Pofa be és számolj!

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

A kvantumelmélet bő száz évvel ezelőtti felbukkanásával egy olyan válság alakult ki a fizika és a természetfilozófia világában, amelyre mind a mai napig nem született egyértelmű és megnyugtató válasz. Különböző interpretációk versengenek a kvantummechanika igaz értelmezésének címéért, miközben a fizikustársadalom túlnyomó többsége még mindig a tévesen Richard Feynmannak titulált válságkezelő stratégiát alkalmazza, nevezetesen: „Shut up and calculate!”, azaz pofa be és számolj!. (A mondás valójában David Mermin kritikus és provokatív összegzése a kvantummechanika koppenhágai interpretációjáról.)

Fizikusok és filozófusok egy csoportja eközben amellett érvel, hogy a kvantumelmélet interpretációs nehézségei abból fakadnak, hogy a természetkutatás 400-500 éves tradícióval rendelkező filozófiai és metafizikai előfeltételezései egyszerűen hibásak, és nem tarthatók tovább. Az általuk reprezentacionalistának nevezett keret alkalmatlan a kvantumjelenségek és ezáltal fizikai realitásunk megfelelő értelmezésére, éppen ezért kritikának kell alávetni. De vajon milyen problémák feszülnek a tudománycsinálás filozófiai-metafizikai hátterében, és mi lehet rájuk a megoldás? 

Karteziánus dualizmus

A (természet)filozófia egyik klasszikus, Thalésztól származó kérdése a következő: Mi az Első és a legrégebbi minden dolgok természetében? Míg a görög matematikus és filozófus i.e. 6 századi halálát követő évszázadokban és évezredekben objektív szempontból igyekeztek válaszolni rá, Descartes a következőképpen módosította a kérdést: „Mi a számomra Első minden dolgok természetében?” Erre pedig a legkézenfekvőbb választ adta: én magam. Így, ehhez a közvetlen első bizonyossághoz (a saját létem) kellene tudnunk kapcsolni a többi rajtam kívül álló bizonyosságot. Mivel azonban érzékszerveink megbízhatatlanok, kételkednünk kell a megismert dolgok eredetiségében, valóságos önmagukban való lététben. Fontos azonban itt hangsúlyozni, hogy ez a kétely elsősorban empirikus kétely; nem feltétlenül a dolgok létében kételkedünk általában, hanem azok milyenségében és valóságosságában. Ez alól az empirikus kétely alól ily módon már mi magunk sem képezünk kivételt - gondoljunk csak a fantomfájdalomra. A rajtunk kívül lévő dolgok (ideértve a saját testünket is) valóságossága csupán függő, számunkra bizonyos módon tapasztalt, kétséges valóság. Így jön létre a jól ismert karteziánus dualizmus a tényleges lét vagy valódi realitás és az empirikus ismeret, azaz a kétségekkel terhelt valóság között. A rajtunk kívül állókról alkotott tudásunk tehát nem más, mint reprezentációja, homályos visszaverődése a tényleges valóságnak. Innen eredeztethető Descartes-nak az az elképzelése, miszerint a természet odakint, az emberi szellemen kívül van; passzív, éppen ezért megfigyelhető egy külső, szellemmel rendelkező szemlélődő megfigyelő számára.

Descartes-nak ez az elképzelése egyidejűleg szolgáltatott - és voltaképp a mai napig szolgál - a tudományok számára egyrészt egy külső, független és passzív megismerendő világot, másrészt egy ismereti (holografisztikus) világot, ami egy tapasztalaton, érzékszervi észlelésen és érzeteken alapuló reprezentációs világ. Ezzel az elkülönüléssel – a reprezentált dolog és a reprezentáció szeparálásával – ontológiai távolság jön létre. A reprezentacionalizmust tehát az jellemzi, hogy létrehoz egy valós vagy igazi realitást és egy érzeti vagy képi valóságot - mindezt úgy, hogy a reprezentált dolgot függetleníti a reprezentáció során használt módszerektől és gyakorlatoktól.

Ebben a felosztásban a szubjektum (a megismerő) létesít kapcsolatot a reprezentált dolog (a megismerendő) és a reprezentáció (ismeret) között, mely közvetítés azonban problémákat vet fel elsősorban az ismeret pontosságával kapcsolatban. Az a látszólag magától értetődő világkép, miszerint minden létező egy független individuum, amely saját, jól meghatározott tulajdonságokkal rendelkezik még a reprezentálás előtt, csupán egy metafizikai előfeltételezés, amit Descartes-nak a '„külső'' és a '„belső'' elkülönítésére vezethető vissza. Így jutunk el a (tudomány)filozófia egyik legégetőbb problémájához és a realista-antirealista szembenállás gyökeréhez: mennyiben reprezentálnak pontosan tudományos elméleteink egy tőlünk függetlenül létező realitást?

Mit is reprezentálunk, ha egyáltalán?

Az antirealista álláspont szerint a tudományos elméletek nem többek puszta eszközöknél; absztrakciók, amelyek bár segítenek bizonyos mértékig értelmezni a világot, annak nem valódi leírását adják. Az olyan tudományos entitások, mint az elektron, a proton vagy a gének nem egyebek elméleti konstrukcióknál, és bár az elektromágneses jelenség vagy épp a biológiai öröklés valóban létezik, az ezen folyamatok leírásához használatos elméletek (ismeretek) és az azokban szereplő entitások nem valósak. Lehet, hogy elméleteink igaznak bizonyulnak abban az értelemben, hogy jó predikciós képességgel rendelkeznek és különböző természeti folyamatokat is befolyásolni tudunk általuk, de sosem szabad azt gondolnunk, hogy ismereteink valaha úgy írják le a világot, ahogy az van. A kvantummechanika egyik legnagyobb interpretációs problémáját jelentő, a hullám-részecske kettős természet körüli zavart szerintük az okozza, hogy elhitettük magunkkal, hogy az elektronok és az egyéb részecskék valóban léteznek, és miniatűr teniszlabdákhoz hasonlatosak. Amennyiben a kvantummechanika tudományos elmélete működik, azaz a kísérleti eredmények pontos predikcióját adja – már pedig a kvantummechanika a valaha volt legpontosabb elmélet –, akkor a munka befejezettnek tekinthető. Az ontológiai és az interpretációs kérdések feszegetése az antirealista álláspont szerint a tudomány szerepének teljes félreértése.

A tudományos realizmus ezzel szemben nem elégszik meg ennyivel. Amennyiben egy elmélet igaznak bizonyul, azaz előrejelző képessége kellőképpen pontos, az a valóság leírásának tekinthető. Az 'igazság' és 'valóság' fogalmainak összekapcsolása hosszú filozófiatörténeti múltra tekint vissza, és a kettő között általában az úgynevezett igazságkorrespondencia elve létesít kapcsolatot. Tág értelemben ez az elv azt mondja ki, hogy egy állítás vagy ítélet akkor igaz, ha annak tárgya megfeleltethető a valóságban jelenlévő állapotokkal. Egyszerűbben: az igazság a megismerés tárgyával való megegyezés, magyarán az igazság a valóság fogalmi reprezentációjának tekinthető.

Igen ám, de mi történik akkor, ha a megismerés tárgya közvetlenül nem tapasztalható meg? Ahogy a tudományos elméletek fejlődtek, úgy gyarapodott a közvetlenül, érzékszervekkel nem tapasztalható elméleti entitások száma is: mezők, erővonalak, potenciálok, részecskék, kötések stb. Amíg az elméletek kapcsán a kérdés az, hogy igazak-e, azaz megfeleltethetők-e a tapasztalati valóságnak, az entitások esetében azok puszta léte a kérdés. Lehetséges-e tehát, hogy egy elmélet igaz, de a benne található elméleti entitások nem léteznek? Bertrand Russell megmutatta, hogy ez lehetséges: ennek kapcsán javasolta az elméletek olyan módosítását, hogy a bennük szereplő entitások csak mint logikai konstrukciók szerepeljenek.

A reprezentációkon túl

Ennek nyomán Ian Hacking tudományfilozófus kétféle realizmust különböztet meg: elméletrealizmust és entitásrealizmust. Az elméletrealizmus az elméletek igaz vagy hamis voltát vizsgálja. Russell is elsősorban a közvetlenül nem megfigyelhető entitások és nem az elméletek igazságtartalmávnak tekintetében volt óvatos. Elmondható, hogy míg az elméleteket igaznak tartotta, az elméleti entitásokhoz antirealista módon viszonyult. 

Az entitásokkal szembeni realizmus ugyanakkor azt állítja, hogy az elméleti entitások valóban léteznek, viszont bizalmatlan az elméletek pontosságával és azok interpretációs erejével kapcsolatban: elektronok valóban léteznek, a kvantummechanika jelenlegi elméletét azonban nem lehet ontológiai szempontból komolyan venni. Hogyan lehetséges az entitások létét elfogadni úgy, ha közben a valóság igaz reprezentációjaként számontartott elméletekkel szemben kételyeket támasztunk?

Hacking szerint mindaddig, amíg megmaradunk a reprezentacionalizmus keretei között, sehogy sem. Amíg az ismeret mint a valóságnak a reprezentálás folyamatától független tükörképe megmarad, a realista személeletmódoknak sosem lesz döntő bizonyítékuk az antirealista filozófiákkal szemben. Ezért Hacking saját entitásrealizmusának egy nem reprezentacionalista definícióját adja, melyben ismeret és valóság az aktív gyakorlatban érintkezik.

Hacking '„definícióját'' a quarkok független létét bizonyítandó kísérletből meríti. A quarkok töltésének méréséhez szolgáló módosított Millikan-féle olajcseppkísérlet során a szupravezető állapotban tartott nióbiumot az elektromos töltés szabályozása miatt pozitronnal vagy elektronnal permetezik. Hacking úgy tartja, hogy ha egy elméleti entitást egy kísérlet során eszközként tudunk használni, tehát nem magának a kísérletnek a tárgya, és ezzel az entitással bele tudunk avatkozni más folyamatokba, akkor annak léteznie kell

,,Azt kell valósnak tekintenünk, amit a világba való beavatkozáshoz használni tudunk ahhoz, hogy befolyásoljunk más dolgokat, vagy amit a világ használhat arra, hogy minket befolyásoljon.” 

Magyarán, ha egy elméleti entitást használni tudunk más folyamatok befolyásolására, azaz aktív folyamatként és nem mint reprezentációt, akkor az Hacking szerint valós és létezik. Aktív használatban érintkezik episteme és ontos, és jön létre a valóság.

Karen Barad fizikus, filozófus értékeli Hacking reprezentacionalizmus elleni támadását, és sok tekintetben egyet is ért vele, viszont konklúzióját és entitásrealista javaslatát nem tartja kielégítőnek. Barad szerint Hacking entitásrealizmusa aggasztóan aszimmetrikus. A kísérletezés ilyetén előnyben részesítése már-már összemérhető azon filozófiákkal, amelyek az elméletet részesítik abszolút előnyben, és az egyébként komplex és bonyolult kísérleti gyakorlatokat csupán a teoretizálás kiegészítő aktivitásának tekintik. Szerinte az elméletalkotás, akárcsak a kísérletezés, dinamikus folyamat, amely hatással van a szubjektum és objektum létrehozásában és a materiális folyamatok létrejöttében, sőt konstitutív szerepet játszik benne. Barad szerint továbbá Hacking nem szabadul meg a reprezentacionalizmus egyik alapvető metafizikai feltételezésétől, miszerint a világ nem más, mint karteziánus koordinátarendszer, amelyben individuális, azaz független, jól meghatározott, saját tulajdonságokkal rendelkező entitások lépnek interakcióba egymással.

Itt muszáj szót ejtenünk a kvantum-összefonódás jelenségéről, amely nélkül Barad javaslata nehezen érthető meg. Kvantum-összefonódásnak nevezzük azt a jelenséget, ahol kettő vagy több entitás (részecske) úgy alkot egy rendszert, hogy a rendszer a maga egészében teljes mértékben megismerhető, de a rendszert alkotó entitásokról semmilyen információra nem tehetünk szert – leszámítva az olyan karakterisztikus tulajdonságokat, mint amilyen a tömeg és a töltés. Egy összefonódott részecske individualisztikus fizikai tulajdonságai (ilyen a pozíció, a momentum, a spin stb.) indetermináltak, és csupán egy mérésen, azaz egy konkrét jelenségen belül kapnak értéket és értelmet, ahol a mérőeszköz referenciaként szolgál. (Természetesen vannak olyan elméletek, amelyek szerint a részecskék tulajdonságai valójában nem indetermináltak, hanem úgynevezett rejtett paraméterek által meghatározottak, lásd az EPR-paradoxont. Az északír fizikus, John S. Bell azonban kimutatta, hogy ez csak akkor lehetséges, ha lemondunk a lokalitás elvéről, ami viszont a relativitáselmélet kapcsán szül konfliktusokat, lásd De Broglie- Bohm elmélet.)

Barad ágensrealizmusában (Agential Realism) a fizikai realitás maga az összefonódás, ahol tehát az összefonódás nem független entitások összekapcsolódása, hanem a független és önálló lét teljes hiánya. Így nála a teoretizálás és kísérletezés egyformán releváns és aktív, az objektumot és szubjektumot, történést (matter) és jelentést (szemantikát és jelentőséget) létrehozó folyamatok (mattering); az individuálisan determinált entitások interakcióját és azok külső megfigyelését felváltja az összefonódás (entanglement) belső intra-akciója (intra-action) a jelenségen (phenomena) mint ontológiai alapegységen belül történő ún. ágens-vágás (agential cut), ami nem más, mint az objektum és szubjektum elválása, azaz az indeterminizmus feloldása. Nincs tehát egy mélyben megbúvó, már eleve meglévő és az ember által felfedezendő, önmagában lévő realitás. Ember és anyag egyformán ágensséggel, azaz változást kiváltó erővel és aktivitással bírnak a realitás (ki)alakításásban. A Descartes-nál felmerülő „számomra Első én-magam” (a kételkedő létező) is összefonódásokból bizonyos módon létrejött és állandóan létrejövő én. A valóság minden pillanatban összefonódások intra-akciójaként jön létre (Deleuze után: aktualizálódik), amelyben az entitások tulajdonságai és szerepei a jelenségeken belüli ágens-vágás révén jönnek létre.

Mind Hackingnél, mind Baradnál kitűnik, hogy elsősorban nem a módszertant, tehát az empirikus ismeretszerzést és az indukciós bizonyítást kritizálják. Szerintük a tudomány ott követi el a legnagyobb hibát, hogy elválasztja a tudománycsinálást, tehát a kísérletezést és az elméletalkotást a tudomány tárgyától, aminek következtében a reprezentációk csak tükörképek, amelyek a geometriai optika leegyszerűsített szabályait követik. Barad ezzel szemben azt szorgalmazza, hogy a reflektálást, a tükröződést és a tükörképeket, amik a szeparáltság egyformaságát írják le, fel kell váltania a fizikai optikában tapasztalt diffrakciónak és interferenciának, amelyek az összefonódások és az összefonódáson belüli különbségek valódi természetét tárják fel.

A szerző az ELTE fizika BSc. szakán végzett, jelenleg a Bécsi Egyetem Tudományfilozófia és Tudománytörténet mesterszak hallgatója.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: