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O Unreal Universo — Vendo Luz em Ciência e Espiritualidade

Sabemos que o nosso universo é um pouco irreal. As estrelas que vemos no céu à noite, por exemplo, não estão realmente lá. Eles podem ter movido ou mesmo morreu no momento em que começa a vê-los. Este atraso é devido ao tempo que leva para a luz das estrelas e galáxias distantes para chegar até nós. Sabemos desse atraso.

O mesmo atraso na visão tem uma manifestação menos conhecida na nossa forma de perceber objetos em movimento. Ela distorce a nossa percepção de tal forma que algo vindo em nossa direção ficaria como se estivesse entrando mais rápido. Por mais estranho que possa parecer, este efeito foi observado em estudos astrofísicos. Alguns dos corpos celestes não parecer que eles estão se movendo várias vezes a velocidade da luz, enquanto a sua “reais” velocidade é provavelmente muito menor.

Agora, esse efeito levanta uma questão interessante–o que é o “reais” velocidade? Se é ver para crer, a velocidade vemos deve ser a velocidade real. Então, novamente, sabemos do efeito o tempo de viagem de luz. Assim, devemos corrigir a velocidade vemos diante de acreditar. O que então “vendo” significa? Quando dizemos que vemos algo, o que realmente significa?

Luz em Física

Seeing envolve luz, obviamente. A velocidade finita de influências de luz e distorce a nossa forma de ver as coisas. Este fato dificilmente deve vir como uma surpresa, porque nós sabemos que as coisas não são como nós os vemos. O sol que vemos já é de oito minutos de idade no momento em que vê-lo. Este atraso não é um grande negócio; se queremos saber o que está acontecendo no sol agora, tudo o que temos a fazer é esperar por oito minutos. Nós, no entanto,, tem que “correto” para as distorções em nossa percepção, devido à velocidade finita da luz antes que possamos confiar no que vemos.

O que é surpreendente (e raramente destaque) é que, quando se trata de sensores de movimento, não podemos voltar a calcular da mesma forma que tirar o atraso em ver o sol. Se vemos um corpo celeste se movendo a uma improvável alta velocidade, não podemos descobrir o quão rápido e em que direção é “realmente” movimento sem outros pressupostos. Uma maneira de lidar com esta dificuldade é atribuir as distorções em nossa percepção das propriedades fundamentais da arena da física — espaço e tempo. Outra linha de ação é aceitar a desconexão entre a nossa percepção ea subjacente “realidade” e lidar com ele de alguma forma.

Einstein escolheu a primeira rota. Em seu trabalho inovador mais de cem anos atrás, ele introduziu a teoria da relatividade especial, em que atribuiu as manifestações de velocidade finita da luz para as propriedades fundamentais de espaço e tempo. Uma idéia central na relatividade especial (SR) é que a noção de simultaneidade precisa ser redefinido porque leva algum tempo para que a luz de um evento em um lugar distante para chegar até nós, e nos tornamos conscientes do evento. O conceito de “Agora” Não faz muito sentido, como vimos, quando falamos de um evento acontecendo no sol, por exemplo. A simultaneidade é relativa.

Einstein definido simultaneidade usando os instantes no tempo, detectar o evento. Detecção, como ele definiu, envolve uma viagem de ida e volta de luz semelhante à detecção de Radar. Enviamos luz, e olhar para a reflexão. Se a luz refletida a partir de dois eventos atinge-nos no mesmo instante, eles são simultâneos.
Outra forma de definir simultaneidade é utilizando detecção — podemos chamar dois eventos simultâneos se a luz a partir deles atinge-nos no mesmo instante. Em outras palavras, podemos usar a luz gerada pelos objetos sob observação em vez de enviar luz para eles e olhando para o reflexo.

Essa diferença pode parecer um detalhe técnico minúcia, mas faz uma enorme diferença nas previsões que podemos fazer. Escolha de Einstein resulta em uma imagem matemática que tem muitas propriedades desejáveis, tornando assim mais elegante desenvolvimento.

A outra possibilidade tem uma vantagem quando se trata de descrever objetos em movimento porque corresponde melhor com a forma como medi-los. Nós não usamos Radar para ver as estrelas em movimento; nós apenas sentir a luz (ou outros tipos de radiação) vindo deles. Mas essa escolha de usar um paradigma sensorial, em vez de detecção de Radar-like, para descrever os resultados do universo em uma imagem matemática ligeiramente mais feio.

A diferença matemática gera posições filosóficas diferentes, que por sua vez se infiltrarem para a compreensão da nossa imagem física da realidade. Como uma ilustração, Vejamos um exemplo de astrofísica. Suponha que observamos (através de um telescópio de rádio, por exemplo) dois objetos no céu, aproximadamente a mesma forma e as propriedades. A única coisa que sabemos com certeza é que as ondas de rádio a partir de dois pontos diferentes no céu alcançar o telescópio de rádio no mesmo instante no tempo. Podemos supor que as ondas começaram a sua viagem há muito tempo atrás.

Para objetos simétricos, se assumirmos (como fazem rotineiramente) que as ondas a viagem começou aproximadamente no mesmo instante no tempo, vamos acabar com uma imagem de dois “reais” lóbulos simétricos mais ou menos o caminho vê-los.

Mas há possibilidade de que as diferentes ondas originado a partir do mesmo objecto (que está em movimento) em dois instantes diferentes no tempo, atingindo o telescópio no mesmo instante. Esta possibilidade explica algumas propriedades espectrais e temporais de tais fontes de rádio simétricas, que é o que eu matematicamente descrito em um artigo recente física. Agora, qual dessas duas imagens devemos tomar como real? Dois objetos simétricos como os vemos ou um objeto em movimento, de tal forma a nos dar essa impressão? Será que realmente importa qual é “reais”? Será que “reais” significa nada neste contexto?

A postura filosófica implícita na relatividade especial responde a esta pergunta de forma inequívoca. Há uma realidade física inequívoca de que nós obtemos as duas fontes de rádio simétricas, embora leva um pouco de trabalho matemático para chegar a ele. A matemática exclui a possibilidade de um único objeto em movimento, de tal forma a imitar dois objetos. Essencialmente, o que vemos é o que está lá fora.

Por outro lado, se definirmos simultaneidade usando chegada simultânea de luz, seremos forçados a admitir o exato oposto. O que vemos é muito longe do que está lá fora. Vamos confessar que não podemos dissociar de forma inequívoca as distorções devido às restrições na percepção (a velocidade da luz finita sendo a restrição de interesse aqui) do que vemos. Há múltiplas realidades físicas que podem resultar na mesma imagem perceptual. A única posição filosófica que faz sentido é a que desconecta a realidade sentida e as causas por trás do que está sendo detectado.

Essa desconexão não é incomum em escolas filosóficas de pensamento. Phenomenalism, por exemplo, considera que o espaço eo tempo não são realidades objetivas. Eles são apenas o meio de nossa percepção. Todos os fenômenos que acontecem no espaço e tempo são apenas feixes de nossa percepção. Em outras palavras, o espaço eo tempo são construções cognitivas decorrentes da percepção. Assim, todas as propriedades físicas que nós atribuímos ao espaço e ao tempo só pode aplicar-se à realidade fenomênica (a realidade como nós a senti-lo). A realidade numênico (que detém as causas físicas da nossa percepção), por contraste, permanece fora do nosso alcance cognitivo.

As ramificações das duas posturas filosóficas diferentes descritos acima são tremendas. Desde a física moderna parece abraçar uma visão não-fenomênica de espaço e tempo, se encontra em desacordo com o ramo da filosofia. O abismo entre a filosofia ea física cresceu a tal ponto que o prêmio Nobel de física, Steven Weinberg, perguntou (em seu livro “Sonhos de uma teoria final”) por que a contribuição da filosofia para a física foram tão surpreendentemente pequeno. Ele também solicita filósofos para fazer declarações como, “Realidade numênico se 'faz realidade fenomênica’ ou se "realidade numênico é independente do nosso senti-lo’ ou se "sentimos realidade numênico,’ o problema é que o conceito de realidade numênico é um conceito totalmente redundante para a análise da ciência.”

Uma, quase acidental, dificuldade em redefinir os efeitos da velocidade finita da luz, como as propriedades do espaço e do tempo é que qualquer efeito que nós entendemos fica instantaneamente relegados ao reino das ilusões ópticas. Por exemplo, o atraso de oito minutos em ver o sol, porque nós prontamente entendê-la e desassociar de nossa percepção usando aritmética simples, é considerada uma mera ilusão de ótica. Contudo, as distorções em nossa percepção de objetos em movimento rápido, embora originário da mesma fonte são considerados uma propriedade do espaço e do tempo, porque eles são mais complexos.

Temos que chegar a um acordo com o fato de que, quando se trata de ver o universo, não existe tal coisa como uma ilusão de ótica, que é provavelmente o que Goethe apontou quando ele disse, “Ilusão de ótica é a verdade óptica.”

A distinção (ou a falta dela) entre ilusão de ótica e verdade é um dos mais antigos debates da filosofia. Afinal, trata-se da distinção entre conhecimento e realidade. Conhecimento é considerada a nossa visão sobre algo que, na realidade, é “realmente o caso.” Em outras palavras, conhecimento é um reflexo, ou uma imagem mental de algo externo, como se mostra na figura abaixo.
Commonsense view of reality
Nesta foto, seta preta representa o processo de criação de conhecimento, que inclui percepção, atividades cognitivas, eo exercício da razão pura. Esta é a imagem que a física passou a aceitar.
Alternate view of reality
Apesar de reconhecer que a nossa percepção pode ser imperfeita, física assume que podemos chegar mais perto e mais perto da realidade externa através da experimentação cada vez mais fina, e, mais importante, através de uma melhor teorização. As Teorias Especial e Geral da Relatividade, são exemplos de aplicações brilhantes desta visão da realidade em que os princípios físicos simples são implacavelmente perseguido usando a máquina formidável da razão pura de suas conclusões logicamente inevitáveis.

Mas há um outro, visão alternativa do conhecimento e da realidade que já existe há muito tempo. Esta é a visão que considera a realidade percebida como uma representação cognitiva interna de nossas entradas sensoriais, como ilustrado abaixo.

Neste ponto de vista, conhecimento e da realidade percebida são os dois constructos cognitivos internos, embora tenhamos chegado a pensar neles como algo separado. O que é externo não é a realidade como nós a percebemos, mas uma entidade desconhecida dando origem às causas físicas por trás entradas sensoriais. Na ilustração, a primeira seta representa o processo de detecção, e a segunda seta representa os passos de raciocínio cognitivas e lógicos. Para aplicar essa visão da realidade e do conhecimento, temos que adivinhar a natureza da realidade absoluta, irreconhecível, uma vez que é. Um candidato possível para a realidade absoluta é a mecânica newtoniana, o que dá uma previsão razoável para a nossa realidade percebida.

Para resumir, quando tentamos lidar com as distorções devido à percepção, temos duas opções, ou duas posições filosóficas possíveis. Uma é aceitar as distorções, como parte de nosso espaço e tempo, SR como faz. A outra opção é para assumir que existe uma “mais alto” realidade distinta da nossa realidade detectada, cujas propriedades podemos apenas conjecturar. Em outras palavras, uma opção é viver com a distorção, enquanto o outro é propor palpites para a realidade mais elevada. Nenhuma destas opções é particularmente atraente. Mas o caminho de adivinhação é semelhante à vista aceito em phenomenalism. Ela também leva naturalmente à forma como a realidade é vista em neurociência cognitiva, que estuda os mecanismos biológicos por trás cognição.

Na minha opinião, as duas opções não são inerentemente distinta. A postura filosófica da SR pode ser pensado como proveniente de uma compreensão profunda de que o espaço é apenas uma construção fenomenal. Se a modalidade sentido introduz distorções na imagem fenomenal, podemos argumentar que uma maneira sensata de lidar com ele é redefinir as propriedades da realidade fenomênica.

Papel da luz na nossa realidade

Do ponto de vista da neurociência cognitiva, tudo o que vemos, sentido, sente e pensa é o resultado das interconexões neuronais em nosso cérebro e os minúsculos sinais elétricos neles. Esta visão deve estar certo. O que mais existe? Todos os nossos pensamentos e preocupações, conhecimentos e crenças, ego ea realidade, vida e morte — tudo é disparos meramente neuronais no um e meio quilogramas de pegajosos, material de cinza que chamamos de nosso cérebro. Não há mais nada. Nada!

De fato, essa visão da realidade em neurociência é um eco exato do phenomenalism, que considera tudo o que um pacote de percepção ou mentais construções. O espaço eo tempo também são construtos cognitivos em nosso cérebro, como tudo o mais. Eles são imagens mentais nossos cérebros inventar fora das entradas sensoriais que nossos sentidos recebem. Gerado a partir de nossa percepção sensorial e fabricado pelo nosso processo cognitivo, o continuum espaço-tempo é a arena da física. De todos os nossos sentidos, visão é de longe a dominante. A entrada sensorial de vista é luz. Em um espaço criado pelo cérebro para fora da luz que incide sobre nossas retinas (ou na fotografia sensores do telescópio Hubble), é uma surpresa que nada pode viajar mais rápido do que a luz?

Esta posição filosófica é a base do meu livro, O Unreal Universo, que explora as linhas comuns física e filosofia de ligação. Tais reflexões filosóficas normalmente obter uma má reputação de nós físicos. Para os físicos, filosofia é um campo totalmente diferente, outro silo de conhecimento. Precisamos mudar essa crença e apreciar a sobreposição entre diferentes silos de conhecimento. É neste sobreposição que podemos esperar encontrar avanços no pensamento humano.

Este grandioso-standing filosófica pode soar presunçoso e auto-admoestação velada de físicos compreensivelmente indesejáveis; mas eu estou segurando um trunfo. Com base nessa postura filosófica, Eu vim com um radicalmente novo modelo de dois fenômenos astrofísicos, e publicou-o em um artigo intitulado, “É Rádio Fontes e Gamma Ray Bursts Luminal Booms?” na conhecida International Journal of Modern Physics D em junho 2007. Este artigo, que logo se tornou um dos principais artigos acessados ​​do periódico por Jan 2008, é uma aplicação direta da opinião de que a velocidade da luz finita distorce a maneira como percebemos o movimento. Devido a estas distorções, a nossa forma de ver as coisas está muito longe da forma como eles são.

Podemos ser tentados a pensar que podemos escapar tais restrições perceptuais usando extensões tecnológicas aos nossos sentidos, como os telescópios de rádio, microscópios eletrônicos ou medições de velocidade espectroscópica. Afinal, estes instrumentos não têm “percepção” por si só e deve ser imune às fraquezas humanas que sofrem de. Mas estes instrumentos sem alma também medir o nosso universo utilizando suportes de informação limitada à velocidade da luz. Nós, portanto,, não pode escapar das restrições básicas da nossa percepção, mesmo quando usamos instrumentos modernos. Em outras palavras, o telescópio Hubble pode ver um bilhão de anos-luz mais distante do que nossos olhos nus, mas o que se vê ainda é um bilhão de anos mais velho do que o que os nossos olhos vêem.

Nossa realidade, se tecnologicamente melhorados ou construídos sobre inputs sensoriais diretas, é o resultado final do nosso processo perceptivo. Na medida em que a percepção de longa distância é baseada na luz (e é, portanto, limitada à sua velocidade), temos apenas uma imagem distorcida do universo.

Luz em Filosofia e Espiritualidade

A reviravolta nessa história de luz e realidade é que parece ter conhecido tudo isso por um longo tempo. Escolas filosóficas clássicas parecem ter pensado ao longo de linhas muito semelhantes ao pensamento experimento de Einstein.

Uma vez que nós apreciamos o lugar especial concedido à luz da ciência moderna, temos que nos perguntar quão diferente o nosso universo teria sido na ausência de luz. Claro, luz é apenas um rótulo que atribuímos a uma experiência sensorial. Portanto, para ser mais preciso, temos de fazer uma pergunta diferente: se não tem nenhum sentidos que responderam ao que chamamos de luz, que iria afectar a forma do universo?

A resposta imediata de qualquer normais (que é, não-filosófica) pessoa é que é óbvio. Se todo mundo é cego, todo mundo é cego. Mas a existência do universo é independente de saber se podemos vê-lo ou não. É embora? O que significa dizer que o universo existe, se não podemos senti-lo? De… o velho quebra-cabeças da árvore que cai em uma floresta deserta. Lembrar, o universo é uma construção cognitiva ou uma representação mental da entrada de luz para os nossos olhos. Não é “lá fora,” mas nos neurônios do nosso cérebro, como tudo o resto é. Na ausência de luz nos olhos, não há nenhuma entrada de ser representado, Portanto, não Universe.

Se tivéssemos percebido o universo através de modalidades que operavam em outras velocidades (ecolocalização, por exemplo), são essas velocidades que teria figurado nas propriedades fundamentais do espaço e do tempo. Esta é a conclusão inevitável de phenomenalism.

O papel da luz na criação de nossa realidade ou universo é o cerne do pensamento religioso ocidental. Um universo desprovido de luz não é simplesmente um mundo onde você apagou as luzes. Na verdade, é um universo desprovido de si, um universo que não existe. É neste contexto que temos de entender a sabedoria por trás da afirmação de que “a terra era sem forma, e sem efeito” até que Deus fez a luz para ser, dizendo “Haja luz.”

O Alcorão também diz, “Deus é a luz dos céus e da terra,” que se reflete em um dos antigos escritos hindus: “Guia-me da escuridão para a luz, guia-me do irreal para o real.” O papel da luz nos levar a partir do vazio irreal (o nada) para uma realidade foi de facto compreendido por um longo, há muito tempo. É possível que os antigos santos e profetas sabia coisas que só agora estamos começando a descobrir com todos os nossos supostos avanços no conhecimento?

Eu sei que pode estar correndo para lugares onde anjos temem pisar, para reinterpretar as Escrituras é um jogo perigoso. Tais interpretações estrangeiros raramente são bem-vindos nos círculos teológicos. Mas eu busco refúgio no fato de que eu estou procurando concordância nas concepções metafísicas de filosofias espirituais, sem diminuir o seu valor místico ou teológica.

Os paralelos entre a distinção numênica-fenomenal em phenomenalism ea distinção Brahman-Maya em Advaita são difíceis de ignorar. Esta sabedoria testada pelo tempo sobre a natureza da realidade a partir do repertório de espiritualidade agora é reinventada em neurociência moderna, que trata a realidade como uma representação cognitiva criada pelo cérebro. O cérebro usa as entradas sensoriais, memória, consciência, e até mesmo a linguagem como ingredientes em inventar nosso senso de realidade. Esta visão da realidade, no entanto, é algo que a física ainda está para vir aos termos com. Mas na medida em que sua arena (espaço e tempo) é uma parte da realidade, física não é imune a filosofia.

À medida que empurrar os limites de nosso conhecimento mais e mais, estamos começando a descobrir interligações até então insuspeitas e muitas vezes surpreendentes entre os diferentes ramos de esforços humanos. Em última análise, como podem os diversos domínios de nosso conhecimento ser independentes um do outro quando todo o nosso conhecimento reside em nosso cérebro? O conhecimento é uma representação cognitiva de nossas experiências. Mas, então,, assim é realidade; é uma representação cognitiva dos nossos inputs sensoriais. É uma falácia pensar que o conhecimento é a nossa representação interna de uma realidade externa, e, portanto, distinta. Conhecimento e realidade são dois constructos cognitivos internos, embora tenhamos chegado a pensar neles como algo separado.

Reconhecer e fazer uso das interconexões entre os diferentes domínios da atividade humana pode ser o catalisador para o próximo grande avanço em nossa sabedoria coletiva que temos estado à espera de.

Uncertainly Principle

The uncertainty principle is the second thing in physics that has captured the public imagination. (The first one is E=mc^2.) It says something seemingly straightforward — you can measure two complimentary properties of a system only to a certain precision. Por exemplo, if you try to figure out where an electron is (measure its position, que é) more and more precisely, its speed becomes progressively more uncertain (ou, the momentum measurement becomes imprecise).

Where does this principle come from? Before we can ask that question, we have to examine what the principle really says. Here are a few possible interpretations:

  1. Position and momentum of a particle are intrinsically interconnected. As we measure the momentum more accurately, the particle kind of “spreads out,” as George Gamow’s character, Senhor. Tompkins, puts it. Em outras palavras, it is just one of those things; the way the world works.
  2. When we measure the position, we disturb the momentum. Our measurement probes are “too fat,” por assim dizer. As we increase the position accuracy (by shining light of shorter wavelengths, por exemplo), we disturb the momentum more and more (because shorter wavelength light has higher energy/momentum).
  3. Closely related to this interpretation is a view that the uncertainty principle is a perceptual limit.
  4. We can also think of the uncertainly principle as a cognitive limit if we consider that a future theory might surpass such limits.

Tudo certo, the last two interpretations are my own, so we won’t discuss them in detail here.

The first view is currently popular and is related to the so-called Copenhagen interpretation of quantum mechanics. It is kind of like the closed statements of Hinduism — “Such is the nature of the Absolute,” por exemplo. Accurate, pode ser. But of little practical use. Let’s ignore it for it is not too open to discussions.

The second interpretation is generally understood as an experimental difficulty. But if the notion of the experimental setup is expanded to include the inevitable human observer, we arrive at the third view of perceptual limitation. Neste ponto de vista, it is actually possible to “derive” the uncertainty principle.

Let’s assume that we are using a beam of light of wavelength \lambda to observe the particle. The precision in the position we can hope to achieve is of the order of \lambda. Em outras palavras, \Delta x \approx \lambda. In quantum mechanics, the momentum of each photon in the light beam is inversely proportional to the wavelength. At least one photon is reflected by the particle so that we can see it. Assim, by the classical conservation law, the momentum of the particle has to change by at least \Delta p \approx constant\lambda from what it was before the measurement. Assim, through perceptual arguments, we get something similar to the Heisenberg uncertainty principle \Delta x \Delta p = constant.

We can make this argument more rigorous, and get an estimate of the value of the constant. The resolution of a microscope is given by the empirical formula 0.61\lambda/NA, where NA is the numerical aperture, which has a maximum value of one. Assim, the best spatial resolution is 0.61\lambda. Each photon in the light beam has a momentum 2\pi\hbar/\lambda, which is the uncertainty in the particle momentum. So we get \Delta x \Delta p = (0.61\lambda)(2\pi\hbar) \approx 4\hbar, approximately an order of magnitude bigger than the quantum mechanical limit. Through more rigorous statistical arguments, related to the spatial resolution and the expected momentum transferred, it may possible to derive the Heisenberg uncertainty principle through this line of reasoning.

If we consider the philosophical view that our reality is a cognitive model of our perceptual stimuli (which is the only view that makes sense to me), my fourth interpretation of the uncertainty principle being a cognitive limitation also holds a bit of water.

Reference

The latter part of this post is an excerpt from my book, O Unreal Universo.

Zen ea Arte da Manutenção de Motocicleta

Uma vez, Eu tinha algumas dúvidas sobre a minha sanidade mental. Afinal, se você encontrar-se questionar o realismo da realidade, você tem que saber — é a realidade que é irreal, ou a sua sanidade mental?

Quando eu compartilhei minhas preocupações com este amigo filosoficamente inclinada da mina, ela me tranquilizou, “A sanidade é superestimada.” Depois de ler Zen ea Arte da Manutenção de Motocicleta, Eu acho que ela estava certa. Talvez ela não vai suficientemente longe — Pode ser loucura é o caminho subestimado.

Zen ea Arte da Manutenção de Motocicleta define loucura como o processo de pisar fora mythos; mythos que representam a soma total do nosso conhecimento combinado passou de geração em geração, o “senso comum” que precede lógica. Se a realidade não é de bom senso, o que é? E duvidar do realismo da realidade, quase por definição, está pisando fora dos limites da mythos. Então, ele se encaixa; minhas preocupações eram de fato bem fundamentada.

Mas um bom ajuste não é garantia da “retidão” de uma hipótese, como Zen ea Arte da Manutenção de Motocicleta nos ensina. Dado tempo suficiente, sempre podemos chegar a uma hipótese que se encaixa nossas observações. O processo de hipotetizar a partir de observações e experiências é como tentar adivinhar a natureza de um objeto a partir da sombra projeta. E a projeção é precisamente o que a nossa realidade é — uma projeção de formas e processos desconhecidos em nosso espaço sensorial e cognitivo, em nossas mythos e logos. Mas aqui, I may be pushing my own agenda rather than the theme of the book. Mas isso não se encaixam, não faz isso? É por isso que eu encontrei-me murmurando “Exatamente!” uma e outra durante a minha três leituras do livro, e por isso que vou lê-lo muitas mais vezes no futuro. Vamos nos lembrar de novo, um bom ajuste não diz nada sobre o acerto de uma hipótese.

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.