Za horyzontem Milenium
Życie
– ulotny stan pomiędzy porządkiem i chaosem
O nadchodzącym, nowym milenium mówi się jako o erze Internetu, komputerów i cyberludzi. Patrząc bardziej globalnie na obecne trendy, przede wszystkim dostrzec można boom jaki przeżywa nauka, a dzięki niej również technika komputerowa. To, że dzisiaj każdy może stać się nabywcą niewielkiego aparatu komórkowego, może wyposażyć swój samochód w interaktywną mapę sterowaną przez GPS lub doświadczać doskonałej jakości dźwięki i obrazu w swoim domowym kinie zawdzięczamy wyłącznie nauce. Naukę, jak wiadomo, tworzą nudni, pozbawieniu poczucia humoru faceci w szarych uniformach. Pogrążeni w refleksji, która z boku może przypominać letarg, wyglądają zdecydowanie nieciekawie. Pozory mylą, bo to czym się zajmują jest szalenie interesujące, do tego stopnia, że przestają oni o siebie dbać, izolują się o otoczenia itp. Czy takie zaangażowanie nie przypomina nam typowego gracza sieciowego? W cyklu, którego pierwszy odcinek masz Czytelniku przed sobą, postaram się przekonać każdego, iż nauka jest pasjonującą rozrywką a myślenie znacznie bardziej interesujące od telewizji kablowej. Postaram się naprawić wypaczony obraz nauki, jaki każdy z nas wyniósł ze szkoły, w której polegała ona na obliczaniu wzorów i wykuwaniu na pamięć definicji. Cykl zatytułowałem „Granice nauki”, gdyż będziemy zajmować się nauką świeżą i pionierską. Inauguracyjny odcinek napisałem w oparciu o popularno naukowe eseje publikowane w piśmie „PC Shareware” nadając mu formę luźnego kolażu różnych, ekstrawaganckich koncepcji. Życie
– ulotny stan pomiędzy porządkiem i chaosem Otaczający nas świat jest
skomplikowany bardziej niż jesteśmy to sobie w stanie wyobrazić. Ciało
ludzkie składa się z bilionów współdziałających komórek, procesów i związków
chemicznych. Wystarczy przeczytać fragment podręcznika do fizjologii, by ulec
fascynacji tym jak dobrze to wszystko do siebie pasuje, mimo całej towarzyszącej
temu komplikacji. A jednak u podstawy całej tej złożoności leżą proste
reguły, o czym może przekonać się każdy posiadacz komputera. Zarówno
zwolennicy nauki zwanej Teorią Systemów jak i fizycy są przekonani, że
odnalezienie podstawowych praw pozwoliłoby zrozumieć działanie układów złożonych:
społeczeństw, mózgu, galaktyk i gry w szachy. Otóż przy użyciu komputera
osobistego możemy w prosty sposób przekonać się, jak prostota generuje nam
urzekające piękno złożoności. Opowiem krótko o wojnach rdzeniowych,
fraktalach i automatach komórkowych Przemieszczające się na ekranie
kolorowe kwadraciki, zjadające się nawzajem, dokonujące nieskończonych
podziałów - oto jak wygląda świat wojen rdzeniowych. Ogólnie gra ta polega
na walce programów-wojowników w pamięci komputera, która stanowić ma dla
nich arenę lub inaczej rdzeń. Gracz wojen rdzeniowych wystawia do walki
specjalnie zaprogramowanego (czytaj: wytrenowanego) wojownika. Najczęściej składa
się on z kilku linijek programu które wyglądają mniej więcej jak polecenia
asemblera. Wojownicy umieszczani są na arenie walki składającej się z następujących
po sobie komórek pamięci, zapętlonych w taki sposób, że po dojściu do
ostatniej trafiamy na pierwszą. Rozpoczyna się rozgrywka. Każdy z wojowników
ma jeden takt procesora na wykonanie jednej instrukcji. Arbiter pobiera je według
kolejności umieszczenia na arenie. Wojownik A wykonuje jeden ruch po nim B i
tak do knockoutu. Celem gry jest zablokowanie przeciwnika, aby się zapętlił
lub wykonał instrukcję niedozwoloną. Mimo prostych zasad gra jest
niepowtarzalna - dwaj tacy sami wojownicy mogą staczać różne boje. W chaosie
wielokolorowych kropek dostrzegamy swojego podopiecznego. Na chwile wcielamy się
w trenera zapominając o tym, że ekscytujemy się czymś abstrakcyjnym i
nierealnym. Dzięki żywiołowości akcji ten wirtualny świat staje się bardzo
namacalny....i nieprzewidywalny. Taki jak materialny świat. Termin „chaos”, ostatnio tak często
pojawiający się w publikacjach popularno-naukowych należy do czołówki
najbardziej modnych określeń. Chaos to, chaos tamto, ale w gruncie rzeczy po
przeczytaniu książki poświęconej temu zagadnieniu nie do końca zdajemy
sobie sprawę z czym mamy do czynienia. Oczywiście w żadnej z książek o
chaosie nie może zabraknąć stwierdzenia typu: „poruszenie skrzydełek
motyla w Indonezji może spowodować huragan w Ameryce Północnej”. Ten
slogan rozmija się z prawdą, bo gdyby tak było, to zamiast inwestować w
Japonii w superelastyczne budynki, można byłoby zapobiec trzęsieniu ziemi
umiejętnie poruszając dużym palcem u nogi. Aby to ogólne stwierdzenie było
prawdą należy zawęzić je do pewnej kategorii zjawisk w których faktycznie
niewielka zmiana jakiegoś czynnika może spowodować kolosalne konsekwencje - mówimy
wówczas, że układ jest w stanie chaotycznym = niesłychanie podatnym na
zmiany a przez to niesłychanie nieprzewidywalnym. Mimo to mówi się o chaosie,
jako o zjawisku deterministycznym, podkreślając fakt, iż nie można go
kontrolować czy przewidywać. Idealną ilustracją chaosu są
fraktale, a przecież każdy powie, że są urzekające twory pełne porządku i
dziwnych symetrii. Mimo to są one ucieleśnieniem chaosu w jego najczystszej
formie. Termin „fraktal” określa nieregularne i „postrzępione” figury,
które wyglądają podobnie we wszystkich skalach obserwacji. Powiększając
fraktala w różnych miejscach odnajdujemy znajome motywy, aczkolwiek zawsze
jesteśmy zaskakiwani ich nieprzewidywalnością. Najdziwniejsze jest to, że
fraktale - obiekty o nieskończenie złożonej budowie - są generowane przy użyciu
bardzo prostych wzorów rekurencyjnych. Może więc cała złożoność natury,
podobnie jak fraktale, jest tworzona przez niezwykle proste reguły? Na pewno
fraktalną budowę mają nasze płuca, wykresy giełdowe, muszle i kalafiory. Automaty komórkowe mają w sobie
coś z przedstawionych wcześniej Wojen Rdzeniowych i coś z fraktali. Znana
wielu gra Life (w wersji komputerowej lub klaczycznej) posiada bardzo proste
reguły. Na szachownicy ustawiamy w dowolny sposób żetony. Następnie w każdej
turze badamy każdy żeton, czy „umiera” czy też „wydaje potomstwo”, co
zeleży od tego z iloma żetonami sąsiaduje. Na przykład jeśli „pusty” żeton
sąsiaduje z trzema „pełnymi” wówczas dzięki wsparciu sąsiadów następuje
tam akt prokreacji. Komputery symulują automaty komórkowe w czasie
rzeczywistym, co bardzo uatrakcyjnia pokaz. To co się dzieje na ekranie
zadziwia do tego stopnia, że poważni naukowcy poświęcają temu zagadnieniu
swoje prace doktorskie. Najciekawsze układy pojawiające się w trakcie
ewolucji automatów komórkowych otrzymały swoje nazwy np.: bochenek, staw,
pasieka, pulsar, szybowiec. Ostatni z nich - szybowiec - to zbiór żetonów
poruszających się razem przez szachownicę. Dużym zainteresowaniem cieszyła
się swojego czasu „wyrzutnia szybowców” - struktura wyrzucająca do
trzydzieści ruchów „szybowiec”. Strumienie przecinających się szybowców
tworzą wówczas nieprzewidywalne kombinacje. Niekiedy w ten sposób powstają
kolejne „wyrzutnie szybowców” ostrzeliwujące siebie wzajemnie.
Ukoronowaniem ewolucji tego układu jest umieszczenie wyrzutni w taki sposób, iż
strumienie szybowców tworzą fabrykę, która montuje i wyrzuca co 300 tur
statek kosmiczny! Ciekawe jest to, że mimo prostych reguł nikt nie jest w
stanie przewidzieć jakie konfiguracje początkowe dadzą jakie rezultaty.
Automaty komórkowe pozwalają symulować symptomatyczne zjawiska zachodzące w
świecie rzeczywistym: wzrost, reprodukcję, ewolucję i konkurencję. Wybierając
różne reguły kierujące układem możemy definiować dowolnie dużo automatów
komórkowych, lub wielowymiarowych światów wirtualnych. Automaty komórkowe
zachowują się różnie zależnie od tego według jakich reguł działają:
jedne z nich gasną po kilku iteracjach, inne generują powtarzalne, aczolwiek
monotonne wzory a jeszcze inne zachowują się jak „żywe”. Drugim
czynnikiem decydującym o rozwoju układu komórkowego, obok reguł rządzących
jego światem, jest stan początkowy, który może być losowany lub ustawiony
przez badacza. Stephen
Wolfram jako pierwszy zadał pytanie o to jakie cechy reguł lokalnych oraz stanów
początkowych powodują, że układ globalnie zachowuje się jak żywy - czyli
przypomina nam funkcjonowanie rzeczywistości. Wolfram, bawiąc się różnymi
kombinacjami reguł i stanów swoich jednowymiarowych układów doszedł do
wniosku, że istnieją cztery typy zachowania się układów w długiej skali
czasowej. Automaty komórkowe należące
do Klasy I znikają, albo przechodzą do jednorodnego stanu. W przypadku Klasy
II automaty generują wzór
powtarzający się okresowo. Automaty Klasy III zmieniają się w sposób
chaotyczny. Ich struktury nigdy się nie powtarzają i nie posiadają śladów
jakiejkolwiek regularności. Ostatnią najciekawszą grupę stanowią automaty
Klasy IV, które generują współdziałające, ewoluujące struktury (takie jak
opisana wcześniej wyrzutnia statków kosmicznych). Jak udało się wykazać
Wolframowi Klasa IV leży pomiędzy Klasą II (powstawanie struktur okresowych)
a Klasą III (totalny chaos). Jest to jakby punkt przejścia (bifurkacja) między
nudną powtarzalnością a destruktywnym i nie wnoszącym nic chaosem. Na styku
regularności i przypadkowości pojawia się twórcza adaptacja. Jak zwał tak
zwał, w każdym razie organizmy te łączą zdolność do spontanicznego
wprowadzania innowacji ze stabilnością. Ponadto co jest najciekawsze wydają
się stanowić jeden superorganizm, zbiór współpracujących komórek mimo, że
w regułach gry zapisana jest tylko lokalność (zależność komórek od jej sąsiadów).
Samoorganizacja, powielanie, współpraca, powtarzalność a jednocześnie twórczy
nieporządek są cechami określającymi Życie. Zjawiska rzeczywiste mogą
przechodzić między Klasami pod wpływem działania czynników zewnętrznych.
Na przykład badacz Blaine Cole posługując się kamerą video wykazał, że
samotne mrówki zachowują się chaotycznie - błąkają się bez celu po czym
odpoczywają.. Jeśli jednak ilość mrówek na określonej powierzchni
przekroczy pewną gęstość progową wówczas w zachowaniu całej grupy pojawia
się współdziałanie. Jak określił to Brian Goodwin „zamiast zbioru
osobników zachowujących się w chaotyczny sposób nagle pojawia się jedna całość
- kolonia funkcjonuje jak jeden superorganizm, wykazujący równocześnie rytm i
przestrzenne uporządkowanie”. Proste
automaty komórkowe można porównać do kolonii mrówek. Mówiąc w
uproszczeniu każda mrówka jest identyczna, a o sukcesie decyduje ich współpraca
w mrowisku, podobnie jak w przypadku automatów komórkowych układ początkowy.
Co by się stało gdyby każdą z komórek potraktować jak niezależny
organizm? Czy otrzymalibyśmy skuteczny model środowiska, wraz z jego całą złożonością? Thomas
Ray jako pierwszy zaprogramował wirtualny świat, który odpowiadał wymogom
darwinowskiego doboru naturalnego. Ze względu na podatność typowych języków
programowania na błędy, Ray wykorzystał środowisko bardziej tolerancyjne na
mutacje - kod maszynowy komputera. W jego świecie o nazwie Tierra pojawiły się
trzy rodzaje mutacji, możliwość powstawania nowych gatunków, „kostucha”
czyli śmierć, wymiana informacji poprzez odczytywanie i wykorzystywanie
cudzych genotypów i oczywiście „to co tygrysy lubią najbardziej” czyli
reprodukcja. 3 stycznia 1990 Ray zaszczepił w swoim wirtualnym świecie życie
- cyfrowy organizm składający się z osiemdziesięciu instrukcji. Był to
komputerowy odpowiednik bezpłciowego, jednokomórkowego organizmu z prehistorii
Ziemi. Od momentu zainicjowania życia Ray śledził ilość nowych osobników i
powstających gatunków. W świecie Tierry powstawały najróżniejsze
organizmy, np. pasożyty które mając ograniczony zestaw instrukcji nie były w
stanie same się reprodukować, hiperpasożyty potrafiące się reprodukować
ale również wykorzystujące inne organizmy do tego celu. Na koniec Tierra
wytworzyła kompletny ekosystem współpracujących, „kopulujących” i
wykorzystujących siebie nawzajem organizmów. Skoro jesteśmy w stanie stworzyć całkowicie wirtualne światy i zamieszkujące je istoty, to czy możemy mieć pewność, że sami nie jesteśmy efektem czyjejś wyrafinowanej symulacji. Rzeczywistość
osnuta iluzją komputerowej symulacji jest tematem przewodnim filmu
„Matrix”. Wyobraźmy sobie, że świat który nas otacza to generowana w
czasie rzeczywistym interaktywna gra. Kształty, kolory i dźwięki są jedynie
strumieniami bitów ładowanych bezpośrednio do kory mózgowej pogrążonych w
komie ludzi. „Co jest realne? Jak zdefiniujesz rzeczywistość? Jeśli masz na
myśli zmysły – to co czujesz, smakujesz, wąchasz lub widzisz – są to
jedynie elektryczne sygnały interpretowane przez mózg” – w ten sposób
Morfeuszy wyjaśnia Neo względność pojęcia rzeczywistości. Dla człowieka
nie jest więc istotne czy coś naprawdę istnieje, porusza się, ma ciężar
lub kolor, lecz jak bardzo realistyczne jest to, co postrzega. Stworzona przez
komputery Matrix wytwarzała złudzenie rzeczywistości tak bardzo realne iż
tylko nieliczni byli w stanie zakwestionować wirtualną rzeczywistość w
jakiej się wychowali. Jeden z członków
anarchistycznej ekipy Morfeusza, Cipher wręcz wolał wirtualną sielankę od
ponurej rzeczywistości „wypalonego nieba” i „opustoszałych miast”.
Wyszedł on z podobnego założenia co Morfeusz wnioskując, że to właśnie
percepcja odróżnia to co realne od nierealnego. Skoro stek nierealny smakuje
lepiej niż serwowane na pokładzie Nabuchonodozora kleiki, to po co się męczyć.
Również Mouse, niewątpliwie pozytywny charakter, wolał wirtualną
rzeczywistość od realnego świata. W odróżnieniu od Ciphera wybrał jednak kłopotliwą
wiedzę od całkowitej ignorancji. Wybór pomiędzy czerwoną a niebieską pigułką
to metafora walki dobra ze złem. Neo, czyli tak naprawdę „One”
reprezentuje Zbawiciela, który oddając swoje życie, a przy tym nie znając
swojego przeznaczenia, uwalnia ludzi od iluzji stworzonej przez Diabła –
odwiecznego oszusta. Idealna rzeczywistość – wirtualna rzeczywistość kusi
pięknem, które nie istnieje, z drugiej strony
Morfeusz oferuje bolesną prawdę. Już
setki lat przed powstaniem pierwszych komputerów, kina i DVD ludzie zadawali
sobie pytanie – czym jest rzeczywistość która nas otacza, i czy aby na
pewno jest prawdziwa? Wydaje się, że w naszych czasach łatwiej jest zwątpić
w to podstawowe założenie egzystencji. Mimo, że wówczas brak było
przekonywujących dowodów na to, iż świat mógłby być iluzją wielu myślicieli
skłaniało się właśnie ku takiemu przekonaniu. Prawdopodobnie, sporo do myślenia
dawał im zagadkowy stan marzeń sennych. Odrzucając wiarę w postrzeganie
pozazmysłowe i podróże poza ciałem można powiedzieć, że sen jest wirtualną
rzeczywistością generowaną przez nasz umysł.
Każdy z nas, co wynika ze badań eksperymentalnych przeżywa każdej
nocy 3-4 cykle marzeń sennych zwane fazą REM snu. Przeważnie sny te ulegają
zapomnieniu, lub ich intensywne wspomnienie utrzymuje się tylko krótko po
przebudzeniu. Niekiedy jednak sny są tak realistyczne, iż śniący bierze w
nich udział przekonany, że to się dzieje na jawie. Po przebudzeniu z takiego
snu osoba jest w stanie opowiedzieć o jego szczegółach, zachwyca się
wyrazistością snu i jego realizmem. Szczególny typ marzeń sennych, gdy śniący
jest świadomy snu w którym uczestniczy zwany jest snem świadomym (lucid
dreaming). W Stanach Zjednoczonych, a ostatnio również w naszym kraju,
prowadzone są kursy, których celem jest trening w przeżywaniu świadomych
marzeń sennych. Dla jednych takie sny pełnią rolę terapeutyczną, dla innych
po prostu są rozrywką. Można
przypuszczać, że starożytni również potrafili śnić świadomie. Z całą
pewnością snu takiego zaznał Czuang Czou. Po przebudzeniu napisał „Pewnego
razu ja, Czuang Czou, śniłem, że jestem motylem, który fruwał sobie wokół,
ciesząc się z tego. Nic nie wiedziałem o Czuang Czou. Nagle obudziłem się i
okazało się, że naprawdę jestem Czuang Czou. Jednak nie mam pewności, czy
tylko śniłem, że jestem motylem, czy też motyl śni, że jest Czuang Czou”
(Alan Watts, „Tao Strumienia”). Na podobnej zasadzie chyba każdy miał
kiedyś wrażenie na pograniczu snu i jawy, iż oto zdobył we śnie coś wartościowego
co chciałby zatrzymać, a co niestety po chwili rozpływa się w powietrzu.
Innym przykładem może być przebudzenie we śnie (nie ze snu) lub nawet
ponowne zaśnięcie we śnie. Obie strony medalu w momencie gdy się na nie
patrzy, wyglądają równie przekonywująco. Która jest więc prawdziwa?
Skonfrontowani z tym problemem filozofowie stwierdzili wobec tego, że nie można
ufać pewności czegokolwiek, a szczególnie gdy jest to całkowita pewność.
Nie mówiło się wówczas, iż rzeczywistość może być generowana przez
komputer, bo przecież nie było jeszcze komputerów. Istniał za to wszechmocny
Bóg, i to on wedle pewnych przekonań miał generować światy postrzegane
przez ludzi, a także synchronizować je ze sobą, by ludzie mogli współdziałać.
Wątpiono więc w realność świata w którym żyjemy, wątpiono w realność
nas samych. Nawet słynne powiedzenie Kartezjusza „Myślę więc jestem” nie
przekonało najbardziej dociekliwych, że naprawdę istnieją. Twierdzono też,
że rzeczywistość którą postrzegamy nie jest pełnym obrazem wszechświata.
Platon na przykład wierzył, że widzialny świat rzeczy materialnych jest
pozorny, jest jakby cieniem nadzmysłowego świata idei. Tego
ostatniego twierdzenia nauka jak do tej pory nie zweryfikowała. Spór o duchowe
płaszczyzny rzeczywistości, które można postrzegać zmysłami od 6 w górę
jest nierozstrzygnięty. Pewne jest jednakże, iż to co człowiek postrzega w
realnym świecie (zakładając jego istnienie oczywiście) nie jest kompletnym
obrazem tego świata. Prosty argument: człowiek postrzega jedynie wąskie
zakresy fal elektromagnetycznych. Światło widzialne oraz dźwięki to mały
wycinek kompletnego widma. Skoro nasza percepcja opiera się na tak kruchym
fundamencie, cóż moglibyśmy się dowiedzieć postrzegając (i rozumiejąc) cały
zakres widma. Jak to jest być na przykład nietoperzem? – pytał fillozof
Daniel Dennett. Ponadto nie jesteśmy nieomylni nawet w tym zakresie świata, który
rzeczywiście postrzegamy. Psychologia obfituje w badania na temat złudzeń
poznawczych myślenia czy postrzegania. Wydaje się na przykład, że żyjemy
nie w teraźniejszości lecz w przeszłości, zawsze kilkadziesiąt milisekund w
tyle za tym co się wokół nas dzieje. Bądźmy więc ostrożni w ferowaniu
zdecydowanych wyroków lub wygłaszaniu pewnych opinii. Ze względu na naszą
dziedziczną ułomność, zwaną życiem, prawie na pewno są one fałszywe.
Piotr Lasoń, Wrocław 2000
Copyrights by Piotr Lasoń
|
||||
