Детермінізм - це ідея про те, що минуле і майбутнє фізичної системи повністю визначені, якщо стан і швидкість її зміни заздалегідь відомі (виміряні). При цьому сама система перебуває в "тривалому" теперішньому часі .
Класична фізика абсолютно детерміністична. У найзагальнішому сенсі фізичну систему в контексті класичної фізики можна описати у вигляді так званої лагранжевої густини.
Такий вираз може бути використано для складання "рівнянь руху" системи, системи диференціальних рівнянь другого порядку, в яких ми вирішуємо невідомі функції як функції часу.
Будь-яка система зазвичай має багато рішень. Однак, якщо ми знаємо значення і перші похідні невідомих функцій у даний момент часу, система обмежена єдиним рішенням: іншими словами, вся її минула і майбутня історії визначається її теперішнім (виміром, зробленим "тут і зараз").
Релятивістська фізика також в основному детерміністична, але є кілька потенційних проблем.
Теорія відносності вводить поняття сингулярностей. Те, що "виходить" із "минулої" сингулярності, не може бути визначено попередньою історією системи.
Те, що зникає в "майбутній" сингулярності, не може бути визначено станом Всесвіту в ще більш пізній час.
Ба більше, теорія Ейнштейна припускає можливість того, що простір-час має нетривіальну топологію, наприклад, знамениту "червоточину", що з'єднує майбутнє з минулим, повертаючи причину і наслідок назад.
Однак якщо ми припустимо, що простір-час "просто пов'язаний" і вільний від таких сингулярностей, ми отримаємо таку саму детерміновану поведінку, як і в класичній фізиці.
Ось квантова фізика стає дійсно цікавою. Поля у квантовій теорії описуються густинами Лагранжа, як і в класичній фізиці.
Але якщо ми методологічно хочемо обмежити систему в даний момент часу (інакше не проведемо вимірювань, тобто не визначимо її як існуючу), ми виявимо, що не можемо цього зробити: невідомі функції, що описують систему, не завжди відповідають спостережуваним, вимірюваним величинам.
Звідси виникає знаменитий принцип невизначеності: наприклад, ми можемо обмежити положення вимірюваними величинами, але ми не в змозі одночасно обмежити моменти (які характеризують рух) вимірюваними величинами.
Інакше кажучи, нам потрібні значення вимірювань, зроблених у різний час. Це має доволі тривожний наслідок: теперішнє довільної квантової системи частково визначається результатом, який буде виміряний тільки в майбутньому.
Що, своєю чергою, не порушує принцип причинності. Проте теперішній імпульс системи, недоступний виміру, "чарівним чином" отримує те значення, яке необхідне для еволюції в бік ще не виміряних значень у майбутньому.
Звідси випливає краща "інтерпретація" квантової фізики, згідно з якою теперішнє системи залишається необмеженим, і тільки майбутній вимір "згортає" систему в обмежений стан. Така точка зору, звичайно, безпосередньо впливає на концепцію детермінізму.
Але забудьте на якийсь час про ймовірнісні інтерпретації і просто запитайте себе, що насправді означає детермінізм. Для простоти дотримуйтеся класичної фізики: повне знання теперішнього однозначно визначає минуле і майбутнє.
Отже... що?
Багато хто думає, що це означає кінець "свободи волі", на зміну якій приходить "всесвіт із годинниковим механізмом".
Але це не так. Детермінізм просто означає, що якби я міг якимось чином створити ідентичну, точну копію всесвіту з вами в ньому, ви б чинили в цій копії точно так само, як і в оригіналі.
Те, що ви робите насправді, як і раніше, визначається вашим внутрішнім станом свідомістю, життєвим досвідом, цінностями.
Детермінізм означає, що якщо ви побачите кохану людину в автомобілі, який палає, ви будете ризикувати життям, щоб спробувати врятувати її; і що навіть якщо я зможу створити трильйон ідентичних копій цього всесвіту, у кожній з них ви будете чинити точно так само.
Багато хто плутає детермінізм із передбачуваністю. Годинникові механізми передбачувані (крім тих випадків, коли вони не працюють) не тому, що вони детерміновані, а тому, що вони механістично прості.
Всесвіт - це щось інше. Людина теж не проста. І є шанс, що єдиний спосіб надійно передбачити її дії - це створити точну, повну копію цієї людини і навколишнього середовища.
Якщо ви думаєте про детермінізм, думайте про нього, як про фільм на DVD, до якого ви загубили супровідні записки.
Ви не знаєте назви, і немає синопсису. У принципі, кінець фільму був визначений, коли його знімали. Але єдиний спосіб дізнатися, чим він закінчиться, - це зіграти і подивитися його.
