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.