Ya anılarınız bir yanılsamaysa? Fizikte hala huzursuzluk yaratan bir hipotez: Boltzmann beyni

Romantik bir date’te aradaki buzları kırmanın en tuhaf yollarından biri Boltzmann beyni hipotezini anlatmaktır. “İlk öpücüğünü hatırla; şimdi de o anının gerçek olmadığını, evrenin kaosundan doğmuş sıradan bir yanılsama olduğunu düşün.” Bu öneriyi denediysen, date’in o noktadan sonra pek de iyi gitmemiş olması muhtemel. Eğer öyleyse, o geceyi hatırladığında, Boltzmann beyni hipotezini ele alan yeni bir çalışmanın şu açılış cümlesinde küçük bir teselli bulabilirsin: “Senin algıların, anıların ve gözlemlerin; evrenin geçmişteki gerçek durumu ile hiçbir bağı olmaksızın, yalnızca termal dengeden türeyen bir istatistiksel dalgalanma olabilir mi?”

Tüm geçmişi kurgulanmış bir hikayeyle birlikte, bir an önce yoktan var olmuş bir beyinden ibaret olabileceğin fikri kulağa saçma geliyor. Yine de muhtemelen bu düşünce zihninin bir köşesinden geçmiştir. Geçmişe dair anılarının gerçekten yaşandığından emin olabilir misin? Boltzmann beyni hipotezinin söylediği basitleştirilmiş haliyle tam da bu. Bu düşünce deneyi, Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann’ın (entropi formülüyle tanınır) dalgalanmalara ilişkin fikirlerinden ilham alıyor. Santa Fe Institute ile University of California araştırmacılarının Entropy dergisinde yayımladığı çalışma, ilk bakışta absürt görünen bu fikrin o kadar da kolay bertaraf edilemeyeceğini ortaya koyuyor.

Reductio no tan absurdum

İstatistiksel mekanik -parçacıkların mikroskobik davranışını sıcaklık ya da basınç gibi makroskobik özelliklerle ilişkilendiren fizik dalı- termal dengedeki sistemlerde kendiliğinden dalgalanmaların ortaya çıkabileceğini kabul eder. Yeterince uzun bir zaman diliminde, son derece düşük olasılıklı düzenlenişler bile rastlantı sonucu gerçekleşebilir. Bu, ilke olarak, tüm anıları ve algılarıyla eksiksiz bir insan beynini oluşturacak nöron düzenini de kapsar: Boltzmann beyni.

Bu fikre verilen ilk tepki genellikle aynıdır: Böyle bir dalgalanmanın olma olasılığı son derece düşüktür ve bunun gerçekleşmesi için gereken süre evrenin bugünkü yaşını katbekat aşar. Ancak makalenin yazarları, bu itirazın tartışmayı kapatmaya yetmediğini gösteriyor. Matematiksel akıl yürütme titizlikle uygulandığında, ne Boltzmann beyni hipotezi ne de termodinamiğin ikinci yasası diğerini dışlayabiliyor. Ortaya epey düğümlü bir tablo çıkıyor.

Sorunun kalbi döngüsellikte yatıyor. Boltzmann beyinleri olmadığımızı varsaymak için geçmişe dair deneysel kayıtlarımızın güvenilir olduğuna inanıyoruz. Oysa bu güvenilirlik, entropinin zamanla arttığını söyleyen termodinamiğin ikinci yasasına dayanıyor; çünkü belleğin geçmişi kaydedebilmesini sağlayan şey, geri döndürülemez termodinamik süreçlerdir. Ne var ki ikinci yasayı da tam olarak bu kayıtlar sayesinde biliyoruz.

Yazarlar bu durumu şöyle formüle ediyor: Evrenin entropi evrimini, durağan bir Markov süreci olarak modellemek için stokastik süreçler teorisini kullanıyorlar; yani zamanın herhangi bir anına ayrıcalık tanımayan bir süreç olarak. Bu ne anlama geliyor? Belirli olasılık kurallarına uyan ve ne zaman gözlemlersen gözlemle aynı istatistiksel davranışı sergileyen bir sonuçlar dizisi düşün. Bu perspektiften bakıldığında, geçmişe yönelmekle geleceğe yönelmek arasında temel bir fark kalmıyor. Ancak burada kritik bir boşluk var: Model, hikayeyi hangi andan başlatarak anlatman gerektiğini söylemiyor. O referans noktasını sen belirlemek zorundasın.

Araştırmacılar hem Boltzmann beyni hipotezini hem de geçmiş hipotezini -yani termodinamiğin ikinci yasasının, evrenin Big Bang civarında son derece düşük entropili bir durumda başlamasıyla açıklanabileceği fikrini- biçimselleştirdiklerinde, iki yaklaşımın da şaşırtıcı biçimde benzer bir matematiksel yapıya sahip olduğunu görüyor. Her ikisi de entropinin stokastik sürecini zamanın tek bir anına sabitliyor; fark, bunun hangi an olduğu. İlki bugünü referans alırken, ikincisi Büyük Patlama’yı temel alıyor.

Sorunun kalbi yine aynı yerde: döngüsellik. Boltzmann beyinleri olmadığımızı varsaymak için geçmiş kayıtlarına güveniriz; bu güven ise ikinci yasaya dayanır. Ama ikinci yasayı da yine o kayıtlar üzerinden çıkarırız. Argüman kendi etrafında dönüp durur.

Döngüselliğin tuzağı

Burada bilmen gereken en önemli nokta şu: Çalışma, Boltzmann beyni hipotezini ne çürütmeyi ne de doğrulamayı amaçlıyor (ki bu ironinin zirvesi olurdu). Santa Fe Institute tarafından yayımlanan basın bültenine göre araştırmacılar yalnızca şunu göstermek istiyor: “Bu tartışmalarda sıkça kullanılan pek çok argüman, geçmişe dair varsayımların-örneğin belleğin güvenilirliği ya da entropinin yönü-belirli sonuçları gerekçelendirmek için kullanıldığı, ardından da bu sonuçların aynı varsayımları desteklemek üzere yeniden devreye sokulduğu, ince döngüsel akıl yürütmelere dayanıyor.”

Peki ya gerçekten Boltzmann beyinleriysek ve anılarımız birer yanılsamadan ibaretse? Belki de bu soruya gülüp geçmeden önce onu daha dikkatle ele almak, kabuğunu soyarak altında yatan yapıyı görmek gerekiyor. Çünkü bu mesele, fiziksel bir öngörüden çok, bilginin doğasına dair felsefi bir problem. Araştırmacıların fikirleri şu sonuca varıyor: “Fizik yasalarını çıkarımsal tercihlerden ayırarak, yazarlar zaman ve entropi üzerine uzun süredir devam eden tartışmaları değerlendirmek için daha berrak bir zemin sunuyor.”

'Bu haber ilk olarak WIRED Espanol tarafından yayınlanmış olup E. Can Özer tarafından İspanyolcadan çevrilmiştir'