Roger Penrose: „Meðvitund verður að vera handan við reiknanlega eðlisfræði“

SNEMMT á ferli sínum, stærðfræðingur við háskólann í Oxford Roger Penrose veitti listamanninum MC Escher innblástur til að búa til Ascending and Descending , sjónræna blekkingu um stigalykkju sem virðist vera að rísa að eilífu. Það er enn viðeigandi myndlíking fyrir sífellt spyrjandi huga Penrose. Á löngum ferli sínum hefur hann átt samstarf við Stephen Hawking til að afhjúpa leyndarmál Miklahvells, þróaði skammtafræði um meðvitund með Stuart Hameroff svæfingalækni og vann Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði fyrir spá sína um svæði þar sem þyngdarsviðið yrði svo ákaft að tímarúmið sjálft myndi brotna niður, hið svokallaða sérkenni í hjarta svarthols. Óhræddur af göngu tímans – Penrose varð 91 árs á þessu ári – heldur hann áfram að nýsköpun og skipuleggur jafnvel samskipti við framtíðarheima.

Michael Brooks: Árið 1965, nálægt upphafi ferils þíns, notaðir þú almenna afstæðiskenningu til að spá í fyrstu um tilvist sérkenna, eins og í miðju svarthola. Hvernig var tilfinningin að sjá fyrstu ljósmyndina af svartholi meira en hálfri öld síðar?

Roger Penrose: Ef ég á að vera hreinskilinn þá hafði það ekki mikil áhrif á mig því ég bjóst við þessum hlutum þá. Hins vegar, þegar ég sannaði þessa [einkennis] setningu fyrst, var þetta frekar forvitnileg staða: Ég var að heimsækja Princeton til að halda ræðu og ég man að Bob Dicke – þekktur heimsfræðingur, mjög virtur maður – kom og sló mig á bakið og sagði: “Þú hefur gert það, þú hefur sýnt að almenn afstæðiskenning er röng!” Og það var frekar algeng skoðun. Mig grunar að jafnvel Einstein hefði líklega fengið þessi viðbrögð vegna þess að hann var mjög á móti tilvist sérstakra. Ég held að hann hefði hugsað: “Nei, nei, það hlýtur að vera eitthvað athugavert við kenninguna”.

Svo virðist sem skoðunin hafi verið sú að í stað þess að búa til sérstöðu myndi allt sveiflast um og þyrlast út aftur. Og ég sýndi að þetta er ekki það sem gerist. Það sem ég sannaði þá þýðir ekki að almenn afstæðiskenning sé röng, en þú verður að hafa sérstöðu.

En þrátt fyrir tilvist sérkenna var hugmyndin um svarthol ekki villt hugmynd?

Nei, vegna þess að á þeim tíma Dulstirni [mjög björt fyrirbæri í miðju vetrarbrauta] höfðu sést. Og styrkur merkisins gaf til kynna að þau hlytu að vera gríðarlega stór – eins og í massamiklum – en einnig lítil miðað við staðbundna stærð. Svona stórt og smátt saman gaf til kynna eitthvað mjög þétt eins og það sem við köllum nú svarthol. Svo það benti til þess að dulstirni væru hlutir sem væru mjög þjappaðir, einbeittir líkamar, niður á það stig að þú myndir sjá svona [einkennis] vandamál koma upp.

Jafnvel svo, á þeim tíma, voru svarthol ekki álitnir hlutir sem þú myndir í raun fá [úr stærðfræðinni]. En þessi rök voru að skoða nákvæm líkön eins og samhverfu Schwarzschild lausnina á jöfnum almennrar afstæðiskenningar, sem sérstaklega líkir svarthol sem er ekki að snúast og hefur enga hleðslu, eða eins og í Kerr líkaninu , snúnings, en samt hlutlaust, svarthol. Þeir segja þér ekkert um almennar aðstæður [þar sem tilvist hleðslu eða snúningur, til dæmis, er ekki tilgreindur]. Ég var ekki sannfærður af þessum rökum. Valkostirnir voru þessir flóknu tölvuútreikningar sem voru mjög frumlegir á þeim tíma. Þeir sögðu bara: “Jæja, sjáðu: allt er bilað!” Þú vissir ekki hvort það var vegna þess að það var orðið uppiskroppa með minnið eða vegna þess að útreikningarnir höfðu gefist upp af einhverjum ástæðum. Svo þeir sögðu þér ekki að sérkenni séu til heldur.

Hefur Nóbelsverðlaunin 2020 fyrir að uppgötva svarthol stærðfræðilega skipt máli fyrir vinnu þína?

Árið 2020 var gott og slæmt sem kom fyrir mig. Ég hafði ferðast um og hafði ekki mikinn tíma til að hugsa um vandamál. En vegna lokunarinnar [faraldursins] gat ég unnið ákveðnar hugmyndir sem hafa suðrað í hausnum á mér. Ég skrifaði niður nokkrar glósur og sendi til samstarfsfólks og þetta endaði síðan með því að vera blað – sem gæti vel endað með því að verða bók sem ég vonast til að gera á einhverju stigi. Þetta var það góða.

Það slæma var að fá Nóbelsverðlaunin því það stöðvaði allt málið. Ég er í rauninni svolítið ósanngjarn, en ég hef ekki gert neitt á þessum nótum síðan ég fékk Nóbelsverðlaunin; það hefur bara ekki verið tími. Ég skal bæta því við að það er svolítið villandi að segja að ég hafi fengið Nóbelsverðlaunin fyrir svarthol. Tilvitnunin sagði að ég sýndi fram á að svarthol væru sterk spá um almenna afstæðiskenningu Einsteins. Það sem ég sýndi í raun er að eintölur eru öflug spá um almenna afstæðiskenningu.

Gæti sérstakur verið til án þess að skapa svarthol?

Við trúum því að þú fáir aðeins sérstöðu sem eru falin á bak við sjóndeildarhring atburða [mörk sem ekkert, ekki einu sinni ljós, getur sloppið undan þyngdaraflinu] – það er svarthol. En kannski gætirðu fengið „nakta“ sérkenni án atburðarsjóndeildarhrings í kringum þau og upplýsingar gætu komið út úr þeim.

Eftir því sem mér er kunnugt er enn engin sönnun fyrir því að í almennu tilfelli fáir þú ekki nakin sérkenni: það er samt getgáta. Enginn virðist tala alvarlega um það mikið – almennt samfélagið er eins konar sagt upp við þá hugmynd að það sem þú færð séu svarthol. En svo vakna margar spurningar og mér finnst flestar þessar spurningar vera á rangri leið.

Hvaða nýjar heimsfræðilegu hugmyndir ertu að vinna að núna?

Ég er bara að skrifa ritgerð með kollega um „conformal cyclic cosmology“ (CCC). Þetta er sú skoðun að miklihvellur hafi í raun ekki verið uppruni alheimsins okkar, heldur framhald fjarlægrar framtíðar fyrri tíma. Þannig að alheimurinn þenst út og dregst saman og lætur síðan undan þessari veldishraða útþenslu sem við sjáum núna á okkar eigin öld, þar sem útþensla alheimsins hraðar. Og það heldur áfram.

Þannig að með CCC ertu að halda því fram að alheimurinn blaðrar og þjappist saman í hringrás og það sem við vísum til sem Miklahvell er aðeins upphafið á þessu eon, tímabil lífs alheimsins sem við lifum í, frekar en raunverulegt upphaf alls. . Væri sanngjarnt að segja að þessi hugmynd hafi ekki fengið mikið upptökur frá restinni af eðlisfræðisamfélaginu?

Það er alveg rétt hjá þér: það tekur ekki mikið upp. Ég kemst að því að þegar ég flyt fyrirlestra við fólk sem er ekki eðlisfræðingar, þá festist það miklu auðveldara við það en fólkið sem er hefðbundnir heimsfræðingar, sem mjög fáir taka mig alvarlega. En ég skil ekki alveg hvers vegna vegna þess að CCC hefur athugunaráhrif og sannanir fyrir því eru í raun mjög sterkar. Það sem við sögðumst sjá í þessu blaði er eitthvað sem við kölluðum a „Hawking Point“ – punktur hringaður skautuðu ljósi, skilinn eftir af svartholi frá fyrra eon. Ég hata að segja þetta, en þessi tregða til að íhuga nýja hugmynd í ljósi sterkra sannana er ein ástæðan fyrir því að ég held að fólk ætti að hafa áhyggjur af vísindum.

Önnur af umdeildum hugmyndum þínum er sú sem sett er fram í bók þinni frá 1989 The Emperor’s New Mind : að meðvitund feli í sér skammtafræðileg áhrif. Ég veit að það hefur þróast yfir í hugmyndina um „skipulagða hlutlæga lækkun“ (Orch OR), en er það eitthvað sem þú stendur enn við?

Þegar ég skrifaði þá bók hafði ég hugsað mér að ég myndi sjá hvernig skammtafræði kemur inn í birtingarmynd meðvitundar þegar ég næ að enda hennar. En ég gafst upp á þeirri von á endanum – ég varð að klára bókina einhvern veginn, svo ég gerði eitthvað sem ég trúði ekki á og þagði yfir þessari tilteknu hugmynd.

Hins vegar hélt ég að könnun á því hvernig tölvumál og eðlisfræði tengjast huga gæti að minnsta kosti örvað ungt fólk til að stunda eðlisfræði. Samt voru nokkurn veginn öll bréfin sem ég fékk frá gömlu fólki á eftirlaunum. Hins vegar var einn frá [Bandaríska svæfingalækninum] Stuart Hameroff. Hann hafði þá skoðun að meðvitund hefði ekki að gera með taugasendingu, eins og allir aðrir virtust halda, heldur með örpíplum, þessi litlu pínulitlu mannvirki miklu, miklu minni en taugar. Það þótti mun vænlegra. Svo við tókum okkur saman og gerðum hluti – þó við vissum ekki alveg hvað við vorum að gera. Það eru ákveðnar grófar brúnir á Orch OR röksemdafærslunni okkar, en hver svo sem meðvitundin er, þá verður hún að vera handan reiknanlegrar eðlisfræði.

Ef þú heldur að meðvitund sé handan reikningsskila, þýðir það að þú haldir að hún sé umfram það sem vísindin geta greint?

Nei, það er bara umfram núverandi vísindi. Fullyrðing mín er miklu verri, miklu alvarlegri, miklu svívirðilegri en „það er skammtafræði í heilanum“. Það er ekki það að meðvitundin sé háð skammtafræðinni, það er að hún fer eftir því hvar núverandi kenningar okkar um skammtafræði fara úrskeiðis. Það tengist kenningu sem við þekkjum ekki ennþá.

En ég held að við höfum náð einhverjum árangri. Það eru um það bil fjórar almennar skoðanir um hvað meðvitund er, og ein þeirra er þessi Orch OR hugmynd sem við Hameroff þróuðum. Það er smá breyting. Fólk sagði að þetta væri alveg geggjað, en ég held að fólk taki það alvarlega núna. Það eru líka tilraunir til að skoða fyrirbæri sem hafa með skammtaáhrif og að gera með áhrif svæfingalyfja og það virðast vera einhver tengsl þar. Svo það er að koma inn á sviði tilrauna staðfestingar eða afsanna; Mér finnst það spennandi.

Manstu hvað það var sem vakti fyrst áhuga þinn á stærðfræði og eðlisfræði?

Ég fékk mikið frá föður mínum: við gerðum ýmislegt eins og að búa til marghnetur og afbrigði af „platónskum föstum efnum“ [fjölhnetur með jafn langar hliðar] og annað í stærðfræði. Einnig lærði ég töluvert af eldri bróður mínum Oliver. Hann var mjög bráðþroska – ólíkt mér. Ég var mjög hægur í skólanum. Þetta var enn raunin þegar ég stundaði stærðfræði við University College London.

Ég man að ég valdi tvö geometrísk verkefni fyrir sérstök viðfangsefni mín og það voru ekki bestu blöðin mín. Ég gat séð hvernig á að leysa vandamálið með því að nota rúmfræðilega hluta heilans, ef þú vilt, en ég þurfti að þýða það í orð og það var hægt, svo ég kláraði ekki blöðin. Ég hef tilhneigingu til að hugsa sjónrænt og ég held að það séu mikil valáhrif: fólk sem hugsar sjónrænt hefur tilhneigingu til að standa sig ekki eins vel og fólkið sem hugsar á hinn veginn. Þú missir líklega ansi marga sem væru góðir stærðfræðingar vegna þess að þeir eru að miklu leyti sjónrænir.

Hvert er ráð þitt fyrir fólk sem byrjar feril sinn í eðlisfræði núna – hvað á að taka þátt í eða hvað á að forðast?

Það er erfitt: það væri mjög auðvelt fyrir mig að beita fordómum mínum. Það er mikil vinna í eðlisfræði agna, til dæmis, og greinilega hafa miklar framfarir orðið í því efni. En mér finnst það mjög erfitt. Margt af því sem þú þarft að gera í eðlisfræði agna fer eftir því að gera hluti sem eru ekki rökréttir: ef eitthvað kemur upp sem óendanlegt geturðu hunsað það. Líklega er þetta eins konar eðlishvöt sem sumir hafa; Ég held að ég hafi ekki svona eðlishvöt. Ég vil vera rökrétt. Ef það hangir ekki saman get ég ekki séð mig í gegnum það.

Þú hefur eytt áratugum í að hugsa um uppbyggingu alheimsins og um meðvitund. Gefur þetta þér einhverja tilfinningu fyrir því hvort það sé eðlislæg merking í alheiminum?

Í vissum skilningi gætirðu sagt að alheimurinn hafi tilgang, en ég er ekki viss um hver tilgangurinn er. Ég trúi ekki á neina trú sem ég hef séð. Þannig að í þeim skilningi er ég trúleysingi. Hins vegar myndi ég segja að það væri eitthvað í gangi sem gæti hljómað með trúarlegu sjónarmiði.

Ég held að tilvist meðvitundar, ef ég get orðað það þannig, sé ekki tilviljun. Það er dálítið flókið að segja hvað ég á við í raun og veru með þessu, en það tengist því að enginn veit hvaðan grundvallarfastar náttúrunnar koma. Ef þeir hefðu ekki þau sérstöku gildi sem þeir hafa, þá hefðum við kannski ekki áhugaverða efnafræði og hefðum þá ekki líf. Það finnst mér erfitt að koma með skýr rök þar sem þú veist ekki – ef tölurnar væru aðrar – hvers konar hlutur þú gætir kallað lífið. Hins vegar vekur það upp spurningu sem snýr að samkvæmri hringrásarheimsfræði: ruglast fastarnir í hvert skipti sem þú ferð til næsta eon?

Ertu að meina að samkvæmt CCC myndi meðvitund og grundvallaratriði eðlisfræði líta öðruvísi út frá einni öld til annars?

Þetta er áhugaverð spurning og tengist einhverju sem ég skrifaði með samstarfsmanni þar sem við skoðum samræmda hringrásarheimsfræði fyrir merki sem kemur frá fyrra eon, sem myndi benda til nokkurs samræmis í undirliggjandi eðlisfræði milli eins eon og næstu. Það er vegna áreksturs risasvarthola: þau framleiða þyngdarbylgjumerki, sem við ættum að geta séð afleiðingar af á einni öld okkar . Og krafan er sú að við gerum það. Aftur, fólk mótmælir þessu, en ég held að það séu frekar sterk rök: það er eitthvað í gangi þarna.

Þannig að þessi merki sem fara yfir aldirnar gætu stutt einhvern undirliggjandi tilgang í alheiminum?

Jæja, rök okkar byrja á því að ég er ekki svo bjartsýnn á að við munum halda áfram í langan tíma. Líkurnar á því að eitthvað muni hrinda af stað kjarnorkuhamförum eru ekki svo litlar – reyndar held ég að við séum frekar heppin að vera til núna. En kannski verða aðrar siðmenningar skynsamlegri og setjast að. Reyndar held ég að einhver útgáfa af SETI [leitin að geimvera upplýsingaöflun] ætti að leita að mismunandi siðmenningum, farsælum siðmenningum sem lifðu af mjög seint á fyrri öldinni. Það kann að vera vænlegra að sumu leyti. En kannski munum við, kannski aðrir, læra hvernig á að senda merki inn í næstu aeon. Sennilega eru þyngdarbylgjumerki besti kosturinn, en mjög, mjög lítil breyting á rafsegulsviðinu gæti líka komist í gegn. Og við gætum kannski fengið þá til að gera betur en við höfum gert með því að segja: „Nei, heimsku fávitarnir þínir, það er það sem við erum að gera!