Determinizm i indeterminizm

1. Determinizm – z łacińskiego "determino" – ograniczam. Pogląd filozoficzny głoszący współzależność wszystkich zjawisk przyrodniczych i społecznych, jak też ich podległości pewnym prawidłowością wyznaczanym przez ogół warunków w jakich zachodzą. Determinizm to również przekonanie o decydującym wpływie środowiska społecznego na moralność. Wszystkie ludzkie działania według pozytywistów są zdeterminowane, przez szereg różnych czynników takich jak: pochodzenie, klasa społeczna, środowisko w którym wzrastamy, a także moment dziejowy w którym żyjemy.

Modele deterministyczne stosuje się w wielu naukach takich jak prognozowanie pogody i badanie klimatu, fizyka czy ekonomia. Ograniczeniem jest niedobór informacji i złożoność obliczeniowa; co więcej, można pokazać, że w wielu wypadkach prognozowanie zjawiska deterministycznego jest bardzo trudne jeśli nie niemożliwe (np. z uwagi na tzw. chaos deterministyczny). Natomiast możliwość pełnego poznania złożonych układów takich jak wszechświat jest czysto hipotetyczna i dyskusyjna, np. na poziomie kwantowym z uwagi na zasadę nieoznaczoności Heisenberga.

2. Indeterminizm (łac. in - nie + determinare - określać) - koncepcja filozoficzna, która zakłada, że we wszechświecie istnieje obszar wolności umożliwiający podejmowanie świadomych aktów woli.

Argumenty na rzecz i przeciw indeterminizmowi można znaleźć w haśle Wolna wola.

Indetermizm neguje determinizm. Występuje w formach skrajnych, radykalnych (negacja istnienia jakichkolwiek uwarunkowań) i umiarkowanych (negacja tylko pewnego typu uwarunkowań lub twierdzenie, że ta sama przyczyna niekoniecznie musi zawsze powodować ten sam skutek). W etyce indeterminizm to koncepcja zakładająca, że ludzkie działania nie są uwarunkowane czynnikami zewnętrznymi i są zawsze wolnym wyborem indywidualnej woli.

3. Determinizm i indeterminizm jako konsekwencje interpretacyjne fizyki:
- Determinizm i indeterminizm są stanowiskami filozoficznymi i muszą być wyrażone w języku filozofii
- Ani determinizm, ani indeterminizm nie są konsekwencjami logicznymi twierdzeń fizyki, ponieważ treść następstw logicznych nie może wykraczać poza treść ich logicznych racji
- Twierdzenia fizyki należy poddać odpowiedniej interpretacji filozoficznej, polegającej na przyporządkowaniu formułom zaczerpniętym z fizyki określonych terminów z konotacjami filozoficznymi konsekwencje interpretacyjne

4. Determinizm w mechanice klasycznej (CM)
a) Mechanika Newtona jest teorią deterministyczną - stan układu w pewnej chwili t0 w sposób jednoznaczny wyznacza stan układu w dowolnej chwili t późniejszej (a także wcześniejszej). Stan układu (izolowanego) określony jest przez położenia r i pędy p wszystkich jego składników w chwili t. Podstawową rolę w opisie dynamiki układów pełni równanie Newtona (II zasada dynamiki). Dla ciała o masie m, na które działa siła F. Jest to liniowe równanie różniczkowe zwyczajne drugiego rzędu, którego rozwiązanie polega na wykonaniu odpowiedniego całkowania. Cechą charakterystyczną równań liniowych jest to, że mają one jednoznaczne rozwiązania (o ile takie rozwiązania w ogóle mają).
b) Demon Laplace’a:
"Inteligentna istota, posiadająca dane o wszystkich siłach przyrody działających w danej chwili oraz położeniu każdej części składowej wszechświata, byłaby w stanie przewidzieć ruchy największych ciał w świecie i najmniejszych atomów w pojedynczej cząstce, zakładając, że byłaby zdolna objąć analizą wszystkie dane; po dokonaniu tego znikłaby niepewność i zarówno przeszłość, jak i przyszłość stanęłyby otworem przed jej oczami.".
Jest to wyraz skrajnego determinizmu, założenie iż wszystko co się wydarzy jest nie do uniknięcia, z góry wiadome i możliwe do przewidzenia. Owym przewidywaczem miała być hipotetyczna istota o nieograniczonych możliwościach poznawczych i zdolnościach analitycznych – wszechwiedzący demon. Taki demon mógłby spojrzeć, nawet na ułamek sekundy, na nasz wszechświat i z jednorazowego układu cząsteczek oraz działających na nie sił wysnuć wnioski o przyszłości odległej o tysiące lat.

5. Prawa deterministyczne a prawa statystyczne:
- W większości przypadków dedukcja zachowania układów złożonych ze znajomości elementarnych procesów mechanicznych okazała się efektywnie niewykonalna fizyce zastosowano prawa statystyczne (kinetyczna teoria gazów), które ustalają przebieg zjawisk w skali masowej i nie muszą być spełnione w każdym pojedynczym przypadku.
- Przyjmowano, że prawa statystyczne mają status praw wtórnych (każda cząsteczka gazu porusza się zgodnie z deterministycznymi równaniami Newtona, które mają charakter praw podstawowych).
- Zagadnienie trzech ciał na gruncie mechaniki klasycznej nie ma ścisłego rozwiązania i trzeba szukać rozwiązań przybliżonych.

6. Indeterminizm w mechanice kwantowej:
a) Indeterminizm w czasie:
Procesy takie, jak rozpad atomów pierwiastków promieniotwórczych podlegają jedynie prawidłowościom statystycznym. Zgodnie z mechaniką kwantową żadne przyczyny, ani żadne prawa nie determinują tego, że dany atom pierwiastka promieniotwórczego rozpadnie się w określonej chwili. Prawo rozpadu promieniotwórczego pozwala jedynie na obliczenie prawdopodobieństwa (względną częstość) rozpadu. Podobnie niezdeterminowana jest chwila, w której wzbudzony atom wyemituje foton, a także poziom energetyczny, na który elektron przeskoczy.
b) Indeterminizm związany z zasadą nieoznaczoności Heisenberga:
Nie można jednocześnie z dowolną dokładnością zmierzyć położenia i pędu cząstki elementarnej. Nie można ustalić warunków początkowych z taką precyzją, jaka jest wymagana w mechanice klasycznej. Ruch cząstek kwantowych nie podlega deterministycznym prawidłowościom. Można przewidzieć jedynie prawdopodobieństwo znalezienia cząstki kwantowej w pewnym obszarze przestrzeni.
c) Indeterminizm pomiarowy:
Podstawowym równaniem (nierelatywistycznej) mechaniki kwantowej jest równanie Schrödingera:

Stan układu kwantowego reprezentuje funkcja falowa Ψ. Ewolucję Ψ układu izolowanego opisuje ciągłe i deterministyczne równanie Schrödingera. Ψ może być powiązana z doświadczeniem, gdy zostanie wykonany pomiar. Podczas pomiaru następuje nieciągła i indeterministyczna redukcja funkcji falowej. Można przewidzieć jedynie prawdopodobieństwo rezultatu pomiaru.

7. Teoria chaosu deterministycznego
W teorii chaosu deterministycznego (dynamice nieliniowej) rozważa się jedynie układy deterministyczne, to znaczy takie, dla których istnieje przepis w postaci równań różniczkowych lub różnicowych na obliczanie przyszłych zachowań układu przy zadanych warunkach początkowych. Układy nieliniowe wykazują jednak silną wrażliwość na warunki początkowe, co znaczy, że bardzo drobne różnice trajektorii początkowych w krótkim czasie prowadzą do bardzo dużych różnic trajektorii końcowych — następuje wykładnicze rozbieganie się trajektorii (efekt motyla). Zwiększanie precyzji określenia warunków początkowych nie prowadzi do proporcjonalnego zwiększenia dokładności przewidywań. W konsekwencji zachowanie takiego układu szybko staje się nieprzewidywalne pomimo deterministycznego (różniczkowego) opisu dynamiki układu. Przykładem mogą być zjawiska pogodowe.