gy.b.log nagymama fixpontja
Régen ígérgetem már valakinek, hogy írok egy-két bekezdést a nagymama-paradoxon és a fixpont-tételek kapcsán. Email-küldés helyett inkább ide illesztem, hátha mást is érdekel.
Sci-fikből (és talányos mondanivalójú Lewis-cikkekből) jól ismerjük a nagymama-paradoxont: Nagymama megszüli mamát, mama megszüli Pityukát, aki aztán időgépet épít magának, visszamegy az időben és megöli a terhes nagymamát, így Pityuka nem jön világra, így nem öli meg a nagymamát, stb.. Időutazás a múltba tehát nem lehetséges, vagy viccesen inkonzisztens filmeket szül. Vagy gond van a "szabad akarattal", khm.
Hadd fogalmazzam át a problémát egy érdekes (és talán tanulságos) formába. Legyen x0 a világ állapota, mikor nagymama összeházasodik a nagypapával (még jóval az időgép működése előtt), x1, mikor terhesen kötöget a fotelban, x2, mikor Pityuka, kilépve az időgépből rászegezi a pisztolyt a fotelban kötögető nagymamára. Tegyük fel, hogy egy adott időpontban a világ állapota leírható különböző fizikai paraméterek egy sokaságával - egy newtoni pont-részecske esetén elégséges lenne megadni a pozíció- és sebesség-vektorokat, egy komplexebb fizikai rendszer esetén, mint amilyen nagymama és környezete, nyilván meg kell adni az elektromágneses térerősségeket, az anyageloszlást stb. stb. A fizikailag lehetséges állapotok halmazát jelölje X. Meg kell még mondanunk, hogy ha a világ állapota valamilyen X-beli x volt valamikor, mit mondanak a fizikai törvényeink, mi lesz valamennyi idő elteltével? Például, ha x1 volt a világ állapota, mikor nagymama terhesen kötöget a fotelban, mi lesz akkor, mikor Pityuka kilép az időgépből? A releváns fizikai törvényeket összedolgozva ezt a kapcsolatot az f(x1) módon írhatjuk le röviden, ahol f:X->X az a függvény, amely megmondja, hogy a fizikai törvények alapján egy adott x1 állapot milyen x2=f(x1) állapottá fejlődik.
A nagymama paradoxon által felvetett konzisztencia-problémát tehát a következőképpen fogalmazhatjuk meg: x1 az f függvény fixpontja kell, hogy legyen:
f(x1)=x1. Máskülönben egy adott időpontban két különböző állapota lenne a világnak (pl. nagymama egyszerre lenne élő és halott). Mintakérdések: 1., mennyire realisztikus feltevés, hogy f-nek van fixpontja? 2., mennyire erős megszorítás x0 lehetséges állapotaira nézve, hogy x1-nek fixpontnak kell lennie?
Most csak az első kérdést érintem (a másodikkal kapcsolatban a jelenlegi álláspont az, hogy a várakozásokkal ellentétben egyáltalán nem erősek a megszorítások; éppen arról írok kisesszét, hogy ez miért nem igaz). Mondjunk ki egy, közgazdászoknak igencsak ismerős, tételt:
Tétel (Brouwer, egyszerűsített alak): Legyen f:X->X folytonos függvény, X konvex, korlátos, zárt részhalmaza R^n-nek. Ekkor f-nek van fixpontja.
Némi szemléltetés: ha X=[0..1], akkor az állítás nem túl meglepő módon azt mondja, hogy nem tudunk úgy a [0..1] intervallumból a [0..1] intervallumba képző folytonos függvényt rajzolni, hogy az ne metssze az y=x egyenest. Magasabb dimenzióban az állítás nem ilyen nyilvánvaló: például az is következik a tételből, hogy ha egy Budapest-térképet összegyűrve elhajítunk Budapest területén, akkor lesz olyan pont a térképen, ami pontosan a megfelelő budapesti tereppont felett helyezkedik el. Vagy: ha meglögybölünk egy csésze forró kávét, lesz legalább egy olyan molekula a kávéban, ami a lögybölés előtt és után pontosan ugyanazon a ponton helyezkedik el.
Namármost, a fizikai törvényeink folytonosak, és lehet amellett érvelni, hogy a lehetséges fizikai paraméterek konvex, korlátos, zárt halmazt alkotnak. Pl. a sebességekre: a konvexitás azt jelenti, hogy ha v1 és v2 lehetséges sebesség, akkor bármilyen sebesség v1 és v2 között lehetséges; a felső korlátot biztosítja a fénysebesség végessége stb. stb. Erős érvek szolgálnak amellett, hogy a tétel alkalmazható, vagyis van fixpont. Egyszerű játékmodellekre ezt ki is lehet számolni, de persze egy ilyen komplex fizikai rendszerben, mint a nagymama és környezete, egyáltalán nem kézenfekvő, mi ez. (Mellesleg jegyzem meg, hogy a Brouwer tétel bizonyítása, matematikatörténetileg ironikus módon, nem konstruktív, így az általános esetben nincs eljárásunk arra, hogy megadjuk a fixpontot. De bizonyítható, hogy létezik.)
Hogy ebből az eredményből milyen következtetéseket lehet levonni, az jó kérdés. Azt nyilvánvalóvá teszi, hogy amennyiben a fizikai feltételek elfogadhatóak, a múltba történő időutazás nem inherensen inkonzisztens, és hogy a kérdésnek igazából kevés köze van a szabad akarat problémájához. Hosszasan lehetne erről írni - én jóval szkeptikusabb vagyok a relevanciával kapcsolatban, mint az üggyel foglalkozó többség -, de a konklúziók levonását inkább az esetleges diszkusszióra hagyom, blogbejegyzésnek már így is túl hosszú a szöveg. Mindenesetre szerintem ez egy elegáns alkalmazása a fixponttételeknek.



Friss hozzászólások
1 év 27 hét
2 év 12 hét
2 év 26 hét
2 év 26 hét
2 év 27 hét
2 év 28 hét
2 év 32 hét
2 év 50 hét
3 év 7 hét
3 év 7 hét