Artykuł Felieton

Jan Woleński: Kwanty i determinizm

Jeśli mówimy o determinizmie mechaniki klasycznej lub indeterminizmie mechaniki kwantowej, tak naprawdę chodzi o filozoficzne parafrazy tych teorii. To wyjaśnia, dlaczego użycie fizyki w sporach metafizycznych nie jest konkluzywne – dzieje się tak dlatego, że pierwsza jest ubrana w szaty filozofii.

Tekst ukazał się w „Filozofuj!” 2022 nr 1 (43), s. 40–41. W pełnej wersji graficznej jest dostępny w pliku PDF.


Pierre Simon de Laplace wymyślił inteligencję a) znającą położenia, masy i prędkości wszystkich materialnych cząstek we Wszechświecie; b) mającą kompletną wiedzę z zakresu fizyki; c) potrafiącą rozwiązać wszystkie problemy matematyczne wypływające z podstawienia danych z a) do równań fizyki. Twierdził, że owa hipotetyczna istota (zwana demonem Laplace’a, DL) znałaby przeszłość i przyszłość w najdrobniejszych szczegółach. Sam Laplace uważał DL za fikcję, ale dopuszczalną teoretycznie.

Koncepcja DL była inspirowana przez mechanikę klasyczną (teorię Newtona, MN) i kojarzona z radykalnym determinizmem, tj. poglądem, że przeszłość jednoznacznie wyznacza przyszłość. Wszelako MN nie wyróżnia strzałki czasu, tj. jej prawa są niezależne od kierunku jego upływu. W konsekwencji DL jest raczej konstrukcją epistemologiczną, ewentualnie teoriopoznawczą konsekwencją skrajnego determinizmu. Ten ostatni pogląd wymaga uzupełnienia, np. przez przyjęcie, że bieg zdarzeń jest wyznaczony przez zasadę przyczynowości, tzn. to, co przeszłe, jest przyczyną tego, co przyszłe. Gdy powstała termodynamika, teoria statystyczna, jej zgodność z koncepcją DL była uzasadniona pochodnością tej teorii od MN, co sugerowało tzw. determinizm utajony, tj. teorię, że przeszłość określa przyszłość w sensie ontologicznym (przyczynowym), a statystyka jest tylko narzędziem analizy. Nadto niektórzy autorzy przyjęli, że zjawisko entropii (rozpraszania energii) jest fizykalnym symptomem upływu czasu od wcześniej do później. To założenie ugruntowało determinizm przyczynowy, ponieważ uzasadniało, że przyczyna jest wcześniejsza od skutku. Taki obraz świata był dość powszechny w ostatniej ćwierci XIX w., aczkolwiek wielu fizyków uważało, że teoria zjawisk elektromagnetycznych, sformułowana przez Jamesa Clerka Maxwella, rodzi trudności na gruncie mechanistycznej wizji rzeczywistości. Stwierdzenie istnienia tych problemów doprowadziło do powstania dwóch rewolucyjnych teorii fizyki współczesnej, mianowicie teorii względności i mechaniki kwantowej (MK). O ile pierwsza może być uzgodniona z deterministyczno-mechanistycznym obrazem świata, o tyle druga, dotycząca mikroświata, sprawia fundamentalne kłopoty w tym względzie.

W dyskusjach nad stosunkiem MK do determinizmu kluczową rolę odgrywa zasada nieoznaczoności (ZN), sformułowana przez Wernera Karla Heisenberga. Głosi ona, że iloczyn nieokreśloności położenia i nieokreśloności pędu (iloczyn masy i prędkości) jest nie mniejszy od stałej Plancka, oznaczanej przez h – symbolicznie Δp1 Δp2 ≥ h (to sformułowanie jest uproszczone po prawej stronie nierówności, ale istota sprawy polega na tym, że oznacza ono wielkość stałą). Wynika z tego m.in., że równoczesny pomiar położenia i pędu, np. elektronu, nie może być dokonany z dowolną dokładnością. Nie jest to ewentualny błąd pomiarowy związany z naturą przyrządów, ale nieprzekraczalna bariera określoności.

Bezpośrednim wnioskiem z tych rozważań jest stwierdzenie ograniczoności DL. To jednak nie rozwiązuje problemu determinizmu, ponieważ rodzi pytanie, czy ZN jest tylko zasadą epistemo­logiczną, czy również ontologiczną. Wedle pierwszego stanowiska MK jest niekompletna – taki był pogląd Alberta Einsteina (por. jego znane powiedzenie „Bóg nie gra w kości” wyrażające wiarę, że świat nie jest rządzony przypadkiem). Niektórzy zaś, np. David Bohm, formułowali teorie tzw. parametrów utajonych, tj. przyjmowali, że mają miejsce jakieś prawidłowości na poziomie ontologicznym (subkwantowym), które warunkują nieoznaczoność stwierdzaną przez ZN. Przyjęcie takiego założenia spowodowało jednak trudności z uwagi na to, że koncepcje parametrów utajonych okazały się niezgodne (twierdzenie von Neumanna, nierówności Bella) ze standardową (innej na razie nie ma) interpretacją MK. W konsekwencji nie ma analogii z termodynamiką, ponieważ statystyki kwantowe nie są redukowalne do prawidłowości niestatystycznych.

Reprezentanci stanowiska epistemologicznego (interpretacja kopenhaska, w szczególności Niels Bohr, Heisenberg) przyjęli zatem, że nieoznaczoność dotyczy nie tylko pomiaru, ale też wskazuje na to, że w mikroświecie nie da się stosować zasady przyczynowości, a skoro tak, to ZN pociąga ze sobą indeterminizm. Inne rozwiązanie
(Erwina Schrödingera) proponowało liberalizację pojęcia determinizmu przez przyjęcie, że w mikroświecie obowiązują prawidłowości o nieusuwalnie probabilistycznym charakterze, np. charakterystyczne dla rozkładu ruchów w świecie kwantowym. W konsekwencji determinizmem jest każdy pogląd uznający, że istnieją jakieś regularności (taką jest np. to, co stwierdza ZN).

Trzeba tu zwrócić uwagę na następujący fakt. W teoriach fizycznych (wszystkich, zwłaszcza MNMK) nie występują takie terminy jak „przyczyna” i „skutek”. W szczególności nie ma ich w ZN. W tej sytuacji nie da się twierdzić, że zasada ta implikuje indeterminizm, ponieważ wniosek musi zawierać tylko takie słowa, jakie są obecne w przesłankach. Trzeba więc przyjąć jakieś definicje, np. zdarzenia przypadkowego jako czegoś, czego nie daje się jednoznacznie przewidzieć. Wprowadzenie takiego dookreślenia od razu jednak prowadzi do filozofii (użycie terminu „przypadek” w wyżej zaznaczonym sensie nie wpływa na czysto fizykalną treść ZN). Jeśli więc mówimy o determinizmie MN lub indeterminizmie MK, tak naprawdę chodzi o filozoficzne parafrazy tych teorii. To wyjaśnia, dlaczego użycie fizyki w sporach metafizycznych nie jest konkluzywne – dzieje się tak dlatego, że pierwsza jest ubrana w szaty filozofii. Wszelako trudno dyskutować o ontologicznym ustroju świata bez odwołania się do fizyki, w szczególności współczesnej. I chociaż sama nauka nie rozwiązuje per se sporów filo­zoficznych, wydaje się nieodzowna do uprawiania filozofii, przynajmniej w takim jej pojmowaniu, które sugeruje, że ma ona podejmować problemy nadające się do dyskutowania na podstawie ustalonych danych naukowych. To jest jednak kwestia metafilozoficzna, a nie fizykalna.


Jan Woleński – emerytowany profesor Uniwersytetu Jagiellońskiego, profesor Wyższej Szkoły Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie. Członek PAN, PAU i Międzynarodowego Instytutu Filozofii. Interesuje się wszystkimi działami filozofii, jego hobby to opera i piłka nożna.

Tekst jest dostępny na licencji: Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 3.0 Polska.
W pełnej wersji graficznej jest dostępny w pliku PDF.

< Powrót do spisu treści numeru.

Ilustracja: Lubomira Platta

Najnowszy numer można nabyć od 4 maja w salonikach prasowych wielu sieci. Szczegóły zob. tutaj.

Numery drukowane można zamówić online > tutaj. Prenumeratę na rok 2022 można zamówić > tutaj.

Dołącz do Załogi F! Pomóż nam tworzyć jedyne w Polsce czasopismo popularyzujące filozofię. Na temat obszarów współpracy można przeczytać tutaj.

Skomentuj

Kliknij, aby skomentować