Video: Central Nervous System: Crash Course A&P #11 (Oktober 2024)
Albert Einstein benyttet berømte "tankeeksperimenter" (dvs. storslåtte "hva-hvis" -scenarier som ville være vanskelige - om ikke umulige - å gjennomføre i laboratoriesettinger) for å danne sine revolusjonære teorier.
Disse teoriene var selvfølgelig mer enn bare fantasifulle navler som stirret; de ble sikkerhetskopiert med mye fagfellevurdert matematikk. Imidlertid bør ikke rollen som tankeeksperimenter spilte i å tenne banen, bagatelliseres. Faktisk ble mange store vitenskapelige funn forutsagt av imaginære scenarier som ble stilt i flere tiår (noen ganger årtusener, som du vil se nedenfor) før vitenskapen fant måter å teste dem på.
Tankeeksperimenter hjelper forskere med å finne hvilke spørsmål de burde stille, selv om de ennå ikke har verktøyene til å svare på dem. Mange tankeeksperimenter fordyper seg i ting som avanserte fysikalske rektorer (Schrödingers berømte katt, for eksempel), men det er også flere som ikke krever doktorgrad.
Her er fem stort sett mattefrie tankeeksperimenter for å smelte hjernen din bare litt (noe som vitenskapen har fanget opp, hvorav noen fremdeles gir en debatt). De kan være morsomme å tenke på, men husk at disse bitene av retorisk lunhet kan ha veldig virkelige konsekvenser hvis vitenskapen noen gang skulle fange opp.
1) Døde kaptein Kirk i hver episode av Star Trek ?
Visste du at du døde i går kveld? Det gjorde du vel. Men du ble erstattet med en eksakt kopi som har alle de samme fysiske egenskapene - til og med de samme minnene - fra "du" som døde. Tro meg ikke? Vel, det ville være vanskelig å bevise feil.
Det er det grunnleggende konseptet for "Swampman" tankeeksperiment som filosofen Donald Davidson stilte på slutten av 1980-tallet. I dette eksperimentet reiser en mann gjennom en sump og drepes av en lyn med lyn, men - ved en tilfeldighet - slår en annen lyn med et nærliggende sump og ordner om alle organiske partikler for å lage en eksakt kopi (inkludert alle minnene og slikt) av mannen som ble drept. Den nye sumpmannen våkner og lever resten av den avdøde manns liv.
Er denne nye "swampman" den samme mannen hvis kopien (for ikke å nevne resten av verden) ikke kan fortelle forskjellen? Det avhenger av hva du anser for å være "jeget". (Dette spesielle eksperimentet ber også om mange tolkninger relatert til forskjellige teorier i mange verdener - det er mange navler som ser rundt seg.)
Hele swampman-scenariet virker som en unødvendig innviklet måte å stille dette spørsmålet på. Spesielt når vi har en langt mer tilnærmelig metafor angående kopier fra science fiction: Transportøren fra Star Trek .
Så tenk på det på denne måten - hver gang Captain Kirk gikk gjennom transportøren, døde han faktisk og fikk en kopi av seg selv ombygd på planeten nedenfor? For resten av universet (inkludert den "nye kaptein Kirk") endres ingenting. Den eneste personen som vil innse at noe er galt, er Kirk 1.0, som bare ble drept ubevisst.
Alt dette kan høres ut som interessant - om til slutt ubrukelig - å gruble over, men det kan ikke alltid være tilfelle. I en ikke altfor fjern fremtid kan vi godt finne en måte å 1) teleportere a la Star Trek eller 2) laste opp tankene våre i digital form i hele Kurzweil-stil. Og det kan være i vår beste interesse å få tak i disse slags spørsmål først - vil du ikke vite om du begikk selvmord hver gang noen "strålte deg opp"?
2) Alle hodestarter er uoverkommelige
Noen av de mest berømte og varige tankeeksperimentene er håndverket til en gammel gresk filosof, Zeno fra Elea (det er en viss debatt om moderne vitenskap og matematikk endelig har svart "Zenos paradokser, " men mer om det nedenfor). Tilsynelatende hadde ol 'Zeno vanvittig fritid på hendene, noe som gjorde at han kunne komme med unødvendig spennende karrierer som den berømte "Achilles og skilpadden."
I følge Zeno var Achilles så trygg på sine skilpaddedraftsevner at han ga motstanderen et betydelig forsprang. Selv med dette handicappet, burde selvfølgelig den store Achilles - for ikke å nevne noe uforglemmelig voksen menneske - lett overhale skilpadden og igjen sementere menneskehetens dominans over testudinene, ikke sant?
Vel, som det viser seg, ikke så mye. Når man ser gjennom et bestemt logikkfilter, er det faktisk umulig for fattige Achilles å noensinne vinne dette løpet. Noe høres funky ut her? La oss først høre problemet som beskrevet av Aristoteles fra Fysikk: Bok VI:
La meg prøve å forklare. I dette tankeeksperimentet antar vi at Achilles og skilpadden konkurrerer med konstante hastigheter: henholdsvis veldig raskt og veldig sakte. På et tidspunkt i løpet når Achilles skilpadden sitt opprinnelige utgangspunkt. Men i den tiden det tok Achilles å komme dit, har skilpadden rykket frem. Så, da ville Achilles neste oppgave være å gjøre opp det nye gapet mellom ham selv og skilpadden, men da han gjorde det, ville skilpadden igjen kommet frem med noe mindre beløp. Prosessen gjentar seg deretter igjen og igjen. Achilles blir alltid møtt med et nytt (om mindre) gap å overvinne. Takeaway: Den store Achilles taper et løp mot en stor, stum, tømmende skilpadde, og intet underskudd er noen gang overkommelig.
Dette er selvfølgelig ikke virkelighet. Ethvert menneske som ikke er i god form (enn si en toppidrettsutøver) kan lett overhale en slowpoke-skilpadde selv med et (rimelig overkommelig) føre. Men bare fordi konklusjonen er feil, betyr det ikke at du bare kan negere logikken som fikk deg dit. Du kan lese en ganske detaljert tilbakevending av situasjonen her som pinner det tilsynelatende paradokset til en feiltolkning av uendelig. I mellomtiden vil tilhengere av kvantemekanikk si løsningen er vår manglende evne til å vite hvor ethvert objekt er sikkert. Men dette viser hvordan et tankeeksperiment kan bidra til å anspore dypere undersøkelser.
3) Vi skal ikke være i stand til å gjøre noe
Her er en annen fra vår gamle venn Zeno, og det er en tenker om bevegelsens natur (og nok en gang er det en viss debatt om samtidens vitenskap har tilfredsstillende besvart det).
Tenk deg først at noen skyter en pil inn i et mål noen få dusin meter unna. "Her er nok et nydelig eksempel på elementær Newtonsk fysikk som fungerer som den skal", tenker du kanskje. Når det sees gjennom et veldig spesielt logisk filter, bør dette imidlertid være helt umulig.
La oss si at du bare frøs tid på et eller annet tidspunkt langs pilens bane (all Langoliers- stil, hvis du vil gå super uklar). På det aktuelle øyeblikket er pilen suspendert i mellomrom på et enkelt sted. I løpet av et øyeblikk forekommer ingen bevegelse. Pilen kan bare være på det ene eller det andre stedet og aldri i mellom. Så hvordan kommer det fra et øyeblikk til et annet hvis det aldri er et øyeblikk når det er mellom de to stedene? Ingenting skal faktisk kunne endre sin posisjon fra det ene øyeblikket til det neste.
Selvfølgelig er ikke dette noe problem. Ting beveger seg vakkert overalt hele tiden, til tross for et forsvarlig årtusen gammelt logisk argument om hvorfor de ikke skulle være i stand til det. Det er noen fysiske forklaringer på hylla om hvorfor bevegelse faktisk er mulig, men det gjenstår en viss debatt om Zenos paradokser virkelig er blitt tilfredsstillende besvart. Det er minst ett syn på universet som sier at vi aldri skal kunne gjøre noe.
4) Virkeligheten eksisterer ikke virkelig
Vi observerer alle verden på nøyaktig samme måte, ikke sant? Vel, det blir mer og mer tydelig at det faktisk ikke er tilfelle. Og naturen av observasjon og forståelse er i sentrum for et problem som stilles av 1600-tallsfilosofen, William Molyneux.
Slik formulerte han problemet i et brev til andre profesjonelle grubler, John Locke:
Kort sagt, spørsmålet er, ville en blind person som lærte å skille grunnleggende former ved berøring, kunne skille disse gjenstandene når de plutselig fikk synskraften? Med andre ord, oversetter informasjon fra en sensasjon til en annen, eller knytter vi dem bare til hodet? Vi vet faktisk svaret på denne, så gjett gjetningene dine nå.
Dette spørsmålet har ført til mye debatt siden det først ble stilt opp for århundrer siden. Men som det viser seg, i den ganske nyere historien, har medisinsk vitenskap kommet til et punkt der vi kan gi visjon tilbake til noen mennesker og derfor svare på dette spørsmålet (og svaret var "nei", folk er ikke i stand til å oversette taktil følelse til visuell informasjon).
Men her ser vi verdien av tankeeksperimenter: Den samtidige eksperimentatoren ville antagelig aldri trodd å engang prøve dette virkelighetseksperimentet hvis filosofer ikke hadde kjempet med det i løpet av de foregående århundrene.
5) Hvis en Google-bil må drepe noen, hvem skal den da være?
Se for deg dette: Du er på en bro med utsikt over et sett med trollspor, og du merker at fem personer er blitt bundet til sporene av en bedrøvet (og antagelig bart-virvlende) skurk. Så ser du en ut-av-kontroll vogn som tønner nedover sporene, som helt sikkert vil drepe de uheldige menneskene med mindre noen griper inn. Å nei!
MEN, i det øyeblikket innser du at du deler broen din med en gigantisk feit mann, som - hvis du skulle skyve ham foran vognen - ville ha nok omkrets til å stoppe vognen og redde de fem bundne menneskene, skjønt han vil helt sikkert bli drept. (I dette scenariet er du for mager til å stoppe vognen.)
Du blir nå møtt med følgende alternativer: 1) Gjør ingenting og de fem personene vil dø, eller 2) Skyv den fete mannen foran vognen og ofre ham for de fem personene. I begge tilfeller er du i det hele tatt skyld i disse uskyldige menneskers dødsfall? Bør loven gjøre noe skille?
Denne kvartalen er blitt tilpasset på en rekke måter, inkludert versjoner der de fem personene (eller den fete mannen) er erstattet med en forkastelig skurk. Historien ber om mange navler som ser på skyldighet og hierarki av verdier med lite praktiske implikasjoner… inntil nylig.
Dette spørsmålet er veldig øyeblikkelig når vi deler veier og motorveier med stadig flere førerløse kjøretøy. Og for å være sikker, vil disse kjøretøyene (eller rettere sagt, deres programvareutviklere) møte lignende scenarier, men de der resultatene vil være langt fra like sikre som i det originale problemet.
Bør en førerløs bil kaste seg ut i en annen kjørefelt for å unngå et lite barn som nettopp løp ut på gaten? Bør den gjøre et raskt stopp for å unngå å treffe en galopperende hjort med visshet om at det ligger en hurtigkjørende bil rett bak? Endres disse beslutningene hvis det førerløse kjøretøyet tilfeldigvis er en fengselsbuss som transporterer domfelte mordere, eller kanskje en ambulanse med en gravid kvinne på vei til sykehuset for å føde tvillinger? Hvis noen blir drept eller skadet i disse scenariene, hvem skal da stilles til ansvar?
Dette er en av de gangene når problemer stiger ned fra skyene til overflaten. Selv om teknologien ikke er her ennå, kan det ikke skade å begynne å snakke om den. For mer, se Dilemmaet med å lære etikk til selvkjørende biler.
