5 мислени експеримента, които ще стопят мозъка ви

Някои науки са твърде големи, опасни или странни, за да се случат в лаборатория.

От Еван Дашевски

Алберт Айнщайн се възползва от „мисловни експерименти“ (т.е. грандиозни сценарии „какво ще стане“, които биха били трудни - ако не и невъзможни за провеждане в лабораторни условия), за да формира революционните си теории.

Тези теории, разбира се, бяха повече от обикновен поглед на пъпа; те бяха подкрепени с много рецензирана математика. Въпреки това, ролята, която мисловните експерименти играят в осветяването на пътя, не бива да се омаловажава. Всъщност много велики научни открития бяха предсказани от въображаеми сценарии, които са били позиционирани десетилетия (понякога хилядолетия, както ще видите по-долу), преди науката да намери начини да ги тества.

Мисловните експерименти помагат на учените да намерят кои въпроси трябва да си зададат, дори ако все още не разполагат с инструментите, на които да отговорят. Много мислещи експерименти се задълбочават в неща като напреднали принципи на физиката (известната котка на Шрьодингер, например), но има и няколко, които не изискват докторска степен.

Ето пет предимно мисловни експеримента без математика, за да разтопите мозъка си само малко (някои от които науката застигна, някои от които все още водят до дебати). Може да им е забавно да разсъждавате, но имайте предвид, че тези битове на риторична причудливост може да имат съвсем реални последствия, ако науката някога ги настигне.

1) Капитан Кирк умря ли във всеки епизод на „Стар Трек“?

Знаете ли, че сте починали снощи? Е, ти го направи. Но бяхте заменени с точна реплика, която има всички едни и същи физически качества - дори същите спомени - на „ти“, който умря. Не ми вярвате? Е, наистина би било трудно да се докаже грешно.

Това е основната концепция на мисловния експеримент „Swampman”, поставен от философа Доналд Дейвидсън в края на 80-те години. В този експеримент човек пътува през блато и е убит от гръмотевичен болт, но - по случайност - друг болт от мълния удари близко блато и пренарежда всички органични частици, за да създаде точна реплика (включително всички спомени и подобни ) на убития мъж. Новият Swampman се събужда и живее останалата част от живота на починалия човек.

Дали този нов Swampman е същия човек, ако репликата (да не говорим за останалия свят) не може да каже разликата? Това зависи от това, което смятате за „аз“. (Този конкретен експеримент също подтиква много интерпретации, свързани с различни теории на много светове - има много пъпки, които трябва да се гледат навсякъде.)

Целият сценарий на Swampman изглежда като ненужно объркан начин да се постави този въпрос. Особено когато имаме далеч по-достъпна метафора относно реплики от научната фантастика: Преносителят от „Стар Трек“.

Така че, помислете си по този начин - всеки път, когато капитан Кърк премина през транспортьора, той наистина ли умря? И дали реплика на себе си е преустроена на планетата отдолу? Що се отнася до останалата част от Вселената (включително „новия капитан Кирк“), нищо не се променя. Единственият човек, за когото нещо е погрешно, е Kirk 1.0, който просто бе безцеремонно убит.

Всичко това може да звучи интересно - ако в крайна сметка е безполезно - размишляване, но това не винаги може да е така. В не твърде далечното бъдеще може много да намерим начин да 1) телепортираме материя a la Star Trek или 2) да качим умовете си в цифрова форма, всички в стил Kurzweil. И може би е в наш интерес да се справим първо с тези въпроси - не бихте ли искали да знаете дали се самоубивате всеки път, когато някой ви „излъчи“?

2) Всички стартове на главата са непреодолими

Някои от най-известните и трайни мисловни експерименти са дело на древногръцки философ Зенон от Елея (има известен дебат дали съвременната наука и математика най-накрая е отговорила на „Парадоксите на Зенон“, но повече за това по-долу). Очевидно Зенон имаше лудо свободно време на ръцете си, което му позволи да измисли ненужно интригуващи трудности като известните „Ахил и костенурка“:

Ахил бил големият герой от гръцката ера, който според експеримента на Зенон решил да предизвика костенурка на състезание с крака. Според Зенон, Ахил бил толкова уверен в своите състезателни способности на костенурките, че даде на опонента си значителен старт. Разбира се, дори и при този хендикап, великият Ахил - да не говорим за нито един работоспособен възрастен човек - трябва лесно да изпревари костенурката и отново да циментира господството на човечеството над тестудините, нали?

Е, както се оказва, не толкова. Когато бъде видян през определен логически филтър, всъщност е невъзможно бедният Ахил да спечели някога тази надпревара. Нещо звучи фънки тук? Първо нека чуем проблема, както е описан от Аристотел от Физика: Книга VI:

В състезание най-бързият бегач никога не може да изпревари най-бавния, тъй като преследвачът първо трябва да стигне до точката, от която преследваният старт, така че по-бавният трябва винаги да държи преднина.

Нека се опитам да обясня. В този мисловен експеримент приемаме, че Ахил и костенурката се състезават с постоянна скорост: съответно много бърза и много бавна. В един момент от състезанието Ахил достига първоначалната начална точка на костенурката. Но във времето, в което Ахил отне там, костенурката се придвижи напред. И така, следващата задача на Ахил ще бъде да поправи новата пропаст между себе си и костенурката, но до момента, в който направи това, костенурката отново щеше да се придвижи напред с малко по-малко количество. След това процесът се повтаря отново и отново. Ахил винаги е изправен пред нова (ако е по-малка) празнина, която трябва да преодолее. Излитането: Големият Ахил губи състезание до голяма тъпа костенурка и никой дефицит никога не е преодолим.

Разбира се, това не е реалност. Всеки работоспособен човек (да не говорим за топ спортист) лесно би могъл да изпревари костенурката с бавен ход дори с (разумно преодолимо) олово. Но въпреки че заключението му е неправилно, не можете просто да отричате логиката, която ви е завела там. Можете да прочетете доста подробно опровержение на ситуацията тук, което приковава очевидния парадокс към погрешно тълкуване на безкрайността. Междувременно съмишленици на квантовата механика биха казали, че решението е неспособността ни да знаем къде точно е определен обект. Но това показва как мисловен експеримент може да помогне за по-задълбочено проучване.

3) Всъщност не трябва да сме способни да правим нещо

Ето още един от стария ни приятел Зенон и той мисли за природата на движението (и за пореден път има някакъв дебат дали съвременната наука е отговорила задоволително на него).

Първо, представете си някой да стреля със стрела в мишена на няколко десетки фута. „Ето още един прекрасен пример за елементарната нютонова физика, която работи както трябва“, може да си помислите. Въпреки това, когато се гледа през много специфичен логически филтър, това трябва да е абсолютно невъзможно.

Нека сега да кажем, че просто сте замразили време в някакъв момент по траекторията на стрелката (всички стилове на Langoliers, ако искате да отидете супер неясни). В този момент стрелката е спряна в пространството на едно място. Във всеки един момент не се случва движение. Стрелката може да бъде само на едно или друго място и никога между тях. И така, как се преминава от един миг в друг, ако никога не е момент, когато е между двете места? Всъщност нищо не трябва да може да промени позицията си от един миг на следващ.

Разбира се, това всъщност не е проблем. Нещата се движат волно-неволно навсякъде, въпреки здравия логичен спор за хилядолетия за това защо не трябва да могат. Има някои обяснения на физиката на най-горния етаж, защо движението всъщност е възможно. Но остава известно разискване дали парадоксите на Зенон наистина са отговорили задоволително.

4) Реалността наистина не съществува

Всички наблюдаваме света по един и същ точен начин, нали? Е, става все по-очевидно, че това всъщност не е така. А естеството на наблюдението и разбирането е в центъра на проблем, поставен от философа от 17-ти век Уилям Молиньо.

Ето как той формулира проблема в писмо до колегата си професионален размишлятел Джон Лок:

„Да предположим, че човек се е родил сляп и вече възрастен и е научен чрез докосването му да прави разлика между куб и сфера от един и същи метал и най-вече от една и съща големина, така че да каже, когато почувства едното и другото, което е кубът, който е сферата. Да предположим, че тогава кубът и сферата, поставени на маса, и слепият човек направи, за да види: запитване, Дали погледът му, преди да ги докосне, сега можеше да различи и да каже кой е глобусът, кой куб? На което острият и разумен предложител отговаря: „Не. Защото макар и да е придобил опит как земното кълбо и как кубът влияят на докосването му; все пак той все още не е преживял, че това, което влияе на докосването му така или така, трябва да повлияе на зрението му така или така ... "

Накратко, въпросът е дали слепец, който се е научил да различава основни форми чрез допир, би могъл да различи тези обекти, когато изведнъж получи силата на зрението? С други думи, превежда ли информация от едно усещане в друго или ги свързваме само в съзнанието си? Всъщност знаем отговора на този, така че направете вашите предположения сега.

Този въпрос предизвика много дебати, тъй като беше поставен за първи път преди векове. Но както се оказва, в най-новата история медицинската наука напредва дотам, че можем да върнем зрението на някои хора и следователно да отговорим на този въпрос - а отговорът е не, хората не са в състояние да преведат тактилното усещане във визуална информация ,

Но тук виждаме стойността на мисловните експерименти: Съвременният експериментатор вероятно никога не би се замислил дори да опита този реален експеримент, ако философите не се бореха с него през предходните векове.

5) Ако кола на Google трябва да убие някого, кой трябва да бъде?

Представете си това: Вие сте на мост с изглед към пътечки от колички и забелязвате, че петима души са били вързани към коловозите от отвратителен (и вероятно предполагащ мустаци) злодей. След това виждате количка с извън контрол, която се е спускала по коловозите, което със сигурност ще убие нещастните хора, освен ако някой не се намеси. О, не!

В този сценарий сте твърде мършави, за да спрете количката. Но разбирате, че споделяте моста си с гигантски дебелак, който - ако го бутате пред количката - ще има достатъчно обхват, за да спре количката и да спаси петимата обвързани хора, въпреки че със сигурност ще бъде убит ,

Сега сте изправени пред следните опции: 1) Не правете нищо и петимата ще умрат, или 2) Натиснете дебелия човек пред количката и го пожертвайте за петимата души. И в двата сценария изобщо ли сте виновни за смъртта на тези невинни хора? Трябва ли законът да прави разлика?

Тази труда е адаптирана по много начини, включително версии, в които петимата души (или дебелия човек) са заменени с укорим злодей. Историята подтиква много пъпа, взирайки се в виновност и йерархия на ценностите с малко практически последици. , , Доскоро.

Този въпрос предизвиква много непосредствено безпокойство, тъй като споделяме пътища и магистрали с все по-голям брой превозни средства без водачи. И, за да бъдем сигурни, тези превозни средства (или по-скоро техните разработчици на софтуер) ще се сблъскат с подобни сценарии, но такива, при които резултатите ще са далеч от толкова сигурни, колкото са в първоначалния проблем.

Трябва ли автомобил без шофьор да влезе в друга лента, за да избегне малко дете, което току-що изтича на улицата? Трябва ли да направи пълна спирка, за да не удари галопиращ елен, знаейки, че зад него има скоростна кола? Променят ли се тези решения, ако превозното средство без шофьор се случи като затворнически автобус, превозващ осъдени убийци, или може би линейка с бременна жена, която се отправя към болницата, за да роди близнаци? Ако някой е убит или ранен при тези сценарии, кой трябва да носи отговорност?

Това е един от онези времена, когато проблемите се спускат от облаците на земята. Дори ако технологията все още не е тук, не би могло да навреди да започнем да говорим за нея.

Прочетете още: Дилемата на преподаването на етика на автомобилите, които управляват самостоятелно.

Първоначално публикуван на www.pcmag.com.