Laplaces demon

På 1700- och 1800-talen slog en ny världssyn igenom. Filosofen René Descartes och i synnerhet vetenskapsmannen Isaac Newton hade bevisat styrkan med en rationalistisk syn på naturen. Alla skeenden i universum styrdes av mekanikens handfasta naturlagar och utspelade sig inom ramarna för den absoluta tiden och rummet. I slutet av 1800-talet blev det absoluta rummet ett ohållbart koncept på grund av främst Michelson-Morleys experiment. En ny sorts mekanik och kosmologi fick ta vid i och med Albert Einsteins speciella och allmänna relativitetsteori: energi och materia existerar inte i utrymmet mellan universums orubbliga "väggar" utan påverkar och rör sig genom själva rumtidsstrukturen, och därför måste också tid och rum betraktas som relativa.

Relativitetsteorin var en genomgripande modifiering av mekanikens lagar, men ogiltigförklarade dem inte. Även i ett einsteinskt universum kan alla kroppar, krafter och rörelser tillmätas exakta värden i relation till varandra, och alla framtida skeenden skulle kunna förutsägas bara informationen fanns tillgänglig. Einstein har kallats den siste klassiske fysikern; han accepterade aldrig den nya kvantfysikens obestämbarheter och undantag från kausalitetslagen.

*

ETT ALLVETANDE INTELLEKT?

Ett århundrade innan Einstein steg ut på arenan, verkade en fransman vid namn Pierre-Simon Laplace (1749-1829). Han var något av sin tids Carl Sagan eller Stephen Hawking: en framstående astronom och matematiker som gjorde stora insatser för att popularisera den newtonska fysiken, världssynen och kosmologin. Detta universum var stelt, livlöst och inte helt elegant, men man kan anta att Einstein nickade gillande åt den beskrivning Laplace gav 1814, av en verklighet där Gud minst av allt spelade tärning:

We may regard the present state of the universe as the effect of its past and the cause of its future. An intellect which at a certain moment would know all forces that set nature in motion, and all positions of all items of which nature is composed, if this intellect were also vast enough to submit these data to analysis, it would embrace in a single formula the movements of the greatest bodies of the universe and those of the tiniest atom; for such an intellect nothing would be uncertain and the future just like the past would be present before its eyes.

Denna bild av ett hypotetiskt, allvetande intellekt blev därefter känd som Laplaces demon. Att vi obetydliga människovarelser inte kan förutsäga i detalj vad som kommer att ske om ett år, eller ens om en timme, beror bara på att vi saknar nödvändig information, till skillnad från Laplaces demon. Universum är i sig determinerat — förutbestämt — och någon fri vilja existerar egentligen inte.

Vi tar inte längre Laplaces demon på fullt allvar. Kvantfysiken har infört ett obestämbart och sannolikhetsgrundat inslag i universums struktur och historia. Det har dock inte räddat vår fria vilja; att människan också styrs av slumpen är kanske inte särskilt mycket bättre än att allt redan är förutbestämt. Vi är alltjämt fråntagna kontrollen över oss själva.

*

DETERMINISMENS SJÄLVMOTSÄGELSE

Även betraktad som ren tankekonstruktion finns det ett intressant problem med Laplaces demon. Vissa författare som återberättade uppfattningen var noga med att det allvetande intellektet skulle vara ett övernaturligt väsen (en "demon"), befinna sig utanför universum och inte själv ingripa i det som skedde. Man kan misstänka att anledningen var denna:

Vad skulle förhindra det allvetande intellektet, om det nu själv är en del av universum och dess lagar, från att göra något annat än de förutsägelser han gjort, och därmed ogiltigförklara dem? När han väl satt sig över förutsägelserna, kan allt som sker i detta universum inte längre anses vara fullständigt deterministiskt och kausalt förutbestämt, och paradoxen är ett faktum. (Det är för övrigt i princip samma paradox som brukar användas som argument mot tidsresor: Vad skulle hända om någon reste tillbaka i tiden och utförde en handling som han vet inte blivit utförd, till exempel dödar sig själv som spädbarn?)

På ett djupare plan blir själva matematiken problematisk. Beräkningen blir omöjlig att utföra eftersom det allvetande intellektet samtidigt skulle behöva inkludera det pågående beräkningsarbetet i sina uträkningar. Det leder till en oändlig kedja av beräkningar av beräkningar av beräkningar… Den förutsägelse med åtföljande konsekvenser som ena beräkningen ger vid handen, måste modifieras av en ny beräkning och en ny förutsägelse med ytterligare konsekvenser, och denna nya beräkning och förutsägelse i sin tur. Det måste vara en principiell omöjlighet att genomföra, inte bara ett praktiskt problem. Och ett deterministiskt universum blir en självmotsägelse.

Tanken ligger nära till hands att det kanske är just därför kvantfysiken och obestämbarhetsprincipen är ett grundläggande inslag i vårt universum: på något ospecificerat sätt förhindrar det självmotsägelsen i fråga.

*  *  *

Läs detta som en uppföljning och förtydligande av förra posten. Problemet med Laplaces demon är förknippat med tankeexperimentet som beskrivs där. Men jag är fortfarande inte riktigt på det klara med hur fri/ofri vilja ska tolkas i sammanhanget.

ANDRA BLOGGAR OM: FRI VILJA • KVANTMEKANIK • KVANTFYSIK • RELATIVITETSTEORIN • DETERMINISM

/ Rickard Berghorn