5 Gedachte-experimenten die je hersenen doen smelten

Albert Einstein maakte beroemd gebruik van "gedachte-experimenten" (dat wil zeggen grote "wat-als" -scenario's die moeilijk - zo niet onmogelijk - zouden zijn om in een laboratoriumomgeving uit te voeren) om zijn revolutionaire theorieën te vormen.

Deze theorieën waren natuurlijk meer dan alleen maar fantasierijk navelstaren; ze werden ondersteund met veel peer-reviewed wiskunde. De rol die gedachte-experimenten speelden bij het verlichten van het pad zou echter niet moeten worden bagatelliseerd. In feite werden veel grote wetenschappelijke ontdekkingen voorspeld door denkbeeldige scenario's die decennia lang werden gesteld (soms millennia, zoals je hieronder zult zien) voordat de wetenschap manieren vond om ze te testen.

Gedachte experimenten helpen wetenschappers om te bepalen welke vragen ze zouden moeten stellen, zelfs als ze nog niet over de middelen beschikken om ze te beantwoorden. Veel gedachte-experimenten verdiepen zich in zaken als geavanceerde natuurkunde-principes (bijvoorbeeld de beroemde kat van Schrödinger), maar er zijn er ook een aantal waarvoor geen promotie nodig is.

Hier zijn vijf overwegend wiskunde-vrije gedachte-experimenten om je hersenen een beetje te laten smelten (waarvan sommige de wetenschap heeft ingehaald, waarvan sommige nog steeds aanleiding geven tot debat). Ze zijn misschien leuk om op te geven, maar houd er rekening mee dat deze stukjes retorische eigenzinnigheid zeer reële gevolgen kunnen hebben als de wetenschap ooit zou inhalen.

1) Kwam Captain Kirk in elke aflevering van Star Trek ?

Wist je dat je gisteravond stierf? Nou, dat deed je wel. Maar je werd vervangen door een exacte replica met dezelfde fysieke eigenschappen - zelfs dezelfde herinneringen - aan de 'jij' die stierf. Geloof me niet? Het zou heel moeilijk zijn om ongelijk te bewijzen.

Dat is het basisconcept van het 'Swampman'-gedachte-experiment van de filosoof Donald Davidson in de late jaren tachtig. In dit experiment reist een man door een moeras en gedood door een bliksemflits, maar - bij toeval - treft een andere bliksemflits een nabijgelegen moeras en herschikt alle organische deeltjes om een ​​exacte replica te maken (inclusief alle herinneringen en dergelijke)) van de man die is vermoord. De nieuwe moerasman wordt wakker en leeft de rest van het leven van de overleden man.

Is deze nieuwe "moerasman" dezelfde man als de replica (en niet te vergeten de rest van de wereld) het verschil niet kan zien? Dat hangt af van wat je als het 'zelf' beschouwt. (Dit specifieke experiment roept ook veel interpretaties op met betrekking tot verschillende theorieën over vele werelden - er is overal veel navelstaren te zien.)

Het hele swampman-scenario lijkt een onnodig ingewikkelde manier om deze vraag te stellen. Vooral als we een veel benaderbare metafoor hebben met betrekking tot replica's uit science fiction: de transporter van Star Trek .

Dus, denk er op deze manier aan - elke keer dat kapitein Kirk door de transporteur ging, stierf hij eigenlijk en liet hij een replica van zichzelf opnieuw bouwen op de planeet hieronder? Wat de rest van het universum betreft (inclusief de "nieuwe kapitein Kirk") verandert er niets. De enige persoon die zich zal realiseren dat iets verkeerd is, is Kirk 1.0, die gewoon zonder pardon werd vermoord.

Dit klinkt allemaal misschien interessant - als het uiteindelijk nutteloos is - nadenkend, maar dat is misschien niet altijd het geval. In de niet al te verre toekomst kunnen we heel goed een manier vinden om 1) teleporteren a la Star Trek of 2) onze geest te uploaden in digitale vorm in alle Kurzweil-stijl. En het is misschien in ons beste belang om eerst kennis te maken met dit soort vragen - zou u niet willen weten of u zelfmoord pleegde telkens wanneer iemand "u opstraalde"?

2) Alle voorsprong is onoverkomelijk

Enkele van de meest beroemde en duurzame gedachte-experimenten zijn het handwerk van een oude Griekse filosoof, Zeno van Elea (er is enige discussie over de vraag of moderne wetenschap en wiskunde eindelijk "Zeno's paradoxen" hebben beantwoord, maar meer daarover hieronder). Blijkbaar had ol 'Zeno gekke vrije tijd op zijn handen, waardoor hij onnodige intrigerende problemen kon verzinnen, zoals de beroemde' Achilles and the Tortoise '.

Achilles was de grote held van de Griekse overlevering die, volgens Zeno's experiment, besloot een schildpad uit te dagen voor een voetrace. Er wordt niet uitgelegd waarom Achilles voelde dat dit het beste gebruik van zijn tijd was, maar dergelijke details zijn niet belangrijk.

Volgens Zeno had Achilles zoveel vertrouwen in zijn schildpadvaardigheden dat hij zijn tegenstander een flinke voorsprong gaf. Natuurlijk, zelfs met deze handicap, moeten de grote Achilles - om nog maar te zwijgen over een volwassen volwassen mens - de schildpad gemakkelijk inhalen en opnieuw de dominantie van de mensheid over de testudines bevestigen, toch?

Nou, zo blijkt, niet zo veel. Gezien door een bepaald logisch filter, is het eigenlijk onmogelijk voor arme Achilles om deze race ooit te winnen. Klinkt hier iets funky? Laten we eerst het probleem horen zoals beschreven door Aristoteles van Physics: Book VI:

Laat me proberen het uit te leggen. In dit gedachte-experiment gaan we ervan uit dat Achilles en de schildpad met constante snelheden racen: respectievelijk zeer snel en zeer langzaam. Op een bepaald punt in de race bereikt Achilles het oorspronkelijke startpunt van de schildpad. Maar in de tijd dat het Achilles nodig had om daar te komen, is de schildpad vooruit gegaan. Dus, dan zou Achilles de volgende taak zijn om de nieuwe kloof tussen hemzelf en de schildpad te dichten, maar tegen de tijd dat hij dat deed, zou de schildpad weer iets kleiner naar voren zijn gegaan. Het proces herhaalt zich dan steeds opnieuw. Achilles wordt altijd geconfronteerd met een nieuwe (indien kleinere) kloof die moet worden overbrugd. De afhaalmaaltijden: de grote Achilles verliest een race tegen een grote domme sjokende schildpad en geen tekort is ooit te overwinnen.

Natuurlijk is dit niet de realiteit. Elke valide mens (laat staan ​​een topsporter) kan gemakkelijk een slowpoke-schildpad inhalen, zelfs met een (redelijk overtrefbare) voorsprong. Maar alleen omdat de conclusie onjuist is, betekent dit niet dat je eenvoudigweg de logica kunt ontkennen die je daar heeft gebracht. Je kunt hier een vrij gedetailleerde weerlegging van de situatie lezen die de schijnbare paradox vastlegt op een verkeerde interpretatie van oneindigheid. Ondertussen zouden aanhangers van de kwantummechanica zeggen dat de oplossing ons onvermogen is om te weten waar een object zeker is. Maar dit laat zien hoe een gedachte-experiment kan helpen om dieper onderzoek te stimuleren.

3) We mogen eigenlijk niets doen

Hier is er nog eentje van onze oude vriend Zeno, en het is een denker over de aard van beweging (en nogmaals, er is enige discussie over de vraag of de hedendaagse wetenschap het bevredigend heeft beantwoord).

Stel je eerst voor dat iemand een pijl op een doelwit afvuurt op een paar tientallen voet afstand. "Hier is nog een mooi voorbeeld van elementaire Newtoniaanse fysica die werkt zoals het hoort", zou je kunnen denken. Wanneer dit echter door een heel bijzonder logisch filter wordt bekeken, zou dit absoluut onmogelijk moeten zijn.

Laten we zeggen dat je de tijd op een bepaald punt langs het traject van de pijl hebt bevroren (allemaal in Langoliers- stijl, als je super duister wilt worden). Op dat specifieke moment hangt de pijl in de ruimte op een enkele locatie. Op elk moment van de tijd vindt er geen beweging plaats. De pijl kan zich alleen op de ene of de andere plaats bevinden en nooit ertussenin. Dus hoe komt het van het ene moment op het andere als er nooit een moment is waarop het zich tussen de twee plaatsen bevindt? Niets zou eigenlijk zijn positie van het ene moment naar het volgende moeten kunnen veranderen.

Natuurlijk is dit niet echt een probleem. Dingen bewegen de hele tijd willy-nilly de hele tijd, ondanks een degelijke duizend jaar oude logische discussie over waarom ze dat niet zouden moeten kunnen. Er zijn enkele fysische verklaringen van de bovenste plank over waarom beweging eigenlijk mogelijk is, maar er blijft enige discussie over of Zeno's paradoxen echt naar tevredenheid zijn beantwoord. Er is ten minste één beeld van het universum dat stelt dat we nooit iets zouden moeten kunnen doen .

4) De realiteit bestaat niet echt

We observeren allemaal de wereld op precies dezelfde manier, toch? Nou, het wordt steeds duidelijker dat dat eigenlijk niet zo is. En de aard van observatie en begrip staat centraal in een probleem van de 17e-eeuwse filosoof William Molyneux.

Hier is hoe hij het probleem verwoordde in een brief aan collega-professionele overdenker, John Locke:

Kort gezegd is de vraag bij de hand of een blinde persoon die heeft geleerd om basisvormen door aanraking te onderscheiden, in staat zou zijn die objecten te onderscheiden wanneer ze plotseling de kracht van het gezichtsvermogen ontvingen? Met andere woorden, vertaalt informatie van de ene sensatie naar de andere, of associëren we ze alleen in onze geest? We weten eigenlijk het antwoord hierop, dus denk eens na.

Deze vraag heeft tot veel discussie geleid sinds het eeuwen geleden voor het eerst werd gesteld. Maar het blijkt dat de medische wetenschap in de zeer recente geschiedenis is gevorderd tot het punt waarop we visie kunnen teruggeven aan sommige mensen en daarom deze vraag kunnen beantwoorden (en het antwoord was "nee", mensen zijn niet in staat om tastbaar gevoel te vertalen in visuele informatie).

Maar hier zien we de waarde van gedachte-experimenten: de hedendaagse experimentator zou waarschijnlijk nooit gedacht hebben om dit echte experiment zelfs maar te proberen als filosofen er de afgelopen eeuwen niet mee hadden geworsteld.

5) Als een Google-auto iemand moet doden, wie moet het dan zijn?

Stel je dit eens voor: je zit op een brug met uitzicht op een reeks trolleybanen en je merkt dat vijf mensen aan het spoor zijn vastgebonden door een sluwe (en vermoedelijk snorren) schurk. Dan zie je een uit de hand gelopen trolley over de rails rennen, die zeker de ongelukkige mensen zal doden tenzij iemand tussenbeide komt. Oh nee!

MAAR op dat moment besef je dat je je brug deelt met een gigantische dikke man, die - als je hem voor de trolley zou duwen - genoeg omtrek zou hebben om de trolley te stoppen en de vijf gebonden mensen te redden, hoewel hij zal zeker worden gedood. (In dit scenario bent u te dun om de trolley te stoppen.)

U staat nu voor de volgende opties: 1) Niets doen en de vijf mensen zullen sterven, of 2) Duw de dikke man voor de trolley en offer hem op voor de vijf mensen. In beide scenario's, bent u überhaupt verwijtbaar in de dood van deze onschuldige mensen? Moet de wet onderscheid maken?

Dit dilemma is op een aantal manieren aangepast, waaronder versies waarin de vijf mensen (of de dikke man) zijn vervangen door een verwerpelijke schurk. Het verhaal roept veel navelstaren op over schuld en hiërarchie van waarden met weinig praktische implicaties… tot voor kort.

Deze vraag is van zeer groot belang omdat we wegen en snelwegen delen met een toenemend aantal voertuigen zonder bestuurder. En, zeker, deze voertuigen (of liever, hun softwareontwikkelaars) zullen met vergelijkbare scenario's worden geconfronteerd, maar degenen waarin de uitkomsten verre van zeker zijn als in het oorspronkelijke probleem.

Moet een auto zonder bestuurder een andere rijstrook inslaan om een ​​klein kind te vermijden dat zojuist de straat op is gerend? Moet het snel stoppen om te voorkomen dat hij een galopperend hert raakt terwijl hij weet dat er een snel rijdende auto achter zit? Veranderen deze beslissingen als het voertuig zonder bestuurder een gevangenisbus is die veroordeelde moordenaars vervoert, of misschien een ambulance met een zwangere vrouw die naar het ziekenhuis gaat om een ​​tweeling te baren? Als iemand in deze scenario's wordt gedood of gewond, wie moet dan ter verantwoording worden geroepen?

Dit is een van die momenten waarop problemen vanuit de wolken naar de oppervlakte afdalen. Zelfs als de technologie er nog niet is, kan het geen kwaad om erover te beginnen praten. Zie voor meer informatie Het dilemma van het onderwijzen van ethiek aan zelfrijdende auto's.