonin paradoksin nykyfysiikkaan tehdyn muotoilun.

Tässäkin ihmetyttää se, miten (Ja tässä kysymys ei ole äärettömästä vaan äärellisestä joten äärettömän matemaattiset ominaisuudet eivät ole niin ratkaisevia.) Itse olen taipuvainen luottamaan siihen että tämä tukee kvanttimaailmassa olevan aidon epäjatkuvuuden. Kvantittuneessa tilassa nuoli voisi olla kahdessa paikassa yhtä aikaa ja tämä epämääräisyys olisi aitoa epämääräisyyttä eikä pelkästään vajaata tietoa jonka rajaa tutkimusaineistomme. Koska fotoni (tai nuoli) on epämääräisemmässä tilassa kuin sen arvelemme intuitiollamme, lyhyin mahdollinen ajanhetki ei suinkaan pidä sisällään yhdessä staattisessa pisteessä olevaa nuolta. Itse asiassa kontinuumiajattelun ja Zenonin nuoliparadoksin kautta Heisenbergin epätarkkuusperiaate onkin hyvin antelias, sillä se estää kahden muuttujan havaitsemista samanaikaisesti sillä tavalla että jos nuolessa keskittyy nuolen paikan tarkkailuun, on sen nopeus sitten hyvinkin epämääräisempää. Ja jos tarkkailemme sen nopeutta, nuolen paikka muuttuu epämääräisemmäksi. Tämä takaa sen, että kontinuumi syntyy joka tapauksessa. (Ei ole Zenonin vika että hän ei muotoillut kysymystä näin. Ajatuskulma on todella epäintuitiivinen, ja ilman tiedettä kukaan ei taatusti uskoisi sellaisiin vakvasti otettavina juttuina.)

Koska mitään piilomuuttujia ei ole vielä todistettu, en nuoliparadoksin takia kuitenkaan pidä determinististä universumia parempana selityksenä. ; Kun todisteet ovat muutoin tasan (tai yhtä huonoja) on hyvä huomata, että indeterminismi selittää itsessään Zenonin nuolen ongelman. Sen sijaan jos joku selittäisi että kvanttifysiikan ilmiöiden takana olisi deterministinen ohjaava voima, hän joutuisi luonnollisesti selittämään vielä erikseen Zenonin nuoliongelmaan jonkinlaisen vastauksen. Tässä on selvästi enemmän selittelemisen makua kun tarvitaan "kaksi tuntematonta" indeterministisen maailman "yhden tuntemattoman" sijasta.

torstai 9. helmikuuta 2012

Pornon ilot

Markus Kajo kirjoitti siitä miten pornografia on samanaikaisesti huonoa että by definition huonoa. Syyksi hän epäilee heisenbergin epätarkkuusperiaatteen kaltaista tilaa jossa tarkkailu muuttaa systeemiä. "Sitäpaitsi oletteko koskaan nähneet hyvää pornoa? Minä en. Minusta porno on huonoa by definition. Jotenkin sama asia, kuin pidettäisiin munuaisten kauneuskilpailuja. Kun tietyt asiat irrotetaan kontekstistään, ne lakkaavat olemasta tiettyjä asioita, eivätkä uudessa roolissan enää toimi. Siian tai lohen savustamisessa on järkeä, mutta ei ole järkeä esim. savustaa kompassia, poninhäntälenkkejä tai auton rengasrautaa. Tämä taitaa olla sukua kvanttitilalle - kun sitä tarkkaillaan, se lakkaa olemasta. Eipä mahtanut Heisenberg ajatella, että hänen epätarkkuusperiaatteensa pätee pornoonkin! Setä ja täti filmillä ei ole sama kuin setä ja täti omin päin, kameroitumattomina."

Olen ihmetellyt samaa. Asian ihmetystä lisää kohdallani se, että en pidä pornografiaa by definition huonona. Enkä usko että pornografia edes olisi sen ihmeellisempää kuin monet muut aiheet joista tehdään erilaisia näytelmiä ja lyhytelokuvia. Eli vaikka Ansa Ikonen ja Tauno Palo olivat elokuvissaan "erit kuin kameroitumattomina" niin siltikin asia ei mennyt rikki. Tai jos meni, niin katsoja osasi koota siitä uuden toimivan asian.

Eli vaikka annan periaatteessa pornografialle mahdollisuuden, se näyttää silti aina olevan jollain tavalla huonoa. Olenkin itse asiassa määritellyt pornon kahteen huonouden luokkaan;
1: Ns. tuhmuisuushuonot pornot. Nämä ovat yleensä jollain tavalla amatöörituotantoa. Kuvan laatu on huono ja toiminta on realistisempaa, mutta sen katsomisesta ei oikein saa mitään irti. Tämä pornografia ei ole kliinistä tai organisoitua ja siinä voi olla jopa tekemisen meininkiä, mutta tämä luokka lähinnä ahdistaa katsojaa.
2: Ns. kiillokehuonot pornot. Nämä taas on kuvattu laadukkailla välineillä ammattinäyttelijöiden toimesta. Grafiikka on toimivaa ja mallit tarkasti valikoituja. Käsikirjoitukset ovat toki laaduttomia, mutta katsoessa näkee selvästi että sellainen on edes tehty. Suunnitelmallisuus vie katsojalta ahdistuksen, mutta tilalle tulee omituinen poliittinen korrektius. Tämä on hyvin kummaisaa, sillä pornografia on mielestäni by definition poliittisesti epäkorrekti aktio (nyky-yhteiskunnassa) ja kun siitä yritetään kuitenkin tehdä poliittisesti korrektia, jää katsojan mieleen lähinnä etääntynyt ällistys.
+: Toki tämä on vain karkea esitystapa. Sillä on olemassa kolmas pornon luokka joka jotenkin onnistuu yhdistämään molempien yllämainittujen huonoimmat puolet. Tämä on jo jonkinlaista metafyysistä taikuutta jonka selittäminen kiinnostaa vain niitä jotka yrittävät täyttää ihmisten metafyysisen äimistelyn tarvetta.

Tämän syynä voi olla se, että pornografia elää kliinistä utopiaa. Sen maailmassa seksi on himoa ja tyydyttämisen hakemista. Orgasmikeskeisyys ei toki itsessään olisi paha, mutta näissä elokuvissa naiset ovat joko automaattisesti halukkaita tai helposti kiihotettavissa sellaisiksi. Näin ollen pornografian tarinankerronta on turhan suoraviivaista ja sitä vaivaa "klassisten sankarien" virheettömyys joka muuttuu kiiltokuvamaiseksi. Pornografia onkin siksi hieman kuin Tauno Palon ja Ansa ikosen suhteesta olisi poistettu vaikeudet. Jos ne poistetaan ei enää ole mitään asiaa siirrettäväksi. Elokuvissa vaikeudet ja niiden voittaminen ovat oleellisia, joten pornografian automaattinen onnistuminen yhdistettynä suoraviivaiseen ja kökköön taustakertomuksen keksimiseen, joten laaduttomuus on automaattinen reaktio tämän rakennuskaavan käytöstä. Taustakertomukseen jossa olennaisempana näkyvänä piirteenä on Kaurismäkeläisen viivyttelevä epätoiminta ilman Kaurismäkeläisiä tunteenilmaisuja. Ytimessä on usein paikasta toiseen siirtyminen, odottelu ja muu vastaava. Umberto Econ mukaan tämä johtuu siitä että pelkkä seksinjyystentä olisi sellaisenaan liian pitkällistä jotta kenkään psyyke kestäisi sitä.

Tämä näkemys on kuitenkin selvästi riittämätön. Koska jos minä ja Kajo olemme oikeassa, se tarkoittaa sitä että olisi halveksuttava isoa joukkoa ihmisiä. Enkä tässä tarkoita sitä joukkoa joka tekee, vaan sitä joka katsoo. Uskon että koska pornografia on suosittua, sillä täytyy olla jotain esteettisiä avuja. Ihmiset saavat siitä oikeasti jotain. Ja vaikka onkin niin että tämä ajatus "kun riittävän moni kärpänen" onkin itse asiassa ihmiskuvaltaan epärealistisen optimistinen, ja menee tätä kautta virheajattelun luokkaan joka on esimerkiksi (1) klassisen talousteorian kiusana ongelmassa jossa kulutuspäätökset oletetaan rationaalisiksi jonka ainut vika on se, että eivät ne yleensä ole (2) kommunismissa ihminen oletetaan yhteistyökykyisemmäksi kuin se on ja (3) uskonnoissa ihmisten pyhän kokemukset oletetaan jonkinlaiseksi todisteeksi Jumaluuden totuudesta.

Mutta minä puolustankin tässä ensi sijassa taidetta. Oikeutan ihmisoptimismini (joka on kohdallani huomattava poikkeustila) sillä että en usko että taide olisi rajattu aiheiltaan tai metodeiltaan. Ja että pornografia hätkähdyttävyyden ja suosionsa kulminaatiossa tarjoaa taatusti tilaa niin ironialle kuin "hyvän ja pahan tuolle puolelle menemiselle". Näin pornografia voisi olla taidetta, ja jopa hyvää taidetta. Jopa yli-ihmisyysväylä. Luotan siis siihen että taide voi kuvata laadukkaasti ties mitä ihmeellisempiä ihmiselämän aspekteja, enkä usko että se olisi rajoitettu by definition vain impotentteihin aiheisiin. Valitettavasti tämä potentiaali ei vain selkeästi toteudu nykymaailmassa.

Ongelmana onkin siksi selittää suosio siitä huolimatta että ihanuuspotentiaali ei toteudu missään tuntemassamme vaihtoehtoisessa maailmassa.

Kenties avuksi voisi ottaa vaikkapa Osmo Tammisalon. Hän nimittäin kirjoittaa kirjassaan "Rakkauden evoluutio" Siinä pornografiaa kuvataan jopa paleontologien luolamaalauksien ihailun kautta. "Paleontologi Björn Kurtén näkee tämän taiteenlajin (?) motiivit hyvin myönteisessä valossa: "- - eikö ole oikeampaa pitää noita kuvia rakkauden ilmentyminä? Niissä puhuu ujostelematon aisti-ilo ja hellyys, jolla on varmasti meidän nykypäivän ihmisille sanottavaa ja joka tuntuu kaksin verroin rikkaalta, koska siinä ei naisen ikää katsota.""

Tammisalo kuitenkin etsii ilmiölle joka tapauksessa muunlaisia selityksiä kuin tämänlaisia esteettisyyden etsimisiä aiheesta. Hän lähestyy sitä miten pornografiainnostusta voidaan lähestyä evoluution luoman mielijärjestelmämme kautta. Minkälaisia adaptiivisia ominaisuuksia niinkin absurdissa ja turhassa asiassa kuin pornografian tuijottamisessa voisi olla. Tässä kuvataan kovasti se, että miehiä pornografia kiinnostaa enemmän kuin naisia.
1: On jopa mahdollista että osittain kiinnostusero johtuu siitä että miehet ovat kiinnostuneet konkreettisesti naisen ruumiista, koska nainen on samalla "sikiön astia" ; Naisen ruumis on tältä miehen kelpoisuuden kannalta konkreettisesti hyvinkin oleellinen. Näin alastomuudesta on tullut suora vinkki joka kertoo miehelle olennaisia asioita. Nainen taas katsoo miehessä toisenlaisia piirteitä ; Miehen kyky auttaa jälkeläisenhoidossa on olennaisempaa. Näin naiset pornoistavat miehissä muita piirteitä. Varakkuus, koulutus, status ja muut vastaavat asiat ovat oleellisempia naiselle. Molemmissa on toki selvästi kyseessä ihmisen välineellistäminen ja toiset välineellistämiset on vain jostain syystä luokiteltu jopa hieman mielivaltaisesti vähemmän epäeettisiksi kun toiset.
2: Naiset eivät hyödy samalla tavalla syrjähypyistä kuin miehet. Naisen lapsimäärä ei kasva, eikä välttämättä jälkeläisten elinkykykään. Miehen kohdalla syrjähypyistä voi syntyä enemmän lapsia. Näin ollen pornografia on ikään kuin yritystä juosta symbolisesti vieraissa. (Ja jokainen WoWia pelannut tietää että bittiavaruusmiekka tuntuu jotenkin todelliselta ja että se jotenkin todella auttaa päihittämään niitä todellisia bittiavaruusörvelöitä.) Tähän liittyy siksi coolide effect, miehen tavanomaista suurempi seksuaalinen kiinnostus nimenomaan uutta ja ennennäkemätöntä naista kohtaan.
3: Pornografian kiihottavuus syntyisikin erikoislaatuisesti siitä että se synnyttäisi miehessä mustasukkaisuutta. Syrjähyppytilanne kun on miehelle spermakilpailun paikka. Näin ollen vaikka luonteva tunne voikin olla pettymys ja loukkaantuminen, miehet ovat tavanomaista liehittelevämpiä ja innokkaampia nimenomaan silloin kun on kasvanut riski sille että nainen on "käynyt muualla". Pornon naiset ovat siis vähän kuin jonkinlaisia omia tyttöystäviä tai puolisoehdokkaita. Kihlattuja joiden sukunimi nyt vaan sattuu olemaan .jpeg tai .mpg ja joita ei oikein kehtaa näyttää äidille.

Olisi kuitenkin hieman asiaankuuluvaa ottaa asiaa myös kateuden kautta. Pornografian eräs tunnettu efekti kun on se, että pornografian maailmassa kiertelyn jälkeen miehet eivät helposti arvosta oman puolisonsa ulkonäköä yhtä suureksi kuin ilman pornografiaan tutustumista. Tämä taas on tilanteena tuttu jokaiselle joka on kadehtinut tai tavoitellut lähimmäisensä puolisoa, työntekijöitä, karjaa tai mitään, mikä hänelle kuuluu. Etenkin sitä uutta mersua. Sillä jokainen tietää sen tunteen mikä omaan autoon tulee kun näkee sen naapurin uuden ja hienon auton. Jokainen kuitenkin tietää että mitenkään ei voi yrittää elää niin että välttäisi tätä pettymystunnetta. Sitä on ihan pakko katsoa ja kyylätä että olisiko se naapuri ostanut sen auton vai ei. Sitä ei voi kun elää sen kanssa että on pakko kurkistaa vaikka samaan aikaan tietää että ei kannattaisi sitten yhtään.

Tässä kulmassa pornografiassa ei olekaan kyse samastumiskokemuksesta, kuten jotkua ajattelevat. Eli pornografia olisi vain sitä varten että seksiä muuten saamaton runkkari voisi purkaa paineitaan kuvittelemalla itsensä jonkun toisen ihmisen tilanteeseen. Kysymys ei myöskään ole vallasta jossa nainen otetaan hallintaan, tiivistetään kahlittavaksi kohteeksi jolle voidaan tehdä mitä tahansa ilman että tällä on valtaa kieltäytyä. Kysymys on yksinkertaisesta naapurikateudesta, jossa käyt katsomassa kun itseäsi komeampi mies harjoittaa seksiä silloin kun itse et harjoita ja tekee sen peräti sellaisen naisen kanssa jonka ulkonäölliset ja silikonilla rakennetut ja photoshopatut avut ovat sellaiset että oma puolisosi kalpenee niiden rinnalla.

Koska minä olen luonnollisesti fiksumpi kuin 10 000 evoluutiopsykologia, enkä postmodernin maailman tapaan tarvitse tutkimuksia vaan pelkät omat tunteeni riittävät ehdottomaksi auktoriteetiksi voinkin tämän jälkeen vain sanoa että ; Tunnustakaa jo ihmiset! Tässä on se uskottavin pornon ilo!

lauantai 27. elokuuta 2011

Valonarka totuus

Vampyyrien uskotaan palavan auringonvalossa. Tämä on toki sinällään jonkinlainen ad hoc -selitys sille miksi emme näe vampyyrejä päivittäisessä elämässämme. Mutta vampyyrit kuitenkin muistuttavat meitä jostain ; Valo tosiaan muuttaa sitä kohdetta johon se osuu. Tämänlaisia ei varmasti yleensä ajattella, mutta tosiasiassa ihminen ei saa suoraa välitöntä kontaktia kohteesesnsa. Vaan ihminen päin vastoin näkee koska fotonit välittävät jotain kohteista josta ne ovat tulleet. Ihminen aistii vain fotonien suuntaa ja aallonpituuksia. Se, että jokin näkyy vaatii sen, että kohteeseen osuu fotoni. Ja tämän osuman jälkeen fotoni eikä kohde ei enää ole sama. - Arkielämässä tämä näkyy siten, että esimerkiksi kuitit ja junaliput kehotetaan säilytettäväksi valolta suojattuna.

Vaikka totuuden uskotaan olevan sellainen että se ei pala tulessakaan, empiirinen totuus on hieman kuten vampyyri. Siksi kun katsotaan oikein pieniä kohteita joudutaan esimerkiksi siihen että vastaan tulee heisenbergin epätarkkuusperiaatetta ja muuta arkijärjelle erittäin ihmeellistä. Mieliä nyrjäyttää esimerkiksi superposition kaltaiset tilanteet.

Näiden outouksien vuoksi kvanttifysiikkaa kohtaan onkin laitettu kritiikkiä. Einstein ei pitänyt kvanttifysiikkaa eleganttina. Hänestä kysymys ei ollut mistään nopanheitosta. Toinen, kenties yllättävä, kriitikko, oli Schrödinger, joka kehitti ajatusleikin Schrödingerin kissasta joka on laatikossa ja ilmenee samanaikaisesti sekä elävänä ja kuolleena. Hän yritti tehdä tämän ajatuskokeen kritiikiksi kvanttifysiikkaa kohtaan, mutta kissasta tulikin sittemmin päinvastaisen kuvaus, ajatuskoe, jolla yritetään selvittää miten omituisesti kvanttifysiikka toimii.

Vastakkainen kanta kun on se että kvanttifysiikan epäintuitiivisuus myönnetään. Richard Feynman kuvaa tätä tilannetta "I'm going to describe to you how nature is - and if you don't like it, that's going to get in the way of your understanding it." Eli fyysikot selittävät miten maailma toimii, eikä vaadi maailmaa noudattamaan omia vaatimuksiaan siitä säännöstöstä jota maailman luonnonlakien olisi mielestämme seurattava.

sunnuntai 24. huhtikuuta 2011

Maxwellin enkeli.

Maxwellin demoni on tärkeä fysikaalinen ajatuskoe, joka on esitelty vuonna 1867 ; Siinä kuvitellaan demoni, jolla on hallussaan seinä johon hän voi avata ja sulkea portteja. Molemmilla puolilla liikkuu hiukkasia. Kun nopea hiukkanen lähestyy toiselta puolelta, se päästää sen portista läpi. Toisella puolella hidas hiukkanen päästetään läpi. Hiukkasiin ei kosketa missään vaiheessa, joten niiden liikemäärä ei muutu. Kuitenkin toisesta puolesta tulee kuuma ja toisesta kylmä, joten systeemin lämpötilaero nousisi. Ja tätä kautta termodynamiikan toinen päänsääntö rikkoutuisi ; Se, että molekyylit kasautuisivat lämpötilaeron mukaan on mahdollista mutta niin epätodennäköistä, että demoni kykenisi tekemään hyvin epätodennäköisen asian tavalliseksi.

Moni pitäisi tätä hyvänä esimerkkinä siitä, että älyä ei sido luonnonlakien rajoitukset, eli että henki voisi tätä kautta rikkoa energian säilymislakia. Huomio toki on siitä mielenkiintoinen, että tätä kautta voidaan saada argumentti, jonka mukaan esimerkiksi eifysikaalinen mieli voitaisiin osoittaa ; Jos ihmisessä on henki tai sielu joka olisi muuta kuin aivotoimintaa ja muuta fysikaalista toimintaa, se näkyisi helposti aineen ja energian säilymislain rikkoutumisena.
1: Tätä kautta Maxwellin demoni mahdollistaisi esimerkiksi ikiliikkujan tekemisen - jotain, jota pidetään nykytieteen pohjalta mahdottomana. Jos demoni voi rikkoa termodynamiikan toista pääsääntöä, ei universuminkaan tarvitsisi välttämättä ajautua kaaokseen. Tämä herättää mielessä tietysti toisenlaisia mielikuvia "ikuisista valtakunnista".

Tämänlaiselle demonille löytyi kuitenkin eksorsisteja ; Szilard kehitti tähän työkalun vuonna 1929. Hänestä demoni joutuisi jotenkin havaitsemaan hiukkaset jotta se osaisi toimia oikein. Tämä mittaustilanne vaatisi jotain joka itsessään kuluttaisi energiaa. Demoni tarvitsisi aistinelimen, joka toimisi esimerkiksi lähettämällä fotoneja. Näiden fotonien synnyttäminen vaatii tietysti energiaa, joille tarvitaan voimanlähde. Kun näiden entropia otetaan mukaan, kokonaisentropia kasvaisi.
1: Mielenkiintoinen yksityiskohta olisi myös muistuttaa demonin mittaustilanteen mahdottomuudesta ; Voidakseen avata portin sen täytyisi osata arvioida hiukkasen nopeus ja sijainti samanaikaisesti, joten Heisenberkin epätarkkuusperiaate rikkoutuisi jotta demoni voisi toimia. Tämä aihe ei kuitenkaan ole suoraan termodynamiikkaa ja veisi siksi syrjään itse aiheesta..

Yllä olevan argumentin kiersi Landauer. Hän lähestyi asiaa informaationkäsittelyn kannalta. He havaitsivat että hyvin monet asiat voitiin tehdä reversiibilisti ; Reversiibelissä prosessissa asiat voivat tapahtua myös päinvastaiseen suuntaan, ja asioita saadaan syntymään ilman että sillä on vaikutusta entropiaan. Landauer ajatteli että tälläistä prosessia käyttämällä demoni voisikin tehdä jotain ilman että tekee tähän työtä. Tämän jälkeen onkin mahdollista että demoni tekee mittauksen ja lajittelun ilman että toiminta kuluttaa energiaa ja vaikutta entropiaan. Se vain vaatisi sen, että informaatioteoria otettaisiin mukaan kuvioihin. Lajittelutilanteen mahdollistaminen vaatisi sen, että kerättyä informaatiota kerättäisiin eikä hävitettäisi. Toisin sanoen hiukkasen nopeutta katsoessaan demonin olisi tallennettava tieto mittaamastaan nopeudesta. Jos tietoa ei hävitettäisi, se lisäisi informaatioteoreettisesti tietoa saman verran kuin demoni lajittelee molekyylejä termodynaamisessa mielessä. Tallentamattomuus hävittäisi informaation, jolloin systeemi olisi mahdollinen.
1: Tämä vaatisi demonille kaiken kaikkiaan äärettömän tallennuskapasiteetin. Moni pitäisi tätä ongelmana, paitsi tietysti ne teologisesti suuntautuneet jotka pitävät äärettömistä tietoisuuksista. Tämä tietysti eräällä tavalla sinetöi Maxwellin demonin epäfysikaalisen essenssin... Ja itse asiassa yhdistää sen ajan kanssa toiseen ajatuskokeeseen, Laplacen demoniin, joka tietää jokaisen hiukkasen paikan ja nopeuden ja osaa tätä kautta tietää kaiken mitä tulevaisuudessa tapahtuu.

Earman ja Norton ovat kuitenkin huomauttaneet että Szilardin ja Landauerin laskelmat nojaavatkin molemmat siihen että termodynamiikan pätevyys oletetaan pitäväksi, näin ne ovat pohjimmiltaan kehäpäätelmiä - melko mutkikkaita ja vaikeita, mutta kehäpäätelmiä yhtä kaikki.

perjantai 4. helmikuuta 2011

horror vacui vs. creatio ex nihilo.

Vanhaa alkusyyhyn vetoavaa causa sui -jumalatodistus on nykyäänkin uskovaisten parissa pyörivä klassikko. Älykkäät veikot eivät toki - kovin - ahkerasti siihen vetoa. Heillä muodissa on suorien evidentialististen Jumalatodistusten sijasta he käyttävät muodikkaasti reformoitua epistemologiaa. Mutta maallikoita ja pseudotieteilijöitä se kiinnostaa aivan järkyttävän paljon. Argumenttihan etenee seuraavasti ;
Pääkohta 1 : Kaiken täytyy tulla jostain. Mikään ei synny mistään ja tätä kautta syyseuraussuhde selittää ilmiön. Selittäminen tekee asiasta rationaalisen.
Pääkohta 2 : Ajatellaan että universumi on olemassa. Tämän synty vaatii selityksen. Näin ollen universumissa täytyy olla alkusyy. Määritämme tämän ensimmäisen syyn nimellä Jumala.

Tätä argumenttia voidaan repiä silpuksi hyvinkin monella tavalla.

Koska maksalaatikko.

Olenkin aikaisemmin kritisoinut siitä, miten tämä argumentti rakentuu ekvivokaation varaan. Keskustellessani aiheesta eräs uskovainen saivarteli aiheeseen liittyen että tämä argumenttihan tarkoittaisi itse asiassa sitä että päätelmä on looginen. Ja että eriävän mielipiteen kohdalla kysymys olisi vain määritelmistä. Sävy oli sellainen, kuin esitykseni olisi minor detail, sanasaivartelua.

Tosiasiassa tämä on kuitenkin vakava argumentti. Se, että jotain aletaan kutsua joksikin on varsin omituinen tapa. Asiaa voi kuvata siten, että jos määrittelen maksalaatikon Jumalaksi, muuttuu Jumala tietysti hyvin rationaaliseksi. Koska pidän maksalaatikon olemassaoloa varmana. Kuitenkin tämä määritelmä on olennaisesti erilainen kuin esimerkiksi uskonnoissa käytetään. Niissä Jumala määritetään persoonaksi, jolla on hyvä tahto. Tämä on hyvin kaukana maksalaatikosta. Siksi mikään jossa määrittelen Jumaluuden maksalaatikoksi ei mitenkään tee esimerkiksi kristinuskon Jumalaa todennäköisemmäksi tai paremmin perustelluksi. Causa sui -periaatteessa on itse asiassa olennaisesti sama ongelma:
1: Jos alkusyy on fysikaalinen, ateisti voi kaivaa esiin jonkinlaisen fysikaalisen alkusyyn. Hän voi vedota vaikka kvanttifluktuaatioon ja big bangiin, ja pitää tätä universumin alkuna. Ateisti voi uskoa big bangiin tai kvanttifluktuaatioon olematta teisti. Tätä ei muuta se, vaikka kuinka hokisi että "big bang on Jumala".
___1.1: On itse asiassa täysin mahdollista ottaa esiin se, että ateistinen ja teistinen eivät eroa siitä että he uskoisivat että unviersumilla on jokin alku ja tässä jokin vaikuttava voima. Ero on siinä, minkäluonteiseksi tämä alku määritellään. Siksi on varsin julmaa monopolisoida tämänlainen yhteinen näkemys ja leimata se puolueelliseksi käyttämällä mieltä ohjaavia sanavalintoja. Määrittely Jumalaksi on vain halpa retorinen temppu.
___1.2: Itse asiassa voidaan jopa sanoa että ateisti ja teisti vetävät rajan alkusyyssä yhtä elementtiä eri kohtaan. Ja että ateistilla on näitä yksi vähemmän. Tässä kohden okhamin partaveitsi leikkaa loput pois ja itse asiassa lähestymistapa sanookin että causa sui argumentaatio tukee ateismia, jos se jotakin tukee.
2: Itse asiassa causa suin alkumääritelmän ongelmaksi voidaan nähdä se, että Jumala(alkusyy) on yhdistetty Jumala(teologienn konsepti) ilman mitään perusteluja. Argumentaation rationaalisuus yhdessä kohdassa korostuu. Mutta argumentin toiminnan konteksti ja reunaehdot unohtuvat. Kun tehdään tämänlainen saman kirjainjonon eri sisältöjen sotkeminen, on kyseessä määritelmäsekaannus joka on itse asiassa vakava argumentaatiovirhe. Kyseessä ei ole sanasaivartelu, vaan se että näytetään että argumenttia on rakennettu huolimattomasti ja se perustuu saivartelulla kätkettyyn ja salattuun virhepäätelmään. Argumentaatiovirhe taas on epälogiikkaa. Jos tavoitteena on siis osoittaa causa sui -päätelmällä että uskonto on rationaalinen, ja alkusyystä ponnahdetaan ajattelemaan että Jeesuskristus tai muut jumaluudet ovat nyt rationaalisesti perustellumpia, tekee huonoa ajattelua. Jolloin itse asiassa osoittaa että uskonto ei ole rationaalista vaan vaatii epärationaalisuutta, kuten tämänlaisia argumentaatiovirheen varaan totaalisti rakennettuja epäpäätelmiä.

Kilpikonnia pohjalle asti.

Toinen tapa on lähstyä asiaa kiinnittämällä huomioon siihen, että Jumala tai muu alkusyy hyväksytään. Eikä muisteta että kaikelle tarvittaisiin syy. Alkusyy jää perustelematta. Kuitenkin alkulähtökohtana on ihanne jossa selitystä haluttaisiin. Näin ollen periaate "vaatii selityksen" onkin itse asiassa ongelmallinen. Alkusyy itse ei täytä tätä ehtoa.

Tästä päästään siihen miten vanhassa asiaa kuvaavassa selityskessä asiat asettuvat päällekäin. Ilman perustaa Ja lopulta on kilpikonnia toistensa selässä äärettömästi, "aina pohjalle asti". Jos fysikaalisen universumin synty ei sellaisenaan kelpaa vaan vedotaan vaatimukseen selitettävyydestä on meidän itse asiassa kysyttävä että "mikä on Jumalan syy". Uskovaiset sanovat usein että tämä vaatimus on naurettava. Mutta he eivät ole onnistuneet perustelemaan miksi se tämän argumentin piirissä olisi naurettava. Tämänlainen asian kuittaaminen tunnetaan horse laughina.

Asiassa toki aika usein vedotaan esimerkiksi siihen että Jumala olisi jotenkin olennaisesti erilainen. Silloin ajatellaan että esimerkiksi äärettömyys ja ikuisuus pelastaisivat Jumalan. Nämä perustelut ovat kuitenkin pohjimmiltaan jotain jolla yritetään kumota argumentti siitä että asian olemassaolo tarvitsee selityksen ja että eiolevuus on perustila. Kun ensin heitetään premissejä ja logiikkaa ja loppuargumenttiin tarvitaan "Niin paitsi" jolla näistä premisseistä luovutaan on selvää että kovin laadukkaasta ja konsistentista asioiden käsittelystä ei ole kysymys.

Mutta jos ajatellaan että nämä reunaehdot hyväksytään, vaikkapa ylenmääräisen reiluuspuuskan vuoksi, ei tilanne Jumalatodistuksen kannaltaitse asiassa juurikaan kohennu. Vaatimus selitettävyydestä toimii vain universumissamme, sen alkusyy on joka tapauksessa hieman sama kuin alkaisi kysymään "mitä on pohjoisnavan pohjoispuolella". Kysymys on mahdollista lausua, mutta sisällöllisesti se on mieletön. Voidaan sanoa että esimerkiksi antrooppisen periaatteen kohdalla sattuma, multiversumi ja Jumala ovat toisiinsa verrattavia. On jotain "universumin ulkopuolista" joka on olennaisesti erilaista. Siksi siltä ei välttämättä tarvitse vaatia samanlaista selitettävyyttä kuin muulta.
1: Tähän liittyy esimerkiksi aikaisempi juttuni William Dembskin Z -factorista. Mutta myös Dembskin Displacement/NFL -teema, laajemmin Law of Conservation of Information -argumentit liittyvät olennaisesti tähän aiheeseen. Niissähän Dembski selittää että CSI -informaation synty lakien kautta vaatii vähintään saman määrän - ja luultavasti enemmän - informaatiota kuin mitä kohteessa on. Kun CSI -informaatio on muutoin hänellä sidottu todennäköisyyksiin (Esimerkiksi hänen esimerkkinsä Caputo -casessa) on selvää että Jumalassa on enemmän CSI -informaatiota kuin luodussa. Tämä ei sinällään ole epäteologista, mutta tämä tarkoittaa sitä että Jumala on kompleksisuutensa vuoksi vähintään yhtä epätodennäköinen - ellei epätodennäköisempi - kuin se, että asia vain syntyisi sattumalta. Jos CSI -informaatio vaatii selityksen, tarvitsee Jumalakin selityksen. Ilmiötä on mainostettu matemaattisen luonteensa vuoksi kreationistien piiriussä "kaikkiallapätevänä", joten selvästi asia sopii tähän kohtaan.
___1.1: Oma kantani tähän on, että johonkin on vedettävä raja. Ja siinä on hyvä valita se mahdollisimman pieni CSI -sattuma. Universumin synty voi olla "naurettavan epätodennäköistä", mutta jos Jumala olisi määritelmällisesti pakosti "vielä epätodennäköisempi", valitsen kahdesta paskasta argumentista vähemmän paskan. Tätä periaatetta käytetään filosofiassa yleisesti, sitä tosin kutsutaan kauniimmilla nimillä.

Missä on universumin koeputket?

"Starts with a bang" esitteli tätä argumenttia fysiikan näkökulmasta. Tässä ytimessä on argumentti joka perustuu heisenbergin epätarkkuusperiaatteeseen. Se kieltää kvanttitilojen tuntemisen. Tyhjiön tila tunnetaan, joten se rikkoisi tätä periaatetta. Kun asiaa tutkittiin huomattiinkin että kvantteja ikään kuin poksahtelee tyhjästä. Kvanttifluktuaatiota tapahtuu ja ei mistään tuleekin jotain. Tätä tutkittiin kahden levyn avulla. Tässä huomattiin voima joka ei johtunut levyjen massasta tai muista asioista. Tyhjä tila tuotti Casimirin efektin.

Tätä on tutkittu enemmän, ja mustien aukkojen hajoamisen kautta on päädytty siihen että syntyykin antiainetta ja ainetta. Ja että ainetta syntyy hieman enemmän. Näin saadaan aikaan maailma jossa on todennäköisemmin jotain kuin ei mitään. "Ei mitään" tarvitsisikin selityksen, eikä oleminen. Jumalaa tarvittaisiin jos haluttaisiin olemattomuus. (Tässä vaiheessa voitaisiin tosin alkaa puhumaan kunnollisesta Jumalan kuolemasta..)

Asiaa kritisoimaan riensi tietysti usea uskonnollinen ihminen, jotka varsin perinteiseen tyyliin vetosivat koeaineistoon. Heidän mukaansa universumin syntytilassa ei ollut mitään kahta levyä lähekkäin. Tämä argumentti on sinänsä mielenkiintoinen, että se pitää sisällään solipsistisen ytimen ; Se itse asiassa sanoo että jos lämpömittaria ei ole, ei ole lämpötilaakaan. Olennaista on tajuta että koejärjestelyssä ilmiö saatiin mitattua. Se, miten jokin mitataan on eri asia kuin se, että kyseinen ilmiö luodaan. Ilmiön synnyttäminen ja mittaaminen ovat yleisesti ottaen eri asioita.
1: Tämä on hieman sama kuin jos väittäisi hapettumista älykkääksi siksi että sitä tapahtuu aina tutkimuslaitoksissa siten että äly on paikalla. Ja että luonnossa esimerkiksi ruostuminen ja palaminen heijastelevat myös älyn vaikutuksia. Ei välttämättä ihmisälyn. Näin jokaiseen metsäpaloon saataisiin liitettyä joko pyromaani -ihminen tai sitä voitaisiin pitää epäsuorana todisteena pyromaanihengistä. On selvää että tämänlainen linkki on "asia otetaan itsensä vuoksi" mukaan. Se ei ole perusteltua. Siinä vain käytetään sanoja jotka voivat pinnallisesti näyttää logiikalta.

Ilmiö on kuitenkin itse asiassa mielenkiintoinen myös siksi että se ilmiselvästi kumoaa Jumalatodistuksessa käytetyn selitettävyysperiaatteen perusajatuksen - ainakin universumin sisällä.
Koko tämän jutun kirjoittamisen aikana blogaajalla oli sellainen olo, että pitäisi kehittää jokin yleinen epätoivoisuusperiaate. Se olisi psykologinen prinsiippi, jonka mukaan dogmaattinen pseudotieteilijän hyväksymän argumentin alalaadukkuusraja haetaan väärässäolon ja dogman suuruuden kautta ; Mitä kovempi dogma ja mitä pahemmin ollaan väärässä, sitä huonompia argumentteja hyväksytään mukisematta ja iloisesti - ja näitä vielä yritetään puolustaa.. Jos jokin argumentaatiomalli teologiassa on huonouden ytimessä, niin se on juuri tämä. Se ei tunnu edes liittyvän aiheeseen, toisin kuin - taatusti myöskin mitalisijoista kilvoitteleva - Pascalin vaaka. Ja silloin kun siinä on jotain sovellusarvoa, se näyttää toimivan sen kumoamisen eduksi jonka todistamiseksi sitä on alkujaan rakennettu ja joksi sitä yritetään käyttää..

sunnuntai 5. syyskuuta 2010

Tieteen kulttuurisidonnaisuus.

Melko usein humanistit kannattavat näkemystä jossa tieteenteko heijastelee sen ajan kulttuuria. Postmodernistit jopa näkevät että tiede, sivistys ja muut ideaalit ovat vallankäyttökeinoja. Luonto, moraali ja ihmisyys sidotaan omaan maailmankuvaan ja väritetään sillä.

Esimerkiksi Darwinin on katsottu saaneen ajan hengessä olevia näkemyksiä. (Mistä kirjoittelin aikaisemmin.) Kreationistit ovat käyttäneet tämäntapaista perustelutapaansa useimpia humanisteja voimakkaammin - heistä on oleellista puhua evolutionismista, jossa evoluutio on sidottu omaan maailmankuvaan. Ja tämä taas on heistä olennaisesti ateismia.

Voimakkaammin kantaa on otettu esimerkiksi Einsteinin suppeampaan suhteellisuusteoriaan, jossa lähtökohtana on se, että havaitsijan paikka ja suhde havaittavaan on oleellinen. Eli kaikki on tätä kautta suhteellista. Ja toisaalta Heisenbergin epätarkkuusperiaate jossa mittaaja vaikuttaa mitattavaan.

Relativistit ovat ottaneet nämä voimakkaasti omikseen, ja heistä esimerkiksi kvanttimekaniikan pelkkiin todennäköisyyksiin nojautuminen puhtaan kausaalisen lähestymistavan sijaan tarkoittaa heistä sitä että tiede on kaaoksessa. Rationaalisen maailman tuhoutuminenkin liitetään tähän.
1: Kvanttifysiikkaa on tietääkseni liitetty jopa anarkistiseen ajatteluun ja sota -aikaan joka on ollut hyvin kaaoottista. Sotilaallinen toisaalta voisi selittää äärimmäisen järjestyksen haunkin, joten selvästi tämä tulkinta on hieman vaikeaa tehdä kovinkaan itsestäänselvästi.

Toki tieteen ja rationalismin tuhon synkeissä tunnelmissa teemasta on ollut niinkin ansioitunut filosofi kuin Georg Henrik von Wright kirjoittaessaan otsikolla "Tiede ja ihmisjärki". Kuitenkin enemmistö on sitä mieltä että maailmankuva muokkaa keksittyjä teorioita.

Itsekin kannatan ajatusta jossa kulttuuri vaikuttaa hypoteesinmuodostukseen ; Ihmiset eivät elä sosiaalisessa tyhjiössä. Tätä kautta he saavat ajatuksia muualta ja ulkomaailma ohjaa sitäkin mikä on mielestämme järkevää ja fiksua. Kuitenkin tässä on hyvä huomata se, että vaikka maailmankuva on auttanut kehittämään suhteellisuusteoriaa tai kvanttifysiikkaa, niiden todistaminen on ollut empirian rooli.

Se, että pelkkä maailmankuva ei rakenna tiedettä näkee siitä että kvanttifysiikalla ja suhteellisuusteorialla on toiminta -alueensa. On alueita joissa kvanttifysiikan soveltaminen on väärin, se ei sovi havaintoihin. Näin hypoteesinmuodostuksen ja teorian oikeudellisuuden ja teorian sovellusrajat ovat erillisiä. Uskallan sanoa että maailmankuva vaikuttaa vahviten hypoteesinmuodostukseen ja tiedepolitiikkaan, eli mitä uusia ajatuksia tulee mieleen ja mitkä asiat saavat rahoitusta ja tutkimusmäärärahoja. Muu on vähemmässä roolissa. Vähemmässä kuin mitä moni haluaisi tunnustaa.
Kuvassa Foucaultin heiluri Vantaan Heurakassa kuvattuna. Heilahdus määräytyy α = 360osin φ, jossa α on heilunnan (myötäpäivään) astemuutos päivässä (tähtiaikaan sidottun sideerinen päivä) ja φ on leveyspiiri (jolla heiluri on). Heilurin paikka, mittauspaikka, vaikuttaa tätä kautta heilahduksiin, mutta maailmankuvallisia muutoksia heilurin tutkimiseen ei tarvita.. Heiluri ei ole siksi kenties nimettykään Michel Foucaultin mukaan..

keskiviikko 29. heinäkuuta 2009

Pyörivät kolikot.

Kvanttifysiikkaa pidetään outona. Ehkä siksi, että se on sellaista. Lähestyn aivan sen yksinkertaisimpia asioita. (Enimmäkseen siksi että muita en osaa...)

Kvanttifysiikan syvin ominaisuus on epävarmuus. Yksikseen hiukkaset ovat "todennäköisyysaaltoja". Ei voida sanoa missä paikassa se on. Asiantila muuttuu kun sitä havainnoidaan. Tämä ei tarkoita että tietoisuus tai ihminen muuttaisi epävarmuuden ja antaisi atomille paikan. Sillä toiset siitä kimpoavat hiukkaset riittävät havainnointiin. Kun muut atomit tai muut hiukkaset osuvat siihen, käy niin että hiukkaselle määrittyy sijaintin joka on sopusoinnussa näiden kanssa. Ilmiön nimi on dekoherenssi.

Epävarmuus ei tarkoita että fyysikot olisivat heittäytyneet relativisteiksi, tai myöntäneet että tiedon saaminen on turha vaiva : Tällä aallolla on todennäköisyyksiä. Ja todennäköisyyksillä on ymmärrettäviä ominaisuuksia. Tätä voidaan tutkia. Otan esiin hauskan esimerkin kvantti -informaatiofysiikasta. Sen nimi on kubitti.

Tämän ymmärtämiseksi selitän aluksi, mitä tavallinen bitti on: Se on informaation minimiyksikkö, joka sanoo karkeasti "kyllä" tai "ei". Tämä rinnastuu helposti kolikkoon. Kolikko on sellainen, jonka heitossa saadaan joko kruuna tai klaava. Ja tämä tieto on bitin verran. Kubitiksi tilanne saadaan kuvittelemalla kolikko pyörimään. Se on jo heitetty. Silti ei ole varmaa onko se kruuna vai klaava: On vain todennäköisyysaalto sille, miten todennäköisesti kruuna tai klaava tupsahtaa. (Fysiikassa tietenkin lantit on korvattu yleensä fotoneilla ja atomien spineillä. Idea on kuitenkin olennaisesti sama.)

Kubitti on kuitenkin toisellakin tavalla erikoinen.

Jos minulla on kolikko, jonka tiedän olevan kruuna pystyssä. Ja pelaamme peliä, jossa jos kolikko on lopputilassa kruuna pystyssä, häviän. Jotta tilanteesta saadaan peli, minua vastassa on joku henkilö, joka joko kääntää kolikkoa tai ei käännä kolikkoa. (Valintans mukaan, enkä tiedä käänsikö hän sitä vai ei.) Tämän jälkeen minun annetaan tämän jälkeen kääntää tai olla kääntämättä kolikkoa. (Jota vastakumppanini ei tiedä) Tämän jälkeen vastustajani saa päättää kääntääkö hän kolikon vai ei käännä.

Kun tätä peliä pelataan useita kierroksia, kannattaa molempien olla mahdollisimman ennalta -arvaamaton: Jokainen yksittäinen kääntö arvotaan, olipa se minun tai sen toisen tekemä. Näin kumpikin voittaa puolet ajasta ja häviää puolet. (Jos taas on sääntö, tätä voidaan käyttää hyväkseen.) Myös Nashin tasapaino on tässä tilassa, joten tähän voittonsa maksimoiva sen asettaa. Peliteoriassa tulee tässä kohden esiin se jokaiselle pokeria joskus pelaavalle tutuksi tullut juttu: Paras pelitaoa ei suinkaan ole "aina samanlaisena toistettava tapa", vaan sen sijaan on oltava "yllätyksellisiä, ennalta arvaamattomia, mutta ei typerällä tavalla". Ei saa tarjota mitään toimintamallia, johon toiset tarttuisivat ja osaisivat käyttää hyväkseen. Sellainen pelaaminen ei toimisi fiksusti. Siksi vastaukseksi tulee usein "A toimii 30% ajasta satunnaisesti tietyllä tavalla ja 70% toimii satunnaisesti sillä toisella" ja "B toimii 45% tavalla yksi ja 55% tavalla kaksi"...

Mutta jos tilanteessa on pyörivä kolikko, tapahtuu mielenkiintoisia. Kubittimaailmassa voidaan nimittäin tehdä niin että kääntäminen muuttaa kolikon "epävarmaan tilaan", pyöriväksi kolikoksi. Tämän ominaisuus kvanttimaailmassa on se, että jos "käännät sen", se ei muutu mitenkään. Se on yhä pyörivä kolikko. Niinpä ei ole väliä käännätkö kolikkoa vai et: Toinen voi aina suorittaa lopuksi käänteisen kvanttioperaation, jonka seurauksena kolikko on aina alkuperäisessä tilassaan, eli kruuna. Tässä maailmassa et enää voita joka toinen kerta. Häviät aina. En ole keksinyt tätä kokeillakseni sitä, kuinka kovaa pajunköyttä voin syöttää niin että kaikki lukijat ottavat sen totena. David Meyer osoitti että "kubittimaailmassa" käy juuri näin. (Kannattaa katsoa vaikka googlesta sanaa "Meyers penny".)

Syy on oikeastaan se, että "pyörivä kolikko" ei tavallaan olekaan "joko kruuna tai klaava" vaan se on itse asiassa samanaikaisesti molempia. Kyseessä on superpositio.

"Pyörivän kolikon", eli kvanttimaailman "epävarmuustiloja" käytetään muutenkin hyväkseen. Esimerkiksi kvanttitietokoneita yritetään kehittää siten että kubitin erikoislaatuista superpositiota käytetään hyväksi : Ideana on karkeasti se, että kun "molemmat tilat ovat päällä samanaikaisesti", kvanttitietokone voisi laskea laskutoimituksen kaikille näille luvuille rinnakkain. Ainut ongelma tässä on se, että kun mittaus suoritetaan, superpositiotila romahtaa ja muuttuu "tavalliseksi kolikoksi". Tätä kautta kvanttitietokone voi ratkaista erityisen mutkikkaita kysymyksiä. Mutta vain sellaisia, joihin vastaus saadaan kysymällä yhden kerran. Peter Shor osoitti 1994, että esimerkiksi alkulukuihin jakaminen onnistuisi kvanttilaskennalla. Siihen voidaan vain laittaa luvut samanaikaisesti, ja väärät kumoavat itsensä. Saadaan oikea tulos.

Tällä on merkitystä, koska perinteisillä menetelmillä alkulukutekijöihin jako on vaikeaa, jos alkuluvut ovat melko suuria. Siksi tätä kikkaa käytetään useissa nykyisissä salausmenetelmissä. Kvanttitietokone tekisi sellaisesta helposti turhan. Nykyisin kvanttitietokoneet ovat kuitenkin kaukana "kotiPC" -vaiheesta. Niiden rakentelu on vielä erittäin alkuvaiheessa.

Toinen on tietysti kvanttisalaus. Siinä voidaan käyttää hyväkseen kvanttimaailman erikoisia ilmiöitä. Otan niistä esiin muutaman "tunnetuimman".
1: Kvanttilomittuminen. Tässä on ideana se, että kun hiukkaset ovat lomittuneet, ne vaikuttavat toisiinsa. Jos ne ovat kolikoita, ne ovat tässä tapauksessa molemmat pyöriviä sellaisia. Kun sitten laitan ne eri laatikoihin, ja katson että mikäs tuo laatikon A kolikko on, ja selviää että se on kruuna, on selvää että toisen laatikon sisällä on klaava. Näin käy vaikka laatikko olisi miten kaukana. (Ehkä tämä on mahdollista siksi että ne ovat oikeasti hiukkasia ja fotoneita, eivätkä aktuaalisia kolikoita. Tuntemani kolikot eivät toimi näin. Itse asiassa kokeilin. "There is no limits for inquiring minds!" Aito filosofi ei pelkää muita kuin valkotakkisia miehiä.) Jos taas pistän kvanttilomittuneet kolikot laatikkoon ja lähetän toisen sisarelleni, sillä hetkellä kun hän soittaa että se laatikossa oleva kolikko on kruuna, tiedän jo ennen laatikon avaamista että omani on klaava. Ja jos itse kurkistan laatikkoon, se kertoo sisareni laatikon sisällön. Näin tapahtuu, vaikka kyseessä ovat juuri ja nimen omaan ne "pyörivät kolikot". Kun tätä käytetään salaukseen, on tärkeää huomata että tarkkailu muuttaisi tilaa, eli ulkopuolinen tarkkailija sotkisi koko systeemin pelkällä tarkkailulla. (Normaalimaailmassa viesti ei muutu jos se salakuunnellaan. Kvanttimaailmassa käy toisin.)
2: No cloning theorem, jossa tuntemattomien kvanttitilojen kopioiminen on mahdotonta. Tähän on suorastaan "klassinen" eli "paljon toistettu" vertaus. Jos heitellään kolikkoa, ja meillä on vain yksi kolikonheitto, emme voi sen pohjalta päätellä toisen kolikonheiton tulosta.
3: Heisenbergin epätarkkuusperiaate, joka yksinkertaisesti esittää että fysikaalisten ominaisuuksien parien, kuten paikan ja nopeuden arvoja ei voida saada molempia. Mitä tarkemmin mittaat toisen, sitä epävarmemmaksi toisen tulos käy.

Yleensä kvanttisalauksessa perusidea on siinä että salakuuntelu ja viestin nappaaminen muuttaa itse viestiä, jolloin se paljastuu välittömästi. Kvanttisalauksella käsiteltyjä viestejä ei voi "lukea välistä", eli saada selville "salakuuntelulla matkan varrella". (Jota voisi verrata vaikka vanhanaikaiseen puhelinlinjaan tökättyyn kuuntelimeen.) Koska itse tarkkailu romauttaa muuttaa itse viestiä, se myös tulee näkymään tuloksissa. Tätä ei voi kiertää mitenkään, paitsi tarkkailematta jättämisellä. Toki tämä ei poista kaikkia salauksen ongelmia, koska se turvaa vain välityskanavan. Muita salakuuntelun ja vakoilun keinoja vastaan se ei suojaa.

Minun "filosofinen pointtini" tähän viitaten on se, että kvanttifysiikkaa käytetään usein perusteluna relativismille. Että kaavoihin kangistuneet fyysikotkin ovat joutuneet luopumaan tiedosta. Merkittävää on kuitenkin se, minkä tyyppistä epätietoisuutta he käyttävät. Sellaista, jolla on todennäköisyysjakauma. Sellaista, jolla voidaan tehdä sovelluksia. Sellaisia jotka jopa ratkovat muuten meille vaikeasti tavoitettavaa tietoa, kuten murtavat lukuja niiden alkulukutekijöihin. Selvästi kyseessä on epävarmuudesta ja oudoista asioista. Mutta mitään relativismia ne eivät ole.
Kuva on pitkällä valotusajalla otettu kuva kolikosta, jonka pistin pyörimään. Ne eivät kaukovaikuttaneet, vaikka niitä pisti pyörimään eri huoneissa. Eli en onnistunut lomittamaan niitä. (Johtuen kenties siitä että ne eivät olleet atomejen spinejä vaan kruunaa ja klaavaa) Mutta niistä sai kivan kuvan.

lauantai 28. helmikuuta 2009

Nothing Hill.

"All roads are blocked to a philosophy which reduces everything to the word ‘no.’ To ‘no’ there is only one answer and that is ‘yes.’ Nihilism has no substance. There is no such thing as nothingness, and zero does not exist. Everything is something. Nothing is nothing. Man lives more by affirmation than by bread."
(Victor Hugo, "Les Misérables")


Tyhjiö eli vakuumi tarkoittaa tässä jutussa tilaa, jossa ei ole mitään.

Koska metafysiikka käsittelee sitä, mitä on olemassa, voisi luulla että sillä ei olisi käsittelyvoimaa tyhjyyden suhteen. Kuitenkin jo Parmenides esitti kysymyksiä siitä onko tyhjä maailma mahdollinen, onko tyhjiöitä olemassa. Samoin negaation ja tyhjän käsitteitä on mietitty metafysiikassa melko paljon.

Ensimmäinen ongelma tyhjässä on se, että on monimutkaista sanoa onko täällä mitään "ei mitään". Tämä on merkittävää, koska yleisesti ottaen olemassaoloväitteissä on esitetty että ilmiön todistajan on todistettava että tämänkaltainen asia tai ilmiö on mahdollinen. Tyhjän ja tyhjiön määritteleminen olemassaolevaksi on kuitenkin hieman mutkikasta ; Tämän kautta kysymys "miksi on jotain sen sijaan että ei ole mitään" on yllättävän mutkikas kysymys. Kenellä on todistustaakka? Pitääkö jonkun voida osoittaa että "ei mikään" olisi ylipäätään mahdollinen, looginen ja relevantti esitys tai tila?

Asiaa on ratkaistu monella tavalla: Se on yleensä sidottu kysymykseen siitä "miksi on jotain eikä ei mitään".
1: Kiiston kautta: Aristoteles oli sitä mieltä että tyhjiö oli mieletön käsite, koska tila ei koostu "ei mistään". Kaikki, joka on, on jotakin. Tämä sopi hyvin yhteen hänen muoto -oppinsa perusteella. Hänelle kaikella oli muoto : Esimerkiksi kultasormuksella on sormuksen muoto, jota ilman se ei ole olemassa. Samoin kum kulta on kimpaleessa, sillä on muoto, kimpaleen muoto. "Tyhjä, olematon" maailma ei ollut olemassa - eikä sillä ollut muotoa, koska sekin olisi ollut "jotain" - joten sen käsittely ei ollut lainkaan järkevä vaihtoehto. Keskiajalla ajatusta kehiteltiin ajateltiin että luonto vastustaa tyhjiön syntymistä. Siksi niitä ei myöskään esiintynyt luonnossa. Koska Jumala oli kaikkivoipa, ei ongelmia tyhjiön logiikan kanssa ollut; Tavallaan tyhjiötä ei ollut, koska aina oli ollut Jumala, ja tavallaan Jumala oli luonut maailman, joten se toimi selityksenä sille miksi universumi oli, eikä ollut olematta.
2: Myönnön kautta: Jos asiaa lähestytään "yksinkertaisuuden kautta", eli otetaan nihilistinen kannanotto "Sano aina ei, ellei toisin ole syytä", niin silloin kaiken olemassaolo on todistettava, ja yksinkertaisin tila on silloin olematon, tyhjä. Silloin kysymys "miksi on jotain, eikä mitään" olisi vakavampi kysymys. Tällöin vaikeus onkin, miksi on jotain eikä ei mitään. Tätä on perinteisesti selitetty Jumalan luomistyöhön viitaten, mutta monet ovat kyselleet että eikö se Jumalakin ole kuitenkin "jotakin". Olematon ja ominaisuukseton Jumala kun kuitenkin viittaisi ateismiin. Tavallaan Jumala ei siis vastaakaan kysymykseen, vaan siirtää sen myöhemmäksi. Toisaalta tämä ei tee "jumalatonta" selitystapaa yhtään sen paremmaksi - pelkkä toisen näkökannan kritisointi ei ole todiste toisen näkemyksen puolesta. Arvo olisi annettava ns. "todistusaineistolle oman näkemyksen puolesta".
3: Kolmas tapa on propabilistinen lähestymistapa. Koska maailmamme on olemassa, me tiedämme että olemassaololla on jonkinlainen todennäköisyys. Tällöin asiaa lähestytään sitä kautta että vaikka jokin asia on "yksinkertaisin", täytyy ottaa huomioon se, onko se myös aktuaalinen. Pelkkä todennäköisyys kun ei tarkoita toteutumista. Näin kysymys muuttuu siihen, "kuinka todennäköistä olemassaolo on". Jos vaihtoehtoina on universumi, joka on ja universumi joka ei ole, se kumpi on todennäköisempi riippuukin siitä minkälaisia "lottokumponkeja" on tarjolla. Jos tätä taas jatketaan statistisella käsittelyllä jonka Peter van Inwagen teki vuonna 1996. Hän ajatteli tilannetta "äärettömän lottoarvonnan" kautta. Hän esitti että vaikka tyhjiö olisi miten epätodennäköinen ja harvinainen, voidaan kuitenkin kuvitella ääretön määrä arpajaisia. Tällöin mahdollisuus sille että edes yksi "arvonta" voittaa on itse asiassa tasan 1: On varmaa, että universumit ovat olemassa. Tosin tässä näkemyksessä on ongelmana se, että emme tiedä "montako arvontaa on suoritettu". Tätä kautta "täällä on jotain" ja "täällä ei ole mitään" vertailua on mahdotonta tehdä tietojen pohjalta. (Kenties tämän vuoksi olen agnostikko.)

Tieteellinen selittäminen on tietenkin tuonut oman lisänsä. Tiedemiehet stereotyyppisesti tarjoavat kausaalisia selityksiä. Tätä kautta tiede ei voisi ratkaista tätä kysymystä. Kuitenkin aina yhtä terävä Elliot Sober esitti, että tiedemiehet tarjoavat myös selityksiä, joita hän kutsuu nimellä "equilibrium explanations". Nämä selittävät ilmiöitä aktuaalisen tilan kautta, ja tässä analysoidaan mahdollisia lähtötiloja. Tällöin esimerkiksi selitetään se, miksi voimme hengittää vaikka olisi mahdollista että happiatomit olisivat huoneen toisessa päässä, sillä että kaikista järjestyksistä suurimmassa osassa happiatomeja on lähellä hengityselimistöämme.

Tutkimuksellisestikin tyhjiötä on lähestytty, ja aina ei ole mietitty universumin syntyjä syviä : 1640-luvulla Torricelli esitti, että hänen elohopealla täytettyyn ilmapuntariinsa muodostui tyhjiö. Tämä oli tietysti radikaalia, koska perinteisesti ajateltiin että tyhjiötä ei pitäisi olla luonnossa. Ensimmäisen tyhjiön muodostamiseen käytetyn ilmapumpun kehitti Otto von Guericke 1650. Tosin Aristoteelisen perinteen kunniaksi on sanottava, että näissä tyhjiöissä oli vain hyvin vähän ainetta. Ne eivät siis olleet täysin aineettomia tiloja. Ja luontokin taisteli kovasti tyhjiötä vastaan; Vakuumin pumppaaminen vaati paljon energiaa. Toisaalta kun vakuumi oltiin saatu aikaiseksi pallokuoren sisään, hevoset eivät jaksaneet vetää puolikkaita irti toisistaan, joten tälläisen kuoren sisään saadun tyhjiön rikkominen oli tietyillä tavoin vaikeaa, joten teleologisesti ajatellen tässä oli mielenkiintoisia ongelmia; Luonto ei "tavoitellutkaan" aina tyhjiön poistamista keinolla millä tahansa. Samoin Guericken kokeiden aikanaan hieman yllättäviä tuloksia olivat ne, että kynttilän liekit sammuivat tyhjiössä ja äänikin vaimeni, samoin hiiret kuolivat.

Tyhjiötä on lähestytty myös "moderneimmilla tieteillä".

Kvanttimekaniikka käsittelee tyhjiötä ja sen tulokset ovat yllättäviä: Sen mukaan tyhjiö, jossa ainetta ei olisi, ei pysyisi tyhjänä:
1: Jos sillä on reunat tai rajat, ne säteilevät mustan kappaleen säteilyä.
2: tilalla olisi joka tapauksessa aina nollapiste -energiaa, joka syntyy Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen vuoksi : Siitä, että painon tila on tunnettu suurella tarkkuudella, seuraa välittömästi, että painon liikemäärän epätarkkuus on suhteessa yhtä suuri. Niinpä on todennäköistä, että painolla on nollasta poikkeava nopeus ja liike-energia, eli nollapiste-energia. Ja koska nollapiste-energian olemassaolo ei vaadi, että värähtelijä olisi massallinen paino, jopa tyhjiöllä on tyhjiöenergia. Nollapiste-energiaa ei voi poistaa systeemistä, koska sitä vastaava energiatila on alin mahdollinen. Tähän liittyvä ilmiö on kvanttifluktuaatio, joka tarkoittaa sitä että tyhjiöenergia tuottaa hiukkasia tyhjiössä. Hendrik Casimir esitti, kuinka tyhjiöenergian olemassaolon voisi todistaa kokeellisesti, mutta Steven Lamoreaux onnistui tekemään kokeen vasta 50 vuotta myöhemmin. Lamoreaux onnistui myös mittaamaan tyhjiöenergian voimakkuuden. Tätä ilmiötä on esitetty jopa syyksi sille, miten universumimme on syntynyt. Tämä on sinänsä erikoinen tulos, että se sotii melko paljon "arkijärkeä" vastaan. Kvanttimekaniikan mukaan "ei mistään" tuleekin "jotakin", ja itse asiassa pakosta.