DETERMINIZMUS, SZABAD AKARAT, KVANTUMMECHANIKA

E. SZABÓ LÁSZLÓ

ELTE, Elméleti Fizikai Tanszék
ELTE, Tudománytörténet és Tudományfilozófia Tanszék
E-mail: szabol@caesar.elte.hu

1. Mielőtt bármit is mondanánk a szabad akarat kérdéséről, javaslom, szabaduljunk meg mindenfajta előítélettől, ami az akarat szabadságával kapcsolatos! Még a „kritikai gondolkodásra" való szüntelen „nyitottságot" hirdető KARL POPPER sem volt képes a szabad akarat kérdéséről előítélet-mentes módon írni: Az Open Universe legelején elismeri, hogy - bár egy egész könyvön át a determinizmus ellen és az indeterminizmus mellett érvel - a vitát eleve eldöntöttnek gondolja, kizárólag a szabad akarat kérdésében elfoglalt előzetes álláspontja alapján:

Személy szerint úgy hiszem, hogy az indeterminizmus doktrínája igaz és hogy a determinizmus nélkülöz mindenféle alapot.

E meggyőződésem mellett szóló érvek közül a legfontosabb egy intuitív argumentum: egy olyan új mű megszületését, mint Mozart G-moll szimfóniája, lehetetlen előre megjósolni, annak minden részletével együtt. Erre sem a fizikus, sem a fiziológus nem képes, hiába tanulmányozza Mozart testét - különös tekintettel az agyát - vagy Mozart fizikai környezetét. (POPPER, 1988, 41)

Szép, joviális gondolat. Ki merné vitatni, hogy Mozart zseniális zeneszerző! Nem kevésbé tiszteletre méltó, amit az Előszóban olvashatunk:

Világosan ki kell jelentenem valamit, ami „A Nyílt Társadalom és Ellenségei" valamint a „Historizmus Nyomorúsága" című munkáimból is kiviláglik: mély elkötelezettséget érzek, hogy filozófusként védelmezzem az emberi szabadságot, az emberi kreativitást, és azt a valamit, melyet tradicionálisan szabad akaratnak nevezünk - jóllehet meggyőződésem, hogy az olyan kérdések, mint „Mi a szabadság?", vagy „Mit jelent az, hogy 'Szabad'?" vagy „Mi az az akarat?", és más hasonlók, továbbá az a törekvés, hogy e fogalmakat tisztázzuk, a nyelvfilozófia mocsarába vezethetnek bennünket. (POPPER, 1988, xxi.) Vagyis mondjunk le az olyan fogalmak, mint „tudat", „öntudat", „szabad akarat", „kreativitás", „megértés", „cél" stb. tudományos/filozófiai analíziséről, hiszen még a végén kiderül, hogy - dédanyáink megrökönyödésére - az ember a „majomtól" származik, s be kell ismernünk - ÖAWKINS kifejezésével élve -, hogy a „dolgok se nem jók, se nem gonoszak, se nem kegyetlenek, se nem nyájasak, egyszerűen csak érzéketlenek - közömbösek minden szenvedésre, híján vannak minden célszerűségnek." (Dawkins, 1995, 90)

Nevezzük a dualizmusnak ezt a „visszacsempészett", többnyire argumentálat-lan, érzelmi alapokon és a neveltetésen nyugvó formáját CSAK MÁS dualizmusnak: az értelemmel, öntudattal, szabad akarattal rendelkező ember CSAK MÁS, mint a majom, mint a robot, mint valamiféle - mégoly komplex, ám vak, céltalan anyagi folyamat. Hogy mitől „más", hogy mi az a valami, amibe a CSAK MÁS dualizmus belekapaszkodhat, arra nézve az ötletek tárháza kimeríthetetlen: második, harmadik, ... n-dik világok tételezésétől (POPPER, 1994), az intenció, a jelentés és más hasonló fogalmak misztifikálásán, az agyat ért kis környezeti perturbációk okozta kaotikus jelenségeken, a Turing-géppel nem kiszámolható folyamatokon keresztül a kvantummechanikáig (PENROSE, 1994).

2. Látnunk kell, hogy a emberi öntudat szubjektív élménye elképzelhetetlen a szabad akarat szubjektív élménye nélkül. Amivel itt most foglalkozni kívánok, az az érvelés, miszerint a szabad akarat létezését a kvantummechanika támogatja. Mint majd látni fogjuk, ez az érvelés logikailag hibás. Mielőtt azonban a részletekre térnénk rá, szükséges néhány megjegyzést tennem annak érdekében, hogy pontosítsam, mit értek a „szabad akarat létezésén".

Először is, az akarat szabadságáról és nem a cselekvés/viselkedés szabadságáról van szó. Vagyis teljes mértékben figyelmen kívül kívánom hagyni azt a kérdést, hogy milyen külső fizikai vagy belső motorikus-idegrendszeri vagy egyéb fiziológiai tényezők segítik, illetve akadályozzák, hogy valaki úgy cselekedjen, úgy viselkedjen, ahogyan akar. Másodszor, eldöntöttnek tekintem azt a kérdést, hogy létezik akarat, valami, ami a szóban forgó cselekvési, illetve viselkedési eseménysort közvetlenül, kauzálisán megelőzi, s hogy ez a valami, ontológiai természetét illetően, függetlenül az identitáselmélet elfogadásától vagy nem-elfogadásától, nem más, mint az agy egy megfelelő fizikai állapota. Az akarat szabadságának problémája, mindennek tükrében a következő két kérdésben testesül meg:

a) Létezik-e bármi is a szóban forgó akaratállapot kauzális múltjában, amely ezt az állapotot determinálja, más szóval, létezik-e a szóban forgó akaratállapotnak objektív alternatívája?

b) Ez a determináns valami belső vagy külső az adott szubjektumra nézve?

Logikailag e két kérdésre három különböző válasz adható. A) Az akaratállapot nem determinált, vagyis van objektív alternatívája. B) Determinált, valamilyen külső ok, valamilyen, a szubjektumon kívüli originátor által. Végül, C) az akarat determinált, de kizárólag belső okok által.

Vegyük észre, hogy mindhárom esetben reprodukálható az akarat szabadságának szubjektív érzése. GRÜNBAUM (1972) és MacKay (1967) szerint a szabad akarat szubjektív érzésének alapja az a tény, hogy a szubjektum maga sem képes saját jövőbeli akaratát megjósolni. MacKay részletes elemzésben kimutatja, hogy ez még a C) esetben is fennáll, sőt még akkor is, ha az akaratot determináló folyamat egy kiszámolható, algoritmikusán determinisztikus folyamat. (Egy Turing-gép nem képes kiszámolni saját jövőbeli állapotait!) Az inkompatibilista értelmezés szerint, kizárólag az A) esetben beszélhetünk szabad akaratról. Hangsúlyoznunk kell, hogy ez nem kijelentés, hanem definíció. Nem arról van tehát szó, hogy a szabad akarat fenomenológiáját, vagyis mindazt, amit a szabad akarat címén átélünk és tapasztalunk, ne lehetne egy determinisztikus világban elhelyezni. Egy személy akaratának szabadsága - e definíció szerint - abban áll, hogy az illető akarhatta volna másképpen is, mint ahogyan aktuálisan akarta. Vagyis a szabad akarat speciális esete az objektív modalitásnak. E definíció értelmében, ha a világ determinisztikus, akkor szabad akarat nincs.

3. Miközben teljes mértékben egyetértek GRÜNBAUMmal, hogy tudniillik a szabad akarat fenomenológiája egyaránt beilleszthető egy determinisztikus, illetve egy indeterminisztikus világba, a soron következő gondolatmenet kedvéért azt javaslom, fogadjuk el a szabad akarat inkompatibilista értelmezését. Tehát, ha szabad akarat van, akkor objektív modalitásnak is lennie kell. Sokan gondolják úgy, hogy az objektív determinizmus kontra indeterminizmus kérdése metafizikai kérdés. (Mi nem az?) Persze ebből nem következik, hogy megválaszolhatatlan. A konklúzióm az lesz, ellentétben a kvantummechanikával kapcsolatos standard filozófiai állásponttal, hogy megválaszolhatatlan. Hangsúlyoznom kell azonban, hogy nem triviálisan az. Arra vonatkozóan, hogy milyen lehet és milyen nem lehet a világ modális szerkezete, pontos állításokat tudunk megfogalmazni, olyan állításokat, amelyek az empirikus tudományokra, illetve azok logikai következményeire épülnek.

Tekintsük át röviden, hogy - legalábbis a fizikában - mik lehetnek ezek. Az egyszerűség kedvéért szűkítsük le a kérdést arra, hogy mik lehetnek azok az empirikus tények, amelyek kizárják azt, hogy a világ teljesen determinisztikus legyen. Vagyis olyan jelenségeket keresünk, amelyek sztochasztikus természete nem lehet csupán episztemikus eredetű, más szóval nem létezhet olyan determinisztikus háttérmechanizmus, amelyből a szóban forgó sztochasztikus jelenség -csupán ismereteink hiánya alapján - levezethető. Kézenfekvőnek tűnik a klasszikus statisztikus fizikára, valamint a klasszikus dinamikai rendszerek kaotikus viselkedésére gondolnunk. Nyilvánvaló azonban, hogy mindkét esetben, bár bonyolult, de szigorúan determinisztikus rendszerekről van szó, melyek viselkedése rendkívül érzékeny a kezdeti feltételek kis különbségeire. Az a statisztikus elmélet, amely ezeket a rendszereket leírja, csupán egy statisztikus módszer a kezdeti és peremfeltételekre vonatkozó információhiány kezelésére. A kaotikus viselkedés olyan „ontologizálása", amely a környezet „véletlenszerű" kis perturbációira hivatkozik, nyilvánvaló tautológia, hiszen ezzel nem teszünk mást, mint a rendszer viselkedésében fellépő indeterminizmust a környezetben fellépő indeterminizmusra vezetjük vissza.

Ha van egyáltalán remény arra, hogy példát mutassunk fel olyan véletlenszerű viselkedésre, amely nem episztemikus eredetű, akkor ezt kizárólag a kvantumelméletben tehetjük meg. Máris hangsúlyoznunk kell azonban, hogy önmagában az a tény, hogy egy jelenséget a kvantummechanika törvényeivel, és csak ezekkel tudunk leírni, és hogy ezek a törvények statisztikus törvények, még nem bizonyítja, hogy a szóban forgó jelenség objektíve indeterminisztikus. A kvantumjelenségek között is csupán két olyan van, amelyek komoly kihívást jelentenek a determinizmus híveinek. Ezek az EPR (Einstein-Podolsky-Rosen) kísérletek és a GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger) kísérletek, illetve az ezekre vonatkozó ún. NO-GO tételek.

Mindkét esetben arról van szó, hogy korábban egymással kölcsönhatásban álló részecskéken egymástól izolált módon különböző irányú spin-méréseket hajtunk végre. Az egymástól szeparált mérőhelyek mindegyikén két-két különböző mérés közül választhatunk (különböző irányú spin-vetületeket mérhetünk meg). A valóságban eddig végrehajtott kísérletekben ezek a választások random kapcsolókra vannak bízva, tekintettel arra, hogy rendkívül gyorsan, kb. 10^8 másodperc alatt kell dönteni, de elvben egy-egy független laboráns is ülhetne a kapcsolók helyén, akik szabad elhatározásuk szerint választanak a lehetséges mérések j közül. A mérések statisztikus kimenetelei között korrelációk figyelhetők meg, melyek a mérési események megfigyelt relatív gyakoriságaiból olvashatók ki. A dolog érdekessége azonban az, hogy a megfigyelt korrelációk mindkét esetben olyanok, hogy azok beágyazása egy determinisztikus világba - a rájuk vonatkozó NO-GO tételek állítása szerint - logikailag lehetetlen. E két tétel, az EPR kísérletre vonatkozó Bell-tétel (BELL, 1987), illetve a GHZ-tétel (GREENBERGER et al. 1990).

Nincs itt mód arra, hogy e két NO-GO tétel részleteit ismertessem. Számunkra most csupán az a fontos, hogy tehát, ha a kvantumjelenségeknek szerepe lenne az agy működésében - mint ahogyan bizonyára van (PENROSE, 1994, 348-392) - és ezek között előfordulnának EPR, illetve GHZ típusú szituációk, akkor ez azt bizonyítaná, hogy az agy működésének is lennének olyan mozzanatai, amelyek nem illeszthetők be egy determinisztikus univerzumba. Ha tehát a szabad akarat létezését - inkompatibilista értelemben - összekapcsoljuk az objektív modalitás létezésével, akkor azt mondhatjuk, hogy a kvantummechanika támogatja a szabad akarat létezését (FINE, 1993).

4. Mindez azonban nem igaz! Mint már utaltam rá, e cikk terjedelmét meghaladná, hogy akár a Bell-tétel, melynek egyébként is legalább tucatnyi különböző megfogalmazása és levezetése ismert, akár a GHZ-tétel részletes bizonyítását ismertessem. Csupán annyit szeretnék itt felidézni, hogy mik azok a leglényegesebb kondíciók, amelyek kerete között ezek a tételek - matematikailag egyébként minden esetben korrekt - bizonyítást nyernek. Ezek a következők:

KI Nincs szuperluminális, vagyis a fénysebességnél nagyobb sebességgel terjedő kauzális hatás

K2 A közös ok fogalmára vonatkozó feltételek

K3 Minden, a kísérletben fellépő korrelációnak közös oka van

Természetesen logikailag nem zárható ki, hogy ezen kondíciók bármelyike sérül. Különösen problematikusnak tekinthető a K2 valamint a K3 feltétel. A közös ok fogalmának pontos matematikai leírása egyike a mostanában sokat vitatott problémáknak (Van Frassen, 1982; Cartwright, 1987; Suppes, 1990; Salmon, 1980). Teljesen indokolatlan továbbá, hogy miért feltételezzük azt, hogy a kísérletben megfigyelt korrelációk mindegyikének ugyanaz az oka. De ezek még csak gyenge ellenérvek (bár közel sem alaptalanok). Van azonban egy olyan feltétel, amelyet a téma irodalmában csak ritkán szokás explicite megemlíteni (BELL, 1987, 154; Van FRAASSEN, 1991, 89), jóllehet a szabad akarattal összefüggésben döntő fontosságú: Mindkét tételnél feltesszük, hogy a lehetséges spin-mérések közül a szeparált mérőhelyeken „szabadon" választhatnak, vagyis hogy a mérések közötti választás nem determinált a világ megelőző állapota, azaz például az ezt kifejező rejtett paraméter által. Más szóval, hogy a mérések között választó laboránsnak szabad akarata van. Kimutatható (BRANS, 1988; E. SZABÓ, 1995a, b; BELNAP, E. SZABÓ, 1996), hogy e kondíció nélkül sem a Bell-tétel, sem a GHZ-tétel nem vezethető le, sőt könnyen konstruálható olyan teljesen determinisztikus, kiszámítható (tudniillik komputeres) modell, amely pl. az EPR kísérletet úgy képes reprodukálni, hogy visszaadja annak minden statisztikus tulajdonságát. Vagyis az EPR, illetve GHZ kísérletben megfigyelt korrelációk elhelyezhetők egy teljesen determinisztikus univerzumban, amelyben természetesen a mérések választásánál sem érvényesül semmiféle objektív modalitás. Tehát ha valamire nem használhatók a kvantummechanika NO-GO tételei, akkor az a szabad akarat létezésének bizonyítása, tudniillik ebben az összefüggésben a bizonyítás teljesen tautologikus: ha feltesszük, hogy a mérések megválasztásánál van objektív modalitás, akkor a világ nem lehet determinisztikus, avagy ha feltesszük, hogy létezik szabad akarat, akkor létezhet szabad akarat.

IRODALOM

Bell, J. S. (1987) Speakable and unspeakable in quantum mechanics. Cambridge University Press, Cambridge
Belnap, N., E. Szabó, L. (1996) Branching Space-time analysis of the GHZ theorem. Foundations of Physics, 26, 989-1002.
BRANS, C. H. (1988) Bell's theorem does not eliminate fully causal hidden variables. Int.J. Theor. Phys., 27, 219.
Cartwright, N. (1987) How to tell a common cause: Generalization of the conjunctive fork criterion. In Fetzer, J. H. (ed.), Probability and Causality. Reidel Pub. Co., Boston
Dawkins, R. (1995) Folyam az Édenkertből. Kukurtrade Kiadó, Budapest
Fine, A. (1993) Indeterminism and the Freedom of the Will. In Earman, J., Janis, A. I., Massey, G. J., Rescher, N. (eds) Phüosophical Problems of the Internál and External World - Essays on the Phüosophy of Adolf Grünbaum. Univ. of Pittsburgh Press / Universitáts- verlag Konstanz, Konstanz
Greenberger, D. M., HornE, M. A., Shimonv, A. and Zeilinger, A. (1990) Bell's theorem without inequalities, Am. J. Phys., 58, 1131-1143.
Grünbaum, A. (1972) Free Will and Laws of Human Behavior. In Feigl, H., Sellars, W., Lehrer, K. (eds) New Readings in Phüosophical Analysis, Appleton-Century-Crofts., New York
MacKay, D. M. (1967) Freedom of Action in a Mechanistic Universe, Cambridge University Press, Cambridge
Penrose, R. (1994) Shadows of the Mind. Oxford University Press, Oxford
Popper, K. (1988) The Open Universe. Hutchinson, London
Salmon, W. (1980) Probabilistic causality. Pacific Phüosophical Quarterly, 61, 50-74.
Suppes, P. (1990) Probabilistic causality in quantum mechanics. J. of Statistical Planningand Inference, 25, 293-302.
E. Szabó, L. (1995a) Is quantum mechanics compatible with a deterministic universe? Two interpretations of quantum probabilities, Foundations of Physics Letters, 8, 421-440.
E. Szabó, L. (1995b) Quantum mechanics in an entirely deterministic universe, Int.J. Theor. Phys., 34, 1751-1766.
Van Frassen, B. (1982) Rational belief and the common cause principle. In McLaughlin R. (ed), What? Where? When? Why?, D. Reidel Pub. Co., Boston Van Fraassen, B. (1991) Quantum Mechanics -An Empiricist View. Clarendon Press, Oxford

Forrás:Megismeréstudomány és mesterséges intelligencia (Akadémiai kiadó)