Krüptodetektiiv saab lõpuks aru, kui reetlik on reaalsus

Selle mudeli kohaselt on tõeliselt fundamentaalsed ainult vaatlused ja meile tuttav väline maailm on vaid väga sobiv ja mugav väljamõeldis, mis aitab ennustada tulevikus toimuvaid vaatlusi.

KURMO KONSA

Järgmise taseme, mida krüptodetektiiv kutsub ka Gödeli maailmaks, struktuuride ehitusüksusteks on inimeste üksikud mõtted. Sarnasuse tõttu Leibnizi monaadidega nimetab krüptodetektiiv neid mõtteid monaadideks.

Esimene probleem, millega nende ideede esitaja silmitsi seisab, on ühelt poolt lihtne, kuid teisalt jällegi tõeliselt fundamentaalne. Nimelt – kui maailmas on esmane inimese mõte või vaatlusseisund, laiendatud ja abstraktsemal kujul, siis keerab see pea peale meile harjumuspärase maailmapildi ja seab sõltuvusse vaimuseisunditest. Filosoofias tuntakse sellist käsitlust solipsismina. Tundub, et midagi kokkusobimatumat tänapäeva teadusega on raske leida. Ometigi on just teoreetilises füüsikas ilmunud ideid, mis uuel kujul rehabiliteerivad solipsismi.

Väljapääs solipsismist peitub teoreetilises informaatikas

Me elame materiaalses maailmas, mis vastavalt füüsikaseadustele muutub pidevalt. Nii lihtsalt saabki kokku võtta teadusliku maailmapildi. Kõik edasine on juba täpsustused ja seletused, mis muidugi ei ole kaugeltki lihtsad. Nagu sellest väitest näha, ei mängi inimene või täpsemalt öeldes vaatleja siin mingit erilist rolli, materiaalse objektina on ta osa maailmast ning allub samadele füüsikaseadustele. Inimese minal ja teadvusel ei ole teaduslikus meetodis mingit keskset osa. Teadus küll uurib neid, aga täpselt samamoodi kui näiteks musti auke või kvarke.

Lõppude lõpuks on selline lähenemine olnud üle ootuste edukas. Religioossete ilmutuste ja autoriteetide, subjektiivsete arvamuste ja spirituaalsete ennustuste asendamine skeptilise ja kontrollitava teadusliku protsessiga on toonud meid demokraatlikku ja tehnoloogilisse ühiskonda. Ilma igasuguse kahtluseta on modernistlikud väärtused, nagu demokraatia, inimelu hindamine, tööstuse arendamine, majandusliku heaolu tagamine, teaduse arendamine jpm taganud inimkonnale seni olnutest parimad tingimused. Seda ei tohi hetkekski unustada.

Ometi on kusagil midagi loksuma hakanud. Ja seda mitte uusvaimsuse segastel väljadel, vaid füüsikas endas. Füüsikalises maailmapildis on ilmnenud probleeme, mis osutavad võimalusele, et ülalkirjeldatud klassikalist arusaama tuleks võib-olla täiendada. Klassikaline füüsikaline vaade maailmale on lühidalt kirjeldatuna järgmine. Inimene vaatleb füüsikalist maailma ning tuginedes kindlaks tehtud seadustele suudab ta anda tõenäosuse hinnanguid selle kohta, kuidas maailm järgnevalt toimib. Kui ma asun Maal ja lasen raamatu käest lahti, siis see kukub tänu gravitatsioonijõule maapinnale. Tõenäosus selle sündmuse toimumiseks on peaaegu täiesti kindel (tõenäosus on väga-väga lähedal ühele). Seega kasutab inimene füüsikaseadusi, et ennustada seda, mida me mingis olukorras kogeme. Tegemist on kogu teadusliku protsessi alusega – me püstitame teooria, mis ennustab midagi ning neid ennustusi kontrollitakse omakorda katsetega.

Tegelikus elus toimib selline maailmapilt vägagi hästi. Esimesed probleemid ilmnesid koos kvantfüüsika arenguga. Selgus, et füüsika ei tegelegi enam sellega, „milline maailm tegelikult on“, vaid ütleb ainult seda, milliseid vastuseid, ja millise tõenäosusega, saame esitatud küsimustele. Vastused sõltuvad küsimustest ja võivad ka üksteisele vastu käia.¹ Kõik see on viinud tuntud loosungi „Sooritamata eksperimentidel pole tulemusi“² püstitamiseni ning varsti juba sada aastat kestnud vaidlustele kvantfüüsika tõlgenduste üle. Klassikalise vaate seisukohalt osutus kvantfüüsika vägagi imelikuks ja üllatavaks. Kuulus Ameerika füüsikateoreetik John Wheeler (1911–2008) on kirjutanud: „Kvantmehaanikas ei ole midagi hämmastavamat kui tõsiasi, et see võimaldab täiesti tõsiselt kaaluda vaadet, et universum võib ilma vaatluseta olla eimiski, täpselt samuti, nagu mootor on surnud ilma elektrita.“³ Albert Einstein, kes pooldas objektiivse välise reaalsuse olemasolu, ei eitanud siiski ka teistsugust võimalust: „Füüsika aluseks on eeldus, et eksisteerib reaalne maailm, mis on sõltumatu tajudest. Kuid ega me seda täpselt ei tea. Oma teaduslikes püüdlustes võtame seda programmina. See programm muidugi eelneb teadusele ning juba meie tavakeel põhineb sellel.“⁴

Üheks väljapakutud võimaluseks on käsitlused, mis seavad esmaseks või fundamentaalsemaks teadvuse või mõtted. Ehk siis maailma asemel alustatakse inimese minast. Lihtne võib selline asendus tunduda ainult esmapilgul, tegemist on ju ikkagi teoreetilise füüsikaga! Mis juhtub aga füüsikaga siis, kui võtame esmaseks vaate maailmale esimese isiku perspektiivis? Tegelikult on see ju kõige loogilisem eeldus üleüldse. Mis meile maailmast antud on? Eks ikka kogemus maailmast ja alles sellest tuletame välise maailma olemasolu koos kõige sinna kuuluvaga. Füüsika teooriad räägivad sellest, mida me näeme (kogeme), ja mitte sellest, mis tegelikult olemas on. Väline maailm on kahtlemata olemas, aga tuleneb sellest, mida me kogeme. Mingist aspektist võib öelda, et klassikaline maailmakäsitlus keeratakse tagurpidi, esmane on info maailma kohta ja sellest tuleneb emergentselt füüsikaline reaalsus ise.

Millise tõenäosusega tõuseb päike homme?

Selliseid esimesest isikust lähtuvaid füüsikateooriad on loomulikult püütud luua ka varem, kuid ükski neist ei ole leidnud laiemat omaksvõttu ja tunnustust. Nüüd on Markus P. Müller⁵ esitanud sellisele maailmakäsitlusele tugineva teooria, mis põhineb tehisintellekti ja masinõppe uuringutes rakendataval algoritmilisel infoteoorial.⁶

Kuidas see siis võiks käia? Esmalt on vaja määratleda vaatleja seisund kindlal ajahetkel. Seda võib ette kujutada kui aju informatsioonilist olekut nii koos kõikide tajude ja mõtete kui ka mälestustega. Seda seisundit saab esitada binaarse arvujadana (100111100000 … ). Vaatleja seisundid muutuvad, mõne aja pärast on üks seisund muutunud teiseks. Kui klassikalise käsitluse korral eeldame seda, et see seisundimuutus on tingitud välises maailmas toimuvatest protsessidest, siis antud korral see nii ei ole, kuna vaatleja seisundid on alati esmased. Sellisel juhul sõltub vaatleja järgmine seisund tinglikust algoritmilisest tõenäosusest (conditional algorithmic probability).

Matemaatilisi keerukusi kõrvale jättes võib algoritmilist tõenäosust mõista kui tõenäosust, et juhuslikult valitud arvutiprogramm annab meile täpselt samasuguse bitijada, mis vastab järgmisele vaatlusseisundile. Algoritmiline tõenäosus, tuntud ka Solomonoffi tõenäosusena, on meetod, mis võimaldab omistada eelneva tõenäosuse mingile kindlale vaatlusele. Selle töötas välja matemaatik Ray Solomonoff (1926–2009) 1960. aastatel. Peamine põhjus, miks kasutada just algoritmilist tõenäosust, tuleneb Solomonoffi induktsioonist (tuntud ka kui universaalne induktsioon).

Teatavasti mõistetakse loogikas induktsioonina tõenäosusel põhinevat järeldamise viisi. Kui meile on antud mingi eeldus, siis sellest saadud järeldus on mingi tõenäosusega tõene. Kuna päike on seni igal hommikul tõusnud, siis võib üsna suure tõenäosusega väita, et päike tõuseb ka homme. Loomulikult ei ole see sajaprotsendiline tõenäosus, kuid on igal juhul märksa suurem tõenäosusest, mille võiksime omistada väitele „homme päike ei tõuse“. Jällegi väga lihtsustatult öeldes sõltub see, mida näeme homme, sellest, mida me nägime eile. Ja mida pikema ajavahemiku kestel on päike igal hommikul tõusnud, seda tõenäolisem on see, et ta tõuseb ka homme. Solomonoffi induktsioon käsitlebki seda, kuidas tuginedes eelmistele vaatlustele x, x1, x2, … xn, leida neile järgnev vaatluse tulemus (y). Protsessist, mis neid vaatlusi tingib, ei tea me seejuures mitte midagi.

Kujutlege näiteks arvutiekraani, mis iga kindla ajahetke tagant esitab kas 0 või 1. See, milline programm neid numbreid tekitab, on seejuures meile teadmata. Tuginedes Solomonoffi induktsioonile on meil võimalik leida, millise tõenäosusega tuleb järgmisena 0 ja millise tõenäosusega 1. Selle tõenäosuse leidmiseks tuleb võtta kõik võimalikud algoritmid, mis tekitavad vaadeldud järjestuse ja vaadata seejärel, kui palju on algoritme, mis tekitavad võimalikud y-väärtused. Peale algo­ritmide arvu võetakse arvesse ka nende lihtsus. Selline meetod võimaldabki ennustada, milline on kõige tõenäolisemalt järgmise vaatluse tulemus. Algoritmilises infoteoorias määratletakse selline tõenäosus kui „universaalne aprioorne tõenäosus“. Mida pikem on vaatluste seeria, seda täpsema tulemuse saame.

Esmapilgul võib kogu see matemaatiline värk tunduda elukauge, aga tegelikult on eespool kirjeldatud järeldusmeetodil maailmas ka kasutusvõimalusi. Kui olemasolevad füüsikateooriad teevad ennustusi maailma kohta, siis need langevad kokku algoritmilise tõenäosusega. See tähendab, et pärast suurt vaatluste arvu viib Solomonoffi induktsioon õigetele ennustustele füüsikalises maailmas. See kehtib muidugi siis, kui vastavalt Turingi-Churchi teesile on füüsikaseadused tõepoolest arvutatavad. Järelikult saaksime me teha tõenäosuslikke ennustusi füüsikalise maailma kohta, lähtudes vaid Solomonoffi induktsioonist, ilma et oleks vajalik otseselt tugineda mingitele füüsikaseadustele. Seda võimalust on mõistlik kasutada siis, kui olemasolevad füüsikateooriad jäävad mingite nähtuste seletamisel jänni.

Markus P. Müller püstitab aga veelgi julgema teesi: järsku ongi Solomonoffi induktsioon selleks kõige fundamentaalsemaks ja ainsaks loodusseaduseks ning füüsikaseadused ja vaadeldav regulaarsus, sealhulgas väline füüsikaline maailm meie ümber, tulenevadki ainult sellest? Peale vaatlusseisundi ja selle muutumise vastavalt algoritmilisele tõenäosusele ei olegi midagi muud maailma seletamiseks vajalik. Nii füüsikaline maailm kui ka selle kooskõlalised kirjeldused vaatlejate poolt tekivad vastavalt Solomonoffi induktsioonile. Maailma seletamiseks on seega vajalikud vaid kaks postulaati, esiteks meie poolt kogetavad järjestikused vaatlusseisundid, mis on ju ainus, milles saame kindlad olla, ja teiseks, ennustused tulevaste vaatlusseisundite tõenäosuse kohta. Mingeid veelgi lihtsamaid postulaate oleks raske välja mõelda. Seega sarnaneb maailm tõepoolest Ameerika füüsikateoreetiku John Wheeleri (1911–2008) pakutud ideega „seadustest ilma seadusteta“, mille kohaselt igasugused fundamentaalsed füüsikaseadused puuduvad ja maailma koosneb juhuslikest, võib-olla isegi kaootilistest kvantsündmustest.

Vaatlusseisund on määratletud algoritmilise tõenäosusega, mis iseenesest on väga keerukas ja irregulaarne ning ka arvutamatu. Ometigi näitab Müller, et pikema ajavahemiku pärast kogevad vaatlejad lihtsaid, tõenäosuslikke füüsikaseadusi, mis toimivad nn välises maailmas. Ehk siis mingi aja pärast ilmneb vaatlejale, et peale tema enda vaatlusseisundite on ka suurem dünaamiliselt arenev süsteem, millele tal puudub otsene ligipääs. Selle suurema süsteemi arvestamine teeb vaatlejale lihtsamaks tulevikus toimuvate vaatluste ennustamise. Olemegi saanud täiesti solipsistlikust ideest, et maailm põhineb vaatlusseisunditel ja nende muutumisel lähtuvalt algebralisest tõenäosusest, meie tegelikkuse. Vaatleja tunneb ennast asuvat välises maailmas, mis areneb vastavalt lihtsatele, arvutatavatele ja tõenäosuslikele seadustele. Tegemist on aga ikkagi veel maailmaga, mis ilmneb ühele vaatlejale. Kuidas on siis lugu teiste inimeste või vaatlejatega? Nagu Mülleri arvutused näitavad, liginevad piisavalt pika aja kestel vaatlejate maailmad üksteisele ning nad hakkavad andma tulevastele vaatlustele ühesuguseid tõenäosusi. Seda võib võtta kui tekkivat konsensusliku maailma, mille omadustes on kõik vaatlejad üksmeelel.

Reaalsus on see, mis on meile kasulik

Selle mudeli kohaselt on tõeliselt fundamentaalsed ainult vaatlused ja meile tuttav väline maailm koos kõikide objektide ja nähtusetega on vaid väga sobiv ja mugav väljamõeldis, mis aitab ennustada tulevikus toimuvaid vaatlusi. Esmapilgul võib ju tunduda selline vaatenurk kummaline. Müller ise räägib samuti „fundamentaalsuse noole ümberpööramisest“.⁷ Aga õigupoolest on ju inimese tajud ja loogika ainsad nähtused, mis meile otseselt on antud. Kõik muu on vaid nende tuletis. Samuti tajub inimene või mõni muu vaatlusi sooritav entiteet vaid seesugust regulaarsust, mis on oluline tema olemasolu seisukohalt. Võib tekkida kiusatus väita, et evolutsiooniliselt on kõige kasulikum tajuda maailma nii, „nagu see tegelikult on“, aga see oleks selge eksitus. Nagu näitab Donald Hoffmani (California ülikool) ja Chetan Prakashi (California riigiülikool) arendatud tajumise kasutajaliidese teooria (the interface theory of perception), ei pruugi reaalsus üldse vastata meie tajumustele, kuna need ei ole ette nähtud reaalsuse kogemiseks.⁸ Tegelikkusel ei pruugi sellega, mis on organismile kasulik, olla mingit seost. Keskkonna tajumine on organismilt suuri kulutusi nõudev tegevus, nii et ilmselgelt eelistab looduslik valik selliste tajusüsteemide kujunemist, mis otseselt mõjutavad ellujäämist ja edukat paljunemist. Reaalsust kajastaval teabel pole sellega midagi pistmist. Hoffmani ja Prakashi arvutisimulatsioonid näitasid, et kui selline keskkonna objektiivseid omadusi kajastav mudel isegi tekkis, jäi see kohe alla kohasusele orienteeritud mudelitele.

Teooria ongi saanud nime viitest arvuti kasutajaliidesele, mis peidab kogu tegelikkuse (kiibid, vooluringid, masinkood) arvutikasutaja eest ära ja pakub talle mugavaid kasutajasõbralikke ikoone. Selline ikoon arvutiekraanil on ülimalt kasulik ja kergendab arvuti kasutamist, kuid see ei kujuta sõna otseses mõttes „reaalsust“. Ikoon esindab mingit faili, kuid ikooni nähtavad tunnused, nagu kuju, värv ja asukoht ei viita mingilgi moel faili tunnustele. Nii nagu ikooni eesmärk on kasutamise lihtsustamiseks toimemehhanismi varjata, on ka inimese tajusüsteemi eesmärgiks varjata reaalsust ja esitada seda lihtsustatud, evolutsioonilise kasulikkuse kujul. Aeg ja ruum, inimese „mina“ on ülimalt kasulikud maailmas toimetulekuks, aga neil ei pruugi tegelikkusega, kui midagi sellist üldse olemas on, midagi pistmist olla.

Mülleri väitel kujunesid füüsikaseadused ja keskkonnas ilmnev regulaarsus täpselt samamoodi, nagu arvutisüsteemid püüavad õppida tundma keskkonda ja anda õigeid vastuseid näiteks näotuvastussüsteemides. Ta selgitab: „Seadused kipuvad stabiliseeruma ja inimene näeb enda ümber korrapärasusi ning maailma koos looduseadustega. Mõlemad on ühesugust matemaatilist algupära.“⁹

Loomulikult ei väida esitatud teooria seda, et füüsikalist reaalsust pole olemas, vaid seda, et see tekib millestki märksa fundamentaalsemast, nimelt vaatlusseisunditest. Ja loomulikult matemaatikast, eeldab ju Mülleri teooria iseseisva matemaatilise reaalsuse olemasolu. Aga selle olemasolus veendus krüptodetektiiv juba siis, kui ta matemaatikasse lõksu jäi.¹⁰ Nii oleme saanud reaalsusele kaks erinevat vaadet, mis ometigi sobivad nagu valatult kokku. Ühelt poolt oleme näidanud, et vaatlusseisunditest tekib füüsikaline väline reaalsus, aga teiselt poolt saab seda füüsikalist reaalust käsitleda lähtuvalt senistest füüsikaseadustest ja sellisena on see jällegi vaatlusseisundite põhjustaja. Lõpptulemusena saame omalaadse aine ja vaimu silmuse, iseennast vaatleva universumi, mis on tuntud John Wheeleri kuulsalt skeemilt.¹¹

1 Asher Peres, Quantum Theory: Concepts and Methods. Kluwer Academic Publishers, 2002.

2 Asher Peres, Unperformed experiments have no results. American Journal of Physics, 1978, 46(7), 745–747; https://doi.org/10.1119/1.11393

3 John Archibald Wheeler, At Home in the Universe. American Institute of Physics, New York 1994, lk 39.

4 Arthur Fine, The Shaky game: Einstein, realism and the quantum theory, 2nd ed. University of Chicago Press, Chicago 1996, lk 95.

5 Ta töötab Viini kvantoptika ja kvantinformaatika instituudis ning Kanadas teoreetilise füüsika perimeetri instituudis. Teooria tutvustamisel lähtun järgmistest artiklitest: Markus P. Müller, Law without law: from observer states to physics via algorithmic information theory. 2020. https://arxiv.org/pdf/1712.01826.pdf ja Markus P. Müller, Mind before matter: reversing the arrow of fundamentality. A. Aguirre, B. Foster, and Z. Merali (eds.), What is Fundamental?, Springer, 2019, lk 63–74.

6 Selle kohta vt lähemalt: Ming Li, Paul Vitányi, An Introduction to Kolmogorov Complexity and Its Applications, Springer, 1997; Marcus Hutter, Universal Artificial Intelligence, Springer, 2005.

7 Markus P. Müller, Mind before matter: reversing the arrow of fundamentality. A. Aguirre, B. Foster, and Z. Merali (eds.), What is Fundamental?, Springer, 2019, lk 63–74.

8 Donald D. Hoffman, Chetan Prakash. Objects of consciousness. Frontiers in psychology. 2014, 5, 6, Article 577; Donald D. Hoffman, The case against reality: how evolution hid the truth from our eyes. Allen Lane, 2019.

9 Sophie Hebden, Could Mind Forge the Universe? 2019; https://fqxi.org/community/articles/display/232

10 Kurmo Konsa, Krüptodetektiiv satub matemaatikasse lõksu. – Sirp 13. VII 2018.

11 John Wheeleri kuulsat osalusuniversumi pilti võib vaadata siit: John Archibald Wheeler, Participatory universe. The Library, 1983. https://www.organism.earth/library/document/participatory-universe