¿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 respuesta de Niels Nielsen es excelente cuando se trata de aplicar el método científico a la pregunta. Me gustaría agregar más a la discusión, cuando se trata de cómo podríamos intentar cuantificar estas cosas.

"La complejidad" es una cosa difícil de definir o medir. Como señalas, el núcleo de la pregunta se refiere a la capacidad de los cuerpos celestes para ser conscientes, en lugar de la complejidad, que es la dirección que tomaré desde mi perspectiva. Dicho esto, quizás haya alguna relación entre la conciencia y la complejidad, como veremos.

Antes de continuar, debemos señalar al elefante en la habitación; que es la suposición de que el cerebro es lo que genera la conciencia. Este es un problema abierto en el campo de la psicología. Sin embargo, una forma ingenua de medir la complejidad podría ser mirando si la entropía del sol es mayor que la de un cerebro. Sin duda, aquí es donde el sol tiene una entropía mucho mayor, pero puedo mencionar muchas otras cosas que tienen una entropía mayor, pero no son inherentemente conscientes. Sin embargo, ¿qué es exactamente la conciencia?

El físico estadounidense Michio Kaku tiene una filosofía muy elegante sobre las matemáticas de la conciencia (como se explica en este video), en el que la conciencia es quizás solo una medida de qué tan 'meta', o autorreferencial es un sistema. En el video, da el ejemplo de cómo un calentador en una casa tiene la unidad mínima (o grado) de conciencia, 1 bucle de retroalimentación. Afecta la temperatura que luego lo afecta. El ser humano promedio, por el contrario, tiene literalmente miles de millones de bucles de retroalimentación eléctrica dentro de su sistema nervioso, sin mencionar otros bucles de retroalimentación externos, como la red de la sociedad. Por lo tanto, la medida de la conciencia de un cerebro es al menos del orden de miles de millones más alta que la de tu calentador doméstico.

Continuando con esta definición, en el peor de los casos, el sol tiene al menos unos pocos grados de conciencia, en cuanto a los bucles de retroalimentación inherentes a la fusión nuclear, y el equilibrio entre la gravedad y el calor descontrolado. Pero ¿hay algunos bucles 'circuito' como los del cerebro? ¡Absolutamente! Considera cómo los iones en el sol adoran viajar a lo largo de las líneas del campo magnético, dando lugar al fenómeno de las eyecciones de masa coronal y las manchas solares. Sin embargo, ¿estas fluctuaciones electromagnéticas son más complicadas que los cerebros?

Como una simple estimación rápida para obtener una idea aproximada del orden de magnitud, contaremos el número de unidades significativas más pequeñas en cuanto a la complejidad de la superficie del sol. Estas son gránulos, y tienen un diámetro promedio de $1.5 \text{km}$, que, suponiendo un gránulo circular, cubre un área de $1.8 \text{km}^2$. Ahora, el sol tiene una superficie enorme de aproximadamente $6.1\cdot10^{12}\text{km}^2$, por lo tanto, el número de gránulos sale a

$$\frac{6.1\cdot10^{12}\text{km}^2}{1.8 \text{km}^2}\approx 2.6\cdot 10^{12}$$

Por lo tanto, considerando que este cálculo solo tuvo en cuenta la superficie del sol, es seguro decir que la complejidad electromagnética del sol es al menos mil veces más compleja que el cerebro humano. Esta es aproximadamente la misma diferencia de escala de magnitud del cerebro humano al cerebro de una hormiga.

Definitivamente se pasan por alto muchas cosas con este análisis, y hay muchas suposiciones problemáticas. Sin embargo, creo que hay mérito en que los sistemas grandes tengan algún grado de conciencia, análogo a algunas nociones de un cerebro de Boltzmann. Es totalmente posible que el sol tenga la inteligencia de un insecto, o la de un semidiós, pero debido quizás a una falta de entrada sensorial de su entorno (excepto la influencia gravitacional), no tiene idea de lo que está sucediendo fuera de sí mismo, sin mencionar y una experiencia totalmente diferente (y para nosotros, probablemente abstracta) de existir.

Answer 2

Tenemos un modelo decente de cómo funciona el sol. Lo que quiero decir con decente es que es lo suficientemente preciso como para predecir 5 mil millones de años en el futuro que el sol se convertirá en una gigante roja, y finalmente en una enana blanca. El modelo se basa en conceptos bien entendidos de gravedad, fuerza nuclear fuerte, flotabilidad y radiación electromagnética, y su explicación satisface a la mayoría de las personas. Aunque las personas siguen investigando el sol, no creo que nadie anticipe que existan grandes piezas faltantes en el modelo que cambien radicalmente nuestra comprensión de cómo funciona el sol.

En contraste, no creo que nadie pueda explicar de manera satisfactoria la conciencia. Los psicólogos tienen modelos empíricos para predecir el comportamiento, pero sus predicciones suelen ser solo un movimiento por delante, y no son 100% precisas.

Más allá de la funcionalidad, simplemente no puedo imaginar que los aspectos importantes de la complejidad estructural de una estrella estén cerca de la de una célula, y mucho menos de un cerebro completo. El ADN en una célula humana tiene información codificada en alrededor de 6 mil millones de letras (3 mil millones de cada progenitor) en una secuencia ordenada, codificando alrededor de 25,000 genes. Hay 4 letras posibles, por lo que estamos viendo una secuencia de $$4^{3\cdot 10^{9}}$$. Un neurona hace alrededor de 1000 sinapsis con otras neuronas. Hay alrededor de 100 mil millones de neuronas en el cerebro, y sabemos que la función cognitiva cambia cuando el cerebro pierde neuronas.

La comunicación en la sinapsis entre las neuronas se pondera a través de modelos de aprendizaje de redes neuronales. Estos y otros niveles de complejidad en las células, como la forma en que las proteínas se pliegan a una conformación de energía mínima, determinan aspectos fácilmente observables del comportamiento del cerebro. No conozco una cantidad comparable de complejidad en una estrella.

Answer 3

Me gustaría mencionar algo que las otras respuestas no abordan, y eso es la previsibilidad y la estructura interna de nivel más alto.

Afortunadamente, desde nuestro punto de vista, el Sol es (relativamente, en comparación con el cerebro humano) predecible. Su estructura interna se puede modelar con suficiente precisión (gracias a la mecánica cuántica (QM)) que predice sus efectos en nuestras vidas aquí en la Tierra.

Este no es el caso con el cerebro humano, desafortunadamente. Nuestras capacidades para predecir el comportamiento humano y el funcionamiento del cerebro humano son muy limitadas (en comparación con el caso del Sol).

Pero, ¿por qué es así? Tanto el Sol como el cerebro humano consisten en partículas elementales a nivel más bajo, y tenemos la mecánica cuántica, por lo que deberíamos poder predecir cómo funcionan ambos con la misma confianza (como podemos predecir los efectos del Sol en nosotros aquí en la Tierra). En realidad, el cerebro humano tiene algo, una estructura interna de nivel superior, que consiste en neuronas. Nuestras capacidades, y en lo que respecta a cómo funcionan las neuronas, son muy limitadas (en comparación con cómo sabemos describir matemáticamente cómo funciona la estructura interna del Sol basada en QM), especialmente su interconexión.

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Solo para aclarar, el número de átomos en el Sol es ordenes de magnitud mayor que el número de neuronas en el cerebro humano. El problema es que no tenemos un lenguaje matemático que describa el funcionamiento de las neuronas (y ni siquiera lo entendemos a ese nivel) y la interconexión como tenemos QM para describir los átomos en el Sol.

Answer 4

¿Hay alguna evidencia que respalde la afirmación específica sobre la complejidad de las estructuras dentro de nuestro sol?

La complejidad de una estructura física es lamentablemente un concepto vago; depende de nuestro modelo de la estructura y de la escala de resolución que utilicemos para muestrearla.

El sol es muy complejo cuando tratamos de describirlo con una resolución de 1 metro - hay muchas cosas sucediendo respecto a la convección de gas, campos magnéticos, corrientes de partículas, entre otros.

El sol es aún más complejo cuando lo describimos con una resolución de 1e-10 m. Un inmenso número de partículas interactuando a través de interacciones electromagnéticas y nucleares.

El sol es bastante simple cuando lo describimos con una resolución de 1 diámetro solar. Un punto caliente radiante en el espacio con una salida bastante estable e isotrópica.

¿Es siquiera significativo, dentro del lenguaje de la física, hablar sobre la estructura A siendo más compleja que la estructura B?

Puede ser, si "estructura" es un modelo de estructura física. Por ejemplo, un modelo del Sol con 3 parámetros que están relacionados mediante ecuaciones simples es mucho menos complejo que un modelo del Sol que lo describe como un conjunto de un inmenso número de partículas que interactúan mutuamente.

También podemos comparar la complejidad de modelos de diferentes objetos, cuando estos modelos son del mismo tipo. Por ejemplo, la complejidad de un modelo del cerebro de una hormiga que lo describe como una red de neuronas probablemente sea menor que la complejidad del mismo tipo de modelo del cerebro humano, simplemente porque hay menos neuronas.

Pero es difícil hacer esto para diferentes modelos. No podemos identificar y contar neuronas en el Sol, ni podemos encontrar células de convección y eventos de aceleración de plasma en el cerebro.

Por supuesto, para dos modelos completamente especificados en forma de libros probablemente podríamos estimar si uno es más complejo que el otro, contando el número de páginas. Pero ¿sería eso algo útil de hacer? Cualquiera de los dos modelos podría mejorarse aún más y hacerse más complejo para ganar esta competencia de complejidad.