Czy mechanika kwantowa wyklucza wolną wolę?

Przedstawiony kilkadziesiąt lat temu postulat zwany superdeterminizmem jest odpowiedzią na kilka osobliwości mechaniki kwantowej: widoczną przypadkowość zdarzeń kwantowych, ich widoczną zależność od ludzkiej obserwacji (czyli pomiaru), oraz widoczną zdolność pomiaru w jednym miejscu do natychmiastowego określenia wyniku pomiaru w innym miejscu – efekt zwany nielokalnością.

Albert Einstein, który wyśmiewał nielokalność jako „upiorne działanie na odległość”, upierał się, że mechanika kwantowa musi być niekompletna; muszą istnieć ukryte zmienne, które ta teoria pomija.

Superdeterminizm jest radykalną teorią zmiennych ukrytych, zaproponowaną przez fizyka Johna Bella. Jest on znany z twierdzenia, które sformułował w 1964 r., nazwanego obecnie jego imieniem, ujawniającego nielokalność mechaniki kwantowej.

W wywiadzie dla BBC w 1985 r. Bell powiedział, że zagadka nielokalności zniknie, jeśli przyjmiemy, że „świat jest superdeterministyczny – nie tylko nieożywiona przyroda napędzana ukrytym mechanizmem, ale także nasze zachowanie, w tym nasze przekonanie, że mamy swobodę wykonania takiego, a nie innego eksperymentu, jest całkowicie zdeterminowane”.

Czy superdeterminizm jest logicznie niespójnym nonsensem?

Fizyczka Sabine Hossenfelder (której prace podziwiam) zauważa w niedawno opublikowanym na YouTube filmie, że superdeterminizm eliminuje pozorną przypadkowość mechaniki kwantowej. „W mechanice kwantowej – wyjaśnia Hossenfelder – możemy jedynie przewidzieć prawdopodobieństwa wyników pomiarów, a nie same wyniki. One nie są zdeterminowane, więc mechanika kwantowa jest indeterministyczna. Superdeterminizm przywraca nam determinizm”.

„Powodem, dla którego nie możemy przewidzieć wyniku pomiaru kwantowego – mówi Hossenfelder – jest brakująca informacja”, czyli ukryte zmienne. Superdeterminizm pozwala pozbyć się problemu pomiaru i nielokalności, a także przypadkowości. Ukryte zmienne z góry określają, w jaki sposób fizycy przeprowadzają eksperymenty. Wydaje im się, że wybierają jedną opcję zamiast drugiej, ale tak nie jest. Hossenfelder nazywa wolną wolę „logicznie niespójnym nonsensem”.

Naukowczyni przewiduje, że fizycy mogą być w stanie doświadczalnie potwierdzić superdeterminizm. „W pewnym momencie – stwierdza – stanie się oczywiste, że wyniki pomiarów są w rzeczywistości dużo bardziej przewidywalne, niż mówi mechanika kwantowa. W istocie, być może ktoś już ma te dane, tylko nie przeanalizował ich we właściwy sposób”. Fizyczka broni superdeterminizmu bardziej szczegółowo w publikacji napisanej z fizykiem Timem Palmerem.

Hossenfelder jest ze swoim przywiązaniem do determinizmu w dobrym towarzystwie. Einstein również uważał, że określone przyczyny muszą wywoływać określone, nielosowe skutki, i wątpił w istnienie wolnej woli. Napisał: „Gdyby Księżyc, odbywający swoją wieczną wędrówkę wokół Ziemi, był obdarzony samoświadomością, byłby w pełni przekonany, że przebywa tę drogę z własnej woli”.

Czy mamy wolną wolę, ponieważ mają ją cząsteczki?

Niemniej jestem zdumiony superdeterminizmem, niezależnie od tego, czy mówi o nim Hossenfelder, czy inny jego zwolennik – laureat Nagrody Nobla Gerardus t' Hooft. W ich argumentacji czegoś mi brakuje. Wydaje się ona okrężna: świat jest deterministyczny, a zatem mechanika kwantowa musi być deterministyczna. Superdeterminizm nie precyzuje, czym są ukryte zmienne mechaniki kwantowej. Stwierdza jedynie, że istnieją i że określają wszystko, co się dzieje, w tym moją decyzję o napisaniu tych słów i waszą decyzję o ich przeczytaniu.

Sprzeczaliśmy się z Hossenfelder o wolną wolę latem ubiegłego roku. Zwróciłem uwagę, że oboje dokonaliśmy wyboru, by się do siebie odezwać. Nasze wybory wynikają z czynników psychologicznych „wyższego rzędu”, takich jak wartości i pragnienia, które są oparte na fizyce, ale nie dają się do niej zredukować. Fizyka nie może wyjaśnić wyborów, a więc i wolnej woli.

Powoływanie się na przyczyny psychologiczne „nie sprawia, że prawa fizyki przestają istnieć – poinformowała mnie surowo Hossenfelder. – Wszystko jest fizyką. Ty jesteś zbudowany z cząsteczek”. Dla niej świat niedeterministyczny nie ma sensu. Dla mnie nie ma go świat bez wyboru.

Inni naukowcy twierdzą, że fizyka zapewnia wiele miejsca dla wolnej woli. George Ellis opowiada się za „przyczynowością skierowaną w dół” (downward causation). Oznacza ona, że procesy fizyczne mogą prowadzić do zjawisk „emergentnych”, zwłaszcza ludzkich pragnień i intencji, które z kolei mogą wywierać wpływ na nasze fizyczne „ja“.

John Conway i Simon Kochen posunęli się jeszcze dalej w pracy The Strong Free Will Theorem (Twiedzenie o silnej wolnej woli) z 2009 r. Przedstawili matematyczny argument, który przypomina twierdzenie Johna Bella o nielokalności kwantowej: mamy wolną wolę, ponieważ mają ją cząsteczki.

Czy więcej znaczy inaczej?

Moim zdaniem dyskusja o tym, czy fizyka wyklucza wolną wolę, czy też ją umożliwia, jest bezprzedmiotowa. To tak, jakby powoływać się na teorię kwantową w debacie o tym, czy Beatlesi są najlepszym zespołem rockowym w historii (a niewątpliwie są). Filozofowie mówią o „luce eksplanacyjnej” między fizycznymi teoriami świadomości a samą świadomością. Po pierwsze, jest ona tak wielka, że można ją nazwać przepaścią. Po drugie, przepaść ta dotyczy nie tylko świadomości, ale całej ludzkiej egzystencji.

Fizyka, która śledzi zmiany w materii i energii, nie ma nic do powiedzenia na temat miłości, pożądania, strachu, nienawiści, sprawiedliwości, piękna, moralności, sensu. Wszystkie te rzeczy, postrzegane przez pryzmat fizyki, można by określić jako „logicznie niespójne bzdury” – jak to ujęła Hossenfelder. A jednak mają one konsekwencje: zmieniają świat.

Fizyka jako całość, nie tylko mechanika kwantowa, jest oczywiście niekompletna. Jak powiedział mi niedawno filozof Christian List, ludzie „nie są tylko zlepkiem oddziałujących na siebie cząstek”. Jesteśmy „podmiotami intencjonalnymi, posiadającymi cechy psychologiczne i stany mentalne” oraz zdolność dokonywania wyborów.

Fizycy dostrzegają ograniczenia swojej dyscypliny. Philip Anderson, laureat Nagrody Nobla, w eseju More Is Different (Więcej znaczy inaczej) z 1972 r. twierdzi, że w miarę jak zjawiska stają się coraz bardziej skomplikowane, wymagają nowych sposobów wyjaśniania. Nawet chemia nie daje się zredukować do fizyki, nie mówiąc już o psychologii.

Bellowi, wynalazcy superdeterminizmu, najwyraźniej się się on nie podobał. Wydaje się, że postrzegał superdeterminizm jako reductio ad absurdum, co podkreślało dziwność mechaniki kwantowej. Nie przepadał za żadnymi interpretacjami mechaniki kwantowej, opisując je kiedyś jako „fikcję literacką”.

Dlaczego debata na temat wolnej woli i superdeterminizmu ma znaczenie? Ponieważ idee mają znaczenie. Dziś wielu z nas czuje się bezradnych, zdanych na łaskę sił pozostających poza naszą kontrolą. Ostatnią rzeczą, jakiej potrzebujemy, jest teoria wzmacniająca nasz fatalizm.

***

Artykuł „Does Quantum Mechanics Rule Out Free Will?“ ukazał na łamach sciam.com 10 marca 2022 roku. Lead i śródtytuły pochodzą od redakcji pulsara.