Gibt es echte Zufälligkeit tatsächlich? [Duplikat]

Wie Sie denke ich, dass die meisten Verwendungen der Begriffe „wahrscheinlich“ und „zufällig“ nur epistemisch sind, dh sie beziehen sich darauf, wie viele Informationen wir haben. Wir sagen von einem Münzwurf, dass er zufällig ist und dass es eine Wahrscheinlichkeit gibt, dass (ungefähr) die Hälfte davon Kopf fällt, aber das spiegelt nur die Informationen wider, die wir besitzen. Erzählen Sie mir mehr über die Kraft und den Vektor des Impulses, der der Münze gegeben wird, ihre Masse usw., und ich kann vielleicht eine sichere Antwort darauf geben, ob sie Köpfe fallen lässt.

Aber die Situation ändert sich, wenn wir über Quantenmechanik sprechen. Es gibt Prozesse, bei denen wir bestenfalls sagen können, dass bestimmte Ergebnisse eine Wahrscheinlichkeit haben, und dies gilt unabhängig davon, wie viele Informationen wir haben. Bedeutet das, dass Gott mit dem Kosmos würfelt? Könnte es verborgene Variablen geben, die völlig deterministisch sind und auf die wir einfach keinen Zugriff haben?

Es gibt Hinweise darauf, dass es keine lokalen verborgenen Variablen gibt, auf die man sich berufen könnte, um den Determinismus wiederherzustellen. Es ist möglich, obwohl völlig spekulativ, dass verborgene Variablen im ganzen Universum verstreut sein könnten, aber das hätte seltsame Konsequenzen. Ansonsten sieht es so aus, als wäre die Zufälligkeit nur eine Tatsache, mit der wir uns befassen müssen. Auch dann macht die bevorzugte Interpretation von QM einen Unterschied. Bei einer Viele-Welten-Interpretation treten alle möglichen Ergebnisse eines Quantenereignisses durch die Aufspaltung des Universums auf, und die einzige Zufälligkeit für uns besteht darin, dass wir nicht vorhersagen können, in welchem ​​der aufgeteilten Universen wir landen werden.

Was Ihre Frage betrifft, woher der Zufall kommt, finde ich das seltsam. Zufälligkeit ist keine Sache, die andere Dinge verursacht. Tatsächlich ist es ein häufiger Fehler, Zufälligkeit zu replizieren, und Sie finden Leute, die seltsame Aussagen machen, wie „dies wurde durch zufällige Ereignisse verursacht“ oder „dies ist auf zufällige Variationen zurückzuführen“. Zufälligkeit verursacht keine Dinge. Zufälligkeit ist im Grunde eine Art zu sagen, dass wir nicht wissen, was Dinge verursacht hat, und im Fall von QM-Ereignissen existiert kein solches sicheres Wissen.

Die Idee, dass der zugrunde liegende Kern der Quantendynamik der Zufall ist, ist als Kopenhagener Interpretation bekannt. Es ist am einfachsten zu gestalten, aber von Anfang an hat es Leute mit eher idealistischen Neigungen gestört. Es ist der Grund für das berühmte Zitat „Der alte Mann würfelt nicht“ von Einstein.

Die zugrunde liegende Zufälligkeit ist nicht die einzige Möglichkeit, dies zu betrachten. Theoretiker wie Feynman und Popularisierer wie Everett haben alternative Wege zur Interpretation der Effekte vorgeschlagen.

Feynman schlägt vor, dass alle Interaktionen tatsächlich über alle möglichen Pfade hinweg stattfinden, die nicht durch andere Kriterien ausgeschlossen werden. Es gibt also keine Zufälligkeit, aber Sie als Experimentator haben keinen Zugriff auf absolut alle Informationen, die die Menge möglicher Wege zu einem Ergebnis beeinflussen könnten.

In einem weniger präzisen und weniger anspruchsvollen Geist schlägt Everett vor, dass jedes Ereignis die Zeit in ein Kontinuum von Optionen aufteilt, und diese können wieder in dieselbe „Welt“ „kollabieren“ oder auch nicht. Es kann also mehrere mögliche Welten geben, und Sie befinden sich aufgrund feiner Details nur in einer davon, während sich andere Versionen von Ihnen in den anderen befinden. Nochmals, keine Zufälligkeit: Jede Realität bekommt ihr eigenes „Du“, und alle Grundlagen werden ohne zufällige Auswahl abgedeckt.

Letztendlich sind diese drei und einige andere alle gleichermaßen gültige Möglichkeiten, die Beobachtungen, denen wir im Quantenbereich begegnen, und die Theorien, die ihre Eigenschaften vorhersagen, einzurahmen und ihnen einen philosophischen Sinn zu geben.

Heisenbergs berühmtes „Unschärfeprinzip“ lässt sich theoretisch darauf zurückführen, dass wir uns darauf beschränken, Atome und Felder als Beobachtungswege zu verwenden, und dass diese Wellen beinhalten, die zwangsläufig mit dem zu messenden Objekt wechselwirken, bevor eine Messung erfolgreich ist. Versuche, die Aspekte dieser Wellen zu korrigieren, die Sie nicht bestimmen können, würden einen anderen Satz von Wellen und einen anderen Satz von Werten beinhalten, die unmöglich zu fixieren sind. Dies setzt keine grundlegende zugrunde liegende Zufälligkeit des Universums voraus, sondern nur Effekte, die niemals gemessen oder erkannt werden können. Es gibt deterministische Modelle dieser Ungleichheit, obwohl sie eigene unerwünschte Eigenschaften haben.

Es ist einfacher, so zu rechnen, als hätten wir einen perfekten Fokus und das Ziel bewegt sich ständig, als sich mit der Vorstellung zu beschäftigen, dass unsere Versuche, sich zu konzentrieren, das Ziel bewegen. Auch hier treffen beide Interpretationen auf die gleichen Daten, also nehmen die Leute die einfachere. Wenn Sie es philosophisch ablehnen, gibt es immer noch eine gültige Option, um darauf einzugehen, warum wir den Effekt sehen.

Aber der Rest Ihrer Fragen wird beantwortet, indem Sie sich die Theorie ansehen, während sie sich entwickelt. Es ist einfach die beste Theorie, um das abzudecken, was wir beobachten. Die Schrödinger-Gleichung ist eine Verallgemeinerung einer Reihe von Beobachtungen und der Mathematik, die sie gemeinsam hatten, und vereint eine zugrunde liegende Vorstellung von überlappenden Wellen, deren genaue Phasen wir nicht kennen können, die sich auf die wahrscheinlichste Weise kombinieren. Seine Ausgaben sind statistisch, weil seine Eingaben unbekannte Größen umfassen. Es ist keine philosophische Aussage und geht nicht auf philosophische Einwände ein. Aber die Ergebnisse der Experimente passen zu den vorhergesagten Verteilungen. Also behalten wir es.

Woher kommt dieses indeterministische/zufällige "Ereignis" oder diese "Interaktion"? Kommt es aus dem Nichts, wie ein Weltraumeindringling in der Newtonschen Dynamik?

Zu sagen, dass die Zufälligkeit von Quantenphänomenen von irgendwoher kommt, bedeutet, das zu behaupten, was Physiker eine Theorie der verborgenen Variablen nennen. In einer solchen Theorie gäbe es scheinbare Zufälligkeit, aber es gibt versteckte Variablen, derer wir uns noch nicht bewusst sind (mangels besserer Kenntnisse der Physik, Mangel an besserer Messausrüstung usw.), die, wenn sie bekannt wären, eine deterministische Erklärung liefern würden der scheinbaren Zufälligkeit. John Bell bewies in seiner Arbeit von 1964 ( Theorem von Bell ), dass keine lokale Theorie verborgener Variablen die Ergebnisse der Quantenmechanik reproduzieren kann. Sein Theorem wurde 1981 von Aspect et al . (und vielen nachfolgenden Teams) experimentell validiert, in dem Sinne, dass die experimentellen Ergebnisse darauf hindeuten, dass die Quantenmechanik gilt.

Die Schlüsselbegriffe sind hier „lokal“ und „verborgene Variable“. "versteckte Variable" wurde oben bereits erklärt. "Lokale" Theorie bedeutet jede Theorie, die eine sofortige Wechselwirkung aus der Ferne ausschließt.

Es ist immer noch möglich, dass eine nichtlokale Theorie verborgener Variablen die Ergebnisse der Quantenmechanik reproduziert. Wir würden die Quantenzufälligkeit eliminieren, aber auf Kosten der Entfernung der Lokalität.

Du könntest sagen "na gut, die Lokalität ist nicht wesentlich". Aber die Folgen der Nichtlokalität für die Kausalität werden von einigen als noch beunruhigender angesehen als die Quantenzufälligkeit. Denken Sie daran, dass mit nicht-lokal hier eine vollständig sofortige Interaktion gemeint ist , nicht nur schneller als die Lichtgeschwindigkeit. Das bedeutet, dass es Ihnen theoretisch möglich wäre, auf der Erde einen Knopf zu drücken und eine Katze auf der anderen Seite der Galaxie sterben zu lassen, ohne dass ein Signal von hier nach dort übertragen werden müsste. Die Auswirkungen dieser gespenstischen Fernwirkung auf die Kausalität sind erheblich, insbesondere angesichts der Ergebnisse der Relativitätstheorie (die viel intuitiver sind, als die Leute glauben, dass sie es sind).

Und warum scheint es zumindest objektiven Wahrscheinlichkeiten zu folgen? Was "fixiert" diese Wahrscheinlichkeitsverteilung und warum muss sie so fixiert werden, anstatt völlig zufällig/chaotisch zu sein (im Sinne einer völlig musterlosen, nicht der Chaostheorie, die vollständig deterministisch ist)?

Quantenzufälligkeit folgt objektiven Wahrscheinlichkeiten aufgrund der Wellenfunktion , die ein quantifizierbares Maß für die Wahrscheinlichkeit jedes Ergebnisses liefert. Auch hier wurde die Mathematik der Quantenwellenfunktionen erfolgreich experimentell validiert (sie sind die Grundlage der C-mos-Schaltungen, die jedes Gerät bilden, mit dem Sie auf Philosophy SE zugreifen).

Determinismus und Zufälligkeit spielen in der Quantenmechanik (QM) eine doppelte Rolle: Die Grundgleichungen der QM wie Schrödinger- oder Dirac-Gleichung sind Differentialgleichungen ähnlich den Differentialgleichungen der klassischen Mechanik. Und Differentialgleichungen sind die Paradigmen einer deterministischen Entwicklung.

Andererseits beschäftigen sich die Differentialgleichungen der QM nicht mit beobachtbaren Größen wie Position oder Geschwindigkeit, sondern mit einer bestimmten Funktion, der sogenannten Psi-Funktion. Es dauerte einige Zeit, bis Born vorschlug, die Psi-Funktion als Wahrscheinlichkeit zu betrachten. Somit

QM befasst sich mit der deterministischen Entwicklung der Wahrscheinlichkeit.

In vielen Fällen macht die Psi-Funktion keine deterministische Vorhersage über das Ergebnis eines einzelnen Experiments. Es sagt nur die Wahrscheinlichkeit aller unterschiedlichen Ergebnisse voraus, wenn das Experiment mehrmals mit demselben Präparat wiederholt wird. Das typische Beispiel ist der Zerfall eines radioaktiven Atoms.

Eine weit verbreitete Interpretation dieser Ergebnisse ist die Kopenhagener Interpretation, die QM als vollständige Theorie und diese Art von Wahrscheinlichkeit als inhärente Eigenschaft der Natur betrachtet. Aber heute wird diese Deutung immer wieder in Frage gestellt, zB durch die Viele-Welt-Interpretation nach Everett.

Quantenzufälligkeit unterscheidet sich in der Tat von klassischer Zufälligkeit, bei der Unsicherheit auf fehlende Informationen über das zugrunde liegende Gesamtbild reduziert werden kann und eine Beschreibung dieses Gesamtbilds hypothetisch bereitgestellt wird. Der mathematische Formalismus der Quantenmechanik liefert diese beiden Ebenen nicht, es gibt eine probabilistische Wellenfunktion, aber es gibt kein zugrunde liegendes vollständiges Bild. Einige mathematische Theoreme zeigen, dass die Bereitstellung eines solchen deterministischen zugrunde liegenden Bildes einen hohen Preis hat, insbesondere gehen viele Symmetrien verloren, schneller als Lichtbewegungen müssen für verborgene Variablen zugelassen werden, obwohl, wenn alles in die tatsächlichen Vorhersagen der Quantenmechanik übersetzt wird, nein diese Möglichkeit bleibt bestehen. Aufgrund dieser Eigenschaft ist bisher keine deterministische Interpretation der Quantenmechanik erfolgreich auf die Quantenfeldtheorie ausgedehnt worden,

Vielleicht kommt ein Teil der Abneigung gegen Quantenzufälligkeit von der Analogie zur klassischen Situation, wenn man an ein zugrunde liegendes Bild mit kausalen Lücken denkt, die für die wundersame Zufälligkeit verantwortlich sind. Auf diese Weise tritt der Indeterminismus zwar in die klassische Mechanik von Nicht-Lipschitz-Systemen ein, wie das n-Körper-Problem für die Gravitation, aber nicht in die Quantentheorie. Bei der Bohmschen Interpretation der Quantenmechanik ergibt sich die Wahrscheinlichkeitsverteilung aus der Ungewissheit über die anfängliche Verteilung der Bohmschen Teilchen, den verborgenen Variablen der Theorie, die unerkennbar ist, weil einzelne Teilchen im Prinzip nicht nachweisbar sind, nur die Wellenfunktion. Seit dem leuchtenden Äther sind die meisten Physiker solcher Objekte überdrüssig. Mainstream-Interpretationen (Feynman' s zum Beispiel) fordern uns stattdessen auf, die Idee aufzugeben, dass es eine mathematisch beschreibbare Realität "absoluter Präzision" gibt, über die man überhaupt klassisch argumentieren kann. Und es gibt keinen größeren Grund anzunehmen, dass die Realität, der wir gegenüberstehen, völlig gesetzlos ist, als anzunehmen, dass sie völlig deterministisch ist, dass es Regelmäßigkeiten gibt, die in Wahrscheinlichkeitsgesetzen ausgedrückt werden, aber keine klassische Gewissheit. Alles, was die Physik vorhersagen kann, sind Wahrscheinlichkeiten zukünftiger Ereignisse, die auf vergangenen Ereignissen beruhen, der Zufall tritt nicht "wundersam" ein, er ist sozusagen eingebaut. in Wahrscheinlichkeitsgesetzen ausgedrückte Regelmäßigkeit, aber keine klassische Gewissheit. Alles, was die Physik vorhersagen kann, sind Wahrscheinlichkeiten zukünftiger Ereignisse, die auf vergangenen Ereignissen beruhen, der Zufall tritt nicht "wundersam" ein, er ist sozusagen eingebaut. in Wahrscheinlichkeitsgesetzen ausgedrückte Regelmäßigkeit, aber keine klassische Gewissheit. Alles, was die Physik vorhersagen kann, sind Wahrscheinlichkeiten zukünftiger Ereignisse, die auf vergangenen Ereignissen beruhen, der Zufall tritt nicht "wundersam" ein, er ist sozusagen eingebaut.

Wie befriedigend ist eine solche Antwort? Klar, wir hätten gerne mehr, und die klassische Physik hat uns „verwöhnt“, mehr zu erwarten. Aber es bricht in kleinen Maßstäben zusammen, und es gibt keinen Grund, warum unsere klassischen Intuitionen, die wir uns aus der Erfahrung mit makroskopischen Objekten angeeignet haben, einen Einfluss darauf haben sollten, wie die Welt in kleinen Maßstäben (oder sehr großen, was das angeht) aussehen sollte. Aber das „Wunder“ des Zufalls setzt voraus, dass wir zunächst intuitiv die klassische Intuition auf die zugrunde liegende Realität projizieren. Zum Beispiel setzt die Frage nach der Erklärung eines zufälligen Ereignisses eine Form des Prinzips des hinreichenden Grundes voraus, kein kleines Detail geschieht ohne Ursache, aber das ist mehr oder weniger der Determinismus selbst. Warum sollten wir es also voraussetzen? Wieder, es ist mehr oder weniger eine Extrapolation der klassischen Erfahrung (da wir in der Praxis nie wirklich etwas "in allen Einzelheiten" vorhersagen konnten, nicht einmal die Bewegung von Planeten). Unsere besten Beweise für das Verhalten auf kleinen Skalen stammen nicht aus der Intuition, sondern aus empirischen Beweisen, die in der Mathematik der Quantentheorie zusammengefasst sind. Diese Mathematik kann bisher nicht vollständig in deterministische Interpretationen gezwungen werden und behält für Teile, die das Ergebnis sein können, keine im probabilistischen Bild manifestierten Regelmäßigkeiten bei. Hier ist eine historische Analogie. Frühe Beispiele für Wellen waren mechanische Wellen in einem Medium. Als entdeckt wurde, dass Licht eine Welle ist, ging man natürlich davon aus, dass es sich auch in einem Medium ausbreitet. Doch irgendwann wurde das Bild dieses Mediums so unattraktiv, dass die Idee eines Mediums aufgegeben wurde, obwohl die Vorstellung von Wellen ohne Medium kontraintuitiv ist. Aber es gibt a priori keinen Grund zu der Annahme, dass klassisch gebildete Intuitionen und Erwartungen ein guter Leitfaden für die Beschreibung eines Aspekts der Realität sein sollten, dem man klassisch nie begegnet ist.

Wenn man tatsächlich verschiedene Kosmologien betrachtet, hat das Konzept der Zufälligkeit im Gegensatz zu der modernen klassischen Kosmologie, die auf dem Newtonschen Paradigma basiert, klare, nicht reduzierbare Vorläufer; zum Beispiel:

1. Anaximanders Apeiron - der Unbegrenzte - aus dem die Welt besteht.

2. Die lukretische Atomphysik hat den Clinamen – ein irreduzibles Jota zufälliger Bewegung.

3. Hesiods Theogonie – eine Rationalisierung des griechischen Mythos – lässt spontan Chaos entstehen.

4. Genesis, das Eröffnungsbuch der Bibel, hat „die Erde war wüst und leer, und Finsternis lag über der Tiefe“.

5. Das Tao sagt, dass sowohl das Sein als auch das Nicht-Sein die „Mutter der zehntausend Dinge“ sind.

6. Bemerkenswerterweise schwankt Hegel wie das Tao zwischen beiden: reines unbestimmtes Sein ist äquivalent (aber nicht identisch) mit reinem Nichts.

Erst der Erfolg der mechanistischen Philosophie nach dem Erfolg der Newtonschen Physik hat Notwendigkeit und Bestimmtheit zum nicht reduzierbaren Punkt physikalischer Phänomene gemacht; Aus diesem Grund wurde Anfang des 20. Jahrhunderts Unsicherheit entdeckt, zuerst empirisch in der Radioaktivität und dann theoretisch in der QM begründet; Es wurde eher als neues Phänomen angesehen als als Wiedereinführung und Wiederherstellung einer alten und antiken Idee.

Wenn man sich diese Antworten anschaut, scheint die Frage, ob es im Universum echte Zufälligkeit gibt oder nicht, logisch äquivalent dazu zu sein, ob es einen freien Willen gibt oder nicht. Es ist die gleiche Frage – wie viele Dinge im Universum passieren, aber nicht durch irgendetwas außerhalb von ihnen verursacht werden.

Es macht intuitiv Sinn, dass es mindestens ein unverursachtes Ereignis/Ding in der Geschichte des Universums geben muss. Spinoza nennt dieses Ding „Gott“.

Das Problem dabei, in der Zufälligkeit oder im freien Willen weiterzukommen, besteht darin, dass, obwohl es Ereignisse oder Handlungen gibt, für die wir die Ursachen nicht kennen , dies nicht beweist, dass die Ursachen nicht existieren. Wir stellen sehr oft fest, dass neue Menschen, Ereignisse und Ideen Dinge erklären, die bisher unerklärlich waren. Tatsächlich müssen wir, um irgendeinen Gedankengang zu verfolgen, sagen: "Bis zu dem Zeitpunkt, an dem neue Informationen unsere Perspektive ändern, denken wir x ."

Ein zufälliges Ereignis muss also immer etwas bedeuten wie "ein Ereignis, von dem wir derzeit verstehen, dass es nicht durch irgendetwas Äußeres bestimmt wird, obwohl wir später feststellen könnten, dass es so war." Freier Wille muss eine Abkürzung für „das sein, wofür wir derzeit keine Bestimmung finden können und daher sehr wohl unverursacht sein können“.

Weder sind lösbare Probleme noch beantwortbare Fragen, aber beide Ideen sind praktisch nützlich. Um zu sagen, dass ein bestimmtes Ereignis zufällig/ein Akt des freien Willens ist, müssen Sie ein umfassendes Wissen über alle Dinge im Universum haben. Was Sie so schnell nicht bekommen.

Ich glaube weder an tatsächliche Zufälligkeit noch an freien Willen (oder besser gesagt, ich glaube nicht, dass ich definitiv beweisen könnte, dass ein einzelnes Ereignis oder eine Entscheidung nicht verursacht wurde), verwende aber dennoch beide Konzepte – für mich bedeuten sie einfach "die Ereignisse oder getroffenen Entscheidungen, deren Ursachen ich derzeit nicht kenne, die ich aber dennoch in mein Denken einfließen lassen möchte."

Eine Sichtweise ist die Argumentationsform „Greenness Disappears“: Es ist fragwürdig, etwas durch sich selbst zu erklären. (Ein grünes Ding muss letztendlich aus farblosen Dingen wie Atomen bestehen, oder Sie haben nicht erklärt, warum es grün IST.)

Die einzige Möglichkeit, wie die Dinge letztendlich deterministisch sein können, besteht darin, auf unverursachten (ob Sie das als "zufällig" bezeichnen) Ereignissen darunter zu basieren. Andernfalls können Sie mit Ihrer deterministischen Schaufel weiter graben, bis Sie auf der anderen Seite der Erde herausfallen.

Wenn Menschen dies erkennen, sollten sie wissen, dass sie mit einer ausreichenden Erklärung zufrieden sind, und nicht wie ein Kind weiter „warum warum warum“ fragen.

Ich habe es hier nicht gesehen, aber es könnte sich lohnen, der Diskussion hinzuzufügen, dass die nte Ziffer einer transzendenten Zahl (wie π oder e) im Wesentlichen zufällig ist.

Das Wissen, diese Zahl zB mit einer Taylor-Reihe zu berechnen, ist typischerweise auch genau der Mechanismus, den man verwenden würde, um sie zu verifizieren.

Beginnt man jedoch an einer beliebigen Stelle in einem Transzendenten, sind die aufeinanderfolgenden Zahlen nicht vorhersagbar (ohne die vorangehenden Ziffern oder den Offset zu kennen und eine Formel zur Berechnung der nachfolgenden Ziffern zu haben).

Diese Zahlen treten als Grundlagen der Mathematik auf und als beobachtbare Phänomene wie π (das Verhältnis des Umfangs jedes Kreises zu seinem Durchmesser). Wir sehen also Transzendentale in der Natur, was zu einigen seltsamen Mitteln der Vorhersage führt .

Das Phänomen, das wir in der Realität beobachten, wie etwa die Quantenmechanik, könnte sich also aus einer willkürlich bestimmten Genauigkeit eines Transzendentalen ableiten. In solchen Fällen ist die Zufälligkeit eine Folge universeller, grundlegender und unveränderlicher Gesetze der Mathematik.