Hij is een van de grootste natuurkundigen van deze tijd. Roger Penrose, die vorige week een eredoctoraat kreeg aan de KU Leuven, over de schoonheid van de wiskunde, de waarheid van de fysica en het raadsel van ons bewustzijn.
Zal een computer ooit echt kunnen denken – iets begrijpen, zich bewust zijn van wat hij doet? Of zal hij nooit meer zijn dan een veredelde, zij het superkrachtige, rekenmachine? Geen simpele vraag, want wat is dat eigenlijk: denken, iets begrijpen, zich ergens van bewust zijn? En hoe zouden we het herkennen mocht een computer het inderdaad kunnen?
Volgens de Britse wiskundige Alan Turing (1912-1954) moesten we het vooral niet moeilijker maken dan het was: aangezien niemand zich ooit in een computer zal kunnen verplaatsen, stelde hij voor om dat soort vragen opera-tioneel te beantwoorden. Gedraagt een computer zich als een denkend mens? Welaan, dan kan hij denken! In een zogenaamde Turing-test moet een computerprogramma een mens proberen te imiteren: als een proefpersoon bij een blinde test het onderscheid tussen computer en mens niet meer kan maken, dan moeten we besluiten – aldus Turing – dat het bewuste programma echte intelligentie vertoont, dat de computer met andere woorden kan denken. Zo bekeken is het perfect mogelijk dat we ooit echt kunstmatige intelligentie zullen creëren.
Uiteraard is niet iedereen tevreden met dat criterium. Neem nu een schaakcomputer, die toch overduidelijk het gedrag van een denkend – want schakend – mens vertoont. Is het echt denken wat die computer doet? Kun je eigenlijk wel zeggen dat die computer aan het schaken is? Beséft hij dat hij aan het schaken is? Nee. Wat die computer doet, is eigenlijk niets meer dan: rekenen, rekenen en nog eens rekenen. Daarom – aldus de sceptici – is en blijft een computer – letterlijk: ‘berekenaar’ – een veredelde rekenmachine. In die visie lijkt artificiële intelligentie een onhaalbare kaart.
De meeste wetenschappers, de Amerikaanse filosoof Daniel Dennett op kop, gaan er tegenwoordig van uit dat het allemaal een kwestie van complexiteit is. Het menselijk brein is volgens hen wel degelijk te vergelijken met een computer, alleen is zelfs de krachtigste computer bijlange nog niet zo ingewikkeld als dat netwerk van hersencellen in ons hoofd. Maar ooit komt de dag, geloven Dennett en co., dat de computer een zodanig niveau van complexiteit zal bereiken, dat intelligentie en zelfbewustzijn als het ware spontaan zullen ontstaan. In die visie is de menselijke geest helemaal niet zo bijzonder: in de loop van de evolutie is het netwerk van hersencellen in ons hoofd nu eenmaal verschrikkelijk ingewikkeld geworden. Zodra een computer hetzelfde niveau van complexiteit bereikt, zal ook hij zich van zichzelf bewust zijn. Het is, met andere woorden, gewoon een kwestie van tijd.
De belangrijkste tegenstander van de overtuiging dat onze geest niet meer is dan een bijzonder complexe computer, is de Britse fysicus en wiskundige Roger Penrose (73). In zijn bekendste boek De nieuwe geest van de keizer (Prometheus, 1990) probeert hij aan te tonen dat de vergelijking tussen menselijke geest en computer nergens op slaat, dat de artifi-ciële keizer – de computer – helemaal geen geest heeft, en nooit zal hebben. Bij intelligentie, met bijbehorend begrip en zelfbewustzijn, komt volgens Penrose namelijk nog iets ánders kijken dan pure rekenkracht. Denken is meer dan rekenen, net zoals wiskunde meer is dan regeltjes volgen – er komt ook ‘inzicht’ aan te pas.
Penrose geniet al enkele decennia wereldfaam als kosmoloog, fysicus en wiskundige. Zijn visie op het menselijk bewustzijn hangt nauw samen met zijn visie op de kosmos. Of beter, met zijn visie op wat wij wéten over de kosmos. Of, nog beter: op wat we nog níét weten.
Wat is vandaag de belangrijkste onbeantwoorde vraag?
ROGER PENROSE: Er zijn heel veel vragen die we in de verste verte nog niet kunnen beantwoorden. Maar er is één vraag waarop we het antwoord misschien deze eeuw nog kunnen vinden, in het beste geval de komende tien jaar: de vraag naar de betekenis van de kwantummechanica. Dat is een prachtige theorie, die enorm veel verklaart en die ons een volledig nieuw inzicht heeft gegeven in de aard van de materie. Maar het is geen coherente theorie, omdat ze uit twee delen bestaat – die wel bij elkaar passen, maar elkaar in zekere zin ook uitsluiten, omdat ze eigenlijk incompatibel zijn.
Valt dat uit te leggen aan iemand die geen fysicus is?
PENROSE: Ik denk van wel. Kijk, de kwantummechanica beschrijft verschijnselen op het allerkleinste, subatomaire niveau. De vergelijking die daarvoor wordt gebruikt, is de beroemde Schrödinger-vergelijking. Die is volledig deterministisch: ze beschrijft perfect hoe een systeem evolueert met de tijd, van moment tot moment – elke stap in die evolutie is volkomen voorspelbaar. Maar zodra je dat systeem gaat observeren, zodra je dus een meting gaat uitvoeren, gebruik je die Schrödinger-vergelijking niet meer. Dan moet je een beroep doen op een totaal verschillende procedure. Als een kwantumsysteem geobserveerd of gemeten wordt, verdwijnt die perfecte voorspelbaarheid immers. Je wordt geconfronteerd met indeterminisme, met waarschijnlijkheden: het systeem lijkt van de ene positie naar de andere te springen, je kunt de evolutie ervan niet meer perfect beschrijven.
Hoe komt dat?
PENROSE: Dat heeft te maken met je waarnemingsapparatuur. Het systeem dat je observeert, is een kwantumsysteem – het bevindt zich op het subatomaire niveau, het niveau van protonen, elektronen en neutronen. Maar het apparaat waarmee je het systeem observeert, bevindt zich níét op dat niveau, en kan dus ook niet beschreven worden als een kwantumsysteem. Je moet het beschrijven als een klassiek systeem op macroniveau, waarvoor je de relativiteitstheorie nodig hebt. Strikt genomen zou je dat niet mógen doen, natuurlijk: als je kwantumverschijnselen meet, ís er namelijk helemaal geen sprake van een klassiek systeem. Eigenlijk moet je die meetapparatuur ook beschrijven met de wetten van de kwantumtheorie, zodat het héle systeem kan evolueren volgens de Schrödinger-vergelijking. Maar dat is dus niet het geval. De twee procedures zijn inconsistent met elkaar.
Wat betekent dat eigenlijk, waar wijst dat op?
PENROSE: Dat er geen zinvolle ontologie bestaat in de kwantumtheorie, met andere woorden: dat er aan de formules van de kwantumtheorie blijkbaar geen echte werkelijkheid beantwoordt. Je gebruikt bepaalde formules om de werkelijkheid te leren kennen, maar de vraag is: hoe zit die werkelijkheid in elkaar? Bestaat ze ook los van de formules, los van de theorie? Daarop kunnen we momenteel geen bevredigend antwoord geven.
Voor de kwantumtheorie lijkt de wereld helemaal niet te bestaan?
PENROSE: Zo gaat men er alleszins mee om. En dat kan er bij mij niet in. Ik ga ervan uit dat de natuurkunde een werkelijke wereld probeert te beschrijven, dat de wereld bestaat. Maar op het kwantumniveau bestaat die echte wereld eigenlijk niet. En aangezien de theorie universeel is – en alle niveaus dus kwantumniveaus zijn – bestaat er buiten de theorie geen echte wereld.
Was dat ook niet het grote probleem dat Albert Einstein met de theorie had?
PENROSE: Ja. En ik ben ervan overtuigd dat Einstein gelijk had, filosofisch gesproken. Hij is er niet in geslaagd om een eigen alternatieve visie te ontwikkelen, maar zijn standpunt was correct: er moet een échte wereld bestaan, die beschreven wordt door onze theorieën. Volgens sommige fysici is dat eigenlijk alleen maar een filosofisch probleem. Zij zeggen: jamaar, we hebben toch een theorie die wérkt, en dat volstaat. Maar dat is volgens mij verkeerd, want de theorie zal niet blijven werken. Er komt een punt waarop je een andere, completere theorie nodig hebt. Dat zal mijns inziens de komende jaren aan het licht komen tijdens experimenten.
Zullen kwantummechanica en relativiteitstheorie ooit worden verzoend in die grote Eengemaakte Theorie?
PENROSE: Ik ben nogal optimistisch, dus ik geloof dat het ooit zal kunnen. Het zal wel een grote revolutie in onze kijk op de wereld vergen. Net zoals de algemene relativiteitstheorie van Einstein op een totaal andere manier naar de zwaartekracht kijkt als de theorie van Newton. De theorie van Newton was zeer succesvol en werkt nog altijd bijzonder goed: bijna alles wat we in de ruimtevaart doen, steunt op de theorieën van Newton. Einstein slaagde erin om meer te verklaren dan Newton, maar niet zo érg veel meer – het grootste verschil was de invalshoek. Dat hebben we volgens mij nu ook nodig: een andere invalshoek voor de kwantumtheorie. Voor de meeste zaken zal het weinig verschil maken, maar het zal onze kijk op de wereld fundamenteel veranderen. En daarvoor hebben we nood aan een nieuwe Einstein. Ik geloof dat het de kwantumtheorie is die op een of andere manier vervolledigd moet worden. Dat zei Einstein ook al: de kwantumtheorie is niet compleet, er ontbreekt nog iets. Al weet niemand wat precies.
Wat zal de doorslag geven: nieuwe wiskundige inzichten of nieuwe experimenten?
PENROSE: We hebben ze allebei nodig, natuurlijk. Er zijn momenteel nogal wat mensen die allerlei fantastische wiskundige theorieën ontwikkelen die op geen enkele manier nog verband houden met wat we kunnen observeren tijdens experimenten. Die neiging om je niet door observaties te laten beperken, is met name nogal sterk bij de mensen die bezig zijn met snarentheorie, een poging om kwantumtheorie en relativiteit met elkaar te verzoenen. De energieniveaus waarmee zij werken, kúnnen helemaal niet met experimenten worden bereikt. Wiskundig gesproken is het allemaal prachtig, hoor. Maar de relatie met de fysische werkelijkheid is niet erg duidelijk, dus ik vind het geen goede natuurkunde.
Waarom is de snarentheorie dan zo’n hype?
PENROSE: Dat lijkt mij meer een sociologisch fenomeen. Het is moeilijk te verklaren, maar het heeft zeker iets te maken met de invloed die de theorie tot dusver al heeft gehad op de wiskunde. Die invloed is groot, bepaalde domeinen van de wiskunde hebben dankzij de snarentheorie een revolutie ondergaan. Maar dat wil nog niet zeggen dat de theo-rie ook waar is als natuurkunde. Maar momenteel is er niet echt een andere uitweg. Dat kan dus ook verklaren waarom ze nu zoveel succes heeft. Er zijn nog heel wat onbekende fenomenen in de fysica, en de snarentheorie wordt beschouwd als een mogelijke route naar verklaringen.
Men zegt weleens dat een mooie wiskundige theorie wel waar móét zijn. Deelt u die visie?
PENROSE: Dat gevoel leeft heel sterk. Maar ik weet niet of het inderdaad zo is. Neem nu de beroemde Riemann-hypothese, het belangrijkste onopgeloste probleem in de wiskunde, dat te maken heeft met de distributie van priemgetallen. Met die hypothese gaan veel enorm mooie en elegante wiskundige ideeën gepaard. Maar er is geen enkele reden om aan te nemen dat ze ons iets vertelt over de manier waarop de wereld in elkaar zit. Misschien wel, misschien niet, maar het punt is: dat hoeft ook niet noodzakelijk. Wiskunde kan mooi zijn zonder dat de natuurkunde er iets aan heeft. En omgekeerd, sommige wiskundige ideeën zijn helemaal niet zo elegant of mooi, maar wel erg bruikbaar voor de fysicus.
De wiskunde, meer bepaald de zogenaamde stelling van Gödel, staat ook centraal in uw visie op het menselijk bewustzijn.
PENROSE: Ja. De stelling van Gödel heeft te maken met wiskundig inzicht, begrip. Kijk, als een wiskundige wil weten of iets waar is, heeft hij een strenge, formele redenering nodig: uit die en die gegevens kun je met die en die regels uitspraken afleiden die noodzakelijk waar zijn. Zo bewijs je namelijk dingen in de wiskunde. Nu, wat Gödel heeft aangetoond, is dat elk wiskundig systeem uitspraken oplevert waarvan je weet dat ze waar zijn, maar die je niet kunt bewijzen door de regels te gebruiken. Er zijn dus ware uitspraken die de regels overstijgen. Een enorm belangrijk inzicht, want het toont volgens mij iets wezenlijks over ons bewustzijn: als je gelooft dat bepaalde regels gebruikt kunnen worden om stellingen te bewijzen, moet je tegelijk iets geloven dat die regels overstijgt, dat dus niet door de regels kan worden bewezen.
Je moet altijd iets geloven dat je niet kunt bewijzen?
PENROSE: Om iets te bewijzen, heb je de regels nodig. Maar eerst moet je in de regels zélf geloven. In nonsensicale regels zou je namelijk niet geloven, omdat die alleen maar nonsensicale uitspraken zouden opleveren. Je hebt dus regels nodig die je bereid bent te geloven. Gödel heeft aangetoond dat het geloof in die regels je toelaat om de regels zelf te overstijgen.
Maar wat is precies het verband met uw visie op het menselijk bewustzijn?
PENROSE: Het menselijk bewustzijn overstijgt het niveau van de berekenbaarheid, het heeft volgens mij eigenschappen die niet in een computer kunnen worden gesimuleerd. Eerlijkheidshalve moet ik toegeven dat u niet veel mensen zult vinden die mij daarin volgen, maar ik denk dat ze mij niet goed begrijpen. Ik ben ervan overtuigd dat het menselijk bewustzijn een groot probleem is, waar de wetenschap nog geen vat op heeft. We begrijpen nog niet zoveel van de fysische structuur die gepaard gaat met het bewustzijn. Sommige mensen, zoals Daniel Dennett, geloven dat het bewustzijn niet zo’n groot probleem is. Zij zijn ervan overtuigd dat ook een computer een bewustzijn, een soort menselijke intelligentie zou kunnen krijgen.
Het zou alleen maar een kwestie zijn van complexiteit. Bij een voldoende grote complexiteit zouden intelligentie en bewustzijn als het ware vanzelf optreden.
PENROSE: Precies, daar zijn nogal wat mensen van overtuigd. Maar ze hebben geen enkele reden om dat te geloven. Er zijn systemen genoeg die enorm complex zijn. Het internet, bijvoorbeeld, is misschien al complexer dan het menselijk brein. Maar is het internet zich van zichzelf bewust? Ik denk van niet. Of neem alle planten ter wereld: die vormen toch ook een netwerk van een enorme complexiteit. (lacht) Maar is dat netwerk zich van zichzelf bewust? Natuurlijk niet. Complexiteit is volgens mij niet het juiste criterium.
U gelooft niet dat we ooit echt intelligente, zelfbewuste computers zullen kunnen bouwen?
PENROSE: Toch niet als we alleen maar de complexiteit en de rekenkracht van de computer vergroten. Met rekenkracht zullen we er niet komen, daar ben ik van overtuigd. Neem nu de beroemde schaakcomputer Deep Blue: die wist niet eens dat hij aan het schaken was, van enig bewustzijn was zeker geen sprake. En nog meer rekenkracht is niet de oplossing. Turing dacht destijds dat een computer die honderd keer krachtiger was dan de machine die hij in Manchester gebruikte, misschien zou slagen in de Turing-test. Maar ondertussen zijn de computers al miljoenen keren krachtiger dan in die tijd, en het is nog altijd niet zo ver.
De vergelijking van het menselijk brein met een computer klopt dus niet?
PENROSE: Nee. We maken die vergelijking nu toevallig, omdat de computer de laatste decennia zo belangrijk is geworden. Ook dat is dus veeleer een sociologisch fenomeen. Ik denk dat de huidige natuurkunde tekortschiet om het bewustzijn te verklaren. De kwantumtheorie is nog niet compleet, en zolang ze niet compleet is, zullen we het bewustzijn volgens mij niet helemaal kunnen begrijpen.
Welk ‘extraatje’ hebben we dan nog nodig?
PENROSE: Daar hebben we nog geen idee van. Ik denk dat de verklaring schuilt in een deel van de fysica dat we vandaag nog niet kennen, in de kwantummechanica zoals we die bij het begin van ons gesprek hebben behandeld. Als je een kwantumsysteem observeert of meet, gebeurt er iets nieuws, waardoor de Schrödinger-vergelijking niet meer werkt. Ik denk dat daar iets gebeurt wat aan de basis ligt van ons bewustzijn. De meeste natuurkundigen vandaag geloven dat je een observator nodig hebt om de kwantumtheorie te begrijpen. Datgene wat gebeurt in een kwantumsysteem, is dus een functie van de observatie, van de meting die je doet. Maar dat meetapparaat, die observator: wat is dat voor iets? Moet dat een observator zijn met een bewustzijn? Of kan het gewoon een machine zijn zónder bewustzijn? Dáárover zegt de kwantumtheorie niets. Je hebt in de kwantumtheorie dus een observator nodig, maar de theorie zegt niet wat een observator precies is. Ik ben ervan overtuigd dat de theorie op zichzelf moet kunnen staan, zonder dat je een externe observator nodig hebt. We hebben dus een betere theorie nodig, en zodra we die hebben, kunnen we proberen te begrijpen wat een observator met zelfbewustzijn eigenlijk is.
Maar dat ‘extraatje’ is dus helemaal niets bovennatuurlijks.
PENROSE: Natuurlijk niet. Het is mysterieus, omdat we het niet begrijpen. Het gaat het verklaringsvermogen van de hedendaagse fysica te boven. Maar dat wil niet zeggen dat het nooit door de natuurkunde verklaard zal kúnnen worden.
Dan bent u toch een materialist, die gelooft dat alles is voortgekomen uit de materie?
PENROSE: Ik maak we wat zorgen over de term ‘materialist’. Zo word ik weleens genoemd, en op zich heb ik daar geen bezwaar tegen. Maar ik weet niet precies wat men ermee bedoelt. Ik ben een wetenschapper, dat staat vast, ik probeer verklaringen te vinden door logisch na te denken, in overeenstemming met observaties. Maar als ik moet beamen dat ik een materialist ben, zou ik eerst moeten weten wat ‘materie’ eigenlijk is. (lacht) En daar heb ik eerlijk gezegd nog altijd geen idee van.
Door Joël De Ceulaer en Dirk Draulans
‘Ik ben ervan overtuigd dat het menselijk bewustzijn een groot probleem is, waar de wetenschap nog geen vat op heeft.’
