Raczej pola kwantowe niż nic

D. Albert: On the Origin of Everything: ‘A Universe From Nothing,’ by Lawrence M. Krauss, "New York Times", 23.03.2012.

W listopadzie pisałem tutaj, że raczej czarno widzę mającą się ukazać książkę znanego fizyka Lawrence’a Kraussa pt. A Universe From Nothing; teraz książka się ukazała.

Jej podtytuł sugeruje, że Krauss nie zamierza się patyczkować i odpowie na dręczące filozofów od stuleci pytanie o to, dlaczego istnieje raczej coś niż nic. Dokładniej – chce on powiedzieć, że współczesna mechanika kwantowa udziela naturalistycznej odpowiedzi na to pytanie i że odwoływanie się do Boga jest w tym wypadku zupełnie nie na miejscu. Optymizm i pompatyczność Kraussa wyraźnie udzieliła się Richardowi Dawkinsowi, który w posłowiu wyjawia, że dla niego książka Kraussa jest w ramach kosmologii tym, czym w ramach biologii było „O powstawaniu gatunków” Darwina – mianowicie „śmiertelnym ciosem zadanym supernaturalizmowi”.

Żeby było jasne: nie uważam, że naukowcy nie powinni się zajmować kwestiami zarezerwowanymi dla filozofów i teologów; w ogóle nie jestem pewien, czy takie zarezerwowane kwestie istnieją, w dodatku naukowcom – w przeciwieństwie do filozofów, o teologach już nie wspominając – o niebo lepiej idzie rozwiązywanie różnych problemów i pogłębianie ludzkiego rozumienia rzeczywistości (rutynowe wymówki filozofów, że „taki to już urok dyscypliny” itp., wydają mi się co najmniej słabe). Generalnie kiedy nauka bierze się za jakiś stary filozoficzny problem, to zazwyczaj myślę sobie, że jest szansa, że problem zostanie w końcu rozwiązany. Mój niepokój w przypadku Kraussa budziło to, że bezpodstawnie utożsamiał on próżnię kwantową z filozoficznym niczym, a kiedy zwracano mu na to uwagę, jego odpowiedź była tyleż nerwowa, co nierzeczowa.

Z tego mniej więcej powodu książkę Kraussa na łamach New York Timesa zmieszał z błotem filozof i fizyk David Albert. Krauss pisze, że według praw mechaniki kwantowej stany próżni są niestabilne i to jest z grubsza rozwiązanie filozoficznego problemu. Albert na to, że tutaj od razu pojawia się pytanie „A skąd się wzięły te prawa i dlaczego są takie, a nie inne?”, a Krauss nie ma na nie żadnej odpowiedzi. W dodatku trudno sobie wyobrazić jakąkolwiek odpowiedź na to pytanie w ramach fizyki. Poza tym próżnia kwantowa posiada różne właściwości i tym różni się od „niczego” filozofów.

Do początku XX wieku, pisze Albert, fizycy uważali, że świat jest zbudowany z jakiejś podstawowej, konkretnej, wiecznie istniejącej materii i że prawa fizyki opisują sposób, w jaki ta podstawowa materia jest zorganizowana. Teoria kwantów wywróciła to intuicyjne wyobrażenie: według niej pewne układy pól kwantowych odpowiadają nieistnieniu jakichkolwiek materialnych cząsteczek (cokolwiek to dokładnie znaczy), co nazywa się próżnią kwantową. Ta dziwna wizja materii nie uwalnia jednak Kraussa od obowiązku wyjaśnienia jej istnienia. Próżnia kwantowa to nie to samo, co filozoficzne (i chyba też potocznie rozumiane) „nic”, tym „niczym” byłby po prostu brak pól kwantowych.

Z recenzji Alberta zrobiła się mała afera: Krauss mało uprzejmie odpowiedział Albertowi w wywiadzie dla The Atlantic, a później już bardziej uprzejmie na łamach Scientific American, Albert dodał do sprawy komentarz na blogu What There Is and Why There Is Anything (obok komentarzy kilku innych ciekawych osób, m. in. filozofa Barrego Loewera i kosmologa Lee Smolina); Kraussa zaczął bronić filozof Justin Fisher, trzy grosze dorzucili też biolog Jerry Coyne, biolog i filozof Massimo Pigliucci i kosmolog Sean Carroll.

Do tej pory spotykałem się chyba częściej z odwrotną sytuacją, czyli z przypadkiem znanego filozofa mającego jakiś dziwny problem ze zrozumieniem teorii naukowej (patrz np. niedawno zjedzona przez biologów książka Jerrego Fodora o ewolucji). Wygląda na to, że za sprawą Kraussa stan rywalizacji się wyrównuje.

Jak Bóg wymyślał stałą Plancka

L. Barnes: Dirty Cheating Texan! A Fine-Tuned Critique of William Lane Craig (Part 1), "Letters to Nature" 11.03.2010.

W poprzednim wpisie wspomniałem argumencie teleologicznym za istnieniem Boga W. L. Craiga. Jest to, mówiąc dokładniej, rodzaj argumentu teleologicznego postulujący istnienie świadomego projektanta naszego wszechświata jako najlepsze wyjaśnienie dla takich a nie innych właściwości fizycznych, które umożliwiają istnienie inteligentnych form życia w tym wszechświecie (tzw. argument from the fine-tuning of the Universe for intelligent life, w skrócie fine-tuning argument). Nie istnieje chyba jedno ustalone polskie tłumaczenie fine-tuning w naukowej literaturze – spotkałem się z „precyzyjnym dostrojeniem”, „precyzyjnym zestrojeniem”, „delikatnym zestrojeniem”, „subtelnym zestrojeniem” i „koincydencją” – będę tu używał angielskiego terminu.  

Istnieje coś takiego jak elementarne stałe fizyczne (jak stała Plancka, stała grawitacyjna, stała kosmologiczna, prędkość światła w próżni, elementarny ładunek elektryczny), z których jeżeli chociaż jedna miałyby minimalnie inną wartością od tej, którą ma (chodzi często o dokładność do kilkudziesięciu miejsc po przecinku, albo nawet więcej), powstanie inteligentnego życia byłoby absolutnie lub prawie na pewno niemożliwe. Podobnie byłoby, gdyby choć trochę inne były pierwotne stany* (initial conditions) powstawania wszechświata, jak prędkość pierwotnej ekspansji czy ilość materii i antymaterii. Nie mogłoby np. dojść do uformowania się jąder atomowych, gwiazd czy planet, nie byłoby nic poza czarnymi dziurami, albo zaraz po Wielkim Wybuchu wszechświat zapadłby się z powrotem do pierwotnej osobliwości, albo jedynym pierwiastkiem byłby wodór, albo jedynym pierwiastkiem byłby hel, itd.  Zestawienie wartości wszystkich tych stałych i stanów (istnieją spory co do tego, ile tych wartości dokładnie jest) pozwalające na wyewoluowanie inteligentnego życia to właśnie fine-tuning.

Można sobie więc wyobrazić zawrotne ilości hipotetycznych wszechświatów z wartościami uniemożliwiającymi powstanie życia, a bardzo, bardzo niewiele wszechświatów z wartościami umożliwiającymi jego powstanie. Wydaje się więc, że prawdopodobieństwo istnienia wszechświata, w którym inteligentne życie jest możliwe, jest niesamowicie, śmiesznie, mikroskopijnie małe – a jednak taki wszechświat istnieje. Argument z fine-tuning ma pokazywać, że najlepszym wytłumaczeniem jest to, że maczał w tym palce ktoś, komu zależało na inteligentnym życiu (nie należy tego oczywiście mylić z teorią Inteligentnego Projektu, mówiącą, że ewolucja nie jest w stanie wyjaśnić skomplikowania niektórych form życia na Ziemi i że w związku z tym najlepszym wytłumaczeniem tego skomplikowania jest istnienie jakiegoś Projektanta – tej teorii nikt poważny nie broni). Sformułowań argumentu jest kilka, szkielet wersji Craiga wygląda tak:

1. Fine-tuning wszechświata jest konsekwencją albo fizycznej konieczności, albo przypadku, albo projektu.
2. Nie jest konsekwencją fizycznej konieczności ani przypadku.
3. A zatem jest konsekwencją projektu.

Luke Barnes w swojej krytyce Craiga nie ma zastrzeżeń do pierwszej przesłanki, a ma do drugiej, a konkretnie do jej drugiej części. Z niezupełnie tych samych powodów, ale zgadza się on z Craigiem, że fizyczna konieczność (która mogłaby się wiązać z możliwością sprowadzenia znanych nam stałych do jakiejś ogólniejszej stałej) to faktycznie złe wyjaśnienie. Przypadek jednak to wyjaśnienie nie takie złe, jak się wydaje, a to dlatego, że to w dużym stopniu pozorny przypadek, ponieważ wszechświat umożliwiający powstanie inteligentnego życia to jedyny, jaki możemy obserwować. To tautologiczne stwierdzenie znane szerzej pod nazwą „słabej zasady antropicznej” (swoją drogą zasada antropiczna jest nie wiem dlaczego nagminnie mylona z fine-tuning, błąd ten popełnia np. autor artykułu w polskiej Wikipedii) pokazuje, że nie można się zabierać za obliczanie prawdopodobieństwa bez brania pod uwagę efektu selekcji obserwacyjnej. Ktoś, kto zdumiewa się tym, że wartości stałych fizycznych w naszym wszechświecie są takie a nie inne nie różni się zasadniczo od kogoś, kto zdumiewa się tym, że nigdzie nie można zaobserwować kwadratowych kół. Więcej na temat tej krytyki można znaleźć np. w artykule Absence of Evidence and Evidence of Absence – Evidential Transitivity in Connection with Fossils, Fishing, Fine-Tuning, and Firing Squads Elliotta Sobera.

Craig narzeka, że krytycy argumentu z fine-tuning odwołują się do hipotezy równoległego istnienia wielu wszechświatów (multiverse hypothesis, many-worlds interpretation)**, która nie ma właściwie żadnego empirycznego uzasadnienia, ale za to umożliwia kwestionowanie niskiego prawdopodobieństwa fine-tuning. Na marginesie: wielu religijnych ludzi powtarza, że złośliwi i uparci ateistyczni fizycy wymyślili hipotezę wielu wszechświatów ad hoc, żeby walczyć z argumentem z fine-tuning, co jest bzdurą – hipotezę tę opisał już w pięćdziesiątych latach Hugh Everett i miała mu ona służyć do interpretacji mechaniki kwantowej, a nie fine-tuning, którego opisem i interpretacją zaczęto się zajmować dopiero w latach siedemdziesiątych.

Craig pisze o kowboju-pokerzyście, który przy każdym rozdaniu dostaje najlepszy możliwy układ kart, a na oskarżenia o oszukiwanie odpowiada, że biorąc pod uwagę istnienie ogromnej liczby innych pokerowych rozgrywek, jego passa nie jest niczym nadzwyczajnym. Ma to być analogia z ateistą mówiącym, że biorąc pod uwagę istnienie innych wszechświatów, nasze wartości stałych fizycznych nie są niczym nadzwyczajnym. Barnes pokazuje, że analogia jest nietrafiona po pierwsze dlatego, że w przypadku pokera nie mamy do czynienia z efektem selekcji obserwacyjnej (karciarze mogą obserwować każdy możliwy układ kart, inteligentne formy życia bardzo niewiele możliwych układów wartości stałych fizycznych), po drugie dlatego, że Craig miesza tam prawdopodobieństwo dla uczestniczących w grze z prawdopodobieństwem dla hipotetycznego obserwatora wszystkich gier.
Poza zasadą antropiczną i wieloma wszechświatami istnieje dużo więcej mądrzejszych i głupszych zastrzeżeń do argumentu z fine-tuning (m. in. argument z silikonowych form życia i argument ze znikomej ilości inteligentnego życia w naszym wszechświecie), Barnes omawia je po kolei w świetnym wywiadzie z L. Muehlhauserem.

*Jak poniżej sugeruje komentator Pojmen, lepsze tłumaczenie to po prostu "warunki początkowe".
** Tenże komentator słusznie zauważa, że multiverse i many-worlds interpretation to dwie różne historie.  W multiverse chodzi o wszechświaty z różnymi zestawami praw i stałych fizycznych, w MWI o nieustannie rozgałęziający się wszechświat z tym samym zestawem praw i stałych. Dalsza uwaga o Everetcie jest właściwie nie na miejscu, ponieważ MWI (w przeciwieństwie do multiverse) nie pomaga załatwić sprawy fine-tuning. Nie oznacza to jednak, że multiverse został wymyślony ad hoc, żeby uporać się z fine-tuning bez odwoływania się do Boga - patrz np. modalny realizm Davida Kellogga Lewisa.

O niczym

L. Barnes: Of Nothing, "Letters to Nature" 01.04.2011.

Jedni lubią Amerykanów za krążowniki szos, inni za seriale, inni za protestancką etykę pracy, inni za hot dogi, inni za krzesła elektryczne, inni za jazz, inni za to, jak dzielnie i wytrwale bombardują różnych wrogów wolności na całym świecie. Ja natomiast za publiczne debaty na temat istnienia Boga (za pierwowzór których można uznać rozmowę Fredericka Coplestona z Bertrandem Russellem w BBC Radio 3 w 1948). Obecnie po teistycznej stronie barykady największą gwiazdą takich debat jest filozof i konserwatywny teolog William Lane Craig. Jego zdolności retoryczne, organizacja, przygotowanie, filozoficzna erudycja i dobra znajomość wszystkich naukowych kwestii, o których jest mowa, spotyka się zaskakująco często z beztroską, nieprzygotowaniem i chaosem ze strony ateistycznego przeciwnika (z reguły jakiegoś filozofa albo naukowca). Kiedy ateista robi logiczne albo rzeczowe błędy, Craig prawie zawsze je wyłapuje, kiedy błędy robi Craig, uchodzi mu to bezkarnie. Prawie zawsze okazuje się, że Craig przeczytał wszystko, co na dany temat napisał ateistyczny przeciwnik, a ateistyczny przeciwnik dużą część tego, o czym mówi Craig, słyszy jakby po raz pierwszy. Craig zawsze mieści się w czasie, ateistyczny przeciwnik rzadko. Itd. Po wszystkim zostaje najczęściej wrażenie, że Craig zjadł ateistę na śniadanie.

Szczególnie smutne przykłady to jego debaty z Peterem Atkinsem, Christopherem Hitchensem, Theodorem Drangem i (największa chyba żenada) z Antonym Flewem. Wyjątkowymi debatami, w których ateista nie robi z siebie idioty, są te z Keithem Parsonsem, Raymondem Bradleyem i Shellym Kaganem, ale żadna z nich nie jest na temat „czy Bóg istnieje” (a odpowiednio na tematy: czy chrześcijaństwo jest prawdziwe, czy doktryna piekła jest moralna i co ma w ogóle Bóg do moralności – czyli, co by nie mówić, jeszcze łatwiejsze zadanie dla ateisty). Podobno nieźle poradzili sobie z Craigiem w debatach o istnieniu Boga Eddie Tabash i Austin Dacey, ale tych akurat jeszcze nie widziałem.

Niedawno podobny los co większość przeciwników Craiga spotkał popularnego fizyka Lawrence’a Kraussa. Jego występ, a konkretnie jego kłopoty z pojęciem nicości, komentuje młody kosmolog Luke Barnes na blogu „Letters to Nature” (prowadzonym z trzema innymi młodymi kosmologami).

A. Suppa "The Big Bang"

Craig używa w debatach właściwie zawsze tych samych pięciu argumentów: moralnego, z historyczności zmartwychwstania Jezusa, z czegoś à la sensus divinitatis Kalwina, teleologicznego i kosmologicznego. Trzy pierwsze są dość głupie (choć opracowane i przedstawione w sposób na tyle niegłupi, że większość przeciwników nie radzi sobie z ich obalaniem), czwarty jest taki sobie, a piąty najpoważniejszy (jest to szkic największego wkładu Craiga we współczesną filozofię religii, argumentu Kalām) i to na nim z reguły na własną zgubę skupiają się przeciwnicy. Craig utożsamia stworzenie świata z niczego z Wielkim Wybuchem posługując się tzw. teorią czasu A – dość pokrętną interpretacją teorii względności pozwalającą na mówienie o swojego rodzaju obiektywnym początku wszechświata. Przy tej okazji pojawiają się zawsze nieśmiertelne pytania „czy wszechświat powstał z niczego?” i „dlaczego istnieje coś raczej niż nic?”.  

Barnes zauważa, że Krauss myli filozoficzne „nic” z naukową próżnią kwantową i pytanie „dlaczego istnieje raczej coś niż nic?” z pytaniem „dlaczego istnieją raczej cząsteczki niż próżnia kwantowa?”. Craig oczywiście nie protestuje, ponieważ jest mu to jak najbardziej na rękę. Dziwne, że Krauss popełnia taki prosty błąd, bo choć potocznie fizycy często mówią o powstaniu wszechświata z niczego, to mają na myśli zdecydowanie „coś”, mianowicie coś, co ma najniższą możliwą energię, coś, co może powodować przyspieszenie rozszerzania się wszechświata i coś, co zachowuje się zgodnie z równaniami teorii pola kwantowego. Skoro więc można mówić o właściwościach, nie można mówić o niczym. Nie wiem co myśleć o mającej się ukazać w przyszłym roku książce Kraussa pt. A Universe From Nothing. W każdym razie, jeśli chodzi o metafizyczne pytanie o to dlaczego coś raczej niż nic – może ono być, twierdzi Barnes, bezsensowne, może nie być na nie odpowiedzi, może mieć to związek z niskim prawdopodobieństwem nicości związanym z istnieniem innych wszechświatów – w każdym razie nie ma raczej co szukać odpowiedzi w okolicznościach Wielkiego Wybuchu.