Olakšava li kvantna fizika vjerovanje u Boga?

Subota, 18 veljača 2017 12:00
Written by: milanN
Leave a reply

Ne na izravan način. Odnosno, ne pruža nam argument za Božju egzistenciju, ali to čini indirektno, pružajući argument protiv filozofije materijalizma (ili “fizikalizma”) koja je u današnje vrijeme glavni intelektualni oponent vjere u Boga.

Materijalizam je ateistička filozofija prema kojoj svu stvarnost možemo svesti na materiju i njenu interakciju. Popularna je jer mnogi ljudi misle kako je podržava znanost. Misli kako je fizika pokazala da je materijalni svijet zatvoreni sustav uzroka i posljedica, izoliran od utjecaja bilo koje ne-fizičke stvarnosti – ukoliko takvih ima. S obzirom da naši umovi i misli očito utječu na fizikalni svijet, iz toga bi slijedilo da su i oni sami tek fizikalni fenomeni. Nema mjesta za dušu ili slobodnu volju: za materijaliste mi smo samo “strojevi od mesa”.

Ipak, kvantna mehanika pobija takav jednostavan mehanički pogled na stvari. Nitko drugi nego Eugene Wigner, nobelovac iz fizike, tvrdio je kako materijalizam – barem što se tiče ljudskog uma – nije “logički dosljedan poznatoj kvantnoj mehanici. Što se tiče kvantne mehanike, Sir Rudolf Peierls, još jedan veliki fizičar 20. stoljeća, je rekao “pretpostavka da možete opisati fizikom čitavu funkciju ljudskog bića … uključujući [njegovo] znanje, i [njegovu] svijest, je neodrživa. Tu još uvijek nešto nedostaje.”

Mogli bi se zapitati, kako kvantna mehanika može išta reći o ljudskom umu? Ne bavi li se ona stvarima koje možemo fizikalno mjeriti, poput čestica i sila? Bavi; ali iako ne možemo mjeriti umove, u konačnici umovi su ti koji mjere; a to je, kao što ćemo vidjeti, činjenica koju ne možemo ignorirati prilikom naših pokušaja da shvatimo kvantnu mehaniku. Ukoliko netko tvrdi da je moguće (u principu) dati kompletan fizikalni opis onoga što se događa prilikom mjerenja – uključujući um osobe koja vrši mjerenje – ta će se osoba naći u ozbiljnim poteškoćama. To je istaknuo 1930-ih veliki matematičar John von Neumann. Iako ne mogu ulaziti u tehničke detalje u ovome tekstu, pokušat ću skicirati argument.

Počinje sa činjenicom da je kvantna mehanika inherentno vjerojatnosna (eng. probabilistic). Naravno, čak i u “klasičnoj fizici” (tj. fizici koja je prethodila kvantnoj mehanici i koja je još uvijek dovoljna za mnoge svrhe) ponekad koristimo vjerojatnosti; ali ne bi ih morali koristiti kada bi imali dovoljno informacija. Kvantna mehanika je radikalno drugačija: prema njoj, čak i ako bi imali potpunu informaciju o stanju fizikalnog sustava, zakoni fizike bi u pravilu samo predviđali vjerojatnosti budućih ishoda. Te vjerojatnosti su kodirane u nešto što nazivamo “valnom funkcijom” (eng. wavefunction) sustava.

Poznatiji je primjer ideja “polu-života”. Radioaktivne jezgre su podložne “raspadanju” u manje jezgre i druge čestice. Ukoliko određeni tip jezgri ima polu-život od, primjerice jednog sata, to znači da jezgra tog tipa ima 50% šanse da će se raspasti unutar jednog sata, 75% šanse unutar dva sata i tako dalje. Jednadžbe kvantne mehanike vam ne govore (niti ne mogu) kada će se pojedina jezgra raspasti, nego vam daju vjerojatnost da će to učiniti kao funkciju vremena. To nije ništa posebno za jezgru. Principi kvantne mehanike primjenjuju se na sve fizikalne sustave, a ti principi su inherentno i neizbježno vjerojatnosni.

Tu započinju problemi. Paradoksalna je (ali sasvim logična) činjenica da vjerojatnost ima smisla jedino kada se radi o vjerojatnosti nečega određenoga. Primjerice, reći da Jane ima 70% šanse prolaska ispita ima svoje značenje samo ako ona u nekom trenutku izađe na ispit i dobije određenu ocjenu. Nakon toga vjerojatnost njenog prolaska više nije 70% nego odjednom poprima vrijednost 100% (ako prođe) ili 0% (ako padne). Drugim riječima, vjerojatnost događaja koja je između 0 i 100% mora u jednom trenutku poprimiti vrijednost 0 ili 100% jer inače nikada nije niti imala smisla.
To otvara teško pitanje za kvantnu mehanika. Glavna jednadžba koja upravlja kako se valna funkcija mijenja sa vremenom (Schrödingerova jednadžba) ne daje vjerojatnosti koje iznenada skaču na 0 ili 100% nego vrijednosti koje se glatko mijenjaju i u pravilu ostaju iznad 0 i ispod 100%. Radioaktivna jezgra je dobar primjer. Schrödingerova jednadžba nam govori kako “vjerojatnost preživljavanja” jezgre (tj. vjerojatnost da se neće raspasti) započinje sa 100% i onda konstantno opada, nakon prvog polu-života na 50%, 25% nakon dva polu-života, i tako dalje – ali nikada ne dođe do nule. Drugim riječima, Schrödingerova jednadžba daje samo vjerojatnosti raspadanja, a nikada stvarno raspadanje! (Kada bi postojao stvarni raspad, vjerojatnost preživljavanja bi skočila na 0 u toj točki.)

Da ponovim: (a) Vjerojatnosti u kvantnoj mehanici moraju biti vjerojatnosti određenih događaja. (b) kada se određeni događaj ostvari, neke vjerojatnosti moraju skočiti na 0 ili 100%. Međutim, (c) matematika koja opisuje sve fizikalne procese (Schrödinger) ne opisuje takve skokove. Počinjete shvaćati kako netko dolazi do zaključka da nije sve što se događa u fizikalnom procesu opisivo putem fizikalnih jednadžbi.

Kako onda umovi ulaze u tu sliku? Tradicionalno razumijevanje je da su “određeni događaji”, čiju vjerojatnost računamo u kvantnoj mehanici, rezultati “mjerenja” ili “promatranja” (riječi se koriste kao sinonimi). Ako netko (tradicionalno nazivan “promatrač”) provjeri da vidi je li se, primjerice, jezgra raspala (možda koristeći geigerov brojač), on ili ona dobiva određeni odgovor: da ili ne. Očito, u tom trenutku vjerojatnost da se jezgra raspala (ili je preživjela) bi trebala skočiti na 0 ili 100% zato što to promatrač zna sa sigurnošću. Radi o zdravom razumu. Vjerojatnosti koje pridodajemo događaju se odnosi na nečije stanje znanja: prije nego što znam rezultat Janeinog ispita mogu samo reći da ima šansu od 70%; ali nakon što to saznam moram reći da je ili 0 ili 100%.

Tako je tradicionalan stav da se vjerojatnosti u kvantnoj mehanici – samim time i valna funkciju koja ga opisuje – odnosi na stanje znanja nekog “promatrača”. (Riječima slavnog fizičara Sir Jamesa Jeansa, valne funkcije su “spoznajni valovi”). Promatračevo znanje – samim time valna funkcija koja ga opisuje – ima prekinuti skok kada on/ona sazna rezultat mjerenja (poznati “kvantni skok”, tradicionalno nazivan “kolaps valne funkcije”). Ali Schrödingerova jednadžba koja opisuje bilo koji fizikalni proces ne daje nam takve skokove! Dakle nešto mora biti uključeno kada se mijenja znanje osim fizikalnog procesa.

Očito pitanje je zašto uopće moramo pričati o znanju i umovima. Ne bi li neživi fizički uređaj (primjerice geigerov brojač) mogao izvršiti “mjerenje”? To bi rezultirali istim problemom kojeg je istaknuo von Neumann: Ako bi “promatrač” bio samo čisto fizikalni entitet, poput geigerova brojača, mogli bi u principu zapisati veću valnu funkciju koja opisuje ne samo stvar koju mjerimo nego i promatrača. I kada bi je izračunali putem Schrödingerove jednadžbe, ta veća valna funkcija ne bi skočila! Još jednom: dokle god su uključeni samo čisto fizikalni entiteti, njima upravljaju jednadžbe koje govore kako vjerojatnosti ne skaču.

Zato je, kada su upitali Peierlsa može li stroj biti “promatrač”, odgovorio da ne može, objasnivši kako je “kvantno mehanički opis u terminima znanja, a znanje zahtjeva nekog tko zna.” Ne čisto fizička stvar, nego um.

No što ako netko odbija prihvatiti taj zaključak, te tvrdi kako samo fizikalni entiteti postoji i kako su svi promatrači i njihovi umovi potpuno opisivi putem fizikalnih jednadžbi? Onda kvantne vjerojatnosti ostaju u limbu, ne 0 ili 100% (općenito) nego lebde negdje između. Nikada ne dobivaju jedinstveno i određeno rješenje, nego nekako sve mogućnosti ostaju uvijek u igri. Tako bi bili prisiljeni u “Interpretaciju brojnih svjetova” (eng. Many Worlds Interpretation -MWI) kvantne mehanike.

U MWI, stvarnost je podijeljena u mnogo grana koje odgovaraju svim mogućim rezultatima svih fizikalnih situacija. Ako je vjerojatnost bila 70% prije mjerenja, ona ne skoči na 0 ili 100%; ona ostaje 70% nakon mjerenja, zato što u 70% grana postoji jedan rezultata , a u 30% postoji drugi rezultata! Primjerice, u nekim granama vjerojatnosti određena jezgra se raspala – i “vi” to opazite, dok u drugima se nije raspala – i “vi” opazite da se nije raspala. (Postoje verzije “vas” u svakoj grani.) U slici MWI, vi postojite u praktički bekonačnom broju verzija: u nekim granama stvarnosti vi čitati ovaj članak, u drugim spavate u krevetu, a u nekim trećim se niste niti rodili. Čak i zagovornici MWI priznaju da to zvuči ludo i dosta napregnuto.

Zaključak je ovaj: ako je matematika kvantne mehanika ispravna (kao što vjeruje većina fundamentalnih fizičara), i ako je materijalizam ispravan, prisiljeni ste prihvatiti Interpretaciju brojnih svjetova(MWI), a to je strašno teški teret za materijalizam.

S druge strane, ako prihvatimo tradicionalnije razumijevanje kvantne mehanike koje seže sve do von Neumanna, njena logika nas dovodi (baš kao što je i Wignera i Peierlsa) do zaključka kako nije sve tek materija u pokretu, i posebno kako postoji nešto kod ljudskog uma što nadilazi (transcendira) materiju i njene zakone. Tada postaje moguće ozbiljno se pozabaviti pitanjima koje je materijalizam odbacio: Ukoliko ljudski um transcendira materiju u nekoj mjeri, ne bi li mogao postojati um koji transcendira cijeli fizikalni svemir? I ne bi li mogao čak postojati konačni Um?