O czym mówi filozofia kwantowa - FILOZOFIA KWANTOWA-QUANTUM PHILOSOPHY

Rozpoczynając temat filozofii kwantowej (Quantum Philosophy- QP) powinniśmy ją w miarę precyzyjnie zdefiniować. A więc postawmy zasadnicze pytania.

1/ Czy QP jest częścią filozofii klasycznej?
2/ Czym różni sie QP od filozofii cyfrowej (Digital Philosophy- DP)
3/ Na jakie pytania winna odpowiadać QP?

Teoria kwantów stanowi mały wycinek fizyki atomowej, a ta z kolei jest niewielkim fragmentem nauki współczesnej. Czy jest więc sens, aby tworzyć odrębne filozofie dla poszczególnych fragmentów nauki?
Wittgenstein uważał, że filozofia nie może przyswoić sobie  celów i metod nauki. Trzeba też wyraźnie rozdzielać elementy empiryczne od apriorycznych. Formułując prawa przyrody w ramach ograniczenia danej teorii fizycznej dokonujemy procesu indukcji, tj. przyjmujemy najprostsze prawo dające się pogodzić z naszym doświadczeniem. Następnie na mocy zasady indukcji stosujemy to prawo, jako podstawę przewidywania. Zakładamy, że przyroda jest prosta i jednolita, lecz założenie to nie może mieć uzasadnienia logicznego. Takie podejście określamy jako instrumentalistyczną koncepcję  nauki. Wittgenstein krytykował scjentyzm rozumiany jako fałszywy kult nauki, upatrując w nim przyczyny upadku kultury. Takie podejście ograniczało rolę filozofii do poddawania krytyce koncepcji, że tylko nauka, a w szczególności fizyka, może  powiedzieć nam to, co rzeczywiste. Podobne stanowisko zajmowało Koło Wiedeńskie do którego należał też Wittgenstein. Ale głoszony przez nich empiryzm logiczny nie spełnił oczekiwań i dzisiaj jest to idea martwa. W obliczu gwałtownego przyśpieszenia odkryć naukowych potrzebna nam jest nowa filozofia nauki, a jej ramach powinna rozwijać sie filozofia kwantowa.
Zmuszeni zatem jesteśmy do pozostania przy interpretacji kopenhaskiej z roku 1927 sformułowanej przez grupę fizyków kwantowych pod kierownictwem Nielsa Bohra. Niestety niewiele ona wnosi do filozofii kwantowej oprócz stwierdzenia takich faktów fizycznych jak:
1/ komplementarności cząstek, co oznacza że cząstki bywają bytami różnymi równocześnie-raz falą, a raz cząstką. Ostatnie doświadczenia pokazały, że wyemitowany elektron jeśli na dotrzeć do celu przez jedną szczelinę to przedostaje sie przez nią jako cząstka. Jesli ma do dyspozycji dwie szczeliny w przeszkodzie połozone obok siebie, to nie wybiera żadnej z nich, lecz przenika przez obie jednoczesnie-jako fala.
2/ zjawisko nieoznaczoności odkryte przez Heisenberga. Nie możemy jednocześnie w tym samym czasie określić pędu i położenia cząstki, albo spinu i pędu.
3/ świat kwantowy jest probabilistyczny, co oznacza że przed pomiarem danej własności cząstek zmierzona zmienna nie ma żadnej wartości. Wartość tą ustala dopiero pomiar.
4/ aby obserwować zjawiska atomowe i subatomowe musimy je zaburzać. Kiedy nie obserwujemy atomów, to ich po prostu nie ma.

Einstein krytykował takie podejście i dlatego stworzył słynny paradoks, który miał unaocznić fałsz interpretacji kopenhaskiej. Paradoks ten zwie sie EPR (od nazwisk jego twórców) i dotyczy cząstek zwanych singletonami. Są to cząstki, które mają precyzyjnie ustaloną własność wspólną. Jeśli badamy cechę jednej, to wynik tego badania badania daje nam natychmiastową informacje o stanie drugiej niezależnie od odległości. Cząstki mogą być w innych galaktykach, a mimo to osiągniemy ten sam efekt. Einstein uważał to za błąd w teorii kwantów, a to właśnie jego rozumowanie zostało obalone w roku 1964 przez genialnego fizyka irlandzkiego Johna Bella. Udowodnił on, że tzw. realizm lokalny, zakładany przez krytyków teorii kwantów, w samym świecie kwantów nie istnieje. Potwierdził tym samym, że cząstki mogą się komunikować nielokalnie i na wielkie odległości natychmiastowo. Ostatecznie wszelkie wątpliwości rozwiały doświadczenia laboratoryjne, które udowodniły fakt istnienia splątania kwantowego.
A więc nasz świat jest nielokalny, mogą zatem na niego wpływać zdarzenia zachodzące w zupełnie innych światach odległych nawet o miliardy lat świetlnych. Paradoks EPR zamiast ośmieszyć teorię kwantów, przyczynił sie do jej ugruntowania. Konsekwencje filozoficzne splątania kwantowego są bardzo daleko idące, a jego praktyczne zastosowanie już staje się faktem. Splątanie kwantowe nie jest więc mistyfikacją (tak sądzi nadal wielu fizyków i filozofów), lecz faktem przyrodniczym, który już znalazł zastosowanie techniczne w teleportacji kwantowej, w kryptografii kwantowej oraz w technicznych próbach budowania bramek logicznych dla przyszłych komputerów kwantowych. Całkiem niedawno fizykom udał się  wprowadzić w stan splątania pięć fotonów jednocześnie, co oznacza krótszą droge nie tylko do komputerów, ale i do kwantowej teleportacji.

Przejdźmy teraz do problematyki cyfrowej filozofii (DP) i związanej z nią mechaniki cyfrowej, gdyż-jak sie przekonamy-mają one ze sobą wiele wspólnego. Podstawy teoretyczne DP są mocno ugruntowane i opierają na założeniu skończoności przyrody (Finite Nature-FN), co oznacza że wszystkie wielkości fizyczne włączając w to czas i przestrzeń są dyskretne i skończone. Teoria kwantowa także zakłada, że mamy do czynienia z dyskretnym charakterem czasoprzestrzeni na poziomie stałej Plancka tj. 10^-33. To w tym mikroświecie ma trwać nieustanny proces obliczeniowy, który kreuje obserwowalną rzeczywistość. Podobnie uważa Stephen Wolfram w swoim dziele A new Kind of Science, które jest zupełnie nowym spojrzeniem na nasz świat.



Nie czas i miejsce na omawianie całości tego dzieła. Można je przeglądać online po zarejestrowaniu się w serwisie autora. lektura tego obszernego (1200 str) działa jest niełatwa, ale inspirująca. Trudno mi jest pojąć do końca ideę automatów komórkowych, ale pogląd, że Wszechświat jest siecią  przyczynową (causal network) wydaje się być zupełnie oczywisty i jest błyskotliwie wyjaśniony.
Pozostańmy zatem przy rozdziale IX, który traktuje po podstawach fizyki. Jego zawartość jest doprawdy fascynująca.Wystarczy rzucić okiem na poniższy spis treści, aby uświadomić sobie, że mowa jest o rzeczach naprawdę podstawowych, także dla filozofii kwantowej.

Section 1: The Problems of Physics
                 Problemy fizyki
Section 2: The Notion of Reversibility
                Pojęcie odwracalności
Section 3: Irreversibility and the Second Law of Thermodynamics
                 Nieodwracalność i druga zasada termodynamiki
Section 4: Conserved Quantities and Continuum Phenomena
                Wielkości zastane i zjawisko continuum
Section 5: Ultimate Models for the Universe
                  Ostateczne modele Wszechświata
Section 6: The Nature of Space
                 Natura Kosmosu
Section 7: Space as a Network
                Wszechświat jako sieć
Section 8: The Relationship of Space and Time
                  Związek pomiędzy czasem a przestrzenią
Section 9: Time and Causal Networks
                  Czas i sieci przyczynowe
Section 10: The Sequencing of Events in the Universe
                   Kolejności zdarzeń we Wszechświecie
Section 11: Uniqueness and Branching in Time
                  Wyjątkowość i rozgałęzienia czasu
Section 12: Evolution of Networks
                     Ewolucja sieci
Section 13: Space, Time and Relativity
                   Czas, przestrzeń i teoria względności
Section 14: Elementary Particles
                  Cząstki elementarne
Section 15: The Phenomenon of Gravity                
                    Grawitacja
Section 16: Quantum Phenomena
                  Zjawiska kwantowe

Jak widać dzieło Wolframa to swego rodzaju teoria wszystkiego mające duże znacznie dla DP. Inny autor z tego odłamu filozofii to Edward Fredkin, pilot, programista, profesor fizyki.
Można go uważać za twórcę fizyki cyfrowej i współtwórcę filozofii cyfrowej. DP jest bardziej częścią fizyki, aniżeli filozofii klasycznej, gdyż opiera się na tzw. panakomputacjonizmie. Jeśli jednak uprzemy się, aby ten kierunek wtłoczyć do filozofii, to z pewnością będzie to filozofia kognitywistyki (cognitive science). Przez filozofię kognitywistyki rozumiemy namysł nad procesami poznawczymi i umysłem nawiązujący do aktualnych wyników nauk empirycznych i formalnych w tym zakresie. Podejmuje ona takie tematy, jak np.:
* modele obliczeniowe umysłu: koneksjonistyczne, symboliczne i inne
*rola przetwarzania informacji i obliczeń w poznaniu
*kognitywne teorie świadomości
*założenia ontologiczne koncepcji kognitywistycznych
i wiele innych nader ciekawych zagadnień przybliżających nam istotę  procesów poznawczych. Generalnie mówiąc kognitywistyka to przede wszystkim filozofia umysłu, filozofia języka, filozofia percepcji, co niekiedy określa się mianownikiem filozofia poznania. Jako nauka interdyscyplinarna obejmuje też psychologię, problemy sztucznej inteligencji i komputerów, lingwistykę, logikę oraz antropologię.

Jak więc widzimy z fizyki cyfrowej wyłonił się odłam filozofii z dodatkiem "cyfrowa", a ten z kolei został inkorporowany do filozofii kognitywistycznej. Czy to samo stało się z filozofią kwantową? Jeśli przyjmiemy, że QP jest częścią DP, to ten proces już zaszedł. Ale takiego podejścia nie uważam za prawidłowe. Filozofia cyfrowa ma wyodrębniony zakres działania i badań naukowych, zakłada, że istnieją  tzw. automaty komórkowe i stara się wykazać, że wszystko opiera się na panakomputacjonizmie, czyli na obliczeniach, które kreują naszą rzeczywistość na wszystkich poziomach.
Filozofia kwantowa (QP) powinna odpowiedzieć na inne pytania, aniżeli filozofia cyfrowa (DP), a jest ich bardzo wiele. Możemy je postawić tylko przykładowo i w ograniczonym zakresie i tak np.
1/ QP powinna wyjaśnić rolę obserwatora w świecie kwantów, dlaczego dopiero jego obecność prowokuje ujawnianie się cząstek i fal. Sam fakt pomiaru powoduje zadziwiające efekty, których zrozumieć nie potrafimy,
2/ Jaką rolę odgrywa dekoherencja w świecie kwantów i czy działa ona w świecie klasycznym? Jest niesłychanie trudno testować efekty kwantowe ciał makroskopowych, co nie musi wcale oznaczać, że dekoherencja nie działa. Cały świat jest opisywany regułami mechaniki kwantowej, ale z nieznanych powodu większość ciał makroskopowych zachowuje się klasycznie.

Już tylko te dwa zagadnienia otwierają pole do nieskończonej ilości spekulacji filozoficznych. Czy akt obserwacji jest jednocześnie aktem kreacji? Jeśli tak, to wszyscy tworzymy swoje własne światy będąc w nich jedynymi obserwatorami, reszta ludzi żyje w światach równoległych. Potwierdza tą hipotezę Hugh Everett, wg którego obserwator nie redukuje fali, ani tym bardziej nie tworzy rzeczywistości; po prostu wszystkie stany naprawdę istnieją. Każda z możliwości zdarza się w równoległym wszechświecie, w każdej mikrosekundzie wyłaniają się miliardy odrębnych wszechświatów, w których mają miejsce inne kombinacje wydarzeń.
Być może samo otoczenie jest dla siebie obserwatorem? Trudno jednak zgodzić sie z tak dziwaczną tezą, aby podmiot kreował sam siebie poprzez obserwację. " To otoczenie nieustannie śledzi układy sprawiając, że z wszystkich kwantowych możliwości makroskopowe obiekty wybierają tylko niektóre stany" - twierdzi Wojciech Żurek. Mnie taka interpretacja nie przekonuje. Interesująca jest natomiast inna koncepcja tego uczonego tj. Darwinizm kwantowy. Jest to teoria wyjaśniająca powstanie klasycznego świata ze świata kwantowego jako procesu darwinowskiego doboru naturalnego. Teoria ta wyjaśnia przejście systemu kwantowego od olbrzymiej ilości możliwych stanów, do znacznie zredukowanego zbioru stanów wskaźnikowych (pointer state). Dziwaczne superpozycje wymierają niczym kwantowe dinozaury, choć w ich wypadku dzieje się to w ułamku sekundy (to wymieranie to właśnie dekoherencja). Skąd ta walka stanów? W makroświecie mamy do czynienia z obiektami, które nieustannie kontaktują się z otoczeniem - wymieniają ciepło, są bombardowane przez fotony. Jak udowodnił prof. Żurek, to oddziaływanie wymusza naturalną selekcję w krainie kwantów. Dlatego nasza codzienność jest pozbawiona kwantowych dziwactw i przynajmniej pod tym względem wydaje się nam być normalna.
Pojęcie darwinizmu kwantowego implikuje tezę, że nasz Wszechświat także jest w toku ewolucji, która opiera się na regułach doboru naturalnego. Zatem powinien posiadać jakąś formę świadomości na poziomie skali Plancka, która także ewoluuje, ale nie w czasie, lecz poza nim i nie lineranie, a skokowo tj. przechodząc z jednego stanu w inne. Natychmiast przypomina się nam gdański filozof  Schopenhauer i jego rozważania na temat ponadindywiduwalnej woli kosmicznej. Wg tego filozofa leży ona u podstaw świata, a jednostka (mikrokosmos) jest identyczna z tą wolą rozumianą, jako makrokosmos.
Wysnuwamy z tego za Wittgensteinem dalsze wnioski, że oto człowiek jako podmiot metafizyczny wkracza do filozofii przez fakt, że "świat jest moim światem". Ten podmiot metafizyczny nie jest częścią świata, mimo że jest jego centrum, jest założeniem jego istnienia i jego granicą.
Widzimy więc niewątpliwą kreację obserwatora, chociaż w takim ujęciu docieramy na stanowisko skrajnego solipsyzmu. Jest to jednak nieuniknione w kwantowym świecie, gdzie poszczególne byty bez obserwatora giną lub popadają w stany nieuchwytne dla jakiejkolwiek obserwacji.
Tematy te będą rozwijane w ramach tej strony w odrębnych artykułach, tutaj są jedynie sygnalizowane. Chcę podkreślić, że nie zmierzam do hipostatyzacji tych zagadnień (czyli do uznania abstrakcji za rzeczy realnie istniejące), a raczej do tego, aby rzecz odpowiadała danej formie językowej. Empiryści logiczni byli przeciwni włączaniu metafizyki do filozofii nauki, ale na szczęście Wittgenstein zmieniał z czasem swoje poglądy i bezwzględna teza nr 7 Traktatu logiczno-filozoficznego uległa z czasem modyfikacji.
Wiemy dzisiaj, że eksperymentalne badania świata w skali Plancka nie będą dla nas nigdy możliwe i z tego powodu potrzebna nam jest odrobina metafizyki. Także w celu prowadzenia filozoficznych eksperymentów myślowych. , które ułatwią zrozumienie najtrudniejszych zagadnień z tajemniczego świata kwantów.