¿Son las estructuras físicas en nuestro sol de la misma complejidad que las del cerebro humano?

Question

Los escritos de Rupert Sheldrake tienden a provocar emociones fuertes, ya sea burla, curiosidad, indignación, simpatía, disgusto, u otra. Aunque Physics SE no es un foro apropiado para rebatir o promover su visión del mundo en general, me parece un lugar adecuado para examinar algunas de las afirmaciones más específicas que ha hecho.

Una afirmación reciente que me pareció interesante - no tengo la experiencia para respaldarla o denigrarla más allá de eso - fue que varios cuerpos celestes podrían ser conscientes - nota la condición - basándose en que las estructuras físicas dentro, por ejemplo, de nuestro sol son al menos tan complejas como las que se encuentran dentro del cerebro humano. (El artículo en el que Sheldrake expone estas ideas se puede leer aquí).

¿Hay alguna evidencia que respalde la afirmación específica sobre la complejidad de las estructuras dentro de nuestro sol? ¿Hay alguna evidencia en sentido contrario? ¿Es siquiera significativo, dentro del lenguaje de la física, hablar de que la Estructura A sea más compleja que la Estructura B?

Answer 1

La estructura del interior del sol ha sido ampliamente estudiada por la técnica de heliosismología y los hallazgos son consistentes con un modelo en el que esa estructura es relativamente simple.

La heliosismología proporciona información estructural en escalas de longitud del orden de ~decenas de miles de kilómetros y, por lo tanto, no puede revelar ninguna estructura fina que pueda estar presente en el interior. Sin embargo, las observaciones de la superficie gaseosa del sol con telescopios potentes y radar muestran que hay mucha estructura en escalas de longitud relativamente cortas (~miles de kilómetros) en forma de celdas de convección que "hierven" gas caliente hacia la superficie y aspiran gas más frío hacia abajo, además de zonas agrupadas de actividad de campo magnético intenso.

Casi toda esa estructura de escala corta es transitoria y no persiste por períodos de tiempo del orden de ~horas a días.

Pero la complejidad de esas estructuras es de un tipo fundamentalmente diferente a la del cerebro humano, en el sentido de que el cerebro está interconectado con vías nerviosas que transmiten señales fenomenalmente complicadas de una parte a otras partes, que esas estructuras de vías nerviosas persisten en escalas de tiempo del orden de ~décadas, y las vías nerviosas consisten en moléculas de proteína de igualmente compleja estructura molecular.

No se sabe que algo remotamente parecido a eso exista en el sol.

Finalmente, cabe destacar que los modelos de estructura solar explican bien el comportamiento observado del sol sin hacer suposiciones sobre una "estructura Sheldrake" a escala corta. Si hubiera tal estructura presente, es poco probable que los modelos funcionaran correctamente ya que no las incluyen.

La implicación de Sheldrake de que los cuerpos astronómicos son capaces de conciencia y emociones carece de evidencia experimental. Tenga en cuenta que hay cantidades fenomenales de "estructura" en una duna de arena vista a través de un microscopio, pero nada que respalde algo parecido a la conciencia.

Answer 2

No podemos comparar la complejidad de los objetos; solo podemos comparar la complejidad de nuestros modelos para estos objetos.

Y cuando hablamos de modelos, la complejidad de un modelo aumenta cuando nuestra comprensión del objeto aumenta. Con suficientes recursos y motivación, podemos investigar un objeto para siempre.

Las observaciones e investigaciones del cerebro humano preceden a la historia escrita. Lo mismo sucede con el conocimiento de la naturaleza humana y el comportamiento. Todo el mundo necesita y aprende al menos un poco de este conocimiento.

Por otro lado, la investigación de los interiores del Sol es bastante reciente, tan solo unos pocos siglos y limitada a un pequeño grupo de físicos. Tenemos un entendimiento bastante claro de que no estamos en posición de controlar nada de lo que sucede en el Sol, por lo que nuestra motivación se limita más bien a un interés científico casi puro.

En resumen, nuestros modelos del cerebro humano están mucho más desarrollados y son mucho más complejos que cualquier cosa que sepamos sobre el Sol.

Answer 3

Esta respuesta comenzó como un comentario dirigido a @Wolphramjonny, quien señaló que la vida surgió de la evolución, la cual el sol no experimenta.

Mi primera objeción es que el universo en su conjunto, y por ende las estrellas en él, podrían estar sujetos a algún tipo de evolución cosmológica, como propuso Lee Smolin.

Mi segunda objeción es que el Sol y sus estructuras internas sí proporcionan algunos de los elementos necesarios para algo que podría ser llamado vida en un sentido más amplio. Si intentamos evaluar entornos alienígenas, probablemente sea prudente mantener la mente abierta. Debemos considerar la posibilidad de vida que no se base en carbono y quizás ni siquiera necesite un sustrato material familiar.

Podemos, en cambio, intentar especificar algunas nociones abstractas de vida. Cualquier vida concebible, independientemente de su sustrato, será

1. un sistema complejo
2. cuyas subestructuras pasan información espacialmente, es decir, se comunican, formando así el sistema interconectado en primer lugar;
3. que puede preservar y transmitir información temporalmente, estableciendo así una identidad;
4. que se beneficia de algún flujo de energía que le permite establecer islas de baja entropía para almacenar su información curada;
5. que está sujeto a algún tipo de evolución.

En una célula y en organismos multicelulares podemos identificar fácilmente estos rasgos; irónicamente, en este contexto, el flujo de energía del que nos beneficiamos es exclusivamente solar (incluso el calor geotérmico y la fisión nuclear utilizan la energía solar de supernovas pasadas). Ahora evaluemos el Sol.

1. En el sol podemos ver cierto grado de complejidad, pero probablemente no alcanza la complejidad del cerebro. Si nos restringimos a subestructuras como los gránulos, tenemos unos pocos millones de ellos: La típica celda de convección tiene un diámetro de 1000 km. Eso le da un área de superficie de $10^6 km^2$. El Sol tiene un área de superficie de $6.07 * 10^{12} km^2$, alojando aproximadamente $6*10^6$ celdas de convección, que es la complejidad numérica de una célula simple. Es incierto si existen estructuras más pequeñas significativas.

2. Al principio era escéptico sobre la comunicación entre diferentes lugares del sol pero después de revisar algunos videos como este o este debo admitir que realmente hay mucho de interacción entre diferentes lugares; piensen en los arcos de plasma y los "paquetes" de campo magnético como axones.

3. El problema más difícil será cómo preservar información en un entorno tan caliente y dinámico como el sol. Lo que buscaríamos son islas más frescas en el caldo burbujeante, idealmente duraderas. Como los permanentes agujeros coronales cerca de los polos. Curiosamente, estos agujeros vienen y van en generaciones de 11 años. Honi soit qui mal y pense. ;-)

4. Ciertamente hay mucho flujo de energía disponible en el sol; obviamente hay un considerable gradiente de temperatura y transferencia de calor correspondiente desde el núcleo hasta la superficie.

5. La evolución se define a menudo como la combinación de procreación, mutación y selección. En este sentido, algunos fenómenos naturales que no están vivos pueden verse "evolucionar", especialmente sistemas dinámicos como fluidos dinámicos con ondas y vórtices, u otras ondas (p. ej., electromagnéticas), o el Juego de la Vida de Conway.

   El Sol cae claramente en la categoría de sistemas (altamente) dinámicos con un gran número de estructuras internas discernibles, como celdas de convección. Las estructuras en su interior procrean, cambian, y sí, hay un mecanismo de selección. ¿Pero el mecanismo de selección es demasiado duro? Incluso con la mente abierta es difícil ver cómo el plasma burbujeante, incluso en los agujeros coronales, puede proporcionar un entorno nutritivo para estructuras lo suficientemente estables como para adquirir algún tipo de identidad — no en sentido de autoconciencia, sino simplemente en el sentido de un almacenamiento de información discernible que exista el tiempo suficiente para evolucionar en absoluto. Como han dicho otros, las celdas de convección son relativamente efímeras y probablemente no cumplen con este requisito. Los agujeros coronales duran mucho más. Pero aún necesitaríamos algún tipo de transferencia de información de células o agujeros a sus sucesores. Si estructuras más pequeñas, todavía desconocidas, podrían ser lo suficientemente estables para comenzar a "vivir" es incierto; el entorno en el sol es claramente muy destructivo.

Resumiendo: El sol tiene una serie de estructuras conocidas que alcanzan la complejidad numérica de una célula simple. Las estructuras interactúan entre sí, y algunas de ellas tienen vidas de aproximadamente un año. La pregunta clave es si es posible preservar información y comunicarla bajo las duras condiciones de plasma burbujeante. Incluso con el argumento algo jocoso sobre los agujeros coronales, parece altamente improbable, a menos que haya descubrimientos inesperados. Parece mucho más fácil aprovechar este flujo de energía más lejos, en la región habitable, como en la Tierra. Por supuesto que son posibles, e incluso probables, descubrimientos inesperados: Ni siquiera conocemos muy bien nuestro propio planeta, y mucho menos el Sol.

Answer 4

Memoria

Cuando pensamos en lo que significa estar "consciente", espero que estemos de acuerdo en que la memoria es un elemento esencial. El "procesamiento de información" también es un elemento esencial, pero muchos artefactos poseen esta capacidad sin ninguna memoria a largo plazo. Por ejemplo, la cabeza de lectura/escritura de un disco duro puede ser gestionada por un controlador PID, que claramente tiene sofisticadas capacidades de procesamiento de información. Pero dudo que alguien más que Rupert Sheldrake y sus acólitos dirían que es "consciente". Más bien, la mayoría de la gente diría que el controlador realiza su trabajo "sin pensarlo", no menos porque no requiere memoria a largo plazo de su desempeño, no requiere creatividad, ni improvisación. Su comportamiento, aunque dinámico a nivel micro, está fijo a nivel macro.

De manera similar, si te encontraras con un robot que pudiera hablar de manera conversacional en tu primer idioma, pero que no pudiera recordar nada más antiguo de 2 minutos, entonces probablemente serías escéptico de cualquier afirmación de que dicho robot/IA es "consciente". Puede afirmarse que es equivalente a un humano que ha perdido la capacidad de formar recuerdos a largo plazo, pero yo argumentaría que tales personas, trágicamente, han perdido alguna medida de su "conciencia".

Por supuesto, el cerebro almacena recuerdos en sus conexiones: las sinapsis entre neuronas. Sin embargo, no los almacena como bits de datos en la Memoria de Acceso Aleatorio (RAM) de una computadora. La información se almacena tanto por la fuerza (peso) de la conexión, como por la topología de la propia red. El dónde de la conexión es tan crítico (si no más) que el cuánto. Y esto implica que para que el cerebro almacene recuerdos a largo plazo, debe tener una estructura topológica estable. Es por eso, naturalmente, que las neuronas del SNC no se reemplazan, generalmente, a lo largo de tu vida. Pueden crecer nuevas neuronas, pero no "tomar el control" del papel de las neuronas que han muerto.

El cerebro puede mantener su estructura topológica, porque existe, en su mayor parte, en estado sólido. Las neuronas son dispositivos resbaladizos y blandos, con un componente líquido significativo, y el cerebro en sí mismo tiene una consistencia de gelatina, pudiendo experimentar deformaciones significativas sin perder su estructura. Aun así, si el cerebro fuera una sopa completamente líquida, donde cualquier porción pudiera migrar a cualquier ubicación dentro del volumen, entonces creo que todos tendríamos dificultades para explicar cómo retiene la memoria o la función en cualquier escala de tiempo significativa.

El Sol

El problema con el argumento de Rupert es que simplemente hace de menos cualquier detalle apelando a la "estructura" y a nuestra ignorancia, pretendiendo que al juntar ambos conducirá a la conciencia. Pero el gran problema que se presenta con el sol es que no es sólido. Tampoco es semi-sólido, como el cerebro. Tampoco es un líquido, como el océano. No, el sol, desde su superficie hasta su núcleo, es un plasma ardiente. Y cualquiera que haya intentado construir un reactor de fusión basado en plasma sabe que un plasma lo suficientemente caliente para fusionar H, D o T es tan inestable que no hay nada como una estructura a largo plazo capaz de retener una memoria.

Cuando observamos el rango operativo ambiental del cerebro, vemos que es un instrumento muy frágil. Si aumenta solo 10 ºC por encima de lo nominal, puede bloquearse y dejar de funcionar por completo. Mientras que los procesadores de silicio tienen un rango operativo mucho más amplio, también son mucho más robustos al ser cristales literales de metal. Los enlaces intramoleculares de las chips de silicio ayudan a retener su función en un rango de temperatura mucho más amplio. El sol tiene una temperatura interna de aproximadamente 15 millones de K. Creo que es bastante seguro suponer que la relación espacial de cualquier par de átomos dentro del sol no sobrevive en escalas de tiempo largas (para prácticamente ninguna definición de "escala de tiempo larga").

Una vez más, todo esto se desecha apelando a que la conciencia no está, de hecho, almacenada en la estructura del cerebro, sino en los campos electromagnéticos. Esto es simplemente tontería. Si tener un "campo electromagnético" es suficiente para tener conciencia, entonces todo (hecho de materia normal) tiene conciencia, incluyendo mi taza de café. Y en este punto, "conciencia" deja de ser un concepto, porque es equivalente a "vwerp". Es posible que nunca hayas escuchado sobre vwerp antes (de hecho, realmente espero que no) porque acabo de inventarlo. No importa cómo detectes vwerp o si es interesante o dañino o cualquier otra cosa, porque lo único que necesitas saber sobre vwerp es que cada objeto tiene vwerp. Y una vez que sabes eso, sabes que es un concepto completamente inútil y sin sentido. Bueno, también debes saber que no hay forma de distinguir el vwerp de una cosa del de otra, porque el vwerp es compartido en última instancia entre todas las cosas. Por lo que, no es como la posición o el momento u otras propiedades físicas que presumimos que todo tiene también. Es universal e indistinguible.

Este truco torpe es necesario para eliminar la estructura topológica del cerebro como un requisito necesario para otros artefactos conscientes. Es la cosa más obvia que hace que los cerebros sean diferentes de tazas de café, nubes y tablas de planchar. Pero todos esos tienen campos electromagnéticos de algún tipo, por lo que también todos tienen conciencia, según Rupert. Y eso nos lleva al Último Disparate.

Resonancia Mórfica

Rupert no está realmente interesado en física, por lo que preguntar sobre la física del sol realmente está pasando por alto el punto. Él cree en un fenómeno mágico llamado "resonancia mórfica". Puedes poner a prueba este fenómeno reclutando a un amigo, y pidiéndole que te mire fijamente cuando no estés mirando. Luego registras cuándo sientes que te están mirando, ¡y cuando tu conjetura es correcta, has confirmado la teoría de la resonancia mórfica! Esta teoría ha sido validada, de hecho, miles de veces... en internet... por voluntarios. Es ciencia, ¿verdad? Si crees eso, a Michael Shermer le gustaría tener una palabra contigo. Verás, algunas personas... a las que podrías llamar "verdaderos científicos"... también han intentado replicar el experimento de resonancia mórfica, y fracasaron. Pero, ¡no temáis! Esos científicos suprimieron el campo mórfico con su duda. Por lo tanto, de hecho, es imposible falsificar la resonancia mórfica, ¡porque cualquier intento de hacerlo destruirá el fenómeno mismo que se está estudiando!

Así que ves, no importa si el sol tiene una estructura a gran escala o no. No importa si los gránulos de plasma se comportan como los gránulos de silicio o si los campos magnéticos en las manchas solares son lo suficientemente fuertes para almacenar memorias. Porque al final del día, el campo mórfico no se trata de ciencia. Es como preguntar si un lago salado es un ambiente de prueba adecuado para detectar brujas.

Answer 5

Recientemente se ha demostrado que la ecuación de Navier-Stokes (la ecuación que rige el flujo de un fluido continuo) tiene soluciones globales equivalentes computacionalmente a un número finito de pasos ejecutados en una Máquina de Turing Universal, y por lo tanto puede implementar cualquier proceso computacional finito que una computadora de propósito general pueda. Presumiendo que la inteligencia es computable por Turing (aún una posición controvertida en la filosofía de la mente, por supuesto), esto significaría que en principio es posible que un fluido tenga inteligencia. Si existe alguna ruta factible para que evolucione a partir de la aleatoriedad convectiva es otra cuestión, por supuesto, pero lo mismo se podría decir de una demostración de que las reacciones químicas que ocurren en un cubo de "sopa primordial" son Turing-completas. Si "no podemos imaginar" cómo una charca llena de productos químicos aleatorios podría evolucionar hacia vida inteligente (o incluso almacenar información durante unas pocas décadas, ni siquiera tanto como ha durado el punto rojo de Júpiter), ¿es eso evidencia de su imposibilidad, o simplemente una limitación de nuestra imaginación?

El plasma del sol no es, por supuesto, un fluido ordinario, sino que fluye sujeto a la magnetohidrodinámica, donde la sencilla Navier-Stokes se acopla con campos electromagnéticos y corrientes. Pero sospecho más bien que eso lo hace más complicado y capaz de computación, no menos.