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L'Unreal Universe — Vedere la luce in Scienza e Spiritualità

Sappiamo che il nostro universo è un po 'irreale. 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 ritardo è dovuto al tempo necessario per la luce delle stelle e galassie lontane raggiungerci. Sappiamo di questo ritardo.

Lo stesso ritardo di vedere è una manifestazione meno noto nel nostro modo di percepire oggetti in movimento. Si distorce la nostra percezione tale che qualcosa che viene verso di noi guarderemmo come se è in arrivo più veloce. Per quanto strano possa sembrare, questo effetto è stato osservato in studi astrofisici. Alcuni dei corpi celesti guardano come se si stanno muovendo più volte la velocità della luce, mentre la loro “reale” velocità è probabilmente molto più basso.

Ora, questo effetto solleva una questione interessante–quello che è il “reale” velocità? Se vedere per credere, la velocità vediamo dovrebbe essere la velocità reale. Poi di nuovo, sappiamo che l'effetto tempo di viaggio della luce. Quindi dovremmo correggere la velocità che vediamo prima di credere che. Che poi fa “vedere” dire? Quando diciamo che vediamo qualcosa, che cosa significa realmente?

Luce in Fisica

Seeing coinvolge luce, ovviamente. La velocità finita di influenze di luce e distorce il nostro modo di vedere le cose. Questo fatto difficilmente dovrebbe essere una sorpresa, perché sappiamo che le cose non sono come li vediamo. Il sole che noi vediamo è già otto minuti vecchio per il momento vediamo. Questo ritardo non è un grosso problema; se vogliamo sapere cosa sta succedendo al sole adesso, tutto quello che dobbiamo fare è aspettare per otto minuti. Noi, ciò nonostante, dovere “corretto” per le distorsioni nella nostra percezione a causa della velocità finita della luce prima che possiamo fidarci di ciò che vediamo.

Ciò che sorprende (e raramente evidenziato) è che quando si tratta di rilevamento del movimento, Non siamo in grado di back-calcolare nello stesso modo prendiamo il ritardo nel vedere il sole. Se vediamo un corpo celeste si muove ad una improbabile alta velocità, Non siamo in grado di capire quanto velocemente e in quale direzione è “davvero” muoversi senza fare ulteriori ipotesi. Un modo di gestire questa difficoltà è quella di attribuire gli distorsioni nella nostra percezione delle proprietà fondamentali dell'arena della fisica — spazio e tempo. Un altro corso di azione è quello di accettare la disconnessione tra la nostra percezione e il sottostante “realtà” e trattare con esso in qualche modo.

Einstein ha scelto il primo percorso. Nel suo articolo pionieristico oltre un centinaio di anni fa, ha introdotto la teoria della relatività speciale, in cui egli attribuiva le manifestazioni della velocità finita della luce per le proprietà fondamentali dello spazio e del tempo. Una idea centrale nella relatività speciale (SR) è che la nozione di simultaneità ha bisogno di essere ridefinito perché ci vuole un certo tempo per la luce da un evento in un luogo lontano per raggiungerci, e ci accorgiamo della manifestazione. Il concetto di “Ora” non ha molto senso, come abbiamo visto, quando si parla di un evento che accade sotto il sole, per esempio. Simultaneità è relativa.

Einstein definì simultaneità utilizzando gli istanti nel tempo abbiamo rilevare l'evento. Rivelazione, come egli definì, comporta un viaggio di andata e ritorno della luce simile al rilevamento radar. Inviamo la luce, e guardare il riflesso. Se la luce riflessa da due eventi ci raggiunge nello stesso istante, sono simultanei.
Un altro modo di definire simultaneità è con rilevamento — possiamo definire 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 invece di inviare luce per loro e guardando la riflessione.

Questa differenza può sembrare un cavillo hair-splitting, ma lo fa fare un'enorme differenza nelle previsioni che possiamo fare. Scelta di Einstein si traduce in un quadro matematico che ha molte proprietà desiderabili, rendendo in tal modo un ulteriore sviluppo elegante.

L'altra possibilità ha un vantaggio quando si tratta di descrivere gli oggetti in movimento perché corrisponde meglio di come noi li misuriamo. Non usiamo Radar per vedere le stelle in movimento; noi percepiamo solo la luce (o di altre radiazioni) provenienti da loro. Ma questa scelta di utilizzare un paradigma sensoriale, piuttosto che di rilevamento radar-like, per descrivere i risultati universo in un quadro matematico leggermente più brutto.

La differenza matematica genera diverse posizioni filosofiche, che a sua volta percolato alla comprensione della nostra immagine fisica della realtà. Come illustrazione, diamo un'occhiata a un esempio da astrofisica. Supponiamo di osservare (attraverso un radiotelescopio, per esempio) due oggetti nel cielo, all'incirca della stessa forma e le proprietà. L'unica cosa che sappiamo per certo è che le onde radio provenienti da due diversi punti nel cielo raggiungono il radiotelescopio nello stesso istante nel tempo. Possiamo immaginare che le onde hanno iniziato il loro viaggio molto tempo fa.

Per gli oggetti simmetrici, 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 vi è diversa possibilità 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 spiega alcune proprietà spettrali e temporali di tali sorgenti radio simmetrici, che è quello che matematicamente descritto in un articolo di fisica recente. Ora, 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 si è “reale”? Fa “reale” significa nulla in questo contesto?

La posizione filosofica in implicita nella relatività speciale risponde a questa domanda in modo inequivocabile. C'è una realtà fisica inequivocabile da cui otteniamo le due sorgenti radio simmetriche, anche se ci vuole un po 'di lavoro matematico per arrivare ad essa. 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.

D'altronde, se definiamo la simultaneità con l'arrivo simultaneo di luce, saremo costretti ad ammettere l'esatto contrario. Quello che vediamo è abbastanza lontano da ciò che è là fuori. Vi confesso che non possiamo inequivocabilmente dissociare le distorsioni a causa dei vincoli di percezione (la velocità finita della luce essendo il vincolo di interesse qui) da quello che vediamo. Ci sono diverse realtà fisiche che possono provocare la stessa immagine percettiva. L'unica posizione filosofica che ha senso è quella che disconnette la realtà rilevata e le cause di 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 come noi percepiamo). La realtà noumenica (che detiene le cause fisiche della nostra percezione), al contrario, rimane fuori della nostra portata conoscitiva.

Le ramificazioni delle due diverse posizioni filosofiche sopra descritte sono enormi. Dal momento che la fisica moderna sembra abbracciare una visione non-fenomenistica dello spazio e del tempo, essa si trova in contrasto con quella branca della filosofia. Questo abisso tra la filosofia e la fisica è cresciuta a tal punto che il premio Nobel per la fisica vincente, Steven Weinberg, chiesti (nel suo libro “Sogni di una teoria finale”) perché il contributo dalla filosofia alla fisica sono stati così sorprendentemente piccolo. Richiede anche filosofi di fare affermazioni come, “La realtà noumenica Sia 'provoca realtà fenomenica’ o se 'la realtà noumenica è indipendente dalla nostra rilevamento esso’ o se 'noi percepiamo la realtà noumenica,’ resta il problema che il concetto di realtà noumenal è un concetto completamente ridondante per l'analisi della scienza.”

Uno, quasi accidentale, difficoltà di ridefinire gli effetti della velocità finita della luce come le proprietà dello spazio e del tempo è che qualsiasi effetto che noi comprendiamo viene immediatamente relegato nel regno delle illusioni ottiche. Per esempio, il ritardo di otto minuti nel vedere il sole, perché ben si comprendono e distanziamo dalla nostra percezione utilizzando semplice aritmetica, è considerato una mera illusione ottica. Tuttavia, le distorsioni nella nostra percezione di oggetti in rapido movimento, anche se provenienti dalla stessa fonte sono considerati una proprietà dello spazio e del tempo, perché sono più complessi.

Dobbiamo fare i conti con il fatto che quando si tratta di vedere l'universo, non vi è alcuna cosa come un'illusione ottica, che è probabilmente quello che Goethe ha sottolineato quando ha detto, “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.
Commonsense view of reality
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.
Alternate view of reality
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.

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 SR fa. L'altra opzione è quella di supporre che ci sia un “superiore” 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 opzioni 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.

Secondo me, le due opzioni non sono intrinsecamente distinte. La posizione filosofica di SR può essere pensato come proveniente da una profonda comprensione che lo spazio è solo un costrutto fenomenale. Se la modalità di senso introduce distorsioni nel quadro fenomenico, possiamo sostenere che un modo sensato di gestire è di ridefinire le proprietà della realtà fenomenica.

Ruolo della luce nella nostra realtà

Dal punto di vista delle neuroscienze cognitive, tutto ciò che vediamo, senso, sentire e pensare è il risultato delle interconnessioni neuronali del nostro cervello e dei segnali elettrici molto piccoli in loro. Questo punto di vista deve essere giusto. Che altro c'è? Tutti i nostri pensieri e preoccupazioni, conoscenze e credenze, Io e la realtà, la vita e la morte — tutto è cotture solo neuronali in uno e mezzo kg di appiccicoso, materiale grigio che noi chiamiamo il nostro cervello. Non c'è niente altro. Niente!

Infatti, questa visione della realtà in neuroscienze è un'eco esatta di fenomenismo, che considera tutto ciò che un fascio di percezione o di costrutti mentali. Spazio e tempo sono anche costrutti cognitivi nel nostro cervello, come tutto il resto. Sono immagini mentali nostro cervello inventare fuori degli ingressi sensoriali che i nostri sensi ricevono. Generato dalla nostra percezione sensoriale e fabbricato dal nostro processo cognitivo, il continuum spazio-temporale è l'arena della fisica. Di tutti i nostri sensi, la vista è di gran lunga quella dominante. L'input sensoriale di vista è luce. In uno spazio creato dal cervello fuori della luce che cade sulla nostra retina (o sui sensori del telescopio Hubble foto), è una sorpresa che nulla può viaggiare più veloce della luce?

Questa posizione filosofica è la base del mio libro, L'Unreal Universe, che esplora i fili comuni fisica e filosofia vincolanti. Tali riflessioni filosofiche di solito ricevono una cattiva reputazione da noi fisici. Per i fisici, La filosofia è un campo completamente diverso, un altro silo di conoscenza. Dobbiamo cambiare questa convinzione e apprezziamo la sovrapposizione tra i diversi silos di conoscenza. E 'in questa sovrapposizione che ci si può aspettare di trovare innovazioni nel pensiero umano.

Questo filosofico grand-standing può sembrare presuntuoso e la velata auto-monito di fisici comprensibilmente sgradite; ma ho in mano una carta vincente. Sulla base di questa posizione filosofica, Sono venuto su con un radicalmente nuovo modello per due fenomeni astrofisici, e pubblicato in un articolo intitolato, “Sono Radio Fonti e Gamma Ray Bursts Luminal Bracci?” nella nota-International Journal of Modern Physics D nel mese di giugno 2007. Questo articolo, che divenne ben presto uno dei migliori articoli accessibili della rivista di Jan 2008, è una diretta applicazione del parere che la velocità finita della luce altera il modo in cui percepiamo il movimento. A causa di queste distorsioni, il nostro modo di vedere le cose è un grido lontano dal modo in cui sono.

Potremmo essere tentati di pensare che si può sfuggire tali vincoli percettivi utilizzando le estensioni tecnologiche ai nostri sensi, come radiotelescopi, microscopi elettronici o misurazioni della velocità spettroscopica. Dopotutto, tali strumenti non hanno “percezione” di per sé e dovrebbe essere immune alle debolezze umane di cui soffriamo. Ma questi strumenti senz'anima anche misurare il nostro universo utilizzando vettori informativo limitato alla velocità della luce. Noi, pertanto, non può sfuggire ai vincoli di base della nostra percezione, anche quando usiamo strumenti moderni. In altre parole, il telescopio Hubble può vedere un miliardo di anni luce più lontano di quanto i nostri occhi nudo, ma ciò che vede è ancora un miliardo di anni più vecchio di quello che i nostri occhi vedono.

La nostra realtà, se tecnologicamente potenziati o costruito su input sensoriali diretti, è il risultato finale del nostro processo percettivo. Nella misura in cui il nostro lungo percezione gamma si basa sulla luce (ed è pertanto limitato alla sua velocità), otteniamo solo un'immagine distorta dell'universo.

Luce in Filosofia e Spiritualità

La torsione di questa storia di luce e la realtà è che ci sembra di aver conosciuto tutto questo per un lungo tempo. Scuole filosofiche classiche sembrano aver pensato a lungo linee molto simili a esperimento mentale di Einstein.

Una volta apprezziamo il posto speciale accordato alla luce della scienza moderna, dobbiamo chiederci come diverso il nostro universo sarebbe stato in assenza di luce. Naturalmente, la luce è solo un marchio che attribuiamo ad una esperienza sensoriale. Pertanto, per essere più precisi, dobbiamo fare una domanda diversa: se non abbiamo avuto alcun senso che hanno risposto a quello che noi chiamiamo luce, vorrei che influenzare la forma dell'universo?

La risposta immediata da qualsiasi normale (distante, non-filosofico) persona è che è ovvio. Se ognuno è cieco, ognuno è cieco. Ma l'esistenza dell'universo è indipendente dal fatto che possiamo vedere o no. E 'però? Che cosa significa dire che l'universo esiste, se non siamo in grado di percepirlo? Ah… l'enigma secolare albero cade in una foresta deserta. Ricordare, l'universo è un costrutto cognitivo o una rappresentazione mentale dell'ingresso luce ai nostri occhi. Non è “là fuori,” ma nei neuroni del nostro cervello, come tutto il resto è. In assenza di luce nei nostri occhi, non vi è alcun ingresso di essere rappresentati, ergo no universe.

Se avessimo intuito l'universo utilizzando modalità che operavano in altri regimi (ecolocalizzazione, per esempio), è quelle velocità che avrebbero figurato nelle proprietà fondamentali dello spazio e del tempo. Questa è la conclusione inevitabile dal fenomenismo.

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?

So che può affretteremo dove gli angeli hanno paura di camminare, per reinterpretare le Scritture è un gioco pericoloso. Tali interpretazioni stranieri sono raramente ammessi nei circoli teologici. Ma Mi rifugio nel fatto che sto cercando concorso nelle vedute metafisiche di filosofie spirituali, senza sminuire il loro valore mistico e teologico.

I paralleli tra la distinzione noumenico-fenomenale nel fenomenismo e la distinzione Brahman-Maya in Advaita sono difficili da ignorare. Questa saggezza time-tested sulla natura della realtà dal repertorio di spiritualità è ora reinventata 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 a 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.

Mentre spingiamo sempre di più i confini della nostra conoscenza, stiamo cominciando a scoprire le interconnessioni finora insospettati e spesso sorprendenti tra i diversi rami di sforzi umani. In ultima analisi, come possono i diversi campi della nostra conoscenza essere indipendenti l'uno dall'altro, quando tutta la nostra conoscenza risiede nel nostro cervello? La conoscenza è una rappresentazione cognitiva delle nostre esperienze. Ma allora, così è la realtà; si tratta di una rappresentazione cognitiva dei nostri input sensoriali. E 'un errore pensare che la conoscenza è la nostra rappresentazione interna di una realtà esterna, e quindi distinta da essa. La conoscenza e la realtà sono entrambi costrutti cognitivi interni, anche se siamo arrivati ​​a pensare a loro come separati.

Riconoscere e facendo uso delle interconnessioni tra i diversi ambiti dell'attività umana può essere il catalizzatore per il prossimo passo avanti nella nostra saggezza collettiva che siamo stati in attesa per.

Incerta Principio

Il principio di indeterminazione è la seconda cosa in fisica che ha catturato l'immaginazione del pubblico. (Il primo è E=mc^2.) Dice qualcosa di apparentemente semplice — è possibile misurare due proprietà complementari di un sistema solo in una certa precisione. Per esempio, se si tenta di capire dove un elettrone è (misurare la sua posizione, distante) più precisamente, la sua velocità diventa progressivamente più incerto (o, la misurazione della quantità di moto diventa imprecisa).

Da dove viene questo principio viene da? Prima di poter chiedere che la domanda, dobbiamo esaminare ciò che il principio dice davvero. Qui ci sono alcune possibili interpretazioni:

  1. Posizione e quantità di moto di una particella sono intrinsecamente interconnesso. Come si misura la quantità di moto in modo più accurato, il tipo di particella “diffonde fuori,” come il personaggio di George Gamow, Sig.. Tompkins, mette. In altre parole, è solo una di quelle cose; il modo in cui funziona il mondo.
  2. Quando misuriamo la posizione, di non disturbare lo slancio. Le nostre sonde di misura sono “troppo grasso,” per così dire. Come si aumenta la precisione di posizione (da splendente luce di lunghezze d'onda più corte, per esempio), di non disturbare il momento più (perché la luce di lunghezza d'onda più corta ha una maggiore energia / momento).
  3. Strettamente correlata a questa interpretazione è una visione che il principio di indeterminazione è un limite percettivo.
  4. Possiamo anche pensare al principio di indeterminazione come un limite cognitivo se si considera che una futura teoria potrebbe superare tali limiti.

Bene, le ultime due interpretazioni sono mie, così noi non li discuteremo in dettaglio qui.

Il primo punto di vista è più popolare ed è legato alla cosiddetta interpretazione di Copenhagen della meccanica quantistica. E 'un po' come le dichiarazioni chiusi di Induismo — “Tale è la natura della Absolute,” per esempio. preciso, può essere. Ma di scarsa utilità pratica. Ignoriamo per esso non è troppo aperto alle discussioni.

La seconda interpretazione è generalmente inteso come una difficoltà sperimentale. Ma se la nozione di setup sperimentale è espanso per includere l'osservatore umano inevitabile, arriviamo al terzo punto di vista della limitazione percettiva. In questa visione, in realtà è possibile “derivare” il principio di indeterminazione.

Supponiamo che stiamo usando un fascio di luce della lunghezza d'onda \lambda per osservare la particella. La precisione nella posizione possiamo sperare di raggiungere è dell'ordine di \lambda. In altre parole, \Delta x \approx \lambda. In meccanica quantistica, la quantità di moto di ciascun fotone nel fascio di luce è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda. Almeno un fotone è riflessa dalla particella modo che possiamo vedere. Così, dalla legge classica di conservazione, la quantità di moto della particella deve cambiare almeno \Delta p \approx costante\lambda da quello che era prima della misura. Così, attraverso argomenti percettivi, otteniamo qualcosa di simile al principio di indeterminazione di Heisenberg \Delta x \Delta p = costante.

Possiamo fare questo ragionamento più rigoroso, e ottenere una stima del valore della costante. La risoluzione di un microscopio è dato dalla formula empirica 0.61\lambda/NA, dove NA è l'apertura numerica, che ha un valore massimo di un. Così, la migliore risoluzione spaziale è 0.61\lambda. Ciascun fotone nel fascio di luce ha una quantità di moto 2\pi\hbar/\lambda, che è l'incertezza nella quantità di moto delle particelle. Così otteniamo \Delta x \Delta p = (0.61\lambda)(2\pi\hbar) \approx 4\hbar, circa un ordine di grandezza maggiore del limite quantistico. Attraverso argomenti statistici più rigorosi, legato alla risoluzione spaziale e lo slancio atteso trasferito, potrebbe possibile ricavare il principio di indeterminazione di Heisenberg attraverso questa linea di ragionamento.

Se consideriamo la visione filosofica che la nostra realtà è un modello cognitivo dei nostri stimoli percettivi (che è l'unica che ha senso per me), la mia quarta interpretazione del principio di indeterminazione di essere una limitazione cognitiva anche in possesso di un po 'd'acqua.

Riferimento

L'ultima parte di questo post è un estratto dal mio libro, L'Unreal Universe.

Zen e l'arte della manutenzione della motocicletta

Una volta, Ho avuto alcuni dubbi sulla mia sanità mentale. Dopotutto, se vi trovate in discussione il realismo della realtà, c'è da chiedersi — è la realtà che è irreale, o la vostra sanità mentale?

Quando ho condiviso le mie preoccupazioni con questo amico filosoficamente inclinata mio, lei mi ha rassicurato, “Sanity è sopravvalutato.” Dopo la lettura Zen e l'arte della manutenzione della motocicletta, Credo che fosse giusto. Forse non è andato abbastanza lontano — può essere la pazzia è così sottovalutato.

Zen e l'arte della manutenzione della motocicletta definisce la follia come il processo di rafforzamento mythos esterni; mythos essendo la somma totale delle nostre conoscenze combinato tramandate di generazione in generazione, il “buon senso” che precede la logica. Se la realtà non è buon senso, ciò che è? E dubitando il realismo della realtà, quasi per definizione, è un passo al di fuori dei limiti della mythos. Così si adatta; le mie preoccupazioni erano davvero fondate.

Ma una buona misura è alcuna garanzia della “giustezza” di un'ipotesi, come Zen e l'arte della manutenzione della motocicletta ci insegna. Dato abbastanza tempo, possiamo sempre trovare una ipotesi che si adatta nostre osservazioni. Il processo di ipotizzare da osservazioni ed esperienze è come cercare di indovinare la natura di un oggetto dall'ombra che proietta. E una proiezione è precisamente ciò che la nostra realtà è — una proiezione di forme sconosciute e dei processi nel nostro spazio sensoriale e cognitivo, nelle nostre mythos e logos. Ma qui, I may be pushing my own agenda rather than the theme of the book. Ma si adatta, non è vero? Ecco perché mi sono trovato a borbottare “Esattamente!” più e più volte durante la mia tre letture del libro, e perché io lo leggerò molti più volte in futuro. Ricordiamo a noi stessi di nuovo, una buona misura non dice nulla circa la correttezza di un'ipotesi.

One such reasonable hypothesis of ours is about continuity We all assume the continuity of our personality or selfhood, which is a bit strange. I know that I am the same person I was twenty years ago — older certainly, wiser perhaps, but still the same person. But from science, I also know for a fact that every cell, every atom and every little fundamental particle in my body now is different from what constituted my body then. The potassium in the banana I ate two weeks ago is, for instance, what may be controlling the neuronal firing behind the thought process helping me write this essay. But it is still me, not the banana. We all assume this continuity because it fits.

Losing this continuity of personality is a scary thought. How scary it is is what Zen and the Art of Motorcycle Maintenance tells you. As usual, I’m getting a bit ahead of myself. Let’s start at the beginning.

In order to write a decent review of this book, it is necessary to summarize the “story” (which is believed to be based on the author’s life). Like most great works of literature, the story flows inwards and outwards. Outwardly, it is a story of a father and son (Pirsig and Chris) across the vast open spaces of America on a motorbike. Inwardly, it is a spiritual journey of self-discovery and surprising realizations. At an even deeper level, it is a journey towards possible enlightenment rediscovered.

The story begins with Pirsig and Chris riding with John and Sylvia. Right at the first unpretentious sentence, “I can see by my watch, without taking my hand from the left grip of the cycle, that it is eight-thirty in the morning,” it hit me that this was no ordinary book — the story is happening in the present tense. It is here and now — the underlying Zen-ness flows from the first short opening line and never stops.

The story slowly develops into the alienation between Chris and his father. The “father” comes across as a “selfish bastard,” as one of my friends observed.

The explanation for this disconnect between the father and the son soon follows. The narrator is not the father. He has the father’s body all right, but the real father had his personality erased through involuntary shock treatments. The doctor had reassured him that he had a new personality — not that he was a new personality.

The subtle difference makes ample sense once we realize that “he” and his “personality” are not two. And, to those of us how believe in the continuity of things like self-hood, it is a very scary statement. Personality is not something you have and wear, like a suit or a dress; it is what you are. If it can change, and you can get a new one, what does it say about what you think you are?

In Pirsig’s case, the annihilation of the old personality was not perfect. Besides, Chris was tagging along waiting for that personality to wake up. But awakening a personality is very different from waking a person up. It means waking up all the associated thoughts and ideas, insights and enlightenment. And wake up it does in this story — Phaedrus is back by the time we reach the last pages of the book.

What makes this book such a resounding success, (not merely in the market, but as an intellectual endeavor) are the notions and insights from Phaedrus that Pirsig manages to elicit. Zen and the Art of Motorcycle Maintenance is nothing short of a new way of looking at reality. It is a battle for the minds, yours and mine, and those yet to come.

Such a battle was waged and won ages ago, and the victors were not gracious and noble enough to let the defeated worldview survive. They used a deadly dialectical knife and sliced up our worldview into an unwieldy duality. The right schism, according to Phaedrus and/or Pirsig, would have been a trinity.

The trinity managed to survive, albeit feebly, as a vanquished hero, timid and self-effacing. We see it in the Bible, for instance, as the Father, the Son and the Holy Spirit. We see it Hinduism, as its three main gods, and in Vedanta, a line of thought I am more at home with, as Satyam, Shivam, Sundaram — the Truth, ???, the Beauty. The reason why I don’t know what exactly Shivam means indicates how the battle for the future minds was won by the dualists.

It matters little that the experts in Vedanta and the Indian philosophical schools may know precisely what Shivam signifies. I for one, and the countless millions like me, will never know it with the clarity with which we know the other two terms — Sundaram and Satyam, beauty and truth, Maya and Brahman, aesthetics and metaphysics, mind and matter. The dualists have so completely annihilated the third entity that it does not even make sense now to ask what it is. They have won.

Phaedrus did ask the question, and found the answer to be Quality — something that sits in between mind and matter, between a romantic and a classical understanding of the world. Something that we have to and do experience before our intellect has a chance to process and analyze it. Zen.

However, in doing so, Phaedrus steps outside our mythos, and is hence insane.

If insanity is Zen, then my old friend was right. Sanity is way overrated.

Photo by MonsieurLui

Perception, Physics and the Role of Light in Philosophy

Reality, as we sense it, is not quite real. The stars we see in the night sky, for instance, are not really there. They may have moved or even died by the time we get to see them. This unreality is due to the time it takes for light from the distant stars and galaxies to reach us. We know of this delay.

Even the sun that we know so well is already eight minutes old by the time we see it. This fact does not seem to present particularly grave epistemological problems – if we want to know what is going on at the sun now, all we have to do is to wait for eight minutes. We only have to ‘correct’ for the distortions in our perception due to the finite speed of light before we can trust what we see. The same phenomenon in seeing has a lesser-known manifestation in the way we perceive moving objects. Some heavenly bodies appear as though they are moving several times the speed of light, whereas their ‘real’ speed must be a lot less than that.

What is surprising (and seldom highlighted) is that when it comes to sensing motion, we cannot back-calculate in the same kind of way as we can to correct for the delay in observation of the sun. If we see a celestial body moving at an improbably high speed, we cannot calculate how fast or even in what direction it is ‘really’ moving without first having to make certain further assumptions.

Einstein chose to resolve the problem by treating perception as distorted and inventing new fundamental properties in the arena of physics – in the description of space and time. One core idea of the Special Theory of Relativity is that the human notion of an orderly sequence of events in time needs to be abandoned. In fact, since it takes time for light from an event at a distant place to reach us, and for us to become aware of it, the concept of ‘now’ no longer makes any sense, for example, when we speak of a sunspot appearing on the surface of the sun just at the moment that the astronomer was trying to photograph it. Simultaneity is relative.

Einstein instead redefined simultaneity by using the instants in time we detect the event. Detection, as he defined it, involves a round-trip travel of light similar to radar detection. We send out a signal travelling at the speed of light, and wait for the reflection. If the reflected pulse from two events reaches us at the same instant, then they are simultaneous. But another way of looking at it is simply to call two events ‘simultaneous’ if the light from them reaches us at the same instant. In other words, we can use the light generated by the objects under observation rather than sending signals to them and looking at the reflection.

This difference may sound like a hair-splitting technicality, but it does make an enormous difference to the predictions we can make. Einstein’s choice results in a mathematical picture that has many desirable properties, including that of making further theoretical development more elegant. But then, Einstein believed, as a matter of faith it would seem, that the rules governing the universe must be ‘elegant.’ However, the other approach has an advantage when it comes to describing objects in motion. Because, of course, we don’t use radar to see the stars in motion; we merely sense the light (or other radiation) coming from them. Yet using this kind of sensory paradigm, rather than ‘radar-like detection,’ to describe the universe results in an uglier mathematical picture. Einstein would not approve!

The mathematical difference spawns different philosophical stances, which in turn percolate to the understanding of our physical picture of reality. As an illustration, suppose we observe, through a radio telescope, two objects in the sky, with roughly the same shape, size and properties. The only thing we know for sure is that the radio waves from these two different points in the sky reach us at the same instant in time. We can only guess when the waves started their journeys.

If we assume (as we routinely do) that the waves started the journey roughly at the same instant in time, we end up with a picture of two ‘real’ symmetric lobes more or less the way see them. But there is another, different possibility and that is that the waves originated from the same object (which is in motion) at two different instants in time, reaching the telescope at the same instant. This possibility would additionally explain some spectral and temporal properties of such symmetric radio sources. So which of these two pictures should we take as real? Two symmetric objects as we see them or one object moving in such a way as to give us that impression? Does it really matter which one is ‘real’? Does ‘real’ mean anything in this context?

Special Relativity gives an unambiguous answer to this question. The mathematics rules out the possibility of a single object moving in such a fashion as to mimic two objects. Essentially, what we see is what is out there. Yet, if we define events by what we perceive, the only philosophical stance that makes sense is the one that disconnects the sensed reality from the causes lying behind what is being sensed.

This disconnect is not uncommon in philosophical schools of thought. Phenomenalism, for instance, holds the view that space and time are not objective realities. They are merely the medium of our perception. All the phenomena that happen in space and time are merely bundles of our perception. In other words, space and time are cognitive constructs arising from perception. Thus, all the physical properties that we ascribe to space and time can only apply to the phenomenal reality (the reality of ‘things-in-the-world’ as we sense it. The underlying reality (which holds the physical causes of our perception), by contrast, remains beyond our cognitive reach.

Yet there is a chasm between the views of philosophy and modern physics. Not for nothing did the Nobel Prize winning physicist, Steven Weinberg, wonder, in his book Dreams of a Final Theory, why the contribution from philosophy to physics had been so surprisingly small. Perhaps it is because physics has yet to come to terms with the fact that when it comes to seeing the universe, there is no such thing as an optical illusion – which is probably what Goethe meant when he said, ‘Optical illusion is optical truth.’

The distinction (or lack thereof) between optical illusion and truth is one of the oldest debates in philosophy. After all, it is about the distinction between knowledge and reality. Knowledge is considered our view about something that, in reality, is ‘actually the case.’ In other words, knowledge is a reflection, or a mental image of something external, as shown in the figure below.

ExternalToBrain

In this picture, the black arrow represents the process of creating knowledge, which includes perception, cognitive activities, and the exercise of pure reason. This is the picture that physics has come to accept. While acknowledging that our perception may be imperfect, physics assumes that we can get closer and closer to the external reality through increasingly finer experimentation, and, more importantly, through better theorization. The Special and General Theories of Relativity are examples of brilliant applications of this view of reality where simple physical principles are relentlessly pursued using formidable machine of pure reason to their logically inevitable conclusions.

But there is another, alternative view of knowledge and reality that has been around for a long time. This is the view that regards perceived reality as an internal cognitive representation of our sensory inputs, as illustrated below.

AbsolutelToBrain

In this view, knowledge and perceived reality are both internal cognitive constructs, although we have come to think of them as separate. What is external is not the reality as we perceive it, but an unknowable entity giving rise to the physical causes behind sensory inputs. In the illustration, the first arrow represents the process of sensing, and the second arrow represents the cognitive and logical reasoning steps. In order to apply this view of reality and knowledge, we have to guess the nature of the absolute reality, unknowable as it is. One possible candidate for the absolute reality is Newtonian mechanics, which gives a reasonable prediction for our perceived reality.

To summarize, when we try to handle the distortions due to perception, we have two options, or two possible philosophical stances. One is to accept the distortions as part of our space and time, as Special Relativity does. The other option is to assume that there is a ‘higher’ reality distinct from our sensed reality, whose properties we can only conjecture. In other words, one option is to live with the distortion, while the other is to propose educated guesses for the higher reality. Neither of these choices is particularly attractive. But the guessing path is similar to the view accepted in phenomenalism. It also leads naturally to how reality is viewed in cognitive neuroscience, which studies the biological mechanisms behind cognition.

The twist to this story of light and reality is that we seem to have known all this for a long time. The role of light in creating our reality or universe is at the heart of Western religious thinking. A universe devoid of light is not simply a world where you have switched off the lights. It is indeed a universe devoid of itself, a universe that doesn’t exist. It is in this context that we have to understand the wisdom behind the statement that ‘the earth was without form, and void’ until God caused light to be, by saying ‘Let there be light.’

The Koran also says, ‘Allah is the light of the heavens and the earth,’ which is mirrored in one of the ancient Hindu writings: ‘Lead me from darkness to light, lead me from the unreal to the real.’ The role of light in taking us from the unreal void (the nothingness) to a reality was indeed understood for a long, long time. Is it possible that the ancient saints and prophets knew things that we are only now beginning to uncover with all our supposed advances in knowledge?

There are parallels between the noumenal-phenomenal distinction of Kant and the phenomenalists later, and the Brahman-Maya distinction in Advaita. Wisdom on the nature of reality from the repertoire of spirituality is reinvented in modern neuroscience, which treats reality as a cognitive representation created by the brain. The brain uses the sensory inputs, memory, consciousness, and even language as ingredients in concocting our sense of reality. This view of reality, however, is something physics is still unable to come to terms with. But to the extent that its arena (space and time) is a part of reality, physics is not immune to philosophy.

In fact, as we push the boundaries of our knowledge further and further, we are discovering hitherto unsuspected and often surprising interconnections between different branches of human efforts. Yet, how can the diverse domains of our knowledge be independent of each other if all knowledge is subjective? If knowledge is merely the cognitive representation of our experiences? But then, it is the modern fallacy to think that knowledge is our internal representation of an external reality, and therefore distinct from it. Instead, recognising and making use of the interconnections among the different domains of human endeavour may be the essential prerequisite for the next stage in developing our collective wisdom.

Box: Einstein’s TrainOne of Einstein’s famous thought experiments illustrates the need to rethink what we mean by simultaneous events. It describes a high-speed train rushing along a straight track past a small station as a man stands on the station platform watching it speed by. To his amazement, as the train passes him, two lightening bolts strike the track next to either end of the train! (Conveniently, for later investigators, they leave burn marks both on the train and on the ground.)

To the man, it seems that the two lightening bolts strike at exactly the same moment. Later, the marks on the ground by the train track reveal that the spots where the lightening struck were exactly equidistant from him. Since then the lightening bolts travelled the same distance towards him, and since they appeared to the man to happen at exactly the same moment, he has no reason not to conclude that the lightening bolts struck at exactly the same moment. They were simultaneous.

However, suppose a little later, the man meets a lady passenger who happened to be sitting in the buffet car, exactly at the centre of the train, and looking out of the window at the time the lightening bolts struck. This passenger tells him that she saw the first lightening bolt hit the ground near the engine at the front of the train slightly ahead of when the second one hit the ground next to the luggage car at the rear of the train.

The effect has nothing to do with the distance the light had to travel, as both the woman and the man were equidistant between the two points that the lightening hit. Yet they observed the sequence of events quite differently.

This disagreement of the timing of the events is inevitable, Einstein says, as the woman is in effect moving towards the point where the flash of lightening hit near the engine -and away from the point where the flash of lightening hit next to the luggage car. In the tiny amount of time it takes for the light rays to reach the lady, because the train moves, the distance the first flash must travel to her shrinks, and the distance the second flash must travel grows.

This fact may not be noticed in the case of trains and aeroplanes, but when it comes to cosmological distances, simultaneity really doesn’t make any sense. For instance, the explosion of two distant supernovae, seen as simultaneous from our vantage point on the earth, will appear to occur in different time combinations from other perspectives.

In Relativity: The Special and General Theory (1920), Einstein put it this way:

‘Every reference-body (co-ordinate system) has its own particular time; unless we are told the reference-body to which the statement of time refers, there is no meaning in a statement of the time of an event.’

The Story So Far …

In the early sixties, Santa Kumari Amma decided to move to the High Ranges. She had recently started working with KSEB which was building a hydro-electric project there.The place was generically called the High Ranges, even though the ranges weren’t all that high. People told her that the rough and tough High Ranges were no place for a country girl like her, but she wanted to go anyways, prompted mainly by the fact that there was some project allowance involved and she could use any little bit that came her way. Her family was quite poor. She came from a small village called Murani (near a larger village called Mallappalli.)

Around the same time B. Thulasidas (better known as Appu) also came to the High Ranges. His familty wasn’t all that poor and he didn’t really need the extra money. But he thought, hey rowdy place anyway, what the heck? Well, to make a long story short, they fell in love and decided to get married. This was some time in September 1962. A year later Sandya was born in Nov 63. And a little over another year and I came to be! (This whole stroy, by the way, is taking place in the state of Kerala in India. Well, that sentence was added just to put the links there, just in case you are interested.) There is a gorgeous hill resort called Munnar (meaning three rivers) where my parents were employed at that time and that’s where I was born.

 [casual picture] Just before 1970, they (and me, which makes it we I guess) moved to Trivandrum, the capital city of Kerala. I lived in Trivandrum till I was 17. Lots of things happened in those years, but since this post is still (and always will be) work in progress, I can’t tell you all about it now.

In 1983, I moved to Madras, to do my BTech in Electronics and Communication at IIT, Madras. (They call the IITs the MIT of India, only much harder to get in. In my batch, there were about 75,000 students competing for about 2000 places. I was ranked 63 among them. I’m quite smart academically, you see.) And as you can imagine, lots of things happened in those four years as well. But despite all that, I graduated in August 1987 and got my BTech degree.

In 1987, after finishing my BTech, I did what most IITians are supposed to do. I moved to the states. Upstate New York was my destination. I joined the Physics Department of Syracuse University to do my PhD in High Energy Physics. And boy, did a lot of things happen during those 6 years! Half of those 6 years were spent at Cornell University in Ithaca.

That was in Aug. 1987. Then in 1993 Sept, the prestigious French national research organization ( CNRS – “Centre national de la recherche scientifique”) hired me. I moved to France to continue my research work at ALEPH, CERN. My destination in France was the provencal city of Marseilles. My home institute was “Centre de Physique des Particules de Marseille” or CPPM. Of course, I didn’t speak a word of French, but that didn’t bother me much. (Before going to the US in 1987, I didn’t speak much English/Americanese either.)

End of 1995, on the 29th of Dec, I got married to Kavita. In early 1996, Kavita also moved to France. Kavita wasn’t too happy in France because she felt she could do much more in Singapore. She was right. Kavita is now an accomplished entrepreneur with two boutiques in Singapore and more business ideas than is good for her. She has won many awards and is a minor celebrity with the Singapore media. [Wedding picture]

In 1998, I got a good offer from what is now the Institute for Infocomm Research and we decided to move to Singapore. Among the various personal reasons for the move, I should mention that the smell of racisim in the Marseilles air was one. Although every individual I personally met in France was great, I always had a nagging feeling that every one I did not meet wanted me out of there. This feeling was further confirmed by the immigration clerks at the Marignane airport constantly asking me to “Mettez-vous a cote, monsieur” and occassionally murmuring “les francais d’abord.”  [Anita Smiles]

A week after I moved to Singapore, on the 24rth of July 1998, Anita was born. Incredibly cute and happy, Anita rearranged our priorities and put things in perspective. Five years later, on the 2nd of May 2003, Neil was born. He proved to be even more full of smiles.  [Neil Smiles more!]

In Singapore, I worked on a lot of various body-based measurements generating several patents and papers. Towards the end of my career with A-Star, I worked on brain signals, worrying about how to make sense of them and make them talk directly to a computer. This research direction influenced my thinking tremendously, though not in a way my employer would’ve liked. I started thinking about the role of perception in our world view and, consequently, in the theories of physics. I also realized how these ideas were not isolated musings, but were atriculated in various schools of philosophy. This line of thinking eventually ended up in my book, The Unreal Universe.

Towards the second half of 2005, I decided to chuck research and get into quantitative finance, which is an ideal domain for a cash-strapped physicist. It turned out that I had some skills and aptitudes that were mutually lucrative to my employers and myself. My first job was as the head of the quantitative analyst team at OCBC, a regional bank in Singapore. This middle office job, involving risk management and curtailing ebullient traders, gave me a thorough overview of pricing models and, perhaps more importantly, perfect understanding of the conflict-driven implementation of the risk appetite of the bank.

 [Dad] Later on, in 2007, I moved to Standard Chartered Bank, as a senior quantitative professional taking care of their in-house trading platform, which further enhanced my "big picture" outlook and inspired me to write Principles of Quantitative Development. I am rather well recognized in my field, and as a regular columnist for the Wilmott Magazine, I have published several articles on a variety of topics related to quants and quantitative finance, which is probably why John Wiley & Sons Ltd. asked me to write this book.

Despite these professional successes, on the personal front, 2008 has been a year of sadness. I lost my father on the 22nd of October. The death of a parent is a rude wake-up call. It brings about feelings of loss and pain that are hard to understand, and impossible to communicate. And for those of us with little gift of easy self-expression, they linger for longer than they perhaps should.