ノイズは宇宙で私のお気に入りの 1 つです。日曜日の朝、隣人のさびた古い芝刈り機があなたをベッドから轟音で鳴らしているという意味ではありません。他のみんなと同じように、私はその種のノイズを軽蔑します。いいえ、私が話しているのは、科学者が理解しているノイズ、つまり決定論的システムの限界です。手に負えないランダム性として、ノイズはすべての創造的なもの、つまりすべての進歩、動き、自由意志の根源とは考えにくいかもしれません。
現代の創造の「神話」は、単純なエネルギー状態からの宇宙の始まりであれ、分子の複雑な集合体としての生命システムの私たちの理解であれ、ボトムアップの出現の物語です。この現実の根底にあるのは、物理的な力と対称性、そしてノイズです。それらは同じように基本的です。まさに宇宙は、ランダムな量子ゆらぎとして始まりました。たとえば、量子力学は、高エネルギー状態 (放射性原子など) が低エネルギー状態に遷移する時間を予測できないことを示しています。この予測不可能性は、私たちの現実を構成するすべての粒子の想像を絶するほど多数のランダムな衝突と相互作用によって増幅されたノイズの背景を作成します。
このノイズの遍在は、特に 1 つの厄介な問題を引き起こします。もし私たちが無作為に没頭しているなら、なぜ世界の多くはこれほど整然としているように見えるのでしょうか? 3 つの答えがあります。最初のよく知られた答えは、非常に多くの粒子を平均化したノイズが秩序になるというものです。これは、たとえば、気体分子のランダムな動きに関する適切な統計を行うことで、空気を圧縮するために自転車のポンプを使用すると熱くなる理由を説明できる、気体で起こることです。もう 1 つのおなじみの答えは、ノイズは物理法則と対称性によって制約されるというものです。これは、原子、恒星、惑星、銀河がビッグバン後の原始混沌からどのように出現したかを説明しています。
3 番目の答えは、私たちが探しているものです。この答えは、情報が物質と相互作用する場合に役立ちます。進化を例にとると、これはランダム性とノイズを利用して秩序と情報を抽出するメカニズムです。それはどのように行うのですか？ラチェット メカニズムを使用します。これは、ランダム性を取得し、それをフィルタリングして進行状況を作成するメカニズムです。進化の場合、ランダム性は突然変異と性的組換えに由来し、フィルタリングは自然選択に由来します。両方が必要です。ランダム性は目新しさを生み出し、自然淘汰は有利な変化をふるいにかけます。
小規模では、分子ラチェットが私たちの体の多くを動かしています。私たちの細胞を介して化学物質を輸送する私たちの体内の分子機械は、それらを取り巻く水分子のランダムな動きによって動かされています.それらは、機械的フィルターのような洗練された非対称分子構造によってこの動きを吸収します。肉眼で見た同等物は、私の機械式腕時計のラチェットです。ホイールをランダムに前後に動かしても、時計内部のラチェットの非対称の歯により、時計のぜんまいを巻き上げる正しい方向にしか動きません。 (私たちの細胞の分子機械はより洗練されていますが、原理は似ています。)
これは、創造性、エージェンシー、自由意志とどのような関係があるのでしょうか?クリエイティビティに関する不可解な点は、決定論的なプロセスが新しいアイデアや洞察にどのようにつながるかを想像するのが難しいことです.どこかに新しいアイデアの発生源があるはずです。したがって、新しいアイデアを生み出すのはノイズであると提案させてください —私たちの脳の潜在意識プロセスにおけるランダムな熱的、電気的ノイズ。夢を見ているときと似ています。
私たちが夢を見ているとき、感覚入力によって制約されていないこのランダムなノイズは、感情の形で私たちの意識に入り、半意識の脳はランダムな感情やイメージを説明して物語を構築しようとします.ハーバード大学医学部で意識と夢を研究している精神医学研究者のデビッド・カーンは、「秩序だったつながりは、ノイズの存在下でのみ確立されることがあります」と述べています。 「このように、夢を見ている脳は…感覚的な制約から隔離され、微妙な影響を受けやすくなり、神経活動にかなりのパターン化効果を及ぼす可能性があります。」そのような効果は、「夢の意識的な流れとして経験的に感じられる」かもしれないと彼は言います。一方、私たちが起きているときは、脳が私たちの感覚が見たり聞いたりしたものを解釈するのに忙しい限り、このノイズは減少します. .
したがって、新しいアイデアは、潜在意識のノイジーなノベルティ ジェネレーターがランダムな関連付けを生成し、その後脳によってフィルター処理された結果である可能性があります。無意識のうちに、私たちの脳は多くの無意味な連想を拒否し、新たに生成されたアイデアが「理にかなっている」場合にのみ、それを意識できるようにします。 速くもゆっくりも 、ダニエル・カーネマンは、私たちは多くのことを意識せずに行っていると主張しました.脳には、何かが意識的な思考になるかどうかを「決定する」システムがあると彼は言います。ノイジーなノベルティ ジェネレーターと私たちの脳によるフィルター処理が相まって、どこからともなく新しいアイデアを生み出しているようです。
この考えには確証はありませんが、日常の経験に当てはまります。問題について真剣に考えても、すぐに解決策にたどり着かないことがよくあります。しかし、しっかりとした思考が必要です。それは、真の「ブレインストーミング」を行い、ランダムなアイデアを生成するために潜在意識を準備します。潜在意識の脳は可能性を巧みに操り続け、その断片が適切な位置に収まったときにのみ、私たちにその可能性を認識させます。私たちは皆、これを経験しています。たとえば、アラン・ライトマンは、物理学で最初の発見をしたときに突然得た洞察について説明しています。
私は何ヶ月もこれに取り組んでいましたが、卒業生の部屋のオフィスで眠り始め、イワシの缶詰を引き出しに保管して食べました - 基本的にそこに住んでいました.そしてある朝、私は頭の中でこのうなりで目が覚め、この物理学の問題を非常に深く見ていました.私が感じた感覚は、プレーニングをしているときに感じた感覚でした。風が強い場合、ボートが水の上に乗ることができ、突然すべての水の抵抗がなくなり、自分のように感じます。石のように水をすくい上げています。それは信じられないほどの身体的感覚です。すべての抵抗がゼロになり、飛んでいるような気がしたので、キッチンに駆け寄り、計算のページを取り出し、どこが間違っていたかを確認し、熱心に働き始めました。約 5、6 時間で、その問題に対する答えが得られました。
ランダムなノイズが可能性を生み出し、私たちの思考や経験がそれらをフィルタリングします。私たちの脳は混沌から秩序を取り戻します。
エージェンシー、あるいは自由意志はどうですか？純粋にランダムなマシンだけでなく、決定論的なマシンにとっても難しいようです。しかし、この 2 つを組み合わせることで、ケーキを食べて食べることもできるようになる、と哲学者で認知科学者のダニエル・デネットは主張しています。1978 年の著書 Brainstorms 、彼は次のように書いています。 」私たちの脳は、私たちが知っていて経験したことによって制約を受けますが、それが生成するバックグラウンド ノイズから新しい選択を行うことができます。
どうやら、私たちは自分の環境や経験の完全な奴隷でもなければ、純粋な無作為に翻弄されるわけでもないようです。私たちを人間たらしめているのは、私たちの脳が無作為の海から選択と創造性をかき立てることができるということです.
ピーター・ホフマンは、ウェイン州立大学の物理学教授であり、リベラル アーツ アンド サイエンス大学の研究副学部長です。
先頭の写真は、Flickr 経由で Steve Rotman の厚意により提供されました。
