Na teoria da probabilidade , os processos estocásticos são processos aleatórios (indeterminísticos) que se contrapõem aos processos determinísticos .

A estocasticidade é avaliada pela distribuição da aleatoriedade no processo.

O ruído estocástico gerado por computador pode consistir em sequências aleatórias de números binários (1s e 0s). Desde que a sequência seja aleatória, sem correlações estatísticas ou padrões detectáveis, ela é descrita como estocástica.

O processo de Wiener é uma construção matemática baseada em ruído branco com distribuição de probabilidade gaussiana.

Muitos processos que ocorrem naturalmente exibem estocasticidade, incluindo o movimento browniano de minúsculas partículas suspensas em um líquido.

A atmosfera é considerada uma fonte de ruído estocástico pelo Random.org . Eles usam antenas de rádio sintonizadas entre estações de rádio para gerar padrões de dígitos aleatórios a partir do ruído "atmosférico".

Se esse ruído é genuinamente aleatório no sentido de aleatoriedade quântica irredutível é uma questão da relação entre ruído térmico e ruído quântico.

Em última análise, essa relação depende de um gás clássico ser inteiramente determinístico (cf., caos determinístico) e de colisões binárias de partículas de gás poderem ser tratadas deterministicamente ou terem que ser tratadas mecanicamente quânticas. Se forem determinísticas, então as colisões são, em princípio, reversíveis no tempo.

Em mecânica quântica, a reversibilidade temporal microscópica é entendida como a reversibilidade temporal da equação de Schrödinger linear determinística.

Uma análise quântica cuidadosa mostra que a reversibilidade ideal falha mesmo nas condições mais simples - o caso de duas partículas em colisão.

Quando colidem, mesmo partículas sem estrutura não devem ser tratadas como partículas individuais com funções de onda de partícula única, mas como um único sistema com uma função de onda de duas partículas, porque agora estão emaranhadas .

Tratar dois átomos como uma molécula temporária significa que devemos usar funções de onda moleculares, em vez de atômicas. A descrição quântica da molécula transforma os seis graus de liberdade independentes em três para o centro de massa da molécula e mais três que descrevem os estados quânticos vibracionais e rotacionais.

A possibilidade de transições quânticas entre níveis de energia vibracional e rotacional muito próximos na "quase-molécula" introduz incerteza, que poderia ser diferente para o hipotético caminho perfeitamente reverso.

Em ciência da informação, o ruído é geralmente considerado o inimigo da informação . Mas algum ruído é aliado da liberdade , pois é a fonte da novidade, da criatividade e da invenção, e da variação no conjunto genético biológico. Ruído em excesso é simplesmente entrópico e destrutivo. Com o nível certo de ruído, o processo de criação cósmica não é subjugado pelo caos.

Quando a informação é armazenada em qualquer estrutura, desde galáxias até mentes, dois processos físicos fundamentais ocorrem. O primeiro é o colapso de uma função de onda quântica. O segundo é uma diminuição local da entropia correspondente ao aumento da informação. A entropia que exceder esse valor deve ser dissipada para satisfazer a segunda lei da termodinâmica.

Se as funções de onda não colapsassem, sua evolução ao longo do tempo seria completamente determinística e preservaria a informação. Nada de novo surgiria que não estivesse implicitamente presente nos estados iniciais do universo.

É irônico que o ruído, na forma de colapsos de funções de onda da mecânica quântica, seja a fonte primordial de novas informações (entropia baixa ou negativa), justamente o oposto do ruído (entropia positiva).

Como os processos em nível quântico introduzem ruído, as informações armazenadas podem conter erros. Quando as informações são recuperadas, elas ficam novamente suscetíveis a ruído, o que pode distorcer o conteúdo da informação.

Apesar da presença constante de ruído ao seu redor e em seu interior, os sistemas biológicos mantiveram e aumentaram seu conteúdo de informação invariável ao longo de bilhões de gerações. Os humanos aumentam seu conhecimento do mundo externo, apesar da incerteza lógica, matemática e física . O processamento da informação biológica e intelectual equilibra processos aleatórios e ordenados por meio de sofisticados esquemas de detecção e correção de erros. O esquema que usamos para corrigir o conhecimento humano é a ciência, uma combinação de teorias livremente inventadas e experimentos adequadamente determinados.

Biólogos moleculares têm assegurado aos neurocientistas, há anos, que as estruturas moleculares envolvidas nos neurônios são grandes demais para serem afetadas significativamente pelo ruído quântico.

Mas os neurobiólogos sabem muito bem que existe ruído no sistema nervoso na forma de disparos espontâneos de potenciais de ação, que se acredita serem resultado de alterações químicas aleatórias nas sinapses. Isso pode ou não ser ruído quântico amplificado ao nível macroscópico.

Mas não há dificuldade em imaginar um papel para a aleatoriedade no cérebro na forma de ruído em nível quântico que afeta a comunicação do conhecimento . O ruído pode introduzir erros aleatórios nas memórias armazenadas. O ruído pode criar associações aleatórias de ideias durante a recuperação da memória.

Os biólogos moleculares sabem que, embora a maioria das estruturas biológicas seja notavelmente estável e, portanto, adequadamente determinada , os efeitos quânticos impulsionam as mutações que fornecem variação no conjunto de genes. Assim, nossa questão é como as estruturas típicas do cérebro evoluíram para lidar com o ruído microscópico, em nível atômico — tanto o ruído térmico quanto o quântico. Elas podem ignorá-lo por serem objetos grandes e adequadamente determinados, ou podem ter permanecido sensíveis ao ruído por algum motivo?

Podemos esperar que, se o ruído quântico, ou mesmo o ruído térmico comum, oferecesse vantagens benéficas, teria havido uma pressão evolutiva para tirar proveito do ruído.

A capacidade do olho de detectar um único fóton (um quantum de energia luminosa) e a capacidade do nariz de sentir o cheiro de uma única molécula comprovam que nossos órgãos sensoriais evoluíram a ponto de funcionarem em ou perto dos limites quânticos.

A biologia oferece muitos exemplos de processos criativos ergódicos que seguem um modelo de tentativa e erro. Eles aproveitam o acaso como um gerador de possibilidades, seguido por um mecanismo de seleção adequadamente determinado com critérios implícitos de valor da informação.

A evolução darwiniana é o primeiro e maior exemplo de um processo criativo em dois estágios: variação aleatória seguida de seleção crítica. No entanto, consideraremos brevemente outros dois processos semelhantes. Ambos são análogos ao nosso modelo Cogito de dois estágios para a mente. Um está no cerne do sistema imunológico, o outro proporciona controle de qualidade nas fábricas de proteínas/enzimas.

O problema insolúvel dos modelos anteriores de dois estágios era explicar como um evento aleatório no cérebro pode ser cronometrado e localizado — perfeitamente sincronizado! — de modo a ser relevante para uma decisão específica. A resposta é que isso não é possível, pela simples razão de que os eventos quânticos são totalmente imprevisíveis.

A solução Cogito não se baseia em eventos aleatórios isolados, um por decisão, mas sim em múltiplos eventos aleatórios no cérebro como resultado do ruído sempre presente , tanto quântico quanto térmico, inerente a qualquer sistema de armazenamento e comunicação de informações.

A mente, como todos os sistemas biológicos, evoluiu na presença de ruído estocástico e é capaz de ignorá-lo, a menos que ele proporcione uma vantagem competitiva significativa, o que claramente ocorre como base para a liberdade e a criatividade .

O único modelo razoável para uma contribuição indeterminística é o ruído estocástico sempre presente em todo o circuito neural. Chamamos isso de Micromente.

O ruído quântico (e até mesmo algum ruído térmico) nos neurônios é tudo o que precisamos para fornecer possibilidades alternativas aleatórias e imprevisíveis .

Não que o indeterminismo NÃO esteja envolvido na Vontade libertadora .

A principal diferença entre Micro e Macro reside na forma como processam o ruído nos circuitos cerebrais. O primeiro o aceita, o segundo o suprime.

Nossa " Mente Macro" " adequadamente determinada " consegue superar o ruído sempre que precisa tomar uma decisão sobre um pensamento ou uma ação.