5 Gedankenexperimente, die Ihr Gehirn zum Schmelzen bringen

Einige wissenschaftliche Erkenntnisse sind zu groß, zu gefährlich oder zu seltsam, um sie in einem Labor zu finden.

Von Evan Dashevsky

Albert Einstein nutzte bekanntermaßen „Gedankenexperimente“ (d. H. Großartige „Was-wäre-wenn“ -Szenarien, die in einem Labor schwierig - wenn nicht unmöglich - durchzuführen wären), um seine revolutionären Theorien zu entwickeln.

Diese Theorien waren natürlich mehr als nur ein phantasievoller Blick auf den Nabel. Sie wurden mit einer Menge von Peer-Review-Mathematik unterstützt. Die Rolle, die Gedankenexperimente bei der Beleuchtung des Pfades spielten, sollte jedoch nicht heruntergespielt werden. Tatsächlich wurden viele große wissenschaftliche Entdeckungen von imaginären Szenarien vorhergesagt, die Jahrzehnte (manchmal Jahrtausende, wie Sie unten sehen werden) gesetzt wurden, bevor die Wissenschaft Wege fand, sie zu testen.

Gedankenexperimente helfen Wissenschaftlern zu finden, welche Fragen sie stellen sollten, auch wenn sie noch nicht über die Werkzeuge verfügen, um sie zu beantworten. Viele Gedankenexperimente befassen sich mit fortgeschrittenen Prinzipien der Physik (z. B. Schrödingers berühmte Katze), aber es gibt auch einige, für die keine Promotion erforderlich ist.

Hier sind fünf meist mathematikfreie Gedankenexperimente, mit denen Sie Ihr Gehirn ein wenig zum Schmelzen bringen können (einige davon haben die Wissenschaft eingeholt, andere führen noch immer zu Diskussionen). Es mag Spaß machen, darüber zu reden, aber denken Sie daran, dass diese rhetorischen Launen sehr reale Konsequenzen haben können, falls die Wissenschaft jemals aufholen sollte.

1) Ist Captain Kirk in jeder Episode von Star Trek gestorben?

Wusstest du, dass du letzte Nacht gestorben bist? Nun, du hast es getan. Sie wurden jedoch durch eine exakte Replik ersetzt, die dieselben physischen Eigenschaften - sogar dieselben Erinnerungen - an das „Sie“ aufweist, das gestorben ist. Glaubst du mir nicht? Nun, es wäre wirklich schwer, das Gegenteil zu beweisen.

Das ist das Grundkonzept des Gedankenexperiments „Swampman“, das der Philosoph Donald Davidson Ende der 1980er Jahre aufgestellt hatte. In diesem Experiment reist ein Mann durch einen Sumpf und wird von einem Blitzschlag getötet, aber zufällig trifft ein weiterer Blitzschlag auf einen nahegelegenen Sumpf und ordnet alle organischen Partikel neu an, um eine exakte Kopie (einschließlich aller Erinnerungen und dergleichen) zu erstellen ) des Mannes, der getötet wurde. Der neue Swampman wacht auf und lebt den Rest des Lebens des Verstorbenen.

Ist dieser neue Swampman derselbe Mann, wenn die Replik (ganz zu schweigen vom Rest der Welt) den Unterschied nicht erkennen kann? Das hängt davon ab, was Sie für das "Ich" halten. (Dieses spezielle Experiment führt auch zu vielen Interpretationen im Zusammenhang mit verschiedenen Theorien zu vielen Welten. Es gibt überall eine Menge Nabelschau.)

Das ganze Swampman-Szenario scheint eine unnötig verschlungene Methode zu sein, um diese Frage zu stellen. Besonders wenn wir eine weitaus zugänglichere Metapher in Bezug auf Nachbildungen aus Science-Fiction haben: Der Transporter von Star Trek.

Stellen Sie sich das also so vor - jedes Mal, wenn Captain Kirk durch den Transporter ging, ist er tatsächlich gestorben? Und wurde eine Replik von sich selbst auf dem Planeten unten wieder aufgebaut? Für den Rest des Universums (einschließlich des "neuen Captain Kirk") ändert sich nichts. Die einzige Person, für die etwas schief geht, ist Kirk 1.0, der nur kurzerhand getötet wurde.

Das klingt alles nach einem interessanten - wenn auch letztendlich nutzlosen - Nachdenken, aber das ist möglicherweise nicht immer der Fall. In nicht allzu ferner Zukunft werden wir wahrscheinlich einen Weg finden, um 1) Materie a la Star Trek zu teleportieren oder 2) unsere Gedanken in digitaler Form nach Kurzweil-Art hochzuladen. Und es könnte in unserem besten Interesse sein, diese Art von Fragen zuerst in den Griff zu bekommen - möchten Sie nicht wissen, ob Sie jedes Mal Selbstmord begangen haben, wenn jemand Sie „bestrahlte“?

2) Alle Vorsprünge sind unüberwindbar

Einige der berühmtesten und beständigsten Gedankenexperimente sind die Handarbeiten eines antiken griechischen Philosophen, Zeno von Elea (es gibt einige Debatten darüber, ob die moderne Wissenschaft und Mathematik endlich "Zenos Paradoxe" beantwortet hat, aber mehr dazu weiter unten). Anscheinend hatte Zeno verrückte Freizeit, die es ihm ermöglichte, sich unnötig interessante Probleme wie die berühmten „Achilles und die Schildkröte“ auszudenken:

Achilles war der große Held der griechischen Überlieferung, der sich nach Zenos Experiment dazu entschied, eine Schildkröte zu einer Fußrasse herauszufordern. Laut Zeno war Achilles so zuversichtlich, dass er seinem Gegner einen beachtlichen Vorsprung verschaffte. Selbstverständlich sollte der große Achilles - ganz zu schweigen von einem gesunden erwachsenen Menschen - auch bei diesem Handicap die Schildkröte leicht überholen und erneut die Vorherrschaft der Menschheit über die Testudines festigen, oder?

Nun, wie sich herausstellt, nicht so sehr. Wenn man es durch ein bestimmtes Logikfilter betrachtet, ist es für den armen Achilles unmöglich, dieses Rennen jemals zu gewinnen. Klingt hier etwas komisch? Hören wir zunächst das von Aristoteles aus der Physik beschriebene Problem: Band VI:

In einem Rennen kann der schnellste Läufer niemals den langsamsten überholen, da der Verfolger zuerst den Punkt erreichen muss, an dem der Verfolgte gestartet ist, sodass der langsamere Läufer immer einen Vorsprung halten muss.

Lassen Sie mich versuchen, es zu erklären. In diesem Gedankenexperiment nehmen wir an, dass Achilles und die Schildkröte mit konstanten Geschwindigkeiten rasen: Sehr schnell bzw. sehr langsam. Irgendwann im Rennen erreicht Achilles den ursprünglichen Startpunkt der Schildkröte. Aber in der Zeit, die Achilles brauchte, um dorthin zu gelangen, ist die Schildkröte vorgerückt. Achilles 'nächste Aufgabe wäre es also, die neue Lücke zwischen sich und der Schildkröte zu schließen, aber bis er das tat, wäre die Schildkröte wieder um einen kleineren Betrag vorgerückt. Der Vorgang wiederholt sich dann immer wieder. Achilles steht immer vor einer neuen (wenn auch kleineren) Lücke, die es zu überwinden gilt. Das Essen zum Mitnehmen: Der große Achilles verliert ein Rennen gegen eine große, dumme, schwerfällige Schildkröte, und es ist nie ein Defizit zu überwinden.

Dies ist natürlich nicht die Realität. Jeder leistungsfähige Mensch (geschweige denn ein Spitzensportler) könnte selbst mit einer (einigermaßen überwindbaren) Leine leicht eine Slowpoke-Schildkröte überholen. Obwohl die Schlussfolgerung falsch ist, können Sie die Logik, die Sie dorthin geführt hat, nicht einfach negieren. Sie können hier eine ziemlich detaillierte Widerlegung der Situation lesen, die das offensichtliche Paradox mit einer Fehlinterpretation der Unendlichkeit in Verbindung bringt. Währenddessen würden Anhänger der Quantenmechanik sagen, die Lösung sei unsere Unfähigkeit zu wissen, wo sich ein Objekt mit Sicherheit befindet. Dies zeigt jedoch, wie ein Gedankenexperiment helfen kann, tiefere Untersuchungen anzuregen.

3) Wir sollten eigentlich nicht in der Lage sein, irgendetwas zu tun

Hier ist noch einer von unserem alten Kumpel Zeno, und er denkt über die Natur der Bewegung nach (und es gibt wieder eine Debatte darüber, ob die zeitgenössische Wissenschaft sie zufriedenstellend beantwortet hat).

Stellen Sie sich zunächst vor, jemand schießt mit einem Pfeil auf ein Ziel, das ein paar Meter entfernt ist. "Hier ist ein weiteres schönes Beispiel für die elementare Newtonsche Physik, die so funktioniert, wie sie sollte", könnte man meinen. Wenn dies jedoch durch einen ganz bestimmten logischen Filter betrachtet wird, sollte dies absolut unmöglich sein.

Angenommen, Sie haben die Zeit irgendwann auf dem Weg des Pfeils eingefroren (alles im Langoliers-Stil, wenn Sie super dunkel werden möchten). Zu diesem bestimmten Zeitpunkt ist der Pfeil an einer einzigen Stelle im Raum aufgehängt. Zu jedem Zeitpunkt findet keine Bewegung statt. Der Pfeil kann sich nur an der einen oder anderen Stelle befinden und niemals dazwischen. Wie kommt es also von einem Moment zum anderen, wenn es nie einen Moment gibt, in dem es sich zwischen den beiden Orten befindet? Nichts sollte tatsächlich in der Lage sein, seine Position von einem Moment zum nächsten zu ändern.

Dies ist natürlich kein wirkliches Problem. Trotz eines jahrtausendealten logischen Streits darüber, warum dies nicht möglich sein sollte, bewegen sich die Dinge rund um den Globus. Es gibt einige erstklassige physikalische Erklärungen, warum Bewegung tatsächlich möglich ist. Es bleibt jedoch eine Debatte darüber, ob Zenos Paradoxe wirklich zufriedenstellend beantwortet wurden.

4) Realität existiert nicht wirklich

Wir alle beobachten die Welt genauso, oder? Nun, es wird immer offensichtlicher, dass dies nicht der Fall ist. Und die Natur des Beobachtens und Verstehens steht im Mittelpunkt eines Problems, das der Philosoph des 17. Jahrhunderts, William Molyneux, stellte.

So brachte er das Problem in einem Brief an seinen Kollegen John Locke zum Ausdruck:

Nehmen wir an, ein Mann, der blind geboren und jetzt erwachsen ist und durch seine Berührung gelernt hat, zwischen einem Würfel und einer Kugel aus demselben Metall und nahezu derselben Größe zu unterscheiden, um zu sagen, wann er das eine und das andere fühlte, welches ist der Würfel, der die Kugel ist. Nehmen wir nun an, der Würfel und die Kugel würden auf einen Tisch gelegt und der Blinde sähe: Frage, ob er durch seinen Blick, bevor er sie berührte, nun unterscheiden und erkennen könne, welcher der Globus, welcher der Würfel ist? Darauf antwortet der scharfsinnige und vernünftige Verfasser: „Nicht. Denn obwohl er die Erfahrung gemacht hat, wie ein Globus und ein Würfel seine Berührung beeinflussen; Doch er hat noch nicht die Erfahrung gemacht, dass das, was seine Berührung beeinflusst, seine Sicht beeinflusst… “

Kurz gesagt, es stellt sich die Frage, ob ein Blinder, der gelernt hat, Grundformen durch Berührung zu unterscheiden, diese Objekte unterscheiden kann, wenn er plötzlich die Sehkraft erhält. Mit anderen Worten, werden Informationen von einer Empfindung in eine andere übersetzt, oder verbinden wir sie nur in unserem Kopf? Wir kennen tatsächlich die Antwort auf diese Frage. Machen Sie also jetzt Ihre Vermutungen.

Diese Frage hat seit ihrer Entstehung vor Jahrhunderten viele Diskussionen ausgelöst. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Medizin in der jüngsten Vergangenheit so weit fortgeschritten ist, dass wir einigen Menschen die Vision zurückgeben und diese Frage beantworten können - und die Antwort lautet: Nein, die Menschen können das Tastgefühl nicht in visuelle Informationen umwandeln .

Aber hier sehen wir den Wert von Gedankenexperimenten: Der zeitgenössische Experimentator hätte wahrscheinlich nie daran gedacht, dieses reale Experiment überhaupt zu versuchen, wenn Philosophen in den vergangenen Jahrhunderten nicht damit gerungen hätten.

5) Wenn ein Google-Auto jemanden töten muss, wer sollte es sein?

Stellen Sie sich Folgendes vor: Sie befinden sich auf einer Brücke mit Blick auf eine Reihe von Oberleitungsschienen und stellen fest, dass fünf Personen von einem hinterhältigen (und vermutlich schnurrbartwirbelnden) Bösewicht an die Schienen gebunden wurden. Dann siehst du einen außer Kontrolle geratenen Wagen, der über die Gleise rollt und die unglücklichen Menschen tötet, es sei denn, jemand greift ein. Ach nein!

In diesem Szenario sind Sie zu dünn, um den Wagen anzuhalten. Aber du merkst, dass du deine Brücke mit einem riesigen dicken Mann teilst, der - wenn du ihn vor den Wagen schiebst - genug Umfang hätte, um den Wagen anzuhalten und die fünf gefesselten Menschen zu retten, obwohl er mit Sicherheit getötet wird .

Sie haben nun folgende Möglichkeiten: 1) Tun Sie nichts und die fünf Menschen sterben, oder 2) Schieben Sie den dicken Mann vor den Wagen und opfern Sie ihn für die fünf Menschen. Sind Sie in beiden Fällen überhaupt schuld am Tod dieser unschuldigen Menschen? Sollte das Gesetz eine Unterscheidung treffen?

Dieses Dilemma wurde auf verschiedene Weise angepasst, einschließlich Versionen, in denen die fünf Personen (oder der dicke Mann) durch einen verwerflichen Bösewicht ersetzt wurden. Die Geschichte fordert eine Menge Nabelschau über Schuld und Wertehierarchie mit wenig praktischen Auswirkungen. . . bis vor kurzem.

Diese Frage ist von unmittelbarer Bedeutung, da wir Straßen und Autobahnen mit einer zunehmenden Anzahl von fahrerlosen Fahrzeugen gemeinsam nutzen. Und natürlich werden diese Fahrzeuge (oder vielmehr ihre Softwareentwickler) mit ähnlichen Szenarien konfrontiert sein, bei denen die Ergebnisse jedoch bei weitem nicht so sicher sind wie beim ursprünglichen Problem.

Sollte ein fahrerloses Auto auf eine andere Fahrspur springen, um einem kleinen Kind auszuweichen, das gerade auf die Straße gerannt ist? Sollte es einen Zwischenstopp einlegen, um zu vermeiden, dass ein galoppierendes Reh getroffen wird, wenn man weiß, dass sich ein schnell fahrendes Auto direkt dahinter befindet? Ändern sich diese Entscheidungen, wenn es sich bei dem fahrerlosen Fahrzeug zufällig um einen Gefängnisbus handelt, der verurteilte Mörder befördert, oder um einen Krankenwagen mit einer schwangeren Frau, die ins Krankenhaus fährt, um Zwillinge zur Welt zu bringen? Wenn in diesen Szenarien jemand getötet oder verletzt wird, wer sollte zur Rechenschaft gezogen werden?

Dies ist eine der Situationen, in denen Probleme von den Wolken auf den Boden fallen. Auch wenn die Technologie noch nicht so weit ist, kann es nicht schaden, darüber zu sprechen.

Weiterlesen: Das Dilemma des Ethikunterrichts für selbstfahrende Autos.

Ursprünglich auf www.pcmag.com veröffentlicht.