Σαμπίν Χοσενφέλντερ: “Ίσως το σύμπαν να είναι ένας γιγάντιος εγκέφαλος”

Tο άρθρο της Σαμπίν Χοσενφέλντερ στο περιοδικό Time με αυτόν τον προβοκατόρικο -αλλά λογικό όπως θα δούμε- τίτλο έχει κάνει μεγάλη αίσθηση, και εκτός των ανθρώπων της επιστήμης. Η ίδια είναι ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Προηγμένων Σπουδών της Φρανκφούρτης, με περισσότερα από ογδόντα ερευνητικά άρθρα δημοσιευμένα σχετικά με τα θεμέλια της φυσικής, συμπεριλαμβανομένης της κβαντικής βαρύτητας, της φυσικής πέρα από το τυπικό μοντέλο, της σκοτεινής ύλης και των κβαντικών θεμελίων. Και η θέση της ότι το σύμπαν μπορεί αν είναι ένας μεγάλος εγκέφαλος σίγουρα μας ιντριγκάρει.

Ακολουθεί το κείμενο της όπως το δημοσίευσε για χάρη του αμερικανικού περιοδικού:

“Το σύμπαν μας εμπεριέχει περίπου 200 δισεκατομμύρια γαλαξίες, οι οποίοι δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένοι -υπό την έλξη της βαρύτητας, σχηματίζουν σμήνη και τα σμήνη σχηματίζουν υπερσμήνη. Ανάμεσα σε αυτά τα σμήνη, λοιπόν, οι γαλαξίες ευθυγραμμίζονται κατά μήκος λεπτών νημάτων, των “γαλαξιακών νημάτων”, που μπορεί να έχουν μήκος αρκετών εκατοντάδων εκατομμυρίων έτη φωτός. Τα γαλαξιακά σμήνη και νημάτα περιβάλλονται από κενά που περιέχουν πολύ λίγη ύλη. Συνολικά, ο κοσμικός ιστός μοιάζει κάπως με τον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Για να είμαστε πιο ακριβείς, η κατανομή της ύλης στο σύμπαν μοιάζει λίγο με το “connectome”, δηλαδή το δίκτυο των νευρικών συνδέσεων στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Οι νευρώνες στον ανθρώπινο εγκέφαλο, επίσης, σχηματίζουν συστάδες και συνδέονται με άξονες, που είναι μακριές νευρικές ίνες που στέλνουν ηλεκτρικά ερεθίσματα από τον έναν νευρώνα στον άλλο.

Η ομοιότητα μεταξύ του ανθρώπινου εγκεφάλου και του σύμπαντος δεν είναι μία επιφανειακή ιδέα. Έχει αναλυθεί αυστηρά σε μια μελέτη του 2020 από τον Ιταλό αστροφυσικό, Φράνκο Βάτζα, και τον νευροεπιστήμονα, Αλμπέρτο Φελέττι. Υπολόγισαν πόσες δομές διαφορετικών μεγεθών υπάρχουν στο σύνδεσμο του ανθρώπινου εγκεφάλου και στον κοσμικό ιστό και επισήμαναν “μια αξιοσημείωτη ομοιότητα”.

Η βαθύτερη φωτογραφία του Σύμπαντος όπως δημοσιεύτηκε απ’ τη NASA στις 11 Ιουλίου του 2022. NASA/ESA/CSA/STScI via AP AP

Βρήκαν, λοιπόν, ότι τα δείγματα εγκεφάλου σε κλίμακες κάτω από περίπου 1 χιλιοστό και η κατανομή της ύλης στο σύμπαν μέχρι περίπου 300 εκατομμύρια έτη φωτός είναι δομικά παρόμοια. Θα μπορούσε δηλαδή το σύμπαν να είναι ένας γιγαντιαίος εγκέφαλος μέσα στον οποίον ο γαλαξίας μας αποτελεί απλώς έναν νευρώνα; Θα μπορούσαμε δηλαδή να γινόμαστε μάρτυρες του αυτοστοχασμού του ενώ επιδιώκουμε τις δικές μας σκέψεις;

Σίγουρα, δεν ξέρουμε τι είναι η συνείδηση. Αλλά ξέρουμε ότι τα μόνα πράγματα για τα οποία είμαστε εύλογα σίγουροι ότι μπορούν να σκεφτούν -οι εγκέφαλοι- ότι έχουν πολλές συνδέσεις και στέλνουν πολλές πληροφορίες πέρα δώθε μέσω αυτών των συνδέσεων. Ακόμη και αν δεν καταλαβαίνουμε τη συνείδηση, η υψηλή συνδεσιμότητα και η γρήγορη σηματοδότηση φαίνονται αγώγιμα στη σκέψη. Το ότι το σύμπαν είναι δομικά παρόμοιο με τον εγκέφαλο εγείρει το ερώτημα αν έχει παρόμοιες ικανότητες σκέψης.

ΠΟΛΥ ΜΕΓΑΛΟ ΓΙΑ ΝΑ ΣΚΕΦΤΕΙ

Το σύμπαν, ωστόσο, είναι διαφορετικό από τον ανθρώπινο εγκέφαλο με διάφορους τρόπους, κυρίως επειδή διαστέλλεται, και η διαστολή του επιταχύνεται. Εάν τα σμήνη γαλαξιών ήταν οι νευρώνες του σύμπαντος, τότε θα πετούσαν χωριστά το ένα από το άλλο με ολοένα αυξανόμενη ταχύτητα –και ήδη το κάνουν εδώ και μερικά δισεκατομμύρια χρόνια.

Μια άλλη σημαντική διαφορά είναι ότι χρειάζεται πολύς χρόνος για να διασχίσουν τα σήματα το σύμπαν. Οι νευρώνες στον ανθρώπινο εγκέφαλο στέλνουν περίπου 5 έως 50 σήματα το δευτερόλεπτο. Τα περισσότερα από αυτά τα σήματα (το 80%) είναι μικρής απόστασης, διανύοντας απόσταση μόνο περίπου ενός χιλιοστού, αλλά περίπου το 20% κινούνται σε μεγάλες αποστάσεις, συνδέοντας διαφορετικά μέρη του εγκεφάλου. Χρειαζόμαστε και τα δύο για να σκεφτούμε. Τα σήματα στον εγκέφαλό μας ταξιδεύουν με περίπου 100 μέτρα το δευτερόλεπτο, ένα εκατομμύριο φορές πιο αργά από την ταχύτητα του φωτός. Αλλά ο εγκέφαλος είναι μικρός και χρειάζονται μόνο κλάσματα δευτερολέπτων για να κολλήσουν τα σήματα σε αυτόν.

Το σύμπαν, αντίθετα, έχει σήμερα διάμετρο περίπου 90 δισεκατομμύρια έτη φωτός και -όπως μας δίδαξε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν- τίποτα δεν ταξιδεύει πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός. Αυτό σημαίνει ότι αν μια πλευρά του υποθετικού σύμπαντος-εγκεφάλου ήθελε τουλάχιστον να λάβει υπόψη του την άλλη πλευρά του, αυτό θα χρειαζόταν 90 δισεκατομμύρια χρόνια ακόμη και με την ταχύτητα του φωτός. Και η αποστολή ενός μόνο σήματος στον πλησιέστερο νευρώνα μας, το σμήνος γαλαξιών M81, θα χρειαζόταν τουλάχιστον 11 εκατομμύρια χρόνια.

Αυτό σημαίνει ότι -σύμφωνα με το αισιόδοξο σενάριο- το σύμπαν μπορεί να έχει διαχειριστεί περίπου 1000 ανταλλαγές μεταξύ των πλησιέστερων νευρώνων του από τη Μεγάλη Έκρηξη. Αν αφήσουμε τις συνδέσεις μεγάλης εμβέλειας εντελώς στην άκρη, αυτό είναι περίπου όσο ο εγκέφαλός μας σε 3 λεπτά. Και η ικανότητα του σύμπαντος να συνδέεται με τον εαυτό του μειώνεται με τη διαστολή του, οπότε από εδώ και πέρα τα πράγματα χειροτερεύουν

Αυτό σημαίνει ότι αν το σύμπαν σκέφτεται, δεν σκέφτεται πολύ. Για τους περισσότερους φυσικούς, αυτό είναι και το τέλος των όσων συζητάμε. Τι γίνεται όμως αν το σύμπαν δεν είναι τόσο μεγάλο όσο φαίνεται;

ΟΛΑ ΣΥΝΔΕΟΝΤΑΙ

Ερευνητές της εταιρείας DeepMind που ανήκει στην Google δίδαξαν πρόσφατα φυσική σε ένα μηχάνημα τεχνητής νοημοσύνης. Τροφοδότησαν με ώρες βίντεο το πρόγραμμα του υπολογιστή και έμαθαν, μεταξύ άλλων, ότι τα αντικείμενα δεν εξαφανίζονται αυθόρμητα, αλλά μετακινούνται συνεχώς από ένα μέρος σε κοντινά μέρη. Στη φυσική, αυτό το ονομάζουμε “τοπικότητα”. Είναι μια από τις πιο βασικές ιδιότητες της φύσης. Και είναι από αυτά που καταλαβαίνουμε λιγότερο.

Δεν είναι μόνο ότι δεν καταλαβαίνουμε γιατί το σύμπαν σέβεται την τοπικότητα. Δεν είμαστε σίγουροι ότι η τοπικότητα παραμένει έγκυρη στην υποατομική σφαίρα. Αν όχι, τότε αυτό θα μπορούσε να έχει βαθιές συνέπειες. Θα μπορούσε να είναι ότι ο ίδιος ο χώρος έχει πολύ περισσότερες συνδέσεις από ό,τι παρατηρούμε, μη τοπικές, που δεν μοιάζουν με τις πύλες: πας σε ένα άκρο και τηλεμεταφέρεσαι στιγμιαία σε διαφορετικό μέρος.

Αυτές οι μη τοπικές συνδέσεις θα πρέπει να είναι πολύ μικρές για εμάς, διαφορετικά θα τις είχαμε ήδη παρατηρήσει. Αλλά και πάλι θα συνέδεαν το διάστημα με τον εαυτό του. Με αυτόν τον τρόπο, δύο μέρη που πιστεύουμε ότι βρίσκονται σε αντίθετα άκρα του σύμπαντος μπορεί να είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Το σύμπαν θα ήταν μόνο φαινομενικά μεγάλο, μια ψευδαίσθηση που γεννήθηκε από την περιορισμένη μας αντίληψη.

Οι συνάδελφοί μου στη φυσική κάνουν εικασίες σχετικά με αυτό για διάφορους λόγους. Πρώτον, γνωρίζουμε ότι τα κβαντικά εφέ μπορούν να δημιουργήσουν ισχυρές μη τοπικές συνδέσεις μεταξύ των σωματιδίων. Αυτή η “διαπλοκή”, όπως λέγεται, είναι που δίνει στους κβαντικούς υπολογιστές το προβάδισμά τους. Η διαπλοκή δεν επιτρέπει τη μη τοπική μεταφορά πληροφοριών, αλλά μας λέει ότι η γνωστή τοποθεσία των σφαιρών που κυλούν σε κεκλιμένα επίπεδα δεν είναι το μόνο στο οποίο πρέπει να σταθούμε.

Γνωρίζουμε επίσης ότι η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν περιέχει σκουληκότρυπες που αποτελούν σύντομους δρόμους μεταξύ τόπων που φαίνονται να βρίσκονται μακριά. Ενώ οι μεγάλες σκουληκότρυπες δεν μπορούν να υπάρχουν στο σύμπαν μας επειδή θα έκλειναν αμέσως, το τι θα έκαναν οι σκουληκότρυπες στο κβαντικό βασίλειο, κανείς δεν ξέρει πραγματικά. Για να το μάθουμε, θα χρειαζόμασταν μια θεωρία για τις κβαντικές ιδιότητες του διαστήματος, την οποία -παρά τα 80 και πλέον χρόνια αναζήτησης- δεν έχουμε βρει ακόμα. Πολύ πιθανό, ωστόσο, οι κβαντικές σκουληκότρυπες να δημιουργούν μη τοπικές συνδέσεις.

“Όσο τρελό κι αν ακούγεται, η ιδέα ότι το σύμπαν είναι ευφυές είναι συμβατή με όλα όσα γνωρίζουμε μέχρι τώρα”. AP Photo/Schalk van Zuydam AP

Τέλος, υπάρχει το ζήτημα ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να καταστρέψουν πληροφορίες. Μόλις διασχίσετε τον ορίζοντα, φαίνεται ότι θα πρέπει να κινηθείτε πιο γρήγορα από το φως για να επιστρέψετε. Αλλά μια μη τοπική σύνδεση σε ολόκληρο τον ορίζοντα θα έβγαζε επίσης πληροφορίες. Μερικοί φυσικοί έχουν μάλιστα προτείνει ότι η σκοτεινή ύλη, ένας υποθετικός τύπος ύλης που υποτίθεται ότι αποτελεί το 85% της ύλης στο σύμπαν, είναι πραγματικά μια εσφαλμένη απόδοση. Μπορεί να υπάρχει μόνο κανονική ύλη, απλώς η βαρυτική της έλξη πολλαπλασιάζεται και απλώνεται επειδή τα μέρη δεν συνδέονται τοπικά μεταξύ τους.

Ένα μη τοπικά συνδεδεμένο σύμπαν, επομένως, θα είχε νόημα για πολλούς λόγους. Εάν αυτές οι εικασίες είναι σωστές, το σύμπαν μπορεί να είναι γεμάτο με μικροσκοπικές πύλες που συνδέουν φαινομενικά μακρινά μέρη. Οι φυσικοί, Φωτεινή Μαρκοπούλου και Λι Σμόλιν υπολόγισαν ότι το σύμπαν μας θα μπορούσε να περιέχει έως και 10 (σε ισχύ 360) τέτοιων μη τοπικών συνδέσεων. Και αφού οι συνδέσεις δεν είναι τοπικές ούτως ή άλλως, δεν έχει σημασία ότι επεκτείνονται μαζί με το σύμπαν. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος, για σύγκριση, έχει σχεδόν 10 (έως την 15η δύναμη) συνδέσεις.

Επιτρέψτε μου να ξεκαθαρίσω ότι δεν υπάρχουν απολύτως αποδείξεις ότι υπάρχουν μη τοπικές συνδέσεις ή ότι, αν υπήρχαν, θα επέτρεπαν πράγματι στο σύμπαν να σκεφτεί. Δεν μπορούμε όμως να αποκλείσουμε ούτε αυτό το ενδεχόμενο. Όσο τρελό κι αν ακούγεται, η ιδέα ότι το σύμπαν είναι ευφυές είναι συμβατή με όλα όσα γνωρίζουμε μέχρι τώρα.

ΠΗΓΗ ΘΑΥΜΑΤΟΣ

Έκανα όνομα, καλώς ή κακώς, απομυθοποιώντας ανοησίες της φυσικής που έγιναν πρωτοσέλιδα. Από την υποτιθέμενη παρατήρηση αρνητικής μάζας (δεν υπάρχει κάτι τέτοιο) μέχρι την αποστολή μηνυμάτων ταχύτερα από το φως με το κβαντικό διαδίκτυο (δεν μπορεί να γίνει) έως την επαφή με παράλληλα σύμπαντα (σας διαβεβαιώνω ότι δεν είχαμε κανένα).

Αλλά καθώς όλο και περισσότεροι από τους συναδέλφους μου είναι εκεί έξω μαζί μου απομυθοποιώντας ψεύτικες επιστημονικές ειδήσεις στα social media, διαπίστωσα ότι έτσι ζωγραφίζουμε μια μονόπλευρη εικόνα. Η επιστήμη έχει περισσότερα να πει από το “όχι, δεν μπορείς”. Ανοίγει επίσης το μυαλό μας σε νέες δυνατότητες, νέες πηγές θαύματος και νέους τρόπους για να κατανοήσουμε την ύπαρξη μας.

Το σύμπαν μπορεί να σκεφτεί, η Μεγάλη Έκρηξη μπορεί να επαναληφθεί και αντίγραφά σας μπορεί να ζουν σε παράλληλους κόσμους. Αυτές είναι οι δυνατότητες που βρήκαμε στις θεωρίες μας στη φυσική. Δεν υποστηρίζονται από στοιχεία και μπορεί να μην υποστηριχθούν ποτέ. Αλλά δεν αντικρούονται ούτε με στοιχεία. Και αυτές είναι ιστορίες που αξίζει επίσης να ειπωθούν”.

Πηγή