determinisme (fysikk)

Ideen om at verden består av atomer hvis bevegelser styres av krefter, kan føres tilbake til de greske filosofer Demokrit og Levkippos. Tanken om bevegelsenes årsaksbestemthet ble hevdet av blant andre Descartes. Etter at den klassiske mekanikken var konstruert av Isaac Newton, og det viste seg at denne teorien kunne forklare så mange naturlige prosesser, bredte det seg en forestilling om at verden kunne sammenlignes med en maskin som fungerte på en deterministisk måte. Dette ble spissformulert av Pierre Simon Laplace, som hevdet at en kalkulator med ubegrenset kapasitet, som fikk all informasjon om universets tilstand nå og om de krefter som virker, vil kunne forutsi hele fremtiden. Dersom en slik «klassisk determinisme» koples sammen med et materialistisk verdensbilde som innebærer at alt i har en fysisk årsak, følger det at den tilsynelatende friheten vi har til å velge våre handlinger, er en illusjon.

Men ikke bare er troen på at verden i sin helhet er materiell, svært kontroversiell. Det er også slik at utviklingen av kvantemekanikken og ny forståelse av kaotisk oppførsel til fysiske systemer (se katastrofeteorien), har ført til at den fysiske determinismen, definert som ovenfor, ikke lenger er en udiskutabel del av dagens virkelighetsoppfatning. Ifølge kvantemekanikken er det ikke mulig å måle et systems tilstand med ubegrenset nøyaktighet. En konsekvens av teorien er Heisenbergs usikkerhetsprinsipp, som sier at det eksisterer såkalte komplementære størrelser, for eksempel posisjon og hastighet, der produktet av usikkerhetene til disse størrelsene har en minste verdi. Når den ene måles svært nøyaktig, blir usikkerheten i den andre større. Dette prinsippet sier noe om naturen og har ikke med mangelfull måleteknikk å gjøre. Teorien for kaotiske systemer viser at slike ubestemtheter i begynnelsesbetingelsene til et system, gjør at man mister muligheten til å forutsi systemets oppførsel over lengre tid.

Innholdet i begrepet 'determinisme' slik det ble definert innledningsvis, passer ikke helt med den kvantemekaniske virkelighetsoppfatningen der partiklers posisjoner og hastigheter ikke er veldefinerte størrelser. I kvanteteorien kan fysiske objekter beskrives ved hjelp av en bølgefunksjon. Bølgefunksjonens fysiske tolkning er at kvadratet av utslaget et sted representerer sannsynligheten for å finne en partikkel på dette stedet. Likningene i kvanteteorien gir en deterministisk beskrivelse av bølgefunksjonens utvikling. Følgelig er virkeligheten deterministisk dersom man oppfatter det slik at bølgefunksjonen definerer virkeligheten.

Dette er ikke uproblematisk. For eksempel representerer radioaktivitet en utfordring for determinismen. Ett gram uran-238 inneholder 2,5^.10²¹ atomer. Det er radioaktivt, og i løpet av ett sekund omdannes 12 600 uranatomer og det dannes alfapartikler (som består av to nøytroner og to protoner) som sendes ut fra kjernene til uranatomene. Men det er ikke mulig å forutsi hvilke atomer som kommer til å sende ut alfapartikler.

Slike fenomener, samt kaotiske fenomener i større skala, kan tyde på at verden ikke er deterministisk. Men spørsmålet er ikke endelig avklart og diskuteres fortsatt.

• kvantefysikk
• determinisme
• fri vilje