• Começa com um estrondo

Sim, o Universo realmente é 100% reducionista por natureza

O todo não é maior que a soma de suas partes; isso é uma falha em nosso pensamento. O não reducionismo requer magia, não meramente ciência.

Principais conclusões

• Recentemente, muitos cientistas e filósofos defenderam a ideia de que o reducionismo não pode explicar toda a realidade, como química, biologia, vida e consciência.
• Mas para que isso seja verdade, teria que haver algum tipo de 'nova interação fundamental' que só aparece em escalas maiores e não fundamentais.
• Até onde podemos dizer, o Universo é verdadeiramente 100% reducionista por natureza. Nossa ignorância sobre por que certos fenômenos emergentes existem e como eles se comportam não é desculpa para o pensamento mágico.

Ethan Siegel Compartilhe Sim, o Universo realmente é 100% reducionista por natureza no Facebook Compartilhe Sim, o Universo realmente é 100% reducionista por natureza no Twitter Compartilhe Sim, o Universo realmente é 100% reducionista por natureza no LinkedIn

Aqui está uma declaração, e você pode experimentar por si mesmo como se sente sobre isso: as leis fundamentais que governam os menores constituintes de matéria e energia, quando aplicadas ao Universo em escalas de tempo cósmicas suficientemente longas, podem explicar tudo o que surgirá. Isso significa que a formação de literalmente tudo em nosso Universo, de núcleos atômicos a átomos, moléculas simples, moléculas complexas, vida, inteligência, consciência e além, pode ser entendida como algo que emerge diretamente das leis fundamentais que sustentam a realidade, sem leis, forças ou interações adicionais necessárias.

Esta ideia simples – que todos os fenômenos no Universo são fenômenos fundamentalmente físicos – é conhecido como reducionismo . Em muitos lugares, Incluindo bem aqui em grande Acho , o reducionismo é tratado como se não fosse a posição padrão tida como certa sobre como o Universo funciona. A proposição alternativa é a emergência, que afirma que propriedades qualitativamente novas são encontradas em sistemas mais complexos que nunca podem, mesmo em princípio, ser derivadas ou computadas de leis, princípios e entidades fundamentais.

Embora seja verdade que muitos fenômenos não são obviamente emergente do comportamento de suas partes constituintes, o reducionismo deve ser a posição padrão, com qualquer outra coisa sendo o equivalente ao argumento do Deus das lacunas. Aqui está o porquê.

À direita, os bósons de calibre, que medeiam as três forças quânticas fundamentais do nosso Universo, são ilustrados. Há apenas um fóton para mediar a força eletromagnética, existem três bósons mediando a força fraca e oito mediando a força forte. Isso sugere que o Modelo Padrão é uma combinação de três grupos: U(1), SU(2) e SU(3).

O fundamental

Quando pensamos sobre “o que é fundamental” no Universo, nos voltamos para as entidades mais indivisíveis e elementares de todas e as leis que as regem. Para nossa realidade física, isso significa que devemos começar com as partículas do Modelo Padrão e as interações que as governam – assim como qualquer matéria escura e energia escura; até agora sua natureza é desconhecida - e construir todo fenômeno e entidade complexa conhecida a partir deles.

Enquanto houver uma combinação de forças que são relativamente atraentes em uma escala, mas que são relativamente repulsivas em uma escala diferente, formaremos estruturas vinculadas a partir dessas entidades fundamentais. Dado que temos quatro forças fundamentais no Universo, incluindo:

Viaje pelo Universo com o astrofísico Ethan Siegel. Os assinantes receberão a newsletter todos os sábados. Todos a bordo!

• forças nucleares de curto alcance que vêm em dois tipos, uma versão forte e uma versão fraca,
• uma força eletromagnética de longo alcance, onde partículas carregadas “iguais” repelem e partículas carregadas “diferentes” atraem,
• e uma força gravitacional de longo alcance, onde a única força entre eles é sempre atrativa,

devemos esperar que as estruturas surjam em escalas pequenas, intermediárias e grandes.

Seja em um átomo, molécula ou íon, as transições de elétrons de um nível de energia mais alto para um nível de energia mais baixo resultarão na emissão de radiação em um comprimento de onda muito particular. Somente através de uma combinação das forças nuclear e eletromagnética, com partículas como quarks, glúons e elétrons, uma entidade como um átomo pode ser explicada.

De fato: é exatamente isso que recebemos. Nas escalas menores, a força nuclear forte liga os quarks em estruturas ligadas, três de cada vez, conhecidas como bárions. Os dois bárions mais leves são os mais estáveis: o próton, que é 100% estável, e o nêutron, que é estável o suficiente para sobreviver com uma meia-vida de cerca de 15 minutos, mesmo quando não está ligado a mais nada.

A força nuclear forte é capaz de unir prótons e nêutrons em núcleos atômicos: superando até mesmo a força eletromagnética repulsiva entre cargas iguais (positivas) devido a ter vários prótons no núcleo. Alguns núcleos serão estáveis ​​contra decaimentos, outros sofrerão um ou mais decaimentos antes de produzir um produto final estável.

E então, a força eletromagnética alavanca dois fatos sobre o Universo.

1. Que, no geral, é eletricamente neutro, com o mesmo número de cargas negativas (elétrons) que existem cargas positivas (prótons).
2. E que cada elétron é minúsculo em massa comparado a cada próton, nêutrons e núcleo atômico.

Isso permite que elétrons e núcleos formem átomos neutros, onde cada espécie única de átomo, dependendo do número de prótons em seu núcleo, tem sua própria estrutura eletrônica única, de acordo com as leis fundamentais da física quântica que regem nosso Universo.

Os níveis de energia e funções de onda de elétrons que correspondem a diferentes estados dentro de um átomo de hidrogênio, embora as configurações sejam extremamente semelhantes para todos os átomos. A maneira como os átomos se unem para formar moléculas e outras estruturas mais complexas é uma tarefa desafiadora quando se começa a partir de partículas e interações fundamentais.

Como um reducionista vê o Universo

É muito importante, quando discutimos a ideia de reducionismo, que não “destruamos” a posição do reducionista. O reducionista não diz – nem o reducionista precisar afirmar – que eles têm uma explicação para todo e qualquer fenômeno complexo que surge em toda estrutura complexa imaginável. Algumas estruturas compostas e algumas propriedades de estruturas complexas serão facilmente explicáveis ​​a partir das regras subjacentes, claro, mas quanto mais complexo seu sistema se tornar, mais difícil será para explicar todos os vários fenômenos e propriedades que surgem.

Essa última peça não pode ser considerada “evidência contra o reducionismo” de qualquer maneira, formato ou forma. O fato de que “existe esse fenômeno que está além da minha capacidade de fazer previsões robustas” nunca deve ser interpretado como evidência a favor de “esse fenômeno requer leis, regras, substâncias ou interações adicionais além do que é atualmente conhecido”.

Ou você entende seu sistema bem o suficiente para entender o que deve e o que não deve emergir dele, caso em que você pode testar o reducionismo, ou não, nesse caso, você tem que voltar ao nulo hipótese: que não há evidências de nada de novo.

Um copo de vinho, quando vibrado na frequência certa, quebrará. Este é um processo que aumenta drasticamente a entropia do sistema e é termodinamicamente favorável. O processo inverso, de cacos de vidro se reagrupando em um vidro inteiro, sem rachaduras, é tão improvável que nunca ocorre na prática. Esse fenômeno físico particular, embora complexo, pode ser inteiramente explicado pelo pensamento reducionista.

E, para ser claro, a “hipótese nula” é que o Universo é 100% reducionista. Isso significa um conjunto de coisas.

• Que todas as estruturas que são construídas a partir de átomos e seus constituintes – incluindo moléculas, íons e enzimas – podem ser descritas com base nas leis fundamentais da natureza e nas estruturas componentes das quais são feitas.
• Que todas as estruturas e processos maiores que ocorrem entre essas estruturas, incluindo todas as reações químicas, não exigem nada mais do que essas leis e constituintes fundamentais.
• Que todos os processos biológicos, da bioquímica à biologia molecular e além, por mais complexos que possam parecer, são realmente apenas a soma de suas partes, mesmo que cada “parte” de um sistema biológico seja notavelmente complexa.
• E que tudo o que consideramos como “funcionamento superior”, incluindo o funcionamento de nossas várias células, órgãos e até nossos cérebros, não requer nada além dos constituintes físicos conhecidos e das leis da natureza para explicar.

Até o momento, embora não deva ser controverso fazer tal afirmação, não há evidências da existência de qualquer fenômeno que esteja fora do que o reducionismo é capaz de explicar.

A formação rochosa Al Naslaa localizada na Arábia Saudita é feita de rocha sedimentar de alta densidade e mostra evidências significativas de intemperismo e erosão. No entanto, o pedestal abaixo dele foi erodido mais rapidamente, os petróglifos sobre ele têm milhares de anos e a fissura extremamente lisa no centro ainda não foi totalmente explicada.

Como a “emergência aparente” é prontamente explicada pelo reducionismo

Para algumas propriedades inerentes a sistemas complexos, é muito fácil explicar por que elas existem como existem. A massa (ou peso, se você preferir usar escalas) de um objeto macroscópico é, simplesmente, a soma das massas dos componentes que o compõem, menos a massa perdida pela energia que liga esses componentes, via Einstein E = mc² .

Para outras propriedades, não é uma tarefa tão fácil, mas tem sido cumprida. Podemos explicar como quantidades termodinâmicas como calor, temperatura, entropia e entalpia emergem de um conjunto complexo de partículas em grande escala. Podemos explicar as propriedades de muitas moléculas através da ciência da química quântica, que pode ser derivada diretamente das leis fundamentais subjacentes. Podemos usar essas mesmas leis fundamentais para entender – embora o poder computacional necessário seja imenso – como várias moléculas, como peptídeos e proteínas, se dobram em suas configurações de equilíbrio e também em estados metaestáveis.

E há propriedades que não podemos explicar completamente, mas que também somos incapazes de fazer previsões robustas para o que esperamos ver nessas condições. Esses “problemas difíceis” geralmente incluem sistemas complexos demais para serem modelados com a tecnologia atual, como a consciência humana.

O então estudante de pós-graduação Chao He em frente à câmara de gás no laboratório planetário Horst em Johns Hopkins, que recria condições suspeitas de existir nas névoas das atmosferas dos exoplanetas. Ao sujeitá-lo a condições projetadas para imitar aquelas induzidas por emissões ultravioletas e descargas de plasma, os pesquisadores trabalham para o surgimento de orgânicos e vida a partir da não-vida.

Em outras palavras, o que parece ser emergente para nós hoje, com nossas limitações atuais do que está ao nosso alcance para calcular, pode algum dia no futuro ser descritível em termos puramente reducionistas. Muitos desses sistemas que antes eram incapazes de serem descritos via reducionismo, com modelos superiores (até onde escolhemos prestar atenção) e o advento do poder computacional aprimorado, agora foram descritos com sucesso de maneira precisamente reducionista. Muitos sistemas aparentemente caóticos podem, de fato, ser previstos com qualquer precisão que queiramos escolher arbitrariamente, desde que recursos computacionais suficientes estejam disponíveis.

Sim, não podemos descartar o não reducionismo, mas onde quer que tenhamos sido capazes de fazer previsões robustas sobre o que as leis fundamentais da natureza implicam para estruturas complexas e de grande escala, elas estiveram de acordo com o que nós. pudemos observar e medir. A combinação das partículas conhecidas que compõem o Universo e as quatro forças fundamentais através das quais interagem tem sido suficiente para explicar, das escalas atômicas às estelares e além, tudo o que já encontramos neste Universo. A existência de sistemas complexos demais para serem previstos com a tecnologia atual não é um argumento contra o reducionismo.

Muitos argumentaram, sem sucesso, que a evolução de um órgão complexo como o olho humano não poderia ter ocorrido apenas por processos naturais. E, no entanto, o olho evoluiu, naturalmente, em muitos organismos diferentes independentemente um grande número de vezes independentes. Afirmar a necessidade de algo sobrenatural em uma escala intermediária no Universo é fundamentalmente antitético ao processo da ciência, e provavelmente será provado desnecessário e estranho à medida que a ciência continua avançando.

A natureza de Deus das lacunas do não reducionismo

Mas é verdade que recorrer ao não reducionismo – ou à noção de que propriedades completamente novas surgirão dentro de um sistema complexo que não pode ser derivado das interações de suas partes constituintes – equivale, neste momento, a um Deus-de -o argumento das lacunas. Basicamente diz: “bem, sabemos como as coisas se comportam em uma determinada escala ou em um determinado momento, e sabemos como elas se comportaram em uma escala menor ou em um momento anterior, mas não podemos preencher todas as etapas para obter dessa pequena escala/tempo inicial para entender como o comportamento de grande escala/tempo posterior ocorre e, portanto, vou inserir a possibilidade de que algo mágico, divino ou não físico entre em jogo. ”

Embora esta seja uma afirmação difícil de refutar, é uma que não tem apenas zero, mas negativo valor científico. Todo o processo da ciência envolve investigar o Universo com as ferramentas que temos à nossa disposição para investigar a realidade e determinar o melhor modelo físico, descrição e conjunto de condições que descrevem essa realidade. Que bobagem é afirmar que “talvez precisemos mais do que nosso melhor modelo atual para descrever a realidade” quando:

• nem temos o poder computacional ou de modelagem necessário para testar nosso modelo atual,
• e onde estes são os regimes mais prováveis ​​- se você inserir algo mágico, divino ou não físico - onde a ciência é muito provável, em um futuro muito próximo, mostrar que tal intervenção é totalmente desnecessária.

Se a vida começasse com um peptídeo aleatório que pudesse metabolizar nutrientes/energia de seu ambiente, a replicação poderia ocorrer a partir da coevolução peptídeo-ácido nucleico. Aqui, a coevolução DNA-peptídeo é ilustrada, mas pode funcionar com RNA ou mesmo PNA como ácido nucleico. Afirmar que uma “faísca divina” é necessária para que a vida surja é um argumento clássico do “Deus das lacunas”.

Se você acredita ou simplesmente quer acreditar que há mais no Universo do que a soma de suas partes físicas, essa é uma afirmação sobre a qual a ciência é completamente agnóstica. No entanto, se você quer acreditar que uma descrição dos fenômenos físicos que existem neste Universo requer:

• algo mais do que as leis físicas que regem o Universo,
• e/ou algo diferente dos objetos físicos que existem no Universo,

talvez a decisão menos bem-sucedida que você possa tomar seja colocar essas entidades “metafísicas” em um lugar onde a ciência, uma vez que avance um pouco mais, possa refutar inteiramente a necessidade delas.

Nunca entendi por que alguém estaria tão disposto a afirmar a existência do divino ou sobrenatural em um lugar onde seria tão fácil falsificar a necessidade disso. Por que você acreditaria, em um universo tão vasto, que algo além da capacidade de nossas leis físicas de descrever apareceria principalmente em um lugar tão estranho e desnecessário? Se o Universo, tal como o observamos e medimos, não pode ser descrito pelo que está fisicamente presente dentro dele sob as leis conhecidas da realidade, não deveríamos determinar que realmente seja o caso antes de recorrer a métodos não científicos, sobrenaturais? explicações?

Um cérebro de mosca de fruta visto através de um microscópio confocal. O funcionamento do cérebro de qualquer animal não é totalmente compreendido, mas esse não é um bom argumento a favor da emergência em oposição ao reducionismo.

Pensamentos finais

Os componentes fundamentais do nosso Universo físico, juntamente com as leis fundamentais que governam toda a existência, representam a imagem científica mais bem-sucedida do Universo em toda a história. Nunca antes, desde as menores partículas subatômicas até fenômenos macroscópicos e escalas cósmicas, tivemos uma maneira tão bem-sucedida de descrever nossa realidade física como temos hoje. A ideia do reducionismo é simples: que os fenômenos físicos podem ser explicados pela combinação complexa dos objetos que existem dentro do Universo, regidos pelas mesmas leis físicas que governam todos os sistemas físicos dentro do Universo.

Esse é o nosso ponto de partida padrão: a “hipótese nula” para o que é a realidade.

Se isso não sua ponto de partida, é meu dever informá-lo que o ônus da prova é seu. Você deve mostrar que a hipótese nula é insuficiente para descrever um fenômeno onde suas previsões são claras e em conflito com o que pode ser observado e/ou medido. Esta é uma barreira muito alta para superar, e um esforço que nenhum oponente do reducionismo jamais conseguiu. Podemos não entender tudo o que há para saber sobre todos os fenômenos complexos – e quanto mais complexo for, mais difícil será a tarefa de derivar todas as suas propriedades do fundamental – mas isso não é o mesmo que ter evidências de que algo mais está acontecendo. requeridos.

Na ciência, no entanto, não dizemos simplesmente: “esse problema é difícil, então talvez a resposta esteja além da ciência?” A única maneira de avançarmos é conduzindo mais e melhor ciência, incansavelmente, até descobrirmos como tudo funciona.

Compartilhar: