18. Kullervo Rainio 21.5.2001

Kullervo Rainio 21.5.2001 Luonnonfilosofian seura

Hyvät luonnonfilosofit,

Kaarle Kurki-Suonion sähköpostipuheenvuorot, lähtökohtana kvanttimaailman hiukkasten yksilö- ja laji-identiteetti, ovat olleet erikoisen rikasta filosofista antia. Tuntuu kuin ajatus nyt vasta olisi lähtenyt nytkähtäen liikkeelle ontologisessa ja epistemologisessa kysymyksenasettelussa. Maallikollakin näyttää olevan mahdollisuus vapautua jäykistä ja suorastaan virheellisiin käsityksiin nojaavista mielikuvista ja omaksua uusia, hiukan paremmin viimeisimpiä löydöksiä vastaavia.

Yritän pysähtyä jonkinlaiseen välietappiin - nyt kun kesäkin tekee tuloaan kaikella väkevyydellään - ja pitää "nimenhuudon" ajatusmaailmassani tutkiakseni, mitkä mielikuvat on tuuletettu ulos, mitkä taas vaihtaneet takkia. Otan vauhtia jo viimevuotisista KK-S:n puheenvuoroista.

1) KK-S kirjoittaa: "Tyhjänä pitämämme ‘avaruudellinen tila’ on kaikkien mahdollisten hiukkasten potentiaalisen esiintymisen ‘kenttä’. Se, missä määrin niitä realisoituu, riippuu säilyvien suureiden suuruuksista."

Tämä lähtökohta tuo minulle seuraavanlaisia mielikuvia:

Teemme havainnon jollakin detektorilla (täplänä valokuvauslevyllä, sumukammion pisarana, kuplakammion kuplana, Geiger-mittarin napsahduksena). Havainnosta päättelemme jonkin tapahtuman esiintyneen, jonka tapahtuman kokemuksemme (teoriamme) perusteella tulkitsemme siten, että tietty "hiukkanen" on esiintynyt (realisoitunut, aktualisoitunut). Mikä hiukkanen, sen päättelemme niinikään tilanteen mukaan kokemuksestamme (teoriastamme). Se, että pystymme nimeämään tapahtumassa realisoituneen määrätyn hiukkasen, tarkoittaa, että teemme oikean ratkaisun antaessamme tietyille "säilyville suureille" määrätyn arvon ("tapahtuman yhteydessä" pitäisi kai sanoa - tai jotenkin tarkemmin). Siten esimerkiksi sumukammiossa esiin tulevasta pisarakuviosta päättelemme kunkin pisaran osoittavan tapahtumaa, jossa jokin hiukkanen on realisoitunut (ja pannut liikkeelle suuren makroskooppisen prosessin), hiukkanen, jonka päättelemme tilanteesta ja kokemuksestamme (teoriasta) samanlajiseksi kuin se hiukkanen, jonka vieressä esiintyvä pisara kertoo realisoituneen, jne - eräällä säännönmukaisella "radalla". Tämä kai merkitsee myös sitä, että omistamme tämän "radan" pisarakohtien tapahtumille (tai hiukkasille) tietyt "säilyvien suureiden" arvot (liikemäärän, liikemäärämomentin, varauksen - ja vieläkö muita?). (Huomaan, että minun on maallikkona vaikea asiaa ilmaista. Voitaisiinko sanoa: Esiintyy tapahtuma, jolla on mainittujen säilyvien suureiden arvojen mukainen samanaikainen vaikutus ympäristöön tapahtumakohdassa.)

Puhe "hiukkasesta" tarvittaneen kahteen asiaan: a) lyhennysmerkinnäksi yhdessä esiintyvistä säilyvien suureiden arvoista ja b) päättelyyn tapahtumisen luonteesta (esim. "radan" muodosta) siihen, mitä säilyvien suureiden arvoja esiintyy tapahtumakohdassa. ("Hiukkas"-käsitteen käyttöä ei siis ole helppo syrjäyttää, vaikka se mielikuvana näyttää olevan arveluttava, jopa helposti harhaanjohtava.) KK-S korostaa sitä, että "radan" eri pisteitten tapahtumissa ei ole kysymys yksilöidentiteetiltään samasta hiukkasesta, ainoastaan laji-identiteetiltä samasta. Tällöin herää pakosta kysymyksiä: Ajatellaan, että pisaran 1 tuottava tapahtuma T1 on aaltofunktion A1 määräämä, pisaran 2 tuottava tapahtuma T2 aaltofunktion A2 määräämä jne. Ovatko nämä aaltofunktiot todella erilliset vai määrääkö sama aaltofunktio kaikki mainitut tapahtumat? Olen aikaisemmin oppimani (tai oppimattomuuteni) perusteella ymmärtänyt, että hiukkasen realisoituminen merkitsee aaltofunktion reduktiota, joten olen taipuvainen ajattelemaan, että tapahtumia määräävät eri aaltofunktiot A1, A2 jne. Mutta mikä selittää silloin näiden eri aaltofunktioiden yhteisen säännönmukaisen esiintymisen, joka näyttäytyy "radan" säännönmukaisuutena?

2) Vielä sumukammiodetektorista: Hiukkasten ratojen etsiminen ja nimeäminen perustunee siihen, että kokemuksen (teorian) perusteella tiedetään, mitä etsiä. Tämä kaiketi koskee myös uusia, ennen havaitsemattomia hiukkasia. Mitä mahdollisuuksia on periaatteessa löytää sumukammion suuresta "pisaramerestä" realisoitumistapahtumia, joita ei ole osattu odottaa (ts. sellaisia, joita ei ole huomattu/keksitty johtaa teoriasta tai jotka eivät ole teoriasta johdettavissa)? (Onko niin, että sumukammiokuvien analysointi tietokoneohjelmilla jo itsessään estää tällaiset löydökset?)

3) Kun kokeellisessa kvanttifysiikan tutkimuksessa tarvitaan aina detektori hiukkasen realisoitumisen havaintoon, syntyy helposti sellainen mielikuva, että ylimalkaan hiukkasen realisoitumisen edellytys olisi jonkinlainen detektori, "joka hiukkasen aktualisoi". (Ihmisen rakentamaa detektoria ei toki aina edellytetä, silloinhan maailma olisi syntynyt vasta kvanttifysiikan laboratorioissa...)

Ilman detektoria ei hiukkasen realisoitumista voida "havaita", mutta onko teoriassa jotakin, jonka perusteella voitaisiin päätellä, että aaltofunktion amplitudin anatamalla todennäköisyydellä tapahtuu hiukkasen realisoitumista spontaanisti - ilman detektoriin verrattavaa ulkoista tekijää? (En ole tätä spontaanisuutta koskaan epäillyt, mutta se on nyt johtunut mieleen. Asiaa on sotkenut aika tavalla Kari Enqvistin puhe dekoherenssista, joka puhe herättää mielikuvan eräänlaisista aineensisäisistä "luonnon detektoreista" - ikäänkuin realisoitunut materia realisoisi lisää hiukkasia. "Ylikansanomaisuudessaan" Enqvistin esitys on kuitenkin niin sekavaa, ettei asian ydintä tavoita. - Onko dekoherenssi-puheilla tarkoitus karkoittaa - ainakin siirtää sivuun - spontaaniin realisoitumiseen liittyvä indeterminismin mysteeri? Tähän viittaa esimerkiksi Enqvistin lennokas, mutta outo huomautus: "Universumin aaltofunktio ei nimittäin romahda. Se vain on. Se on kaiken totaliteetti, eikä sen ulkopuolella ole mitään, minkä kanssa se voisi vuorovaikuttaa. Ei ole mittausta, jonka sille voisi suorittaa; ei mittaria eikä mittaajaa." [Enqvist: Olemisen porteilla, s. 216] Tämähän on totta vain, jos kielletään aaltofunktion spontaanin romahtamisen mahdollisuus!)

Haluaisin tässä kohdassa tarkistaa käsityksiäni. Olen ajatellut niin, että esimerkiksi vetyatomin (sidotut hiukkaset) protoni ja elektroni aktualisoituvat (realisoituvat) aaltofunktioittensa määräämän todennäköisyyden mukaisesti "aika ajoin", jotta mm. niiden sähkövaraukset olisivat "todellisia" (ts. että niillä olisi vaikutuksia reaalimaailmassa - yhtenä vaikutuksena se, että atomi "pysyy koossa"). KK-S:n esitysten pohjalta ajattelen niin, että hiukkasten sähkövaraukset vaikuttavat vain silloin, kun hiukkaset esiintyvät realisoituneina. (Potentiaaliset hiukkaset ovat potentiaalisia! Ts. niillä on mahdollisuus tulla vaikuttaviksi, mutta mahdollisuus ei sellaisenaan vaikuta.)

4) Puheemme determinismistä menivät vähän toistensa ohi. (Jakautumadeterminismillä tarkoitin vain seuraavaa: Vaikka yksittäistapausta voi pitää indeterministisenä, suuri tapausten joukko asettuu määrätyksi jakautumaksi, jolloin determinismistä voidaan puhua tässä jakautumisen määräytymisen mielessä. Mutta tämä asia ei ole kovin oleellinen, joten sivuutettakoon se.)

Mielenkiintoista on sensijaan aaltofunktion determinismi. Voitaisiinko sanoa, että se on matemaattista determinismiä, oikeastaan sama asia kuin funktion jatkuvuus (ajan suhteen)? Mutta sellaisena se ei vaikuta maailman tapahtumiseen, ei deterministisesti eikä muutenkaan. Jos olen oikein ymmärtänyt, aaltofunktion vaikutus (fyysiseen) maailmaan esiintyy vasta, kun hiukkanen realisoituu (eli esiintyy tapahtuma, jossa erään säilyvien suureiden arvojen yhdistelmän on todettava aikaansaavan seurauksia). Tämä realisoitumistapahtuma taas on indeterministinen (kylläkin aaltofunktion määräämissä rajoissa).

Metafysiikan kannalta kysymys potentiaalisten asioiden suhteesta "todellisuuteen" on mielenkiintoinen. - KK-S kirjoittaa: a) "Aaltofunktion deterministinen käyttäytyminen tarkoittaa siis sitä, että systeemin aaltofunktio tietyllä hetkellä ‘määrää’ yksikäsitteisesti systeemin aaltofunktion myöhemmin." Edelleen: b) "Hiukkaset ovat vain tulkintaa ja niiden eksistenssi siten ... aina vain potentiaalista." Ja edelleen: c) "... systeemi on vain tietynlajinen hiukkanen sekin, ... sen rakenne kuuluu sen lajiominaisuuksiin ja ... tämä systeemi sellaisenaan esiintyy tulkinnallisena, potentiaalisesti eksistoivana, osapuolena tietyissä ‘todellisissa’ tapahtumissa." Tähän on hyvä liittää vielä jo mainittu sitaatti: d) "... tyhjänä pitämämme ‘avaruudellinen tila’ on kaikkien mahdollisten hiukkasten potentiaalinen ‘kenttä’."

Kaikissa yllä mainituissa sitaateissa KK-S puhuu ei vain aaltofunktiosta vaan myös hiukkasista ja systeemeistä "potentiaalisesti eksistoivina". Tässä lukija hämmentyy. Onko siis luovuttava siitä käsityksestä, että realisoitunut (aktualisoitunut) hiukkanen olisi katsottava todella eksistoivaksi (vaikkakin "ohimennen", yhdessä "tapahtumassa")? Missä silloin olisi raja potentiaalisen eksistenssin ja "todellisen eksistenssin" välillä? Kaipaako mahdollisesti "realisoitumisen" (ja siihen liittyen aaltofunktion reduktion) ajatus tarkennusta?

Olenko ymmärtänyt oikein, jos sanon: Tyhjänä pitämässämme avaruudellisessa tilassa (siis niin kauan kuin yksikään potentiaalinen hiukkanen ei realisoidu) ei tapahdu mitään, mikään ei eksistoi. - Vai olisiko sanottava, että realisoitumattomat potentiaaliset hiukkaset eksistoivat?

5) "Potentiaalinen" näyttää vaativan paljonkin filosofista analyysia. Voidaanko johdonmukaisesti puhua esimerkiksi "potentiaalisesta todellisuudesta"? Potentiaalinenhan on jotakin, joka ei vielä vaikuta fyysisessä todellisuudessa, eikä ole varmaa, vaikuttaako se koskaan. Jos ajattelemme, että todellista (fyysisessä todellisuudessa) on se, jolla on siihen vaikutusta (mikä vaikutus on empiirisesti havaittavissa tai havaintojen ja teorian kautta pääteltävissä), silloin potentiaalinen ei ole todellista.

Onko tämä tarkastelu sopusoinnussa sen kanssa, että aaltofunktio edustaa potentiaalista eikä siis ole fyysistä todellisuutta? Vai onko tarkistettava käsitystä aaltofunktioin potentiaalisuudesta - tai edellä esitettyä todellisuuskäsitystä?

Puhe "potentiaalisesta eksistenssistä" tuntuu vaativan ainakin tarkempaa analyysia.

Potentiaalinen merkityksessä "mahdollinen" tarkoittaisi sitä, että eksistenssillä on nollaa suurempi todennäköisyys (mutta missä tilassa ja missä ajassa?). Mutta toisaalta potentiaalisen toteutumisen todennäköisyys voi olla varsin suurikin. Se voi olla myös ehdollinen sillä tavalla, että potentiaalinen toteutuu tiettyjen ehtojen vallitessa jotakuinkin varmasti.

Mutta kun jokin toteutuu, se ei enää olekaan potentiaalista vaan realisoitunutta, eksistoi "todella". Meidän ajatuksissamme tämä raja potentiaalisen ja todella eksistoivan välillä on erittäin jyrkkä. Mutta voidaanko aivan jyrkkä raja asettaa kvanttifysiikassa potentiaalisen ja realisoituneen välille?

Sitaatista b tekisi helposti sen johtopäätöksen, että se, mikä on tulkintaa, on potentiaalista. Jos heittäytyy näsäviisaaksi (eli rupeaa filosofiksi), voi kysyä, eikö sitten kaikki meidän käsityksemme olevaisesta ole tulkintaa, jolloin - kaikki on potentiaalista. Siinä sitä ollaan - sormi suussa!

Voitaisiinko ottaa lähtökohdaksi: On potentiaaliseksi tulkintaa ja on reaaliseksi tulkintaa. Maallikon mielestä raja kulkisi siellä, missä tapahtumille on annettava säilyvien suureiden arvoja, jotka aiheuttavat vaikutuksia (muutoksia) jatkotapahtumissa. (Yhä edelleen on silti kysymys tulkinnasta - havainnosta lähtevästä päättelystä.)

Systeemin aaltofunktio olisi siten potentiaalista (ja kuvaisi "hiukkaslajien potentiaalisen esiintymisen kenttää"). Sanonta viittaa siihen, että "hiukkaslajit" esiintyvät systeemin suhteellisen itsenäisinä osina ja voivat siten realisoitua jossakin määrin toisistaan riippumatta. Onko näin? Jos on, silloin systeemin eksistenssi esiintyisi variaabelina, eksistenssiä olisi enemmän tai vähemmän!

6) Potentiaalinen ei vaikuta fyysiseen todellisuuteen. Mutta on mielenkiintoista kysyä muita vaikutuksia: Voiko potentiaalinen vaikuttaa potentiaaliseen? Ei kai. - Mutta on eräs mielenkiintoinen vaikutusyhteys: Tajunta voi tietoisena jonkin (A) potentiaalisuudesta aikaansaada tekoja, jotka toteuttavat, realisoivat sen. Itse asiassa ihmisen - ja koko elämän - historia on perussisällöltään juuri valtava sarja tällaisia tekoja. - On filosofeja, jotka katsovat, että koko todellisuus on tajunnan luomaa eli - voitaisiin kai sanoa - potentiaalisesta realisoimaa. Jos lähdetään edellä esitetystä ajatuksesta, että tulkittu maailma jäsentyy kahteen osaan, potentiaaliseksi tulkittuun ja reaaliseksi tulkittuun, silloin kysymyksessä olisi "siirto" edellisestä jälkimmäiseen (siis tajunnan "sisällä"). Kun kuvanveistäjä muotoilee marmorimöhkäleestä kuvapatsaan, hän muuttaa marmorimöhkäleeseen sisältyneen potentiaalisen patsaan reaaliseksi. (Mutta huomattakoon - sille, joka ei tajua kuvapatsasta, teko on vain muutos reaalisessa, isosta möhkäleestä pieneksi.)

"Potentiaalinen" vaatii paljonkin filosofista analyysia. Voidaanko johdonmukaisesti puhua esimerkiksi "potentiaalisesta todellisuudesta"? Potentiaalinenhan on jotakin, joka ei vielä vaikuta fyysisessä todellisuudessa, eikä ole varmaa, vaikuttaako se koskaan. Jos ajattelemme, että todellista (fyysisessä todellisuudessa) on se, jolla on siihen vaikutusta (mikä vaikutus on empiirisesti havaittavissa tai havaintojen ja teorian kautta pääteltävissä), silloin potentiaalinen ei ole todellista.

Onko tämä tarkastelu sopusoinnussa sen kanssa, että aaltofunktio edustaa potentiaalista eikä siis ole fyysistä todellisuutta? Vai onko tarkistettava käsitystä aaltofunktion potentiaalisuudesta - tai edellä esitettyä todellisuuskäsitystä?

Potentiaalinen ei vaikuta fyysiseen todellisuuteen. Mutta on mielenkiintoista kysyä muita vaikutuksia: Voiko potentiaalinen vaikuttaa potentiaaliseen? Ei kai. - Mutta on eräs mielenkiintoinen vaikutusyhteys: Tajunta voi tietoisena jonkin potentiaalisuudesta aikaansaada tekoja, jotka toteuttavat, realisoivat sen. Itse asiassa ihmisen - ja koko elämän - historia on perussisällöltään juuri valtava sarja tällaisia tekoja. - On filosofeja, jotka katsovat, että koko todellisuus on tajunnan luomaa eli - voitaisiin kai sanoa - potentiaalisesta realisoimaa. Jos lähdetään edellä esitetystä ajatuksesta, että tulkittu maailma jäsentyy kahteen osaan, potentiaaliseksi tulkittuun ja reaaliseksi tulkittuun, silloin kysymyksessä olisi "siirto" edellisestä jälkimmäiseen (siis tajunnan "sisällä"). Kun kuvanveistäjä muotoilee marmorimöhkäleestä kuvapatsaan, hän muuttaa marmorimöhkäleeseen sisältyneen potentiaalisen patsaan reaaliseksi. (Mutta huomattakoon - sille, joka ei tajua kuvapatsasta, teko on vain muutos reaalisessa, isosta möhkäleestä pieneksi.)

Sivutuloksena edellä esitetystä saadaan - kun pyritään hälventämään esityksen "berkeleylaista" omituisuutta - että mainittu "siirto" ei ilmeisesti tapahdu vain tajunnan sisällä tulkinnasta toiseen vaan myös jossakin tulkitsemattomassa. Meidän lienee nimittäin pakko hyväksyä se, että voi olla todellisuutta ilman tulkintaa. Ja tässä tarkastelussamme tämä seikka vapauttaa meidät siitä omituisuudesta, että tajunta olisi ehtona reaaliselle (kuten Berkeley esittää). Tajunta on vain ehtona tulkinnalle.

Mielenkiintoisiin ajatuskulkuihin joudutaan, jos oletetaan, että on muutakin todellista kuin fyysinen. (Jotkut filosofit ajattelevat - perustellusti - , että mentaaliset tilat ovat sellaista muuta todellisuutta, mutta en nyt tartu tähän seikkaan.) Jos oletammekin, ettemme voi fysiikan (tai fyysisin) keinoin päästä havainnoimaan kaikkea todellista, silloin on mahdollista, että fysiikan kannalta potentiaalinen voisi olla tuossa muussa todellisuudessa reaalista. Ja sitä kautta myös (fysiikan) potentiaalinen voisi vaikuttaa toiseen potentiaaliseen seikkaan. Onko kvanttifysiikassa mitään sellaista, missä potentiaalinen vaikuttaisi potentiaaliseen? (Aaltojen interferenssi ei käy, koska käsitykseni mukaan siinä on kysymyksessä vain yhden aaltofunktion eräs ominaisuus(?).)

7) Ehkä tässä tuon esiin käsitykseni olemassaolosta vähän yleisemminkin:

Se elämyskokonaisuus, jonka yhtenäisenä (yhtäaikaisesti) koemme, on olemassa. Se voi olla (ja on yleensä) jäsentyneenä osiin. Tämä jäsentyneisyys tarkoittaa, että osat saavat merkityksensä kokonaisuudesta, vaikka niillä samalla on itsenäisiä kvaliteetteja. Näin ajatellen ei ole mitään ristiriitaa puhua kokonaisuuden ja osien samanaikaisesta olemassaolosta. (Koko auto ja sen pyörät ovat ovat olemassa, mutta ei olemassa samanaikaisesti auto ja lisäksi pyörät, elleivät nuo pyörät ole muita kuin jo autoon kuuluvia...)

Tarkkaan sanoen: Meille on olemassa kokonaisuus K jäsentyneenä osiin O1, O2, ... jne - jotka osat edelleen voivat olla jäsentyneet osiksi O11, O12, ..., O21, O22, ... jne.

Tältä pohjalta ei ole mitään mieltä väittää, että "on vain kvarkkeja, ja jos niiden takana on vielä kuvauksen uusia tasoja, ei ‘oikeasti’ ole kvarkkejakaan" (Enqvist, ss. 220-221). Oliko ennen kvarkkien esittämistä aihetta väittää, että atomin hiukkasilla on eksistenssi, mutta atomilla ei? - Materialistikin joutuu vastaamaan kysymykseen, mitä on olemassa, jotakuinkin seuraavasti: "On olemassa maailmankaikkeus galaksien muodostamana kokonaisuutena, galaksien tähdet, edelleen tähtien molekyylit ja näiden molekyylien atomit ja niiden hiukkaset." Todellisuus esiintyy näin jäsentyneenä. (Yleensä tämä jäsentyminen on ihmiselle jonkin verran rikkaampaa kuin yllä mainittu.)

Olen koettanut mielessäni selvittää, mistä yllä mainitsemani reduktionistien merkillinen käsitys johtuu. Olisiko näin: Hiukkaset ovat välttämätön ehto aineen esiintymiselle. Siis kaikki aine on hiukkasia (ja vain hiukkasia). Kun (materialistille) kaikki on ainetta - ja aine on hiukkasia - on siis olemassa vain hiukkasia. - Missä looginen virhe piilee? - Ajatuksenjuoksu on tällainen: Muste (tai jokin muu aine) on välttämätön ehto kirjoituksen olemassaololle; siis kirjoitus on mustetta, muuta (kirjoituksessa) ei ole. - Toinen esimerkki: aivotoiminta on välttämätön ehto tietoisuuden olemassaololle; siis tietoisuus on aivotoimintaa. - Virhe on helppo huomata: Jos sanottaisiin, että A on välttämätön ja riittävä ehto B:n olemassaololle, voitaisiin väittää, että on olemassa vain A (ja B:n olemassaolo seuraa siitä). Mutta reduktionistit ajattelevat, että pelkästään siitä, että A on välttämätön ehto B:lle, voitaisiin muka tehdä se johtopäätös, että B:n olemassaolo seuraa A:sta ja että siis tarvitaan vain A.

Siis: Jonkin aineellisen esineen olemassaoloon ei riitä se, että on olemassa hiukkasia. Täytyy olla myös määrätynlaiset systeemit, järjestykset ja prosessit. On kyseenalaista riittävätkö biologisen organismin olemassaoloon edes aineelliset systeemit.

Materialistilta (fysikalistilta) voidaan vaatia, että hän ymmärtää aineellisen olemassaolon systeemiksi, joka on jäsentynyt alasysteemeiksi ja niiden alasysteemeiksi jne.

Huomaan porskuttavani soisessa maastossa ilman asiantuntemuksen kompassia. Parasta lopettaa mielikuvien nimenhuuto tähän, mutta kenttien kvanttiteoriaan on joskus palattava. Se oli minulle ihan uutta (ts. siitä ei puhuttu "Laurikaisen aikana").

21.5.01 hyvää kesää toivottaen Kullervo Rainio