Professori Stig Stenholm:

Jos uskoo kvanttimekaniikkaan mihin muuhun pitäisi uskoa?

Tieteiden talo 27. 3. 2003.

 

Puheenjohtaja Paul Talvio: Professori Stig Stenholm, ole hyvä!

Professori Stig Stenhom: Kiitoksia tästä ja kiitoksia kutsusta tulla tänne tänä iltana! Täällähän on paljon tuttavia joukossa ja olen iloinen, että vanhat ystäväni Suomessa eivät ole minua unohtaneet vuosien varrella.

Olen pitänyt monenlaisia esitelmiä ja todennut, että dialektiikka on kyllä hyvä asia. Esittely etenee mukavasti, jos yritetään loogisesti esittää kysymyksiä, ja vähitellen päästä lopputulokseen, jossa keskustelu lähinnä antaa vastaukset.

Olen myöskin huomannut, että tämmöisissä esitelmissä aika usein jää epäselväksi, mistä itse asiassa puhuja puhuu, ja mikä on se johtopäätös, mihin hän on johtanut keskustelunsa. Sen takia ajattelin, että poistan jännityksen ja annan lyhyen yhteenvedon tässä alussa, jossa kerron, mihin lopputulokseen yritän johdattaa teidät.

Nimittäin kvanttimekaniikka, joka on tämän päivän teema, on tietysti maailmankaikkeuden menestyksellisin teoria. Mehän voimme selittää kaikenlaisia ilmiöitä matkapuhelimessa tapahtuvista signaaleista maailmankaikkeuden alkuhetkiin käyttäen samaa kvanttimekaanista formalismia. Tämä on siis täysin globaalinen teoria, ja yleensä kaikki fyysikot osaavat sitä käyttää samalla yhtenäisellä tavalla.

Kuitenkin olemme huomanneet, että sen tulkinnassa on kovasti erimielisyyksiä. Ihmiset esittävät mielipiteitään eri tavalla, ja minun mielestäni oikeastaan ei ole muita käyttökelpoisia tulkintatapoja kuin se mikä käy vähän huonolla nimellä Kööpenhaminan tulkinta. Siinä on se, johon käytännössä nojataan, kun yritetään käyttää tätä formalismia. Muut ovat selityksiä, jotka yleensä ovat enemmän tai vähemmän tyydyttäviä, useimmiten vähemmän.

Eräs ongelma kvanttimekaniikassa on, että kvanttimekaniikan reseptikoekokoelma, sen formalismi, ei oikeastaan kerro, mistä se puhuu. Sillä ei ole ontologiaa, jos käytetään teknisempää ilmaisua. Vaan jos halutaan käyttää sitä, niin kuin laboratorioissa tehdään, niin oikeastaan minimitulkinta on se, että se ennustaa statistiikkaa, säännöllisyyksiä jo mitattujen tulosten numerosarjoissa. Ulkomaailmasta se sanoo erittäin vähän.

Kööpenhaminalainen tulkinta sisältyy tähän väitteeseeni sillä tavalla, että kerromme että on mittaustuloksia. Bohrin lähestymistapa olettaa, että on tiettyjä elementtejä todellisuudessa, jotka esiintyvät meille mittaustuloksina tai mittauksina. Muu teorian osa on abstrakti rakennelma, joka ei välttämättä yksinkertaisella tavalla liity todellisuuteen ollenkaan. Tästä seuraa nyt, että teoria on selvästä dualistinen. Eli meillä on Bohrin mukaan jotkut oliot, joita voidaan tulkita niin, että ymmärrämme, mistä puhumme. Ja nämä ovat niin sanottuja mittalaitteita tai joskus makroskooppisia laitteita.

Sitten on toinen puoli tämä abstrakti formalismi, joka Bohrin mukaan ei oikeastaan puhu mistään. Ja jos se puhuu jostain, niin se on abstraktinen maailma, jonka yhteys tähän todelliseen maailmaan, mikä se sitten lienee, on täysin epämääräinen ja epäselvä ja josta ei pidäkään yrittää ottaa selvää.

Joten tämän esitelmäni johtopäätös on se, että jos haluamme käyttää kööpenhaminalaista tulkintaa niin kuin haluamme, ja haluamme olla johdonmukaisia, meidän on hyväksyttävä tämmöinen vanhanaikainen dualismi, että meillä on asioita, jotka ovat meille suoraan selviä, ja asioita, joista voimme puhua, mutta joiden todellista merkitystä maailmassa ei ole ollenkaan ymmärretty, sitä ei voida selvittää, siihen ei pääse kiinni. Tässä mielessä nyt niin kuin sanoin, lopputulokseni on että jos haluamme olla johdonmukaisia, niin tämä dualismi on hyväksyttävä.

Tulen sitten lopussa esittämään, mitä tässä mahdollisesti voidaan tehdä, mutta vastaus tähän kysymykseen on tietysti moninainen. Voisin kirjoittaa kirjan tuosta kysymyksestä, mutta tässä nyt tulen vain päätymään siihen, että tietty dualismi on hyväksyttävä eli Cartesius elää edelleen, ei ole päästy irti siitä.

Jos Bohrin teoria halutaan ymmärtää, niin silloin tietysti on hyväksyttävä, että tämä kvanttimekaniikan formalismi on yleisen kielen laajennus. Laajennuksella tarkoitetaan tässä, että siihen sisältyy klassisen fysiikan ja klassisen matematiikan koneisto, jota käytetään fysiikan ilmiöissä samalla tavalla, kuin käytämme tavallista kieltä jokapäiväisen ympäristön asioista. On mielenkiintoista muuten, että tässä käytetään englanniksi sanaa common, joka tarkoittaa sekä yhteinen että yleinen. Eli siis tässä on tämmöinen duaalinen merkitys jo tässä sanassa, jota ei helposti voi kääntää. Tässä on eräs lainaus Bohrin (1961) kirjoituksista: "Observations should be expressed in common language, suitably refined by the vocabulary of classical physics." Eli siis klassisen fysiikan sanasto on liitettävä kieleen.

Tämä kysymys on tietysti ihmisen pohdiskelun historiassa erittäin tärkeä ja vanha. Siis on kysymys siitä, miten meidän tietomme liittyy ulkomaailman olioihin eli niin sanottuun todellisuuteen, ja mikä tämä todellisuus mahdollisesti on. Tässä on eräs mielenkiintoinen lainaus, jonka haluan teille esittää: "Siihen, mitä ihmisjärki tutkii, sisältyy myös valhetta, ja tämä johtuu osittain järkemme puutteellisesta päättelykyvystä, osittain myös kuvien väliintulosta. Seuraus on, että havainnollistamistarpeen voimasta tietämättömänä moni epäilee sitovastikin todistettuja asioita. Näin on erikoisesti asianlaita, koska he näkevät, että viisaiksikin väitetyt miehet opettavat teorian omia muunnelmiaan."

Mistä tässä oikeastaan puhutaan? Minun mielestäni tässä voitaisiin hyvin puhua kvanttimekaniikasta ja sen tulkinnasta. Lainaus on kuitenkin Tuomas Akvinolaisen (1225-1274) kirjoituksesta kun hän puhuu Jumalan olemassaolosta. Joten tietyllä tavalla puhumme saman kategorian kysymyksistä. Kuvauksemme ja maailman välinen yhteys on aika moninainen.

Olen nyt ottanut tässä esille kolme eri asiaa. Meillä on kuvattu maailma, joka on se koneisto, jota käytämme. Meillä on koettu maailma, joka on elämyksemme. Ja meillä on kaivattu maailma, joka on se todellisuus, josta tässä puhumme. Tämä on tämmöinen kolmijako:

Kuvattu maailma            koneisto
Koettu maailma             elämyksemme
Kaivattu maailma           todellisuus

Sitten voimme myöskin tutkia tätä kolmella eri tavalla:

Looginen rakenne:       Tiedon rooli (havainto <- - -> luonto)
                                   Tiedon rajat (mistä voi puhua)
                                   Tiedon raamit (pitää tiedon paikallaan)

Mikä on tiedon rooli, eli miten tämä havainto liittyy luontoon? Ja mitkä ovat tiedon rajat? Mistä me voimme oikeastaan puhua? Sitten on tiedon raamit, mikä kertoo, miten tämä tieto pysyy paikallaan. Meillä on tieto, joka on kuvana täällä meillä, se on kuva maailmasta. Sitten meillä on reuna, jonka ulkopuolelle tämä kuva ei mene, mutta jotta tämä ei leijuisi vapaasti, silloin tarvitaan raamit. Pitää olla jotain, joka pitää nämä asiat paikallaan. Ja tämä jotain on tietysti erittäin vaarallinen asia, koska se on juuri se osa, josta me emme voi puhua, josta emme saa puhua, josta emme osaa puhua.

Tässä nyt tietysti lainaan Wittgensteinia (1921), eli se on se asia, josta emme voi puhua, mutta josta meidän pitäisi silloin vaieta. Minä itse asiassa tulen puhumaan näistä asioista, joista pitää vaieta Wittgensteinin mukaan. Tässä Wittgenstein tietysti on oikeassa, on asioita, joista ei voi puhua. Nämä liittyvät jollain tavalla myöskin Kantin kategorioihin. On tietyt kategoriat, joiden mukaan lajittelemme ulkomaailman tapahtumat ja kokemuksemme. Kuitenkin molemmissa esityksissä on se vika, että nämä filosofit jollain tavalla olettavat, että nämä rajat, nämä muodot säilyisivät samanlaisina. Ihmiskunta on minun mielestäni erittäin vakuuttavasti osoittanut, että tämä alue, josta me voimme puhua, laajenee jatkuvasti. Eli siis nämä raamit laajenevat ja niiden sisään mahtuu yhä enemmän ja enemmän. Joten yritän formuloida, mitä minä tällä tarkoitan kolmessa väitteessäni.

Väite numero yksi on, että tänään tiedämme enemmän kuin tiesimme eilen, jossa eilen on tietysti hypoteettinen menneisyys. Se on väite A. Väite B on, että huomenna tulemme tietämään enemmän kuin tiedämme tänään. Varsinainen perusväite on väite C: uskon, että väite A ja B tulevat aina olemaan voimassa. Eli toisin sanoen tänään voimme puhua asioista, joista emme voineet puhua eilen, ja huomenna voimme puhua asioista, joista emme tänään voi puhua. Mutta missä ovat ja minkälaiset ovat ne asiat, joista voimme huomenna puhua, joista emme tänään voi puhua? Se on taas se osa, josta ei pitäisi puhua, mutta josta minun mielestäni pitää puhua, koska se on se osa, joka esittää edistystä.

Prof. Kaarle Kurki-Suonio: Stig, eikö tuo sisälly suurin piirtein iankaikkiseen elämään, iankaikkiseen järkeen? Uskoon, että aina

Stenholm: Miksei? Tämä on paljon pienempi kysymys, josta puhun tänään. Minulla on kuitenkin vain yksi esitelmä.

Kurki-Suonio: Onko tuo postulaattisi, johonka väistämättä siirrytään?

Stenholm: No, se voi olla. Siis eräs mielenkiintoinen keskustelu tämän asian ympärillä eli miten ihmisen minä sijoittuu ympäröivään maailmaan, lähti siitä, kun filosofi G. E. Moore vuonna 1925 esitti kirjoituksen A Defence of Common Sense eli maalaisjärjen tukemista [Tästä Mooren kirjoituksesta on S. Albert Kivisen suomennos nimellä Terveen järjen puolustus kirjassa G. E. Moore: Etiikan peruskysymyksiä, Otava 1965]. Joka tapauksessa hän lähti siitä, että on olemassa tiettyjä asioita, jotka tiedämme maalaisjärjen kautta, ja näitä ei voi lähteä epäilemään, koska ne tiedetään.

Sitten vuonna 1939 hän piti esitelmän: Proof of an External World eli ulkomaailman olemassaolon todistus. Ja siinä hän teki semmoisen tempun, että ojensi kätensä ja sanoi: "Tämä on minun käteni, minä tiedän, että tämä on minun käteni. Te kaikki olette sitä mieltä tai tiedätte, että tämä on minun käteni. Siis on olemassa ainakin yksi esine, joka ei ole minun sisälläni." Tästä Wittgenstein vihastui. Wittgenstein ei pitänyt tämmöisistä metafyysisistä argumenteista. Hän teki pitkään muistiinpanoja, jotka julkaistiin kirjassa nimeltä: On Certainity eli Über Gewissheit (Anscombe & von Wright, 1969). Tämä on erinomaisen mielenkiintoinen teos, jossa hän nimenomaan keskustelee siitä, mitä voidaan tietää ja mistä voidaan sanoa, että se tiedetään.

Niin kuin usein on, Wittgensteinin kirjoitukset vaativat selityksiä. Ja Georg Henrik von Wright on kirjoittanut erinomaisen hienon esseen nimenomaan tästä, jossa hän tapansa mukaan selkeästi selittää, mitä Wittgenstein tarkoittaa. [G. H. von Wright, Wittgenstein, Blackwell 1982, sivu 163] Tulen käyttämään vähän aikaa tähän, koska minusta tämä keskustelu on viime vuosisadan keskeisimpiä filosofisia keskusteluja, koska se liittyy nimenomaan tähän, mitä me voimme tietää, ja mitä oletetaan, jos väitetään, että tiedetään jotain. Eli tämä nimenomaan puhuu niistä raameista, joista yritin puhua aikaisemmin.

On muuten yllättävää, että vaikka Wittgensteinista on viime vuosikymmenien aikana kirjoitettu hirvittävän paljon, nimenomaan tästä asiasta en ole löytänyt muita kirjoituksia, kuin se mikä on von Wrightin yllä mainitussa kirjassa. Saattaa tietysti olla, että alan ammattikirjallisuudessa on enemmän, mutta tämmöisissä esseekokoelmissa ja konferenssikokoelmissa sitä ei yleensä käsitellä, mistä sitten johtunee.

Tästä ei ole ymmärtääkseni kovin paljon keskusteltu. Ensiksikin von Wrightin mukaan tässä on kahdenlaisia asioita. On ne väitteet, joihin tämä Mooren keskustelu perustuu. Ja toisaalta ne filosofiset tai metafyysiset johtopäätökset, jotka hän johtaa siitä. Ja näiden välillä on oleellinen ero. Von Wrightin mukaan Wittgensteinin idea on se, että jos halutaan väittää, että tiedetään jotain, niin silloin tämä tieto on jo olemassa, elää jonkinlaisessa maisemassa, jonkinlaisessa ympäristössä, joka on oletettu ennen kuin voidaan lähteä tekemään tämmöisiä väitteitä. Tämä taustatieto ei ole millään tavalla sellainen, että voidaan sanoa, että se tiedetään, kun se on perusolettamus.

Minä otin joitain lainauksia tästä von Wrightin teoksesta vuodelta 1982, ja katsotaan niitä nyt tässä:

in a genuine knowledge situation there must be grounds for knowing

But the claim of grounds (evidence) has an end, a point beyond which no further grounds can be given.

All testing, all confirmation and disconfirmation of a hypothesis takes place already within a system.

In every situation where a claim to knowlwdge is being established, or a doubt settled or an item of linguistic communication understood, a bulk of propositions already stand fast, are taken for granted.

The system is not so much a point of departure as the element where the arguments have their life.

The propositions belonging to the system of our pre-knowledge cannot be enumerated and 'laid down' once and for all.

That which cannot be conceivably doubted, cannot be known for certain either.

The system of propositions which constitute a world-picture not only have no fixed boundaries. It also has a very inhomogeneous composition.

These subsystems are related to what Wittgenstein calls language-games.

Eli siis tuo ensimmäinen olisi, että jos väittää tietävänsä jotain, niin siihen pitäisi olla joitain perusteluja. Mutta silloin pitäisi selittää, miksi nämä perustelut oletetaan, ja jollain tavalla kun tämä jatkuu, niin jossain vaiheessa tulee se hetki eteen, että ei enää voida perustella. Ja tämä on se osa tästä väittelystä, tästä discoursista, jota minä sanoin raamiksi.

Tuo neljäs: In every situation kun joku väittää tietävänsä jotain, kun joku epäily on selvitetty tai kielellinen kommunikaatio on ymmärretty, on suuri joukko väitteitä, jotka jo muodostavat perustan tälle väitteelle. Tuo systeemi ei ole niin paljon väittelyn lähtökohta, vaan se elementti, missä koko väittely elää.

Sitten on tuo mielenkiintoinen: mitä ei voida järkevästi epäillä, sitä ei myöskään voida tietää tai todistaa. Tässä otan esimerkin, joka ei ole von Wrightin kirjoituksessa. Solipsismihan tunnetusti väittää, että minä vain olen olemassa, ja te olette kaikki kuvitelmani. Tämä on selvästi asia, jota ei voida todistaa vääräksi, mutta tästähän seuraa, että sitä ei myöskään voida todistaa oikeaksi. Ja tämä merkitsee, että jos joku haluaa olla sitä mieltä, että näin on, niin saa vapaasti olla sitä mieltä, mutta keskustelua siitä kysymyksestä ei voi syntyä.

Siitähän on se vanha juttu, joka on varmaan osittain teille tuttu, kun joku nainen kirjoitti Bertrand Russellille huomanneensa, että solipsismi on kyllä oikea lähestymistapa. Hän vain ihmettelee, että ei ole muita, jotka ovat tämän huomanneet!

Sitten tulee tuo väitteiden systeemi, joka on maailmankuva. Tässä nyt, ottakaa huomioon, että käytän maailman kuvaus -sanaa siitä formalismista, jota käytämme, kun jotain fysikaalista ilmiötä selvitetään. Ja maailmankuva on sitten kokonaisnäkemys, joka on laajempi, johon sisältyy nämä raamit ja sisältyy paljon ihmishenkeen liittyviä olettamuksia. Nimittäin tässä sanotaan nyt jo se, joka on tämä maailmankuva, sillä ei ole kiinteitä rajoja ja että sillä on epähomogeeninen tausta. Sitten tämä selvitys jatkuu sillä, että se rakentuu, kun lapsesta kasvamme vanhemmaksi ja löydämme paikan yhteiskunnassa ja niin poispäin. Eri suunnista tulee vaikutelmia, eri elementtejä tähän kokonaiskuvaan, jotka eivät välttämättä ole edes johdonmukaisia keskenään. Sitten hän sanoo, että nämä osat ovat juuri ne, joita Wittgenstein kutsuu kielipeliksi. Eli ne ovat olemassa ja ne ovat yhdessä olemassa, mutta ne eivät ole helpolla yhdistettävissä yhdeksi yhtenäiseksi systeemiksi.

Tämä johtaa nyt sitten semmoiseen asiaan, jota von Wright nimittää preknowledge -sanaksi tai käsitteeksi, ja hän liittää siihen saksankielisen vastineen Vorwissen. Tässä on mielenkiintoinen kontakti nimenomaan Wolfgang Paulin ajatuksiin, joista tässä seurassa on keskusteltu aikaisemmin. Pauli kirjoitti semmoisesta Hintergrund-fysiikasta eli fysiikan takana olevasta kuvasta. Minä en ole valmis puhumaan siitä, en ymmärrä sitä asiaa tarpeeksi hyvin, mutta tässä on selvästi yhtymäkohta Paulin ajatuksen ja tämän von Wrightin tulkinnan välillä.

Nyt voidaan kysyä seuraavaksi, miten tämmöinen raamien kehitys tapahtuu? Miten voimme olettaa, että huomenna tiedämme enemmän kuin tänään? Miten voimme oppia käsittelemään uusia asioita, jos niitä ei voida todistaa, eikä niitä voida empiirisesti johtaa mistään havaintomateriaalista.

Tässä siirryn toiseen ajattelijaan eli Paul Feyerabendin (1924-1994) ajatuksiin. Paul Feyerabendin kirja Against Method (1970) on minun mielestäni eniten väärin ymmärretty filosofinen teos viime aikoina. Feyerabend itse on tietysti syypää siihen, koska hän haluaa esiintyä vähän radikaalilla tavalla. Mutta tämä on tietyllä tavalla ymmärretty, erinomaisen hieno, looginen ja kokonainen väittely. Jos joku haluaa, voimme myöhemmin palata siihen. Feyerabend siinä loppupuolella esim. selittää, miten tiedon taustaa voidaan kehittää. Hän vertailee sitä antropologiseen tutkimukseen, jossa hän väittää, että kun antropologi menee johonkin eristettyyn heimoon, niin hänellä ei saa olla mitään ennakkoluuloja, vaan hänen pitäisi esiintyä siellä muitten yhteydessä, kunnes hän oppii ymmärtämään, miten nämä alkuasukkaat käyttävät kieltä, eikä saa olettaa, että sitä voidaan kääntää automaattisesti omalle kielelle.

Tässä minä tietysti puhun siitä, että jos luonnonfilosofian tutkija haluaa perehtyä fysiikkaan, niin hänen pitäisi oppia puhumaan kvanttifyysikkojen heimon kieltä, niin kuin me teemme laboratoriossa. Ja se ei ole aina niin helppoa. Tämä näkyy siinä, että jos lukee, mitä filosofisissa kirjoissa hyvienkin kirjoittajien tapauksessa kirjoitetaan kvanttimekaniikasta, niin siihen kuuluu kyllä vähintään yhtä paljon vääryyttä ja väärinymmärryksiä, kuin mitä Tuomas Akvinolainen löysi sen ajan selvityksistä.

Pääasia tässä on nimittäin juuri se, että tämä systeemi, niin kuin von Wright sanoi, ei voi olla rajoitettu, vaan se kasvaa. Tässä tietysti haluan huomauttaa, että jos fysikaalinen teoria aksiomatisoidaan, niin se on teorian muumion tekeminen. Se säilyy kyllä sellaisenaan, mutta siinä ei ole enää elämää. Joten aksiomatisointi on luonnontieteellisen teorian ihan viimeinen vaihe, kun on ymmärretty siitä niin paljon, että uskotaan, ettei sitä voida enää kehittää. Silloin se mahdollisesti sopii semmoiseen formalismiin.

Otetaan näitä Feyerabendin kirjoituksia jonkin verran:

the mental contortions of the medicine-men are wildly illogical, and they have to be wildly illogical in order to function as they do.

One must learn to argue with unexplained terms and use sentences for which no clear rules of usage are as yet available.

Now we know that almost every language contain within itself the means of restructuring large parts of its conceptual apparatus.

The inventor of a new world view must be able to talk nonsense until the amount of nonsense created by him and his friends is big enough to give sense to all its parts.

he will be able to start his explanations only when his language-game has become fairly complex.

Ensiksi hän sanoo, että pitää katsoa, miten tämä shamaani siinä perheessä käyttäytyy, ja ulkopuolisen katsojan mielestä se on erittäin epäloogista, ja sen on pakko olla epäloogista, jotta se toimisi siinä tehtävässä, missä sitä käytetään. Tämä tarkoittaa, että täytyy oppia käyttämään termejä, joita ei ole vielä selvitetty, ja käyttämään lauseita, joiden tarkka käyttö on vielä tuntematon.

Jos ajattelemme vähän kvanttifysiikan historian kehitystä, niin tämä oli selvästi asianlaita silloin kun kvanttimekaniikka kehittyi, kun Heisenberg löysi tiettyjä sääntöjä atomeissa, kun Bohr ja Sommerfeld esittivät tiettyjä kvantitussääntöjä, niin näillä ei ollut mitään perustaa. Ne olivat ilmasta otettuja väitteitä, joiden ainoa perustelu oli se, että ne toimivat siinä roolissa, mihin niitä käytettiin. Tietyssä mielessä vieläkin, kun yritämme ymmärtää, miten kvanttimekaniikkaa tulkitaan, jos luemme, mitä siitä kirjoitetaan, niin ei se kovin järkevää ole.

Toinen asia on se, että jos luemme, mitä kosmologiasta tänään sanotaan, mitä sanotaan alkuräjähdyksestä, mitä sanotaan maailman kehityksestä ensimmäisten kymmenen potenssiin miinus jotain sekunnin aikana, niin nämä eivät ole järkeviä väitteitä. Se ei merkitse sitä, ettei niitä voitaisi käyttää. Niitä käytetään ja niillä on tiettyjä havaintoihin liittyviä seurauksia, joiden ympäristössä ne merkitsevät jotakin. Mutta ei minulle ainakaan ajanjakso, joka on kymmenen potenssiin miinus kolmekymmentä sekuntia, sano yhtään mitään. Se on luku, abstrakti käsite, jota en voi ymmärtää sillä tavalla, että sillä olisi jokapäiväinen merkitys. Ehkä joskus kymmenen, sadan tai viidensadan vuoden kuluttua osataan lausua nämä asiat paremmin, kun raamit ovat tarpeeksi kasvaneet.

Sitten Feyerabend sanoo jotakin mielenkiintoista: tiedetään, että jokainen kieli sisältää riittävästi koneistoa, ja että se koneisto voidaan uusia kielen sisällä. Tämä on erittäin huomattava väite. Mutta jos tämä ei olisi totta, niin kielemme, jokapäiväisen kielemme kehitys ei olisi ollut mahdollinen, eikä tietenkään luonnontieteiden formaali kieli olisi voinut syntyä. Jokuhan on sanonut kielen kehityksestä, että kielen rakentaminen on samanlaista kuin se että rakennetaan laivaa avomerellä.

No sitten on tämä ajatus, että uuden maailmankuvan kehittäjän on pakko puhua 'roskaa', kunnes hän ja hänen ystävänsä puhuvat riittävästi sitä 'roskaa', jotta sille kokonaisuudelle tulee merkitys. Tässä taas haluan huomauttaa, että kvanttimekaniikka aika pitkälle syntyi sillä tavalla. Siinä oli täysin ilmasta otettuja erillisiä pätkiä, mutta vähitellen ne yhdistyivät, ja yllättävän nopeasti siitä tuli oppirakennelma, jota voidaan tänään käyttää. Mutta siihen sisältyi selvästi niin kuin biologiseenkin kehitykseen rudimentteja siitä kasvuprosessista, missä se syntyi.

Tämä viimeinen on mielenkiintoinen: keksijä osaa aloittaa selityksiä vasta silloin, kun kielipeli on riittävän monimutkainen ja moninainen. Tässä on mielenkiintoista se, että tavallaan tullaan jo ihan samaan pisteeseen, mihin von Wright tuli Wittgenstein tulkinnassaan. On myös mielenkiintoista, että Feyerabend, joka tunnetusti ei ollut mikään Wienin piirin ihailija, käyttää tässä Wittgensteinilta lainattua käsitettä eli puhuu kielipelistä.

Tässä nyt olen jo sanonut, että kvanttimekaniikka on tänä päivänä tietty kielipeli, joka tietyssä mielessä edelleen sisältää paljon 'non sensea'. Haluan itse asiassa sanoa, että kyllä sitäkin käsitettä voidaan kehittää. Ja silloin tulen käyttämään yhtä kalvoa, joka on vähän teknisempi. Jos se aiheuttaa hankaluuksia, niin tämä ei ole oleellista.

Eräs kiistakapula kvanttimekaniikassa on tilareduktio. Kvanttimekaniikan oppikirja väittää usein, että meillä on kvanttitila ψ, suoritetaan mittaus, saadaan joku tulos, tässä ε i, ja sen jälkeen systeemi on tätä ominaisuutta vastaavassa ominaistilassa. Tämä ei ole välttämätöntä, ja minusta se ei ole oikeastaan koskaan tottakaan.

                                      Mittaus
Reduktio:      / ψ --------------- > / φi
                                        ε i

 

Parempi versio:           "Mittari"           / Mo

/ φ = i Ci / φi / Mo

vuorovaikutus

/ φf = i Ci / φi / Mi

/ Mi voidaan havaita

systeemi -------> / φi

Entanglement

 

Tämä väite johtui siitä, että von Neumannin kirjaa [= J. von Neumann: Mathematische Grundlagen der Quantenmechanik, 1932; The Mathematical Foundations of Quantum Mechnics, 1956] on luettu huonosti, eli ei ole ymmärretty, mitä von Neumann itse asiassa sanoo, koska hän kyllä sanoo tämän, mutta hän sanoo paljon muutakin. Ja tämä on hänen esityksessään erittäin rajoitettu.

Parempi väite tässä on seuraava, joka on esimerkiksi L.D. Landaun ja R. Peierlsin teoksissa otettu esille. Eli meillä on mittari, tämä vihreä tila Mo on mittaritila. Tuossa vasemmalla meillä on vain mielivaltainen kvanttitila, joka on kehitetty tietyn kvanttikannan avulla. Vuorovaikutuksen avulla siirretään, muutetaan tuo vihreä mittaritila Mo:sta johonkin tilaan i, jossa i on yksikäsitteinen indeksi, joka kertoo tässä φ -tilan indeksistä i. Tämä on mittausvuorovaikutus. Nyt meillä on niin sanottu entanglement-state, suomeksi se on kai lomitettu-tila, jossa meillä on vahva korrelaatio tämän vihreän mittarin ja sinisen systeemin tilojen välillä. Kvanttimekaniikan mukaan, jos nyt luetaan tuo mittari Mi, ja saadaan tulos i siitä, silloin fysikaalinen systeemi välttämättä on tilassa φi. Mutta ottakaa huomioon, tässä ei ole kosketeltu sitä tutkittavaa systeemiä ollenkaan, vaan tässä on luettu siihen korreloitu, vahvasti korreloitu mittaritila. Tämä ei ole ollenkaan kovin hankalaa. Tämä voidaan hyväksyä suhteellisen järkevänä väitteenä paitsi, ottakaa huomioon että on oletettu, että tämä mittaritila on semmoinen, jota voidaan mitata.

Bohr tämän sanoi, mutta hän ei anna mitään kriteeriä, milloin systeemi olisi tämmöinen. Tässä tulee esille yksinkertaisimmassa muodossa se, mitä sanoin alussa, että tämä on dualistinen tulkinta. Eli on tiettyjä asioita, jotka ovat mikroskooppisia, joita halutaan tutkia, se on tämä sininen tila. On tiettyjä muita esineitä, olioita, nämä vihreät oliot, jotka voidaan lukea ja vuorovaikutuksessa nämä voidaan kytkeä toisiinsa. Mutta kööpenhaminalainen eli Bohrin tulkinta kvanttimekaniikasta ei toimi, ellei tätä olettamusta tehdä. Ja tämä on minun mielestäni selvästi dualistinen olettamus, joka ei ole johdettavissa mistään.

Voidaan kyllä laskea kaikenlaista ja osoittaa, että semmoisten olioitten olemassaolo tietyllä rajalla ei ole ristiriidassa kvanttimekaniikan kanssa. Mutta se vain puuttuisi, että se olisi ristiriidassa kvanttimekaniikan kanssa! Tätä väitettä ei voida johtaa. Voidaan osoittaa, että jos se oletetaan, niin se ei johda mihinkään ristiriitaan. Se on tietysti ihan hyvä asia.

Tämä oli nyt yksinkertainen tapa johdattaa teidät siihen, että kvanttimekaniikkaan sisältyy se olettamus, että on makroskooppisia laitteita, joita voidaan käyttää mittauksiin, ja on mikroskooppisia olioita, joista ei oikeastaan voida puhua muuten kuin erittäin abstraktin formalismin muodossa. Ja tämä dualismi säilyy.

Jos yritämme selvittää, miten se on syntynyt ja miten se on mahdollinen, niin silloin me joudumme menemään tämän päivän kvanttimekaniikan ulkopuolelle. Ongelma tietysti jää siihen, että kumpikin osa tässä oikeastaan on olemassa meidän mielessämme, meidän päässämme. Mutta jollain tavalla tämä käsite, että joku on mitta, joku tapahtuma on mittaus, joku olio on mittalaite, se on liitetty siihen puoleen, mistä klassiset filosofit käyttivät sanaa aistihavaintoja, sense data. Siihen on nyt työnnetty tässä kvanttimekaniikassa myöskin kaikki nämä mittaustulokset laitteineen, ja ne toimivat sillä tavalla.

Sitten meillä on tämä dualistinen abstrakti formalismi, kyllä me nyt fyysikkoina ainakin haluamme väittää, että sekin puhuu jostain. Kun siellä esiintyy tietty kvanttiluku, niin sillä on kokeellisia seurauksia, ja kyllä me haluamme väittää, että se kuvaa jotain siinä todellisuudessa, mutta miten me sinne pääsemme on täysin avointa tänään.

Haluan nyt myöskin lyhyesti esittää, mitä me voimme tässä tehdä. Minun mielestäni on kolme mahdollisuutta. Yksi on se, että hyväksymme, että elävään luontoon erityisesti ihmisen mielen toimintaan liittyy jotain asioita, joita ei voida nykytieteen avulla selvittää. Tämä on tietysti erittäin vaarallinen väite, mutta olen tässä yhteydessä kyllä erittäin hyvässä seurassa.

Prof. Kullervo Rainio: Eikö pitäisi sanoa luonnontieteen avulla?

Stenholm: Ei, sanoin tieteen. En tiedä, jos se voidaan jollain tavalla laajentaa. Palataan siihen kohdassa kolme, mutta kyllä minä väitän, että se on tieteen menetelmin yleensä, nykypäivän tieteen menetelmin. Ja tässä minä nyt olen hyvässä seurassa, jos väitän näin. Eugene Wigner oli ilman muuta sitä mieltä. Tämän mielipiteen hän oli kehittänyt yhdessä John von Neumannin kanssa. Ja myöskin tiedän omista keskusteluistani, että Sir Rudolf Peierls oli myöskin vähän sitä mieltä, että elämään liittyi jotain, jota ei tämän päivän tieteen avulla voida selittää. Se on yksi mahdollisuus.

Toinen on se, että tiede kehittyy, että raamit laajenevat, ja me opimme lisää aivojen toiminnasta, että voimme joskus, tässä korostan, että ei nyt, luonnontieteellisten kaltaisten menetelmien avulla selittää, miten mieli toimii, miten ihmishenki toimii. Tämä on tietysti täysin mahdollista. Siinä ei ole mitään loogista vääryyttä, mutta olemme tänään erittäin kaukana tästä, siis tällä hetkellä. Jos puhutaan mielen toiminnasta, niin se on kovasti spekulatiivista, eikä meillä ole mitään syytä olettaa, että luonnontieteellisellä kuvauksella tällä hetkellä olisi mitään kovin suurta ennustusvoimaa tällä alalla. Asia voi muuttua, mutta me emme ole siellä.

Kolmas asia on tietysti se, että tieteen käsitys laajenee koko ajan. On ehkä mahdollista, että kymmenen, sadan vuoden kuluttua on olemassa tieteen nimellä kulkeva selitysmenetelmä, josta meillä ei ole tietoa tänään, joka pystyisi sisällyttämään itseensä myöskin henkiset ja psyykkiset toiminnat, niin kuin me tänään tunnemme niitä.

Eli on kolme mahdollisuutta. Joko tässä on asia, jota ei periaatteessa voi tämän hetken tieteen avulla selittää. Toinen on se, että voimme tämän tieteen avulla selittää, mutta selvästi kaukana tulevaisuudessa. Kolmas on se, että tieteen käsite kasvaa ja laajenee, ja tämä ei suinkaan ole mikään mahdottomuus.

Minulla on yksi anekdootti siitäkin. Niin kuin ehkä tiedätte Nobelin palkinnoista talouspalkinto on eri asemassa, koska se on luotu myöhemmin. Sitä on kritisoitu julkisuudessa aika monessa yhteydessä, että taloustiede ei ole siihen sopiva. Tästä on myöskin keskusteltu Ruotsissa ihan nyt viime vuosina kovasti. Onko se tiedettä vai ei on täysin epäoleellinen asia, koska meillä on kirjallisuuden ja rauhan Nobel-palkinnot, jotka selvästi eivät ole tieteellisiä palkintoja. Kysymys on siitä onko tämä ala, joka mahtuu siihen päämäärään, mikä ilmenee Alfred Nobelin testamentista. Tässä oli nimenomaan se vaikeus, että silloin kun testamentti kirjoitettiin, taloustiedettä ei ollut olemassa. Eli siis ei ollut nykypäivän mielessä tapahtuvaa tutkimustoimintaa taloustieteen alalla silloin 100 vuotta sitten, kun hän tämän kirjoitti. Joten on erittäin vaikeaa yrittää arvata, miten hän olisi suhtautunut siihen, jos hän olisi tiennyt, mistä se puhuu. Tässä on esimerkki siitä, miten tieteenkin käsite voi kehittyä ja laajentua sadassa vuodessa.

Aloitin vanhalla lainauksella, jolla yritin todistaa, että tämänkaltaiset kysymykset ovat olleet erittäin kauan esillä. Ja tietysti kirjallisuudesta ja taiteesta löytyisi vaikka kuinka paljon esimerkkejä, joita en ole tässä nyt yrittänyt ottaa esille. Se on eri asia.

Mutta haluaisin lopettaa mielenkiintoisella käännöksellä. Nimittäin viime vuosisadan, siis 1900-luvun, alkuvaiheissa oli Ruotsissa Eric Hamlin, joka käänteli suuren osan elämästään sufi-mystikkojen runoja ruotsiksi. Eric Hermelin vietti huomattavan osan elämästään mielisairaalassa, jossa hän teki työnsä.

Tämä runo on niin herttainen alkuperäisessä muodossa, että en ole yrittänytkään sitä kääntää:

Äfven om du äger mycken vetenskap om de synliga,
Är du likväl, på stranden af den sanna Vetenskapens
Haf, som ett spån;
Men, blifver du undervisad i den osynliga Verklighetens väg,
Kommer du, liksom perl-musslan till detta hafs botten.
Den fördolda Vetenskapen är vetenskapens Rot;
För ögat och för hjertat är den synens Ljus.
*)

Amir Hussain Hiravi
"Kanz-er-Rumuz"
1100 -1300

Tästähän minä olen puhunut. Kiitos.

 

____________________________________________________

*) Runo voitaisiin ehkä suomentaa seuraavasti:

Vaikka sinulla on paljon tietoa näkyväisestä,
Olet kuitenkin todellisen Tieteen Meren rannalla,
Kuin lastu;
Mutta jos sinua opastetaan näkymättömän Todellisuuden tielle,
Tulet sinä kuin helmisimpukka tuon meren pohjalle.
Kätketty Tiede on tieteen Juuri;
Silmälle ja sydämelle se on näkemisen Valo.