Universe
© Michael Stevenson/UIG via Getty Images

Het universum zou zichzelf aan het leren kunnen zijn hoe zij evolueert naar een betere, stabielere kosmos
. Dat is het vergezochte idee van een team wetenschappers, dat zegt dat zij een nieuw beeld van het heelal schetsen, net zoals Darwin onze kijk op de natuurlijke wereld vernieuwde.

Dit controversiële nieuwe idee probeert te verklaren waarom de natuurkundige wetten zijn zoals wij ze zien, door gebruik te maken van een wiskundig raamwerk om verschillende voorgestelde theorieën in de natuurkunde te beschrijven, zoals kwantumveldentheorieën en kwantumzwaartekracht. Het resultaat is een systeem dat lijkt op een programma voor machinaal leren.


Commentaar: Ah, dus het heelal probeert menselijke vindingrijkheid 'bij te benen'?!


Wetenschappers ontdekten tal van natuurkundige wetten en grootheden met vaste waarden om het heelal te definiëren. Van de massa van een elektron tot de zwaartekracht, er zijn vele specifieke constanten in het heelal die voor sommigen willekeurig lijken, gezien hun precieze en schijnbaar patroonloze waarden.

Een van de doelen van de fundamentele natuurkunde is tegenwoordig niet alleen te begrijpen wat de natuurkundige wetten zijn, maar ook waarom ze zijn zoals ze zijn, waarom ze de vormen aannemen die ze aannemen," zegt auteur William Cunningham, natuurkundige en softwareleider bij startup bedrijf Agnostiq op het gebied van quantumcomputing. "Er is niet echt een voor de hand liggende reden waarom de ene [verzameling wetten] de voorkeur zou krijgen boven de andere."

Een zelflerend systeem

Om deze vraag te beantwoorden vroeg de groep zich af, of de manier waarop we het universum vandaag zien slechts één manier is waarop het universum is geweest? Misschien zijn de wetten die we vandaag zien slechts één iteratie van vele. Misschien evolueert het universum.

Teneinde tot een evoluerend universum te komen stelden de onderzoekers een idee voor, dat het autodidactisch universum wordt genoemd - een universum dat zelflerend is. In dit geval zou het leren op een wijze plaatsvinden zoals bij een algoritme voor machinaal leren gebeurt, waarbij de feedback in de ene fase de volgende beïnvloedt met als doel een stabielere energietoestand te bereiken.

Op basis van dit idee ontwikkelde de groep een mogelijk kader waarbinnen het universum zou kunnen leren op basis van matrixwiskunde - een manier van wiskunde welke in rijen en kolommen is gerangschikt - neurale netwerken en andere principes, welke gehanteerd worden bij machinaal leren. Zij onderzochten kortom of het universum een lerende computer zou kunnen zijn.


Commentaar: Misschien, maar zij benaderen de analogie vanuit een omgekeerde invalshoek; als het heelal 'is als een lerende computer', dan is het een 'computer' die ons voorstellingsvermogen van wat een computer 'zou kunnen zijn' te boven gaat. Evengoed geeft deze analogie stof tot nadenken!


"We proberen het gesprek te veranderen, net zoals de bioloog Darwin het gesprek moest veranderen om een dieper begrip van het onderwerp te krijgen," zegt auteur Lee Smolin, als natuurkundige verbonden aan het Perimeter Institute for Theoretical Physics, in Waterloo, Canada.

Een Darwinistisch universum

Net zoals een mot kan evolueren om een betere camouflage te krijgen, zou een autodidactisch universum kunnen evolueren naar een hogere staat van zijn - hetgeen in dit geval zou kunnen betekenen dat het zich in een stabielere energietoestand bevindt. Volgens het wiskundige raamwerk dat de onderzoekers hebben ontwikkeld kan dit systeem alleen maar voorwaarts werken, waarbij elke iteratie een beter of stabieler universum oplevert dan voorheen. De natuurkundige constanten die we vandaag meten, gelden alleen nu en kunnen in het verleden andere waarden hebben gehad.


Commentaar: Ok, maar er is een fundamentele misvatting in 'de dingen kunnen alleen maar beter worden': het veronderstelt een 'beginpunt', of 'Big Bang' - 'alles kwam uit het niets' - dat geen bevredigender verklaring oplevert dan 'God schiep de wereld in 7 dagen'.


Het team ontdekte dat bepaalde kwantumzwaartekracht- en kwantumveldtheorieën, bekend als ijkingstheorieën - een klasse theorieën die een brug trachten te slaan tussen Einsteins speciale relativiteitstheorie en de kwantummechanica om subatomaire deeltjes te beschrijven - in kaart konden worden gebracht of vertaald konden worden in de taal van de matrixwiskunde, waardoor een model van een systeem van machinaal leren geschapen kon worden. Dit verband toonde aan, dat in elke iteratie of cyclus van het machinale leersysteem het resultaat de natuurkundige wetten van het universum zouden kunnen zijn.

Het leerraamwerk, beschreven in hun paper welke werd geplaatst op de preprint database arXiv, vertegenwoordigt volgens de groep de "eerste stapjes" naar de idee. Maar met meer werk zou het team een volwaardig model van het heelal kunnen maken dat nieuwe deuren zou kunnen openen om onze kosmos te begrijpen.

"Een opwindend vooruitzicht is dat je een van deze modellen zou kunnen gebruiken en er misschien iets nieuws uit zou kunnen halen," zei Cunningham. Dat zou de ontdekking van de natuurkundige werking van een nieuw type zwart gat kunnen zijn, of een nieuwe wet welke een natuurkundig systeem beschrijft dat nog niet is verklaard, zoals donkere energie.

Maar niet alle onderzoekers zijn even enthousiast over dit nieuwe idee. Tim Maudlin, professor in de filosofie aan de New York University en niet betrokken bij dit nieuwe werk, beweert dat er geen bewijs is voor het concept en dat er genoeg tegenin te brengen is, zoals dat bepaalde natuurkundige wetten welke vandaag de dag gemeten zijn, hetzelfde zijn als kort na de Big Bang. Bovendien, als de wetten van het heelal evolueren, moet er volgens Maudlin een grotere onveranderlijke verzameling wetten zijn welke die verandering regelt, hetgeen de idee van een autodidactisch systeem ontkracht.

"Als we naar de fundamentele wetten kijken - zoals de vergelijking van Schrödinger of de algemene relativiteit - zien ze er helemaal niet willekeurig uit," vertelde Maudlin aan Live Science. "Ze kunnen wiskundig worden opgeschreven op een zeer strikt beperkte manier met niet veel aanpasbare variabelen."

Peter W. Evans, filosoof aan de Universiteit van Queensland in Australië, ook niet betrokken bij de nieuwe studie, was aanvankelijk evenmin overtuigd van het nieuwe werk; maar Evans is het ermee eens om de tijd te nemen voor onorthodoxe benaderingen van radicale vragen als "Waarom is het universum zoals het is?" Dergelijke benaderingen, zelfs als ze zelf niet vruchtbaar zijn, kunnen leiden tot onverwachte ideeën, welke nieuwe deuren zouden kunnen openen voor het leren over het universum, zo vertelde hij Live Science in een e-mail.

De onderzoekers achter de nieuwe studie erkennen dat hun werk slechts voorlopig is en niet bedoeld is als een definitieve theorie, maar eerder als een manier om op een nieuwe manier over dingen te gaan nadenken. Uiteindelijk, terwijl de paper geen conclusies geeft omtrent de vraag welk soort model precies gebruikt zou kunnen worden om ons universum te beschrijven, stelt het wel de mogelijkheid voor dat het universum zou kunnen leren.

"Ik meen dat we aan het eind met een heleboel open vragen blijven zitten en dat we zeker niets hebben kunnen bewijzen," vertelde Cunningham aan Live Science. "Maar waar we echt op uit waren is om een discussie op gang te brengen."

Zie: https://www.livescience.com/can-the-universe-learn-evolve.html