Percezione, Fisica e il ruolo della luce in Filosofia

Realtà, come noi percepiamo, non è del tutto reale. Le stelle che vediamo nel cielo notturno, per esempio, non sono veramente lì. Essi possono essere spostati o addirittura morti per il momento si arriva a vederli. Questo irrealtà è dovuto al tempo necessario per la luce delle stelle e galassie lontane raggiungerci. Sappiamo di questo ritardo.

Anche il sole che conosciamo così bene è già otto minuti vecchio per il momento vediamo. Non sembra questo fatto di presentare particolarmente gravi problemi epistemologici – se vogliamo sapere cosa sta succedendo al sole adesso, tutto quello che dobbiamo fare è aspettare per otto minuti. Dobbiamo solo 'corretto’ per le distorsioni nella nostra percezione a causa della velocità finita della luce prima che possiamo fidarci di ciò che vediamo. Lo stesso fenomeno di vedere è una manifestazione meno noto nel nostro modo di percepire oggetti in movimento. Alcuni corpi celesti appaiono come se si stanno muovendo più volte la velocità della luce, che la loro 'vera’ velocità deve essere molto inferiore a quella.

Ciò che sorprende (e raramente evidenziato) è che quando si tratta di rilevamento del movimento, Non siamo in grado di back-calcolare nello stesso tipo di modo che possiamo correggere per il ritardo nella osservazione del sole. Se vediamo un corpo celeste si muove ad una improbabile alta velocità, Non possiamo calcolare quanto velocemente o anche in quale direzione è 'davvero’ muoversi senza prima dover fare certe ulteriori ipotesi.

Einstein ha scelto di risolvere il problema trattando percezione distorta e inventare nuove proprietà fondamentali in campo della fisica – nella descrizione di spazio e tempo. Una idea centrale della teoria della relatività speciale è che la nozione umana di una sequenza ordinata di eventi nel tempo deve essere abbandonata. Infatti, poiché ci vuole tempo per la luce da un evento in un luogo lontano per raggiungerci, e per noi a prendere coscienza di esso, il concetto di 'ora’ non ha più alcun senso, per esempio, quando si parla di una macchia solare che appaiono sulla superficie del sole proprio nel momento in cui l'astronomo stava cercando di fotografarlo. Simultaneità è relativa.

Einstein invece ridefinito simultaneità utilizzando gli istanti nel tempo si rileva l'evento. Rivelazione, come egli definì, comporta un viaggio di andata e ritorno della luce simile al rilevamento radar. Inviamo un segnale che viaggia alla velocità della luce, e attendere la riflessione. Se l'impulso riflesso da due eventi ci raggiunge nello stesso istante, allora sono simultanei. Ma un altro modo di vedere le cose è semplicemente chiamare due eventi simultanei "’ se la luce da essi ci raggiunge nello stesso istante. In altre parole, possiamo usare la luce generata dagli oggetti sotto osservazione piuttosto che l'invio di segnali a loro e guardando la riflessione.

Questa differenza può sembrare un cavillo hair-splitting, ma lo fa fare un'enorme differenza per le previsioni che possiamo fare. Scelta di Einstein si traduce in un quadro matematico che ha molte proprietà desiderabili, tra cui quello di rendere un ulteriore sviluppo teorico più elegante. Ma allora, Einstein credeva, come una questione di fede sembrerebbe, che le regole che governano l'universo deve essere 'elegante.’ Tuttavia, l'altro approccio ha un vantaggio quando si tratta di descrivere gli oggetti in movimento. Perché, naturalmente, non usiamo radar per vedere le stelle in movimento; noi percepiamo solo la luce (o di altre radiazioni) provenienti da loro. Tuttavia, utilizzando questo tipo di paradigma sensoriale, piuttosto che 'rilevamento radar-like,’ per descrivere i risultati universo in un quadro matematico più brutto. Einstein non approverebbe!

La differenza matematica genera diverse posizioni filosofiche, che a sua volta percolato alla comprensione della nostra immagine fisica della realtà. Come illustrazione, Supponiamo di osservare, attraverso un radiotelescopio, due oggetti nel cielo, con più o meno la stessa forma, dimensioni e le proprietà. L'unica cosa che sappiamo per certo è che le onde radio provenienti da questi due punti differenti nel cielo ci arrivano nello stesso istante nel tempo. Possiamo solo immaginare quando le onde hanno iniziato i loro viaggi.

Se assumiamo (come noi abitualmente facciamo) che le onde hanno iniziato il viaggio all'incirca nello stesso istante nel tempo, si finisce con una foto di due 'reale’ lobi simmetrici più o meno il modo di vederli. Ma c'è un altro, differenti possibilità e cioè che le onde originati dal medesimo oggetto (che è in movimento) in due istanti diversi nel tempo, raggiungendo il telescopio nello stesso istante. Questa possibilità potrebbe inoltre spiegare alcune proprietà spettrali e temporali di tali sorgenti radio simmetrici. Quindi, quale di queste due immagini dovremmo prendere come reale? Due oggetti simmetrici, come li vediamo o un oggetto in movimento in modo da darci questa impressione? È veramente importante che è 'reale'? Fa 'reale’ significa nulla in questo contesto?

Relatività Speciale dà una risposta univoca a questa domanda. La matematica esclude la possibilità di un singolo oggetto in movimento in modo tale da simulare due oggetti. Essenzialmente, ciò che vediamo è ciò che è là fuori. Ancora, se definiamo gli eventi da ciò che percepiamo, l'unica posizione filosofica che ha senso è quella che disconnette la realtà rilevato dalle cause retrostanti ciò che viene percepito.

Questa disconnessione non è raro nelle scuole filosofiche di pensiero. Fenomenismo, per esempio, è dell'avviso che spazio e tempo non sono realtà oggettive. Essi sono semplicemente il mezzo della nostra percezione. Tutti i fenomeni che avvengono nello spazio e nel tempo sono solo fasci della nostra percezione. In altre parole, spazio e tempo sono costrutti cognitivi derivanti dalla percezione. Così, tutte le proprietà fisiche che noi attribuiamo allo spazio e il tempo può applicarsi solo alla realtà fenomenica (la realtà delle 'cose-in-the-mondo’ come noi percepiamo. La realtà sottostante (che detiene le cause fisiche della nostra percezione), al contrario, rimane fuori della nostra portata conoscitiva.

Eppure c'è un abisso tra il punto di vista della filosofia e della fisica moderna. Non per niente ha il fisico premio Nobel, Steven Weinberg, meraviglia, nei suoi sogni libro di una teoria finale, perché il contributo dalla filosofia alla fisica era stata così sorprendentemente piccolo. Forse è perché la fisica deve ancora venire a patti con il fatto che quando si tratta di vedere l'universo, non vi è alcuna cosa come un'illusione ottica – che è probabilmente ciò che Goethe intendeva quando disse, 'Illusione ottica è verità ottica.’

La distinzione (o la mancanza di) tra illusione ottica e la verità è uno dei più antichi dibattiti in filosofia. Dopotutto, si tratta della distinzione tra conoscenza e realtà. La conoscenza è considerata la nostra opinione su qualcosa che, in realtà, è 'effettivamente il caso.’ In altre parole, la conoscenza è un riflesso, o un'immagine mentale di qualcosa di esterno, come mostrato in figura.

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In questa immagine, la freccia nera rappresenta il processo di creazione della conoscenza, che comprende la percezione, attività cognitive, e l'esercizio della ragione pura. Questa è l'immagine che la fisica è giunta ad accettare. Pur riconoscendo che la nostra percezione può essere imperfetta, fisica presuppone che possiamo ottenere sempre più vicino alla realtà esterna attraverso la sperimentazione sempre più fine, e, ancora più importante, attraverso una migliore teorizzazione. Le teorie speciali e generale della relatività sono esempi di applicazioni brillanti di questa visione della realtà in cui semplici principi fisici stanno inesorabilmente perseguiti per mezzo della macchina formidabile della ragione pura alle loro conclusioni logicamente inevitabili.

Ma c'è un altro, visione alternativa della conoscenza e della realtà che è stato intorno per un lungo periodo. Questa è la vista che considera la realtà percepita come una rappresentazione cognitiva interna dei nostri input sensoriali, come illustrato di seguito.

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In questa visione, conoscenza e la realtà percepita sono entrambi costrutti cognitivi interni, anche se siamo arrivati ​​a pensare a loro come separati. Ciò che è esterno non è la realtà come noi la percepiamo, ma una entità inconoscibile dando origine alle cause fisiche che stanno dietro input sensoriali. Nell'illustrazione, la prima freccia rappresenta il processo di rilevamento, e la seconda freccia rappresenta i passi di ragionamento cognitive e logiche. Per applicare questa visione della realtà e della conoscenza, dobbiamo indovinare la natura della realtà assoluta, inconoscibile come è. Un candidato possibile per la realtà assoluta è la meccanica newtoniana, che dà una previsione ragionevole per la nostra realtà percepita.

Per riassumere, quando cerchiamo di gestire le distorsioni dovute alla percezione, abbiamo due opzioni, o due possibili posizioni filosofiche. Uno è quello di accettare le distorsioni come parte del nostro spazio e del tempo, come fa Relatività Speciale. L'altra opzione è quella di supporre che ci sia un 'alto’ realtà distinta dalla nostra realtà rilevato, le cui proprietà possiamo solo congetture. In altre parole, una possibilità è quella di vivere con la distorsione, mentre l'altro è quello di proporre ipotesi plausibili per la realtà superiore. Nessuna di queste scelte è particolarmente attraente. Ma il percorso indovinare è simile alla vista accettata in fenomenismo. Si porta anche naturalmente per come la realtà è vista in neuroscienze cognitive, che studia i meccanismi biologici alla base della cognizione.

La torsione di questa storia di luce e la realtà è che ci sembra di aver conosciuto tutto questo per un lungo tempo. Il ruolo della luce nel creare la nostra realtà o universo è al centro del pensiero religioso occidentale. Un universo privo di luce non è semplicemente un mondo in cui avete spento le luci. Si tratta infatti di un universo privo di sé, un universo che non esiste. E 'in questo contesto che dobbiamo capire la saggezza dietro l'affermazione che' la terra era senza forma, e nulla’ luce fino a che Dio fece ad essere, dicendo: 'Sia la luce.’

Il Corano dice anche, 'Allah è la luce dei cieli e della terra,’ che si rispecchia in una delle antiche scritture indù: 'Conducimi dalle tenebre alla luce, conducimi dall'irreale al reale.’ Il ruolo della luce nel prendere noi dal vuoto irreale (il nulla) ad una realtà stato infatti inteso per lungo, a lungo. E 'possibile che gli antichi santi e profeti sapevano cose che stiamo solo ora cominciando a scoprire con tutti i nostri progressi presunte conoscenze?

Ci sono parallelismi tra la distinzione noumenico-fenomenico di Kant e le fenomenisti successive, e la distinzione Brahman-Maya in Advaita. La saggezza sulla natura della realtà dal repertorio di spiritualità si reinventa in neuroscienze moderne, che tratta la realtà come una rappresentazione cognitiva creata dal cervello. Il cervello utilizza gli input sensoriali, memoria, coscienza, e anche il linguaggio come ingredienti in inventando il nostro senso della realtà. Questa visione della realtà, tuttavia, è qualcosa che la fisica è ancora in grado di venire a patti con. Ma nella misura in cui la sua arena (spazio e tempo) è una parte della realtà, la fisica non è immune alla filosofia.

Infatti, come spingiamo sempre di più i confini della nostra conoscenza, stiamo scoprendo interconnessioni finora insospettati e spesso sorprendenti tra i diversi rami di sforzi umani. Ancora, come possono i diversi ambiti della nostra conoscenza siano indipendenti l'uno dall'altro, se tutta la conoscenza è soggettiva? Se la conoscenza è solo la rappresentazione cognitiva delle nostre esperienze? Ma allora, è la fallacia moderno a pensare che la conoscenza è la nostra rappresentazione interna di una realtà esterna, e quindi distinta da essa. Invece, riconoscendo e facendo uso delle interconnessioni tra i diversi ambiti dell'attività umana può essere il presupposto essenziale per la prossima fase nello sviluppo della nostra saggezza collettiva.

Scatola: Treno di EinsteinUno dei famosi esperimenti mentali di Einstein illustra la necessità di ripensare ciò che intendiamo per eventi simultanei. Esso descrive un treno ad alta velocità che scorrono lungo un binario rettilineo passato una piccola stazione come un uomo si trova sul marciapiede della stazione guardarlo velocità da. Per il suo stupore, mentre il treno lo passa, due fulmini colpiscono il brano successivo alle estremità del treno! (Opportunamente, per gli investigatori successivi, lasciano bruciature sia sul treno e sul terreno.)

Per l'uomo, sembra che i due fulmini colpiscono esattamente nello stesso momento. Più tardi, i segni sul terreno della pista del treno rivelano che i punti in cui il fulmine ha colpito erano esattamente equidistante da lui. Da allora i fulmini viaggiavano alla stessa distanza verso di lui, e dal momento che sono apparsi all'uomo per accadere esattamente nello stesso momento, non ha alcun motivo per non concludere che i fulmini hanno colpito esattamente nello stesso momento. Erano simultanea.

Tuttavia, supponiamo che un po 'più tardi, l'uomo incontra un passeggero signora che è accaduto a essere seduto in macchina a buffet, esattamente al centro del treno, e guardando fuori dalla finestra, al momento i fulmini hanno colpito. Questo passeggero gli dice che ha visto il primo bullone di alleggerimento ha colpito il suolo in prossimità del motore nella parte anteriore del treno leggermente in anticipo quando il secondo ha colpito la terra accanto alla macchina i bagagli nella parte posteriore del treno.

L'effetto non ha nulla a che fare con la distanza la luce ha dovuto viaggiare, come sia la donna e l'uomo sono stati equidistante tra i due punti che il colpo di alleggerimento. Eppure, hanno osservato la sequenza di eventi in modo diverso.

Questo disaccordo della tempistica degli eventi è inevitabile, Einstein dice, come la donna è in effetti muove verso il punto in cui il lampo di luce colpito vicino al motore -e distanza dal punto in cui il lampo di luce colpire accanto alla macchina bagaglio. Nella piccola quantità di tempo necessaria per i raggi di luce per raggiungere la signora, perché il treno si muove, la distanza del primo flash deve viaggiare ai suoi strizzacervelli, e la distanza del secondo flash deve viaggiare cresce.

Questo fatto non può essere notata nel caso di treni ed aerei, ma quando si tratta di distanze cosmologiche, simultaneità in realtà non ha alcun senso. Per esempio, l'esplosione di due lontane supernovae, visto come simultanea dal nostro punto di osservazione della terra, apparirà a verificarsi in diverse combinazioni di tempo da altri punti di vista.

In Relatività: La speciale e Teoria Generale (1920), Einstein ha messo in questo modo:

'Ogni corpo di riferimento (coordinare il sistema) ha il suo proprio tempo particolare; a meno che non ci viene detto il corpo di riferimento a cui la dichiarazione si riferisce tempo, non vi è alcun senso in una dichiarazione del tempo di un evento.’

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