Shout / Scientific American
Struktura

Czy Kosmosem rządzi przypadek

Słynna fraza Einsteina, że Pan Bóg nie gra w kości z Wszechświatem, została niewłaściwie zrozumiana.

W skrócie

„Ja w każdym razie jestem głęboko przeświadczony, że On nie gra w kości” – napisał w 1926 roku Albert Einstein w liście do Maxa Borna. Fraza ta stała się symbolem sprzeciwu Einsteina wobec mechaniki kwantowej z jej nieodłączną przypadkowością.

Bliższa analiza pokazuje jednak, że Einstein nie odrzucał mechaniki kwantowej, jakkolwiek uważał, iż przypadkowość nie może być fundamentalna cecha przyrody. Obecnie wielu filozofów twierdzi, że fizyka jest zarówno indeterministyczna, jak i deterministyczna, w zależności od tego, który poziom rzeczywistości bierze się pod uwagę.

Pogląd ten rozwiązuje dylemat determinizmu i wolnej woli. Nawet jeżeli wszystko, co dotyczy cząstek, da się z góry przewidzieć, wybory, jakich dokonujemy, mogą być w pełni wolne, ponieważ prawa niższego poziomu rządzące cząstkami są odmienne niż prawa, którym podlega ludzka świadomość.

Niewiele z wypowiedzi Einsteina jest tak często cytowanych, jak jego stwierdzenie, że Pan Bóg nie gra w kości z Wszechświatem. Ten bon mot generalnie traktowany jest jako dowód dogmatycznego sprzeciwu wobec mechaniki kwantowej, która postrzega przypadkowość jako nieodłączną cechę świata fizycznego. Gdy jądro pierwiastka promieniotwórczego ulega rozpadowi, ma on charakter spontaniczny; żadna reguła nie powie nam, kiedy i dlaczego do niego dojdzie. Gdy cząstka światła pada na półprzepuszczalne zwierciadło, odbija się bądź przez nie przechodzi, lecz która możliwość się zrealizuje, wiadomo dopiero ex post. Aby zobaczyć wynik takich procesów, nie trzeba udawać się do laboratorium; istnieje wiele stron internetowych wyświetlających ciągi przypadkowych liczb generowanych przez liczniki Geigera lub w procesach optyki kwantowej. Jako nieprzewidywalne, nawet w teorii, liczby takie idealnie nadają się do wykorzystania w kryptografii, statystyce bądź grze w pokera online.

Einstein, jak głosi otaczająca go legenda, odmawiał zaakceptowania, że niektóre rzeczy mają charakter indeterministyczny – po prostu wydarzają się i za nic nie da się wskazać, dlaczego do tego doszło właśnie w danej chwili. Niemal w pojedynkę pośród współczesnych mu fizyków kurczowo trzymał się wywodzącej się z fizyki klasycznej wizji świata jako jednego wielkiego mechanizmu zegarowego, którego stan w jednym momencie wyznacza na mocy praw mechaniki, co nastąpi w kolejnym. Powiedzenie o grze w kości stało się symbolem drugiej strony jego życia – dramatu rewolucjonisty przemienionego w reakcjonistę, który dokonał przewrotu w fizyce swoją teorią względności, lecz, jak to określił Niels Bohr, „poszedł na lunch”, jeśli chodzi o mechanikę kwantową.

Po latach jednak wielu historyków, filozofów i fizyków podało w wątpliwość tego rodzaju interpretację. Wniknąwszy głębiej w to, co Einstein faktycznie powiedział, stwierdzili, że jego stosunek do indeterminizmu był o wiele bardziej radykalny i zniuansowany, niż się powszechnie przedstawia. „Wyprostowanie tych przekłamań stało się swego rodzaju misją – mówi Don A. Howard z University of Notre Dame. – Aż nie chce się wierzyć, kiedy przekopie się archiwa i zobaczy, do jakiego stopnia ta narracja jest błędna”. Jak wykazali Howard i inni badacze, Einstein w pełni akceptował, że mechanika kwantowa ma charakter indeterministyczny – co w zasadzie nie powinno nikogo dziwić, gdyż to on sam odkrył jej indeterminizm. Nie mógł się natomiast pogodzić z tym, by indeterminizm miał być fundamentalną cechą przyrody jako takiej. Jego zdaniem wiele wskazywało na to, że istnieje głębszy poziom rzeczywistości, do którego teoria kwantowa nie dociera. Krytyka Einsteina nie miała charakteru mistycznego, lecz skupiała się na konkretnych problemach naukowych, które pozostały nierozwiązane do dziś dnia.

W opinii wielu filozofów pytanie, czy świat jest indeterministyczny czy deterministyczny, nie ma sensu, gdyż może on być i taki, i taki.

Kwestia, czy Wszechświat przypomina bardziej mechanizm zegara czy też stół do gry w kości, wyraża samo sedno tego, czym powinna być fizyka – poszukiwaniem prostych reguł leżących u podłoża niezwykłej różnorodności przyrody. Jeśli jakieś rzeczy wydarzają się przy braku przyczyny, stawiają tym samym granice racjonalnemu poznawaniu świata. „Fundamentalny indeterminizm oznaczałby koniec nauki” – martwi się Andrew S. Friedman, kosmolog z Massachusetts Institute of Technology. A jednak filozofowie utrzymywali, że indeterminizm jest warunkiem koniecznym, by człowiek mógł mieć wolną wolę. Albo jako ludzie jesteśmy trybikami w wielkim mechanizmie i wszystko, co robimy, jest z góry wyznaczone, albo jesteśmy kowalami swojego losu i w tym przypadku Wszechświat w ogóle nie może być deterministyczny. Ta dychotomia ma bardzo realne konsekwencje dla tego, jak społeczeństwo postrzega odpowiedzialność swoich członków za własne czyny. Cały nasz system prawny zakłada istnienie wolnej woli; aby sprawca mógł być pociągnięty do odpowiedzialności, jego działania muszą być umyślne. Sądy nieraz orzekają, iż oskarżony jest niewinny ze względu na niepoczytalność, impulsywność okresu dojrzewania bądź wzrastanie w patologicznym środowisku rodzinnym. Jednakże, ilekroć ludzie mówią o dychotomii, zwykle pragną wykazać, że jest ona fałszywa. W istocie, w opinii wielu filozofów pytanie, czy świat jest indeterministyczny czy deterministyczny, nie ma sensu, gdyż może on być i taki, i taki, zależnie od wielkości i złożoności obiektów, jakie bierzemy pod uwagę: cząstki, atomy, molekuły, komórki, organizmy, umysły, społeczności. „Rozstrzygniecie pomiędzy indeterminizmem a determinizmem może dotyczyć jedynie konkretnego poziomu – mówi Christian List, filozof z London School of Economics and Political Science. – Jeśli mamy determinizm na jednym konkretnym poziomie, da się to w pełni pogodzić z indeterminizmem na wyższych i niższych poziomach”. Atomy w naszych mózgach mogą zachowywać się w całkowicie deterministyczny sposób, a mimo to pozostawiać nam wolność wyboru, ponieważ procesy atomowe i nasze działania zachodzą na różnych poziomach. Analogicznie Einstein próbował dotrzeć do deterministycznego poziomu subkwantowego, nie negując, że poziom kwantowy ma charakter losowy.

Czemu sprzeciwiał się Einstein

Jak w ogóle doszło do tego, że do Einsteina przylgnęła etykietka przeciwnika kwantów, jest czymś niemal równie niewytłumaczalnym, jak sama mechanika kwantowa. Przecież to on wymyślił samo pojęcie kwantów – oddzielnych jednostek energii – w 1905 roku i przez półtorej dekady praktycznie w pojedynkę go bronił. Einstein sformułował większość tego, co fizycy uważają obecnie za zasadnicze elementy mechaniki kwantowej, takie jak niezwykła zdolność światła do zachowywania się jednocześnie jak cząstka i jak fala, i to właśnie na jego ideach fizyki falowej Erwin Schrödinger oparł szeroko stosowane w latach 20. ujęcie mechaniki kwantowej. Einstein akceptował również przypadkowość w fizyce – w 1916 roku wykazał, że gdy atom emituje fotony, czas i kierunek ich emisji jest czysto losowy. „Zaprzecza to rozpowszechnionemu wizerunkowi Einsteina jako przeciwnika losowości” – mówi Jan von Plato z Uniwersytetu w Helsinkach.

Einstein i współcześni mu fizycy stanęli wszakże przed poważnym problemem. Zjawiska kwantowe mają charakter przypadkowy, natomiast teoria kwantowa – nie. Równanie Schrödingera jest w 100% deterministyczne. Opisuje ono cząstkę lub układ cząstek za pomocą tak zwanej funkcji falowej, która wyraża falową naturę cząstek i wyjaśnia typowe dla fal struktury tworzone przez dużą liczbę cząstek. Równanie to przewiduje postać funkcji falowej w dowolnym momencie z całkowita pewnością i pod wieloma względami jest bardziej deterministyczne niż prawa dynamiki Newtona – nie prowadzi nigdy do osobliwości (w których jakieś parametry układu staja się nieskończone i nie jest on możliwy do opisania) ani chaosu (stanu, kiedy ruch układu staje się nieprzewidywalny).

„Ludzie mówią, że mechanika kwantowa jest indeterministyczna, ale to jest zbyt pochopne stwierdzenie.”

Sęk w tym, że determinizm równania Schrödingera jest determinizmem funkcji falowej, a funkcja falowa nie jest bezpośrednio obserwowalna, tak jak położenia i prędkości cząstek, lecz określa wielkości, które mogą być obserwowane, i przypisuje prawdopodobieństwa każdej z wartości, jakie mogą one przyjmować. To, czym właściwie jest funkcja falowa i czy powinna być traktowana jako realna, istniejąca w świecie fala, jest kwestia otwarta. Tym samym otwarte pozostaje również pytanie, czy obserwowana losowość stanowi inherentną właściwość przyrody, czy też jedynie fasadę zjawisk. „Ludzie mówią, że mechanika kwantowa jest indeterministyczna, ale to jest zbyt pochopne stwierdzenie” – mówi Christian Wüthrich z Université de Genève.

Werner Heisenberg, inny z pionierów mechaniki kwantowej, postrzegał funkcje falowa jako obłok potencjalnego istnienia. Jeśli nie pozwala ona wyznaczyć jednoznacznie położenia cząstki, to dlatego, że w rzeczy samej cząstka nie jest nigdzie umiejscowiona. Dopiero gdy ja obserwujemy, gdzieś się materializuje. Funkcja falowa jako taka rozpościera się na dużej przestrzeni i dopiero gdy dokonamy obserwacji, ulega nagłemu kolapsowi do wąskiego piku w konkretnym punkcie i okazuje się, że cząstka jest właśnie tam. Wystarczy zatem popatrzeć na cząstkę i – bum! – zaczyna się ona zachowywać deterministycznie i przybiera określone położenie, niczym dziecko zajmujące czym prędzej wolne miejsce podczas gry w gorące krzesła. Kolaps nie wynika z żadnych praw. Nie ma równania, które by go opisywało. Po prostu następuje i już.

Kolaps stał się sednem interpretacji kopenhaskiej mechaniki kwantowej, nazwanej tak od miasta, w którym Bohr miał swój instytut i Heisenberg wykonał znaczna cześć swoich wczesnych badan (jak na ironie, sam Bohr nie akceptował kolapsu funkcji falowej). Interpretacja ta przyjmuje obserwowana przypadkowość procesów kwantowych jako ich fundamentalna cechę, której nie da się wyjaśnić. Większość fizyków się za nią opowiedziała, choć być może duża role odegrało tu psychologiczne zjawisko zwane efektem zakotwiczenia, polegające na nadawaniu największego znaczenia czemuś, co usłyszało się w pierwszej kolejności.

Jakkolwiek Einstein nie był przeciwnikiem mechaniki kwantowej jako takiej, zdecydowanie odrzucał interpretacje kopenhaska. Wzdrygał się na myśl, że akt pomiaru miałby przerywać ciągłość ewolucji układu fizycznego, i to właśnie w tym kontekście zaczął oponować przeciwko temu, by Bóg rzucał kośćmi. „To o to konkretnie chodziło Einsteinowi w 1926 roku, a nie o generalne metafizyczne postrzeganie determinizmu jako absolutnie koniecznego wymogu – mówi Howard. – Uwaga o grze w kości padła w trakcie zaciętych sporów o nieciągłość wywoływana przez kolaps funkcji falowej”.

Kolaps nie może mieć charakteru realnego, argumentował Einstein, gdyż wymagałby natychmiastowego działania na odległość – tajemniczego mechanizmu, który zapewniałby, że, na przykład, zarówno lewa, jak i prawa strona funkcji falowej kolapsują do tego samego wąskiego piku przy braku jakiegokolwiek oddziaływania wymuszającego koordynację. Nie tylko Einstein, lecz wszyscy fizycy w owym czasie uważali taki proces za niemożliwy – musiałby się on dokonywać z prędkością ponadświetlną, ewidentnie naruszając ogólną teorię względności. Nie było to tak, że w mechanice kwantowej po prostu rzuca się kośćmi, lecz że rzuca się parą kości, na których zawsze wypada ta sama liczba oczek, nawet gdy jedna zostanie rzucona w Las Vegas, a druga na Vedze. Dla Einsteina było oczywiste, że w takim przypadku kości muszą być obciążone, czyli mają ukryte atrybuty, które wyznaczają z góry wynik rzutu. Ale interpretacja kopenhaska zaprzeczała temu, co nieuchronnie prowadziło do wniosku, że kości rzeczywiście wpływają na siebie nawzajem, choćby nawet dzieliła je olbrzymia odległość.

Einstein postrzegał wszystkie teorie, nie wyłączając swoich własnych, jako szczeble prowadzące do czegoś większego.

Einsteina irytowała ogromna waga, jaką w interpretacji kopenhaskiej przypisuje się pomiarowi. A zresztą, czymże jest pomiar? Czy to jest coś, czego mogą dokonać jedynie istoty świadome, a może jedynie profesorowie uniwersyteccy? Heisenberg i inni zwolennicy interpretacji kopenhaskiej nie wnikali głębiej w tę kwestię. Niektórzy sugerowali, że stwarzamy rzeczywistość poprzez sam fakt jej obserwacji – idea ta brzmi poetycko, być może aż nadto. Einstein uważał również, iż tupetem ze strony szkoły kopenhaskiej jest utrzymywanie, że mechanika kwantowa jest ostateczną, całkowicie kompletną teorią, która nigdy nie zostanie zastąpiona przez inną. On sam postrzegał wszystkie teorie, nie wyłączając swoich własnych, jako szczeble prowadzące do czegoś większego.

W istocie, Howard twierdzi, że Einstein nie miałby nic przeciwko indeterminizmowi, jeśli tylko wzięto by pod uwagę jego wątpliwości – na przykład, gdyby ktoś wyjaśnił, czym jest pomiar i jak cząstki mogą być ze sobą zsynchronizowane bez wprowadzania działania na odległość. O tym, że Einstein traktował indeterminizm jako sprawę w gruncie rzeczy drugorzędną, może świadczyć fakt, że takie same zarzuty stawiał deterministycznym alternatywom interpretacji kopenhaskiej i również je odrzucał. Inny historyk, Arthur Fine z University of Washington, jest zdania, że Howard wyolbrzymia pozytywny stosunek Einsteina do indeterminizmu, niemniej zgadza się, że wielki uczony w swoim myśleniu opierał się na solidniejszych podstawach niż zwykły domniemywać późniejsze pokolenia fizyków złudzone powiedzeniem o Bogu niegrającym w kości.

Przypadkowe myśli

Gdyby dopracować to, co pomijała interpretacja kopenhaska, sądził Einstein, okazałoby się, że z przypadkowością kwantową jest tak, jak z każdym innym rodzajem przypadkowości w fizyce – wynika ona z bardziej fundamentalnych procesów. Taniec kurzu w promieniach słonecznych spowodowany jest zderzeniami jego drobinek z cząsteczkami powietrza i analogicznie wygląda sprawa w przypadku emisji fotonu lub rozpadu promieniotwórczego jądra, domniemywał. Jego zdaniem, mechanika kwantowa była teorią opisującą w sposób ogólny zachowanie się podstawowych cegiełek, z których zbudowany jest świat, lecz brakowało jej finezji pozwalającej uchwycić szczegóły indywidualnych przypadków. Spodziewał się, że głębsza, pełniejsza teoria pozwoli wyjaśnić ruch cząstek bez żadnych tajemniczych przeskoków.

W tym ujęciu funkcja falowa stanowi opis kolektywny, analogiczny do stwierdzenia, że przy dużej liczbie rzutów nieobciążoną kostką wyląduje ona mniej więcej tyle samo razy na każdej ze swych stron. Kolaps funkcji falowej nie jest procesem fizycznym, lecz aktem poznawczym. Gdy rzucamy sześcienną kostką i wyjdzie nam, na przykład, cztery, zakres od jedynki do szóstki „kolapsuje” do faktycznie otrzymanej czwórki. Obdarzony nadzwyczajną mocą demon, który byłby w stanie śledzić na poziomie atomowym przebieg wszystkich procesów mających wpływ na kostkę – w szczególności sposób, w jaki nasza ręka wprawia w ruch mały sześcian, by toczył się po stole – nie odwoływałby się nigdy do pojęcia kolapsu.

Intuicje Einsteina oparte były na jego młodzieńczych badaniach nad kolektywnymi efektami ruchu cząsteczek – zajmuje się nimi gałąź fizyki zwana mechaniką statystyczną – w których wykazał, że procesy fizyczne mogą podlegać kategoriom prawdopodobieństwa nawet wtedy, gdy ich głębszy poziom jest deterministyczny. W 1935 roku Einstein pisał do filozofa Karla Poppera: „Nie jestem przekonany o słuszności Pana tezy, iż niemożliwe jest wyciąganie statystycznych wniosków z deterministycznej teorii. Wystarczy tylko pomyśleć o klasycznej mechanice statystycznej (teoria gazów bądź teoria ruchów Browna)”.

Czy świat jest deterministyczny czy nie? Odpowiedź zależy także od poziomu, na jakim opisujemy dany układ.Scientific AmericanCzy świat jest deterministyczny czy nie? Odpowiedź zależy także od poziomu, na jakim opisujemy dany układ.

Prawdopodobieństwa, o których myślał Einstein, były czymś równie obiektywnym, jak te, o których mówiła interpretacja kopenhaska. Jakkolwiek nie występowały one w fundamentalnych prawach dynamiki, to wyrażały inne rzeczywiste właściwości świata, nie będąc wyłącznie wytworem ludzkiej niewiedzy. Einstein podał Popperowi przykład cząstki, która porusza się po okręgu ze stałą prędkością – szansa na znalezienie jej w obrębie konkretnego łuku okręgu odzwierciedla symetrię jej trajektorii. Podobnie kostka do gry ląduje na określonym boku z prawdopodobieństwem jednej szóstej, ponieważ ma sześć jednakowych ścianek. „Znacznie lepiej niż większość ludzi w owym czasie rozumiał on, że prawdopodobieństwa statystyczne zawierają istotną treść fizyczną” – mówi Howard.

Kolejną nauką wypływającą z mechaniki statystycznej było to, że wielkości, które obserwujemy, niekoniecznie istnieją na głębszym poziomie. Na przykład, gaz ma temperaturę, lecz pojedyncza cząsteczka gazu – już nie. Przez analogię Einstein nabrał przekonania, że ewentualna teoria subkwantowa musi radykalnie zrywać z mechaniką kwantową. W 1936 roku pisał: „Nie ulega wątpliwości, że mechanika kwantowa uchwyciła piękny wycinek prawdy […] Nie wierzę jednak, by mechanika kwantowa była punktem wyjścia do poszukiwania tych podstaw, podobnie jak, vice versa, nie da się przejść od termodynamiki (względnie mechaniki statystycznej) do podstaw mechaniki”. Aby dojść do owego głębszego poziomu, Einstein usiłował stworzyć jednolitą teorię pola, w której cząstki można by było wyprowadzić ze struktur zupełnie od nich odmiennych. Krótko mówiąc, powszechnie przyjmowana opinia, jakoby Einstein odrzucał przypadkowość mechaniki kwantowej, jest fałszywa – dążył on do tego, by wyjaśnić, a nie wyeliminować przypadkowość.

Jak najlepiej wykorzystać poziom

Jakkolwiek generalny projekt Einsteina poniósł fiasko, intuicja, na której się opierał, pozostaje w mocy – indeterminizm może wyłaniać się z determinizmu. Poziom kwantowy i subkwantowy – czy też jakiekolwiek inne dwa poziomy w hierarchii przyrody – są złożone ze struktur odrębnych typów, zatem podlegają odrębnego typu prawom. Prawa rządzące jednym poziomem mogą dopuszczać rzeczywisty element przypadku, nawet jeżeli na niższym poziomie panuje ściśle deterministyczny reżim. „Deterministyczna mikrofizyka nie pociąga za sobą deterministycznej makrofizyki” – mówi filozof Jeremy Butterfield z University of Cambridge. Wyobraźmy sobie, jak wygląda kostka do gry na poziomie atomowym. Może ona się składać z zylionów konfiguracji atomów, całkowicie nierozróżnialnych dla oka. Jeśli będziemy śledzić którąkolwiek z tych konfiguracji przy rzucie kostką, dojdziemy do jednoznacznej, wyznaczonej deterministycznie, konfiguracji końcowej. Jedne z tych konfiguracji końcowych odpowiadają wypadnięciu jedynki, inne – dwójki, i tak dalej. Zatem konkretna makroskopowa sytuacja (rzut kostką) może prowadzić do jednego z sześciu możliwych makroskopowych wyników (wypadnięcia jednej z sześciu liczb oczek) [wstawka na poprzedniej stronie]. „Jeśli opisujemy kostkę na poziomie makro, możemy traktować ją jako układ stochastyczny, który dopuszcza autentyczną przypadkowość”, mówi List, który badał wzajemny wpływ poziomów rzeczywistości wraz z Marcusem Pivato, matematykiem z Université de Cergy-Pontoise we Francji.

Pomimo iż wyższy poziom nadbudowany jest (w żargonie, „superweniuje”) na niższym, cechuje go autonomia. Aby opisywać kostki do gry, trzeba to robić na poziomie, na którym one istnieją, a tym samym z konieczności pominąć atomy z całą ich dynamiką. Jeśli pomieszamy jeden poziom z drugim, popełnimy błąd stosowania niewłaściwych kategorii, jak w przypadku zadania pytania, do jakiej partii należy kanapka z tuńczykiem (by posłużyć się przykładem zaczerpniętym od filozofa Davida Z. Alberta z Columbia University). „Jeśli mamy do czynienia ze zjawiskami, które mogą być opisywane na wielu poziomach, musimy ostrożnie operować pojęciami” – mówi List.

Indeterministyczna mikrofizyka może prowadzić do deterministycznej makrofizyki. Piłka składa się z cząstek zachowujących się losowo, lecz jej lot jest przewidywalny.

Z tego powodu nie jest prawdą, że rzut kostką ma tylko pozornie charakter przypadkowy, jak się niekiedy powiada. Jest on autentycznie przypadkowy. Obdarzony nadzwyczajnymi mocami demon mógłby się chełpić, iż wie dokładnie, co się wydarzy, lecz będzie on w stanie powiedzieć jedynie, co się wydarzy z atomami. Nie będzie nawet wiedział w ogóle, że chodzi o kostkę do gry, bo jest to już informacja wyższego poziomu. Demon taki nigdy nie widziałby lasu, a jedynie pojedyncze drzewa. Byłby on niczym bohater opowiadania argentyńskiego pisarza Jorge Luisa Borgesa Pamiętliwy Funes, który pamięta wszystko, lecz nie pojmuje niczego. „Myśleć znaczy zapominać o różnicy, generalizować, abstrahować” – pisze Borges. „Demon byłby w stanie wywnioskować, co dzieje się na wyższym poziomie fizycznym, tylko wtedy, gdybyśmy wyspecyfikowali mu szczegółowo, na czym polega ten poziom” – mówi List. Być może nawet zacząłby zazdrościć nam, śmiertelnikom, naszej perspektywy. Logika odrębnych poziomów działa również w drugą stronę. Indeterministyczna mikrofizyka może prowadzić do deterministycznej makrofizyki. Piłka baseballowa składa się z cząstek zachowujących się losowo, lecz jej lot jest w pełni przewidywalny; kwantowe prawdopodobieństwa ulegają uśrednieniu. Podobnie gazy składają się z cząsteczek wykonujących niezmiernie skomplikowane – i w efekcie indeterministyczne – ruchy, a mimo to ich temperatura i inne właściwości są proste jak drut. W bardziej spekulatywnym duchu, niektórzy fizycy, na przykład Robert Laughlin ze Stanford University, proponują przyjąć, że poziom niższy jest absolutnie bez znaczenia. Niezależnie od tego, czym są elementy składowe, ich kolektywne zachowanie może dawać ten sam efekt. W końcu układy tak odmienne, jak cząsteczki wody, gwiazdy w galaktyce i samochody na autostradzie opisywane są przez te same prawa przepływu płynów.

Nareszcie wolni

Gdy zaczynamy myśleć w kategoriach poziomów, obawa, że indeterminizm mógłby oznaczać koniec nauki, znika. Nie jesteśmy otoczeni wielkim murem, odgradzającym nasz, posłuszny prawom fizyki, kawałek Wszechświata od anarchicznej i niemożliwej do wyjaśnienia reszty. Świat jest niczym tort z warstwami determinizmu i indeterminizmu. Klimat Ziemi, na przykład, superweniuje deterministyczne prawa mechaniki Newtona, lecz prognozy pogody mają charakter probabilistyczny; z kolei, zmiany długoterminowe i związane z porami roku są znów przewidywalne. Biologia również nadbudowana jest na deterministycznej fizyce, lecz organizmy i ekosystemy wymagają odmiennych trybów opisu, jak ewolucja darwinowska. „Determinizm nie wyjaśnia wszystkiego – mówi filozof Daniel C. Dennett z Tufts University. – Dlaczego istnieją żyrafy? Czy dlatego, że było ‘zdeterminowane’, by powstały?”

Warstwy tego tortu dotyczą również ludzi. Mamy przemożne poczucie wolnej woli. Częstokroć zachowujemy się nieprzewidywalnie i w przypadku większości decyzji, jakie podjęliśmy w życiu, czujemy, że mogliśmy postąpić inaczej (i niejednokrotnie żałujemy, że tego nie zrobiliśmy). Przez tysiąclecia przedstawiciele filozoficznego libertarianizmu – nie należy go mylić z libertarianizmem w polityce – utrzymywali, że wolność wyboru u człowieka wymaga wolności na poziomie najmniejszych cząstek. Coś musi przerwać deterministyczny ciąg wydarzeń, na przykład, kwantowa przypadkowość bądź też „odchylenia”, których zdaniem niektórych starożytnych filozofów doznają atomy spadające w pustce.

Szkopuł w tym, że rozumując w ten sposób, uwalniamy cząstki, lecz sami pozostajemy spętani. Niezależnie od tego, czy nasza decyzja została ustalona z góry w momencie Wielkiego Wybuchu czy też jest efektem zbuntowanej cząstki, wciąż to nie my decydujemy o sobie. Aby mieć wolność wyboru, potrzebny jest indeterminizm nie na poziomie cząstek, lecz na poziomie ludzkim. Jest to możliwe, bo poziom cząstek i poziom ludzi są autonomiczne. Nawet jeżeli wszystko, co robimy, można powiązać ze wcześniejszymi zdarzeniami, jesteśmy rzeczywistymi sprawcami naszych czynów, ponieważ ani my, ani nasze czyny nie istnieją na poziomie materii, a jedynie na nadrzędnym poziomie umysłu. „Taki makroindeterminizm wyrosły na glebie mikrodeterminizmu byłby w stanie zagwarantować istnienie wolnej woli” –mówi Butterfield. Makroindeterminizm nie jest przyczyną naszych decyzji. To są nasze decyzje.

„Wszystko, co dotyczy sprawców działania, ich intencji, decyzji i wyborów, nie ma żadnego odpowiednika w zasobie pojęciowym fundamentalnej fizyki, lecz nie oznacza to, by te zjawiska nie były czymś rzeczywistym.”

Niektórzy mogą się skarżyć, że wciąż pozostajemy marionetką praw przyrody; że nasza wolność jest iluzją. Ale słowo „iluzja” przywodzi na myśl coś, co nie istnieje naprawdę. Makroindeterminizm nie odpowiada temu skojarzeniu. Jest on w pełni realny, jedynie nie ma charakteru fundamentalnego. Można go porównać z życiem. Poszczególne atomy są bytami absolutnie nieożywionymi, podczas gdy ich duże skupiska mogą żyć i oddychać. „Wszystko, co dotyczy sprawców działania, ich intencji, decyzji i wyborów, nie ma żadnego odpowiednika w zasobie pojęciowym fundamentalnej fizyki, lecz nie oznacza to, by te zjawiska nie były czymś rzeczywistym – stwierdza List. – Należą po prostu do znacznie wyższego poziomu”.

Byłoby błędem kategorialnym, nie mówiąc już o tym, że czymś całkowicie poznawczo nieużytecznym, opisywać decyzje człowieka jako mechaniczny ruch atomów w jego mózgu. Należy posłużyć się pojęciami z arsenału psychologii, jak pragnienia, wybory czy intencje. Dlaczego wybieram wodę, a nie wino? Ponieważ tak chcę. Moja chęć stanowi wyjaśnienie mojego działania. W większości przypadków, gdy pytamy „dlaczego?”, chodzi nam o czyjeś motywacje, a nie odpowiedź udzieloną w kategoriach procesów fizycznych. Wyjaśnienia w psychologii zakładają ten rodzaj indeterminizmu, o którym właśnie mówi List. Na przykład, badacze zajmujący się teorią gier modelują ludzkie decyzje poprzez przedstawienie pełnego zakresu dostępnych opcji i wskazanie, którą z nich wybierzemy, jeśli działamy racjonalnie. Nasza wolność wyboru określonej opcji jest istotna dla procesu wyboru, nawet jeżeli nigdy w życiu nie zdecydowalibyśmy się na tę opcję.

Należy przyznać, że argumenty Lista nie tłumaczą do końca zjawiska wolnej woli. Hierarchia poziomów otwiera przestrzeń dla wolnej woli poprzez oddzielenie psychologii od fizyki, dając nam sposobność, by zrobić coś nieoczekiwanego. Ale my sami musimy jeszcze wykorzystać tę sposobność. Jeśli, na przykład, każdą decyzję będziemy uzależniali od wyniku rzutu monetą, będzie to jak najbardziej makrodeterminizm, lecz nie sposób tego zakwalifikować jako wolnej woli w jakimkolwiek racjonalnym sensie.

Ten sposób myślenia o determinizmie ma również znaczenie dla jednej z interpretacji mechaniki kwantowej, która zrodziła się po śmierci Einsteina w 1955 roku – chodzi o interpretację wielu światów. Jej zwolennicy utrzymują, że mechanika kwantowa opisuje zbiór równoległych wszechświatów – multiświat – który zachowuje się w pełni deterministycznie jako całość, lecz my postrzegamy go indeterministycznie, ponieważ jesteśmy w stanie obserwować tylko jeden wszechświat. Na przykład, atom może emitować foton na lewo lub na prawo; teoria kwantowa pozostawia tę kwestię nierozstrzygniętą. Zgodnie z interpretacją wielu światów, dzieje się tak, ponieważ do tej samej sytuacji dochodzi w zylionie równoległych wszechświatów; w jednych w sposób deterministyczny foton ulatuje w lewo, a w innych – w prawo. Nie wiedząc, w którym z tych wszechświatów się znajdujemy, nie możemy przewidzieć, co się stanie, zatem sytuacja oglądana od wewnątrz wydaje się niezdeterminowana. „Nie ma prawdziwej przypadkowości w kosmosie, lecz pewne rzeczy wydają się przypadkowe dla obserwatora – mówi kosmolog Max Tegmark z Massachusetts Institute of Technology, czołowy propagator tej koncepcji. – Przypadkowość wynika z niemożliwości określenia naszej przynależności w obrębie multiświata”.

Jest to bardzo podobne do powiedzenia, że kostka do gry lub ludzki mózg mogą stanowić którąś z niezliczonych konfiguracji atomów. Każda z nich sama w sobie jest deterministyczna, lecz ponieważ nie wiemy, która z nich odpowiada naszej kostce lub naszemu mózgowi, zmuszeni jesteśmy traktować końcowy wynik procesów będących ich udziałem jako indeterministyczny. Zatem równoległe wszechświaty to nie wyłącznie egzotyczna koncepcja dotycząca kosmosu jako całości. Nasze ciało i nasz mózg są multiświatami w małej skali i to właśnie wielość istniejących w nich możliwości zapewnia, że jesteśmy wolni w naszych działaniach.

Artykuł ukazał się w „Świecie Nauki” 10/2015.

Reklama

Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną