onsdag 10. mars 2010

Det deterministiske univers

Det absolutte, objektive univers er tvers gjennom deterministisk. Det relative, subjektive univers har innslag av liksom-tilfeldige, pseudo-indeterministiske hendelser. De liksom-tilfeldige hendelsene kan ikke skilles fra det man regner som ekte-tilfeldige hendelser hvis noe slikt finnes, og de oppfattes som innfall, som elementær-årsaker, som ren skapelse. Dette følger av individets punkt-perspektiv (punkt-observatørens perspektiv) og ikke av at universet er indeterministisk. Man må skille mellom det upredikterbare og det som er vanskelig å prediktere.

Etterord: Det gjenstår flere interessante problemer rundt determinisme som ikke er tatt opp her. Gitt en hendelse A som er tilstrekkelig til å medføre B – må den nødvendigvis medføre B, eller kan den ha et alternativt utfall B2. Er A nødvendig for at B skal inntreffe, eller finnes en annen mulig foranledning A2. Med andre ord, går det flere veier til Rom? Er A kontrafaktisk nødvendig og tilstrekkelig for B, slik at B hender hvis og bare hvis A hender? Ikke minst, kan det være en ukjent årsak X som er foranledning til både A og B, og at observasjonen A forårsaker B er en illusjon? Klassisk determinisme tilsier at etter A følger B og det finnes ikke noe alternativ. Finnes sterkere og svakere grader av determinisme?

Laplaces Demon flyr med lysets hastighet

Kun i Det Absolutte – med absolutt viten – er det deterministiske univers fullstendig predikterbart og uten liksom-tilfeldige hendelser. Pierre-Simon Laplace gjorde i 1814 et tankeeksperiment som har blitt kalt Laplaces Demon, der han tenker seg et intellekt med absolutt viten om universets nåværende i dette øyeblikk, ville kunne vite alt om framtida så vel som alt om fortida. Laplace formulerer såkalt kausal determinisme kortfattet og elegant, i samsvar med den innledende definisjonen ovenfor:

Det nåværende er fortidas virkning og framtidas årsak.

I 1814 så man ingen grunn til ikke å fastholde ideen om et universelt nå. Med relativitetsteorien i tankene må ”nåværende” forstås i absolutt forstand og ikke som ”nå” for en punkt-observatør i romtiden. Man kan illustrativt forstå det nåværende som tilstanden til en flate i universet definert av alle rom-tid-punkter der den absolutte tiden er t=T, der t=0 tilsvarer Big Bang. Ingen punkt-observatør vil kunne sammenfatte denne informasjonen, siden informasjonsoverføringen til et hvilket som helst mottaker-punkt i universet ville trenge alt fra null sekunder til mange milliarder år. Det vil si, med mindre observatøren beveger seg med lysets hastighet. Den som oppnår lysets hastighet, kan oppnå absolutt viten, siden det medfører at avstanden til alle punkter i universet blir den samme, nemlig lik null. Laplaces Demon flyr altså med lysets hastighet.

Determinisme og kvantefysikk

Kvantisering - ikke noe hokus pokus

Kvantefluktuasjoner er tilsynelatende slumpvise der de dukker opp nærmest av intet for så å forsvinne igjen like uforutsigbart, men de må forventes når man skal studere naturen på elementærnivå med svært stor nøyaktighet. Det kan sammenlignes med avrundinger som forekommer i økonomiske transaksjoner, som en følge av at man har en minste myntenhet. For en forretning kan det være umulig å forutse for hvilken kunde avrundingen går i pluss og for hvilken kunde den går i minus. La oss tenke oss at en forretning tar inn noen kaker til en verdi av 10 Mynter (minste myntenhet) hver. Han bestemmer seg for å selge uten fortjeneste. En kunde kjøper en tredjedel av kaka. Den teoretiske verdien er 10/3 (3.33…), hvilket medfører avrunding, slik at kunden betaler 3 Mynt. To andre kunder gjør det samme, og når man teller opp kassa etter disse tre kundene viser det seg at mens det har gått ut verdier tilsvarende 10 Mynt, har det kommet inn verdier tilsvarende 9 Mynt. 1 Mynt har tilsynelatende forsvunnet. Litt senere har tre kunder kjøpt to tredeler hver. Avrunding medfører at de betaler de 7 Mynt hver, til sammen 21 Mynt. Nå er det 30 Mynt i kassa, nøyaktig samme verdi som har gått ut. 1 Mynt har tilsynelatende dukket opp igjen. Slik fortsetter handelen, og hvis man skal vite nøyaktig når 1 Mynt dukker opp eller forsvinner, måtte man ha fullstendig kunnskap om hva kundene skulle kjøpe og til hvilken tid. Man måtte i praksis ha all informasjon om deres beveggrunner, noe som igjen ville kreve absolutt viten. Den som ikke har absolutt viten trenger likevel ikke være helt uvitende, siden sannsynlighet for at 1 Mynt dukker opp eller forsvinner kan beregnes. For eksempel kan man prediktere at over tid vil det som forsvinner og det som dukker opp gå opp i opp, slik at det går an å drive forretning uten at avrundingseffekten fører til at verdier tappes ut over tid. Mer detaljert kan man vite at sannsynligheten for at 1 Mynt ”dukker opp” stiger når flere kunder etter hverandre kjøper 2/3 kake, og omvendt hvis flere etter hverandre kjøper 1/3 kake. Den monetære kvantefluktuasjonen (Mynt som kommer og går) er bare et naturlig utslag av den rekkefølge transaksjonene skjer og at verdier kommer i minste delelige kvanta. I det store og hele kan man drive forretning uten å bekymre seg for avrundingseffekten. Men – hvis det en dag mangler 1 Mynt når forretningen skal ta inn varer, kan det medføre at man ikke kan ta inn en kake til en verdi av 10 Mynt. Dermed ser vi at ”liten tue kan velte stort lass” ved at noe som i utgangspunktet skyldes differansen 10/3-3=1/3 medførte underskuddet 1 som igjen medførte mangel på varer i størrelse 10. Slik kan det i noen tilfeller fortsette å eskalere. Dette er analogt den såkalte Sommerfuglvingeeffekten i meteorologien, det at en sommerfugls vingeslag på en side av kloden medførte at det et sted på andre siden av kloden ble stille vær i stedet for orkan.

For diskusjonen om determinisme er det kritisk hvorvidt man anser at kvanteeffektene bare er svært vanskelig å forutse, altså liksom-tilfeldige (eng., pseudo-random), eller om de virkelig er indeterministiske. I praksis kan det være umulig å skille mellom tilsynelatende tilfeldigheter og virkelige tilfeldigheter fordi de kan per definisjon oppføre seg likt. Objektivt og absolutt sett er universet tvers gjennom deterministisk. Subjektivt og relativt sett, det vi som punkt-observatører må forholde oss til, har universet innslag av indeterminisme som kun kan forutsies uskarpt, som sannsynligheter – en probabilistisk determinisme. Vi har et probabilistisk-deterministisk univers. Kan man hevde at universet er deterministisk på makroskopisk nivå, men indeterministisk på kvantenivå? Nei – fordi det ikke eksisterer et skille mellom de to. Eksemplene ”Liten tue kan velte stort lass”, ”Schrødingers Katt” og Sommerfuglvingeeffekten viser alle at selv de minste hendelser kan endre den makroskopiske historien.

Det synes å være hensiktsmessig å holde fast på teorien om det deterministiske univers, men samtidig slå fast at det finnes hendelser som i praksis kan være umulige å prediktere og umulige å spore tilbake til sin(e) årsak(er). Uten den komplette informasjon om universet, kan de bare predikteres og forklares ved sine sannsynligheter for å inntreffe. Man kan prediktere høy sannsynlighet for at et atom vil henfalle, men ikke hvilket og når. Man kunne i universets barndom prediktere at liv ville oppstå ett sted, en tid, men ikke hvor og når.

Kvantefluktuasjoner er del av det deterministiske univers, men kan ikke predikteres uten absolutt kunnskap. Et kvant som tilsynelatende oppstår spontant observeres i et punkt i romtiden. Dette punktet har en unik fortids lyskjegle som inneholder informasjon som ikke kan finnes i andre romtidpunkter fordi ingen observatør i Det Relative har vært i det aktuelle punktet før den aktuelle kvantehendelsen inntraff. Den er altså ikke predikterbar i Det Relative. Kun i Det Absolutte kan man vite hvor og når en slik hendelse inntreffer. Kvantefluktuasjoner er del av det deterministiske univers, men de er ikke predikterbare.

Deterministisk univers - hva er det?

Årsak-virkning er enkle spesialtilfeller av determinisme. Generelt betyr determinisme at alt henger sammen med alt.

En vanlig definisjon på determinisme er det at enhver hendelse har sin årsak i en forutgående sammenhengende kjede av hendelser. Av samme prinsipp følger at framtidige hendelser ved naturens lover forårsakes av nåtidens og fortidens hendelser. Selv om en slik kontinuerlig kjede av årsak og virkning kan være en nyttig modell for å fatte determinismens grunnprinsipper, er det kun de enkleste spesialtilfeller som er så enkle og ideelle at en endimensjonal årsakskjede kan predikteres og observeres. Men i fysikkens teorier og laboratorieforsøk kan de isoleres og studeres. Et vesentlig trekk ved kjeden er at en hendelse som i det ene øyeblikket er en virkning, i neste øyeblikk er årsak til en annen hendelse som deretter blir årsak til neste hendelse, og så videre. I enkle tilfeller kan man observere en sekvens av enkelthendelser, og i de enkleste tilfeller en ensartet sekvens, som ved en kjedekollisjon eller i dominoeffekten. Kjeden er et medium der hendelser utbrer seg i henhold til fysikkens lover om årsak og virkning.
I virkeligheten er ikke universet endimensjonalt som en kjede, og det diskuteres hvor mange dimensjoner som må tas i betraktning for å danne en fullstendig modell. Men vi har i hvert fall tre romlige dimensjoner og en tidsdimensjon som danner et firedimensjonalt kontinuum – romtiden. En kausal vev og dens knutepunkter kan være en mer komplett modell enn den kausale kjede med sine ledd. Men den modellen som kanskje best illustrerer sammenhengen mellom hendelser i det deterministiske univers, er bølger som utbrer seg på en vannflate. Da er vannmolekylets forbigående bevegelse den elementære hendelsen som inntreffer på et sted til en tid når en bølge passerer. Det kausale blir redusert til et uttrykk for den elementære forbindelsen i tid og rom. I en slik modell er det meningsløst å skille mellom årsak og virkning fordi de to er to sider av samme sak – hendelsen. Bølgen slik den fremstår i ett øyeblikk er rekonstruert fra bølgen slik den var i et tidligere øyeblikk (Huygens prinsipp). Gitt at man konstaterer en første årsak og observerer virkningen (bølgen) som utbrer seg i mediet (vannet). Årsak får avtagende betydning i hendelsesforløpet etter hvert som virkningen kommer på avstand fra den første årsak. I universet har singulariteten i Big Bang vært ansett som den ultimate årsak – den første årsak (steinen som falt i vannet). Men her har modellen subtile flertydigheter: Er universet vannet og bølgen materien, eller er universet bølgen? Det siste er mest i samsvar med kosmologiens forklaring: Det er ikke universets bestanddeler som slynges utover i universet etter en eksplosjon som kalles Big Bang, men selve universet som utfolder seg i en ekspansjon som startet ved det man kaller Big Bang. Hvis man betrakter det deterministiske univers som et medium og dets hendelser og bestanddeler som informasjon, kan man i denne modellen konstatere: The Medium Is The Message.

Determinisme betyr at alt henger sammen med alt og at enhver hendelse vil være påvirket av hendelser i dens fortids lyskjegle og vil selv påvirke alle hendelser i dens framtids lyskjegle. Begrepet kan utvides til å omfatte universets egenskap som medium og hvordan all informasjon utbrer seg (i tidspilens retning) i dette mediet. I denne forstand vil betydningen av årsak slik den framtrer i den klassiske kausalkjedemodell være overbetont. Det samme kan sies om den klassiske singulariteten (Big Bang), som i dagens kosmologiske modeller ikke er mer spesiell i universet enn nordpolen er for en jordboer. Det vil være uenighet om hvorvidt en første årsak (som Big Bang) er den eneste årsak eller om det på kvantenivå er små elementærkilder i mediet, siden det stadig observeres i såkalte kvantefluktuasjoner at partikler oppstår tilsynelatende spontant av intet og forsvinner igjen på samme vis. Disse observasjonene utfordrer synet på det deterministiske univers. Er disse hendelsene ekte elementærårsaker i et univers som er deterministisk i det makroskopiske, men ikke på kvantenivå? Eller er de bare liksom-indeterministiske kvantiseringseffekter i et tvers gjennom deterministisk univers som er vanskelig å prediktere på grunn av sin kompleksitet. Svaret finnes i kunnskapen om lyskjeglene, som har vært drøftet før og som vi skal komme tilbake til.

mandag 8. mars 2010

Determinisme, fri vilje, ansvar

En naturlig følge av det menneskelige punktperspektiv er at vi anser universets determinisme som uforenlig med fri vilje.

Determinisme, fri vilje og forholdet mellom disse to er sentrale og aktuelle temaer i filosofien og stadig kilde til debatter. Egentlig er det tre diskusjoner over tre spørsmål: Det første – er verden deterministisk eller ikke? Det andre – har vi fri vilje eller ikke? Det klassiske argument mot eksistensen av fri vilje er at hvis universet er deterministisk har man ikke noe fritt valg fordi alle hendelser følger lovene om årsak og virkning, og hvis universet er ikke-deterministisk er hendelsene tilfeldige og utenfor kontrollen av vår vilje. Intuitivt antar vi at vi har fri vilje, men er det fordi vi bare tilsynelatende har fri vilje, eller må vi revidere definisjonen av vilje og frihet? Det tredje – kan svarene på de to spørsmålene forenes med hverandre eller ikke? Filosofenes holdning til dette spørsmålet vil vanligvis plassere dem i kategorier som enten kompatibilister eller inkompatibilister. Determinisme og mangel på fri vilje innebærer et fjerde problem – kan noen være moralsk ansvarlige for sine handlinger hvis ingen har fri vilje?

Ovenfor er problematikken formulert ved fire spørsmål. Mange filosofer har gitt sine svar på spørsmålene og begrunnet dem, men svarene spriker og uenighetene er tilsynelatende uløselige. Slike floker kan opprettholdes av mangelfull definisjon de grunnleggende begrepene. Filosof X vil ta opp de fire spørsmålene med basis i en gjennomgang av begrepene determinisme, fri vilje og ansvar.