Fysiikka Valmis

Fysiikan ja uskonnon suhde Richard Olson Tämä essee tarjoaa laajan yleiskatsauksen fysiikan ja (jota ennen kutsuttiin luonnonfilosofiaksi) ja 1700-luvun alusta aina 1900-luvun loppuun. 1700-luvulla Newtonin luonnonteologia (natural theology) etsi todisteita jumalan olemassaolosta ja pyrki antamaan attribuutteja fyysisen maailmankaikkeuden toiminnalle ja rakenteelle. 1800-luvun aikana, vastauksena Kantilaisille väitteille, joiden mukaan uskonnollisia väittämiä ei ole mahdollista päätellä luonnon kautta saadusta tiedosta, aiempaa rajoitetumpi luonnonteologia pyrki vain luomaan mahdollisuuden yhteen sovittaa yhteen perinteiset kristilliset opit ja fyysisen maailmankaikkeuden toiminnan. Samaan aikaan eräät luonnonfilosofit pyrkivät kehittämään heterodoksisia tieteellisisiä uskontoja. 1900luvun aikana tiedemiehet, kuten Albert Einstein, David Bohm, ja Freeman Dyson sekä teologit kuten Wolfgand Pennenberg pyrkivät tutkimaan suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan uskonnollisia implikaatioita. (Olson 2002: 301) Richard Olson sai tohtorinarvon tieteenhistoriasta Harvardin Yliopistosta 1967. Hän on nykyisin historian professorina ja William W. Keith Fellow humanistisissa tieteissä Harvey Mudd Collegessa ja historian apulaisprofessorina Claremont Graduate Universityssä. Hän on kirjoittanut Teoksen Science Deified ja Science Defied (Berkeley; Uniersity of California Press, 1982 ja 1990. (Davis&Collins 2002: 301) Fysiikka tuli laajasti käyttöön sanan modernissa merkityksessä 1700-luvun puolivälin jälkeen. Kuitenkin vielä vuonna 1879, suurin englanninkielinen fysiikan oppikirja oli nimeltään Treatise on Natural Philosophy, ja yliopistokurssit Britanniassa ja Amerikassa olivat yhä nimeeltään kursseja luonnonfilosofiassa. Tästä johtuen keskustelu uskonnollisista elementeistä fysiikassa ja sen uskonnollisista implikaatioista, sai alkunsa vasta 1850-luvun jälkeen ja lukee fyysikoiksi monia hahmoja, jotka itse pitivät itseään luonnonfilosofeina. (Davis&Collins 2002: 301) Mekaniikka, optiikka, lämpö, sähkö ja magnetismi, hydrostatiikka ja hydrodynamiikka

yhdessä niiden tutkimiseen sovellettujen teorioiden kanssa ennen vuotta 1897, kutsutaan yleisesti klassiseksi fysiikaksi. Moderni fysiikka puolestaan kattaa teemat vuoden 1895 jälkeen, kuten radioaktiviteetti, kvanttifysiikka (subatomiset, atomiset, molekulaariset ja plasma- ja solid state) yhdessä yleisen suhteellisuusteorian kanssa. Sen lisäksi, että moderni fysiikka haastoi fyysiset intuitiot jotka liitettiin klassiseen fysiikkaan, se kantoi monien mielestä myös hyvin erilaisia uskonnollisia implikaatioita. Tämän takia tarkastelemme uskonnon ja fysiikan suhdetta erikseen klassisen fysiikan ja modernin fysiikan aikakausina. (Davis&Collins 2002: 302)

Klassinen fysiikka ja uskonto Newtonilainen luonnonteologia painotti tarvetta jonkinlaiselle aktiiviselle, ei-aineelliselle agentille, joko Jumalalle tai jumalan aineeseen lisäämälle ”jollekin”, selittämään gravitaation. Kumpi tahansa painotus jatkoi asiaa, henkeä, dualismia, jotka olivat nousseet keskeisinä teemoina karteesiolaiselle ja korpuskeologiselle filosofialle 1600 luvun aikana. Aiemmalla oli erityinen vetovoima niille, jotka pyrkivät löytämään tieteellistä tukea uskolle jumalaan, joka pysyi jatkuvasti aktiivisena luonnollisessa maailmankaikkeudessa. Toiseksi, Isaac Newton (1642-1727) väitti, että äärimmäisen epätodennäköinen aurinkokunnan rakenne tuki väitettä, jonka mukaan sen täytyi olla suunnittelija-jumalan tuote, pikemminkin kuin sattuman tuotetta. Lopulta, Newtonilainen luonnonteologia tunnusti tarpeen Jumalan ihmeenkaltaiselle puuttumiselle asioiden luonnolliseen kulkuubn aika ajoin. (Davis&Collins 2002: 302) Laplacen (1749-1827) ajattelun myötä Jumala jäi kuitenkin pois fysiikan piiristä, tukien näin ajatusta, jonka mukaan perinteinen Jumala-käsitys jäi vähemmälle huomiolle ja tuki puhdasta materialismia. (Davis&Collins 2002: 303) 1700-luvun lopulla tapahtunut kehitys klassisen fysiikan tutkimuksessa johti siihen, että uskonnon ja fysiikan suhteen painopiste muuttui kuitenkin huomattavasti. Louis larangen (1736-1813) ja Pierre Simon Laplace (1747-1827) kehittämän taivaallisen mekaniikan

myötä. Tämä uusi teoria selitti aurinkokunnan ilmiöitä tavalla, johon ei enää Jumalan väliintuloa tarvittu. 303. Laplacen fysiikka tuli valtaosan fyysikkoja symboliksi väitteelle, jonka mukaan fysiikka ei enää tarjonnut minkäänlaista tukea perinteiselle jumalalle ja että sen implikaatiot puolsivat puhdasta materialismia. (Davis&Collins 2002: 303) Serbialainen jesuiittamunkki Rodger Joseph Boscovich (1711-1787) kehitti mallin, joka myös suuntautui materialismiin, mutta eri tavalla, kuin Laplace. Boscovich osoitti, että kaikki mekaanisen filosofian versiot, jotka perustuivat liikeen siirtoon täysin kiinteiden kappaleiden vaikutuksen kautta, edellyttivät tiettyjä perusolettamuksia, jotka eivät voineet olla keskenään loogisia. Mekanistisen hypoteesin ongelmat voitiin välttää, jos myönnettäisiin, että meidän ymmärryksemme materiasta perustui kokemuksiin veto- ja vastavoiman vaikutuksesta. Boscovich väitti myös, että materian hiukkaset voidaan parhaiten ymmärtää as kekittyneinä mallintuneiden (patterned) voimien keskuksina, jotka vaikuttivat tilassa. Lähellä tätä keskusta nämä voimat lähestyvät ääretöntä vastavoimaa, kun taas pidemmän matkan päässä ne lähestyvät gravitaation vetovoimaa. Näiden väillä ollessaan, ne oskilloivat veto- ja vastavoiman vaikutusalueiden välillä, selittäen kemialliset affinities, materian eri olomuodot, sähköiset ja magneettiset ominaisuudet, kuten veto- ja vastavoiman. (Davis&Collins 2002: 303) Irrottamalla materian määritelmän sen perinteisestä perustasta ja keskittymällä materiahiukkasten aktiivisiin veto- ja vastavoimiin, Boschovich kyseenalaisti sekä perinteiset perustelut dualistisille ontologioille, sekä Jumalan tarpeelle maailmakaikkeudessa tavalla, jolla teistit olivat olettaneet sen tapahtuvaksi aikaisemmin.

Moderni fysiikka Luonnontieteen ammattimaistumisen jälkeen 1800-luvun aikana, vaikka fyysikot usein etsivät tukea tieteestä heidän joko uskolleen tai epäuskolleen, transendenttia jumalaa kohtaan, vain muutamat ilmoittivat ryhtyneensä tieteelliseen tutkimukseen ensisijaisesti uskonnollisista motiiveista, joka oli ollut tavallista 1700 ja 1800 - luvuilla. Eräs erityinen

poikkeus oli Albert Einstein, jolle itse ilmoitetut uskonnolliset motiivit näyttelivät keskeistä osaa sekä hänen omalle tieteelliselle työlle, sekä hänen tulkinnoilleen muiden tieteellisestä työstä. Sen jälkeen, kun hän esitti näitä näkemyksiä, samankaltaiset tulkinnat saivat suuren vaikutusvallan myöhemmissä teoreettisten fyysikoiden ja kosmologien keskuudessa aina 1900-luvun loppupuolelle asti. (Davis&Collins 2002: 306) Einsteinin uskonto ei missään tapauksessa perustunut ajatukselle persoonallisesta jumalasta kuten ortodoksijuutalaisuuteen, joka vaati kuuliaisuutta ja rankaisua jos sitä rikottiin. ”En voi kuvitella sellaista jumalaa, joka palkitsee ja rankaisee luomiaan olentoja” Hän kirjoitti ”En voi enkä halua kuvitella yksilöä, joka selviytyy fyysisestä kuolemasta, jossa heikot sielut pelosta tai nousevasta egoismin motivoimana ruokkivat tälläisia ajatuksia. Lyhyen juutalaisortodoksisen vaiheen jälkeen ennen 12 ikävuottaan, Einstein omaksui sitoutui ajatukselle, jonka hän myöhemmin tunnisti Spinozan täysin persoonattomalle sekä rationaaliselle jumalalle. ” Vakaa usko, usko johon kiteytyi syviä tunteita, usko ylivertaiseen mieleen, joka edustaa omaa käsitystäni jumalasta. Einsteinin vakaa usko persoonattomaan, objektiiviseen jumalan aspektiin johti horjumattomaan uskoon siitä, että maailmankaikkeudella oli todellinen eksistenssi, itsenäisesti kaikista tarkkailijoista ja että sen tuli olla kausaalinen ja deterministinen. Semminkin, kun jumala oli täysin rationaalinen, Einstein oli vakuuttunut koko elämänsä ajan että luonnollisen maailman täydellinen ymmärrys luonnosta tuli olla ihmisälyn ulottuvissa. Nämä ajatukset johtivat Einsteinin vastustamaan sekä positivististeja, joiden mukaan tiede pystyi olemaan vain systemaattinen kuvaus aisteistamme ja kaikista kvanttimekaniikan kausaalisista ja tilastollisista tulkinnoista. Todellakin, kvanttimekaniikan epäonnistuttua stipuloida fyysisten järjestelmien tilaa tarkkailujen välillä, Einstein uskoi koko elämänsä ajan, että sen täytyi olla perustavaa laatua olevasti olla epätäydellinen, ja että sen tulisi tulevaisuudessa korvatuksi kattavammalla teorialla, joka tulisi yhdentämään hänen työnsä ja yleisen suhteellisuusteorian ja kaikki aiheet, joihin se kvanttimekaniikan taholta. (Davis&Collins 2002: 307) Suuren, yhtenäisteorian, tai kaiken teorian etsintä, joka perustui ajatukselle, jonka

mukaan fysiikan tuli lopulta olla paitsi yhtenevä aistihavaintojemme kanssa, mutta myös loogisesti kykenevä selittämään kaiken, mukaanlukien syyn maailmankaikkeuden alkuperään, jatkuu yhä fyysikoiden keskuudessa 2000-luvun alussa. Kolme tutkijaa, Stephen Hawking, Stephen Weinberg viittasivat suoraan Einsteiniin inspiraation lähteenään, ja väittävät heidän työnsä mahdollistavan nähdä suoraan jumalan mieleen. Eksperientalistit ovat vähän aikaa sitten alkaneet omaksua tätä kantaa, kuten Leon Lederman teoksessaan The God Particle (1993) kysyy: Jos universumi on vastaus, mikä on kysymys? (Davis&Collins 2002: 307) 1900-luvun alun aikana pyrkimykset selittää fyysisiä ilmiöitä astronomisella tasolla nojautuivat voimakkaasti Einsteinin suhteellisuusteoriaan, jossa tila vinoutui gravitaation vaikutuksesta. Tämä teoria, joka vahvistettiin 1919 valon havaitusta taittumisesta, tarjosi kaksi mahdollista implikaatiota universuminen mahdollisesta implikaatioista, suhteessa maailmankaikkeuden historiaan. Yksi mahdollisuus oli, että maailmankaikkeus oli olemassa staattisessa tilassa, niin että vaikka se vaikutti laajenevan, sen tila pysyi vakiona materian jatkuvan muodostumisen avulla. Toinen vaihtoehto oli, että maailmankaikkeuden alkuperä oli Big Bang jossakin menneisyyden vaiheessa. Ensimmäinen näistä kahdesta ratkaisusta näytti selkeästi syrjäyttäneen perinteiset teologiset argumentit maailmankaikkeuden luomisesta. (Davis&Collins 2002: 307) 1960-luvun alussa empiirinen todistusaineista jäännöslämpösäteilystä osoitti, että Big Bang teoria oli oikeassa. Tuki sitä, mikä johti aikaan, jossa muutamat astrofyysikot ja teologit, mukaan lukien Robert Gastrow optimistisesti ehdottivat, että Big bang teoria tarjosi uutta todistusaineistoa maailmankaikkeuden luomiselle sinä hetkenä transendentin jumalan toimesta. Vuonna 1988, tämä optimismi sai haasteekseen Stephen Hawkingin, joka kykeni osoittamaan mahdollisuuden kosmologialle, joka perustui yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan fuusioon, jossa kaikki siihen asti tehdyt havainnot voitiin selittää äärellisellä universumilla, jolla ei ole niin tilallisia kuin ajallisia rajoituksia. Kuten Hawking yksityiskohtaisesti selitti, sellaisessa maailmankaikkeudessa ei olisi sellaisia singulariteetteja, jossa tieteen lainalaisuudet murtuisivat, eikä tila-ajan seinämää, johon tarvittaisiin jumala tai jokin uusi lainalaisuus asettamaan rajat ajalle ja

tilalle. Universumi olisi itse-itsensäsisältävä, eikä siihen voisi vaikuttaa mikään ulkoinen tekijä. Tämä argumentti ei osoita mitään luomiskertomusta, eikä sillä myöskään ole mitään vaikutusta väitteisiin jumalasta, jotka eivät ole transendentteja, kuten ne, jotka liitetään joihinkin prosessiteologioiden muotoihin. Mutta se erotti toisistaan suuren mittakaavan fyysiset ilmiöt, jotka aiemmin olivat tukeneet transendentin jumalan olemassaolon ajatusta. (Davis&Collins 2002: 308) Eräässä kiinnostavimmista ironioista liittyy teologien viimeaikaisiin teologien esittämiin argumentteihin ja analogioihin liittyy Wolfhart Pennenbergin väitteisiin, joiden mukaan modernin fysiikan kenttäteoriat tarjoavat todisteen jumalan jatkuvasta aktiivisuudesta, tai ”tehokkaasta läsnäolosta” maailmassa, samoin kuin kokonaisuuden ensisijaisuuden suhteessa sen osiin, joka näyttelee osaa kaikissa ilmeistä pahaa kuvaavissa keskusteluissa. Ironia tässä liittyy siihen, että modernit kenttäteoriat sitten Michael Faradayn päivien, (1791-1867) ovat kehitystä Boscovichin 1700-luvulla esittämistä väitteistä, jotka tulkittiin jumalan jatkuvan osallistumisen maailmankaikkeuden ylläpitämiseen tarpeen kieltämiseksi. Pannenbergin mukaan, kenttäteorioiden taipumus kieltää perinteiset väitteet materiasta ja korvata ne avaruuden täyttävillä ei-aineellisilla voimilla viittaa analogiseen huomioon, jonka mukaan Jumalallisen Hengen kosminen toiminta muistuttaa kenttää tai voimaa. (Davis&Collins 2002:308) On yleisesti hyväksyttyä, että Werner Heisenbergin kvanttimekaniikan perusperiaatteet, jotka esitettiin enimmäisen kerran 1926 ja Ervin Shrödinger (1887-1961) eri muodoissa, mutta loogisesti samassa muodossa, ovat osoittautuneet kantavan paljon voimakkaampia filosofisia, teologisia implikaatioita, kuin suhteellisuusteoria. Niinkin aikaisin, kuin 1900 vuonna Max Plankc, oli osoittanut, että oikea formula energian jakautumiseen spektrin säteilyssä, jonka kuuma musta esine säteili, voidaan johtaa termodynamiikan toisesta laista. Jos energia säteilee oskilloivasta varautuneesta hiukkasesta. Einstein osoitti, että niin kutsuttu photoelektrinen vaikutus voitiin selittää, jos valofotonin kantama energiamäärä. Niels Bohr kykeni selittämään vedyn säteilemän valon spektrin oletttamalla, että elektronit pyörivät positiivisesti varautunutta ydintä ilman jatkuvaa säteilyä. Kun ne säteilivät, tämä tapahtui pikemminkin hetkellisen purkauksen, joka oli

seurausta elektronin putoamisesta yhdeltä tasolta toiselle, joita energiatasoja Planckin vakio sääteli. Nämä ja monet muut ilmiöt, joita ei voitu klassisen fysiikan kautta ymmärtää, kaikki selittyivät kvanttimekaniikan teorioissa. Heisenberg oli ensimmäisiä, jotka tutkivat joitakin maalaisjärkeä vastaan sotivia ominaisuuksia, Tässä tutkielmassa hän keskittyi tutkimaan nk. epävarmuusperiaatetta, jonka mukaan hiukkasen position ja momentumin mittaaminen samanaikaisesti ei ollut mahdollista. (Davis&Collins 2002: 309) Heisenberg osoitti, että tälle suhteelle voitiin antaa fyysinen selitys, jos otettiin huomioon tutkimukseen liittyvät epävarmuustekijät näiden muuttujien mittaamisessa. Tänä suhde merkitsi käytännössä että jopa teoreettisesti täydellisillä laitteilla ei ollut mahdollista mitata muuttujien arvoja tyydyttävällä tarkkuudella. Koska positio ja momentti ovat muuttujia, siitä seuraa, ettei edes yhden partikkelin ei ollut mahdollista täydellisesti tietää positiota ja momenttia, puhumattakaan kaikkien maailmankaikkeuden hiukkasten vastaavista arvoista. Se, mitä Laplace oli ilmaissut ehtona, joka oli täytettävä ennustettavalle deterministiselle maailmankaikkeudelle. Todella, jos Heisenberg oli oikeassa, ja jos jumala todella loi maailmankaikkeuden, silloin sen on toimittava tavalla, jolla edes jumala ei voi ennustaa asioiden tarkkaa etenemistä ennalta, mikä herättää teologisia kysymyksiä sekä jumalan kaikkitietävyydestä että kaikkivoipaisuudesta. (Davis&Collins 2002: 309)

Jos otetaan huomioon Schrödingerin kvanttimekaniikan muotoilu, Schrodingerin epävarmuudet ovat kykeneviä laajempaan ja äärimmäisen kiinnostavaan tulkintaan. Schrödingerin järjestelmässä, ratkaisut tiettyihin lausekkeisiin syntyvät tuloksena, joilla on klassisten aaltomallien mukaiset muodot. Kahden tällaisen toiminnon tulos antaa todennäköisyyden, jonka mukaan jos jonkin muuttujan mittaus tehdään, muuttujalla tulee olemaan tämä arvo. Heisenberg-Bohr-Schrödingerin mukaan Schrödingerin aaltofunktiot edustavat kvanttijärjestelmän tilaa. Jos otamme huomioon ratkaisut suhteessa positioon, hiukkanen” jonka positiota ollaan mittamassa on kirjaimellisesti kaikkialla samaan aikaan, että aaltofunktiolla on tietty tila, kunnes mittaus lopulta suoritetaan. Sillä hetkellä

aaltofunktio romahtaa ja hiukkanen löydetään tietyssä paikassa. (Davis&Collins 2002: 310) Kvanttimekaniikan tukinta nostaa esille useita häkellyttäviä implikaatioita. Ensimmäiseksi se painottaa, Heisenbergin epävarmuus suhteiden heijastumista indeterminismiin tai kausaalisuuteen, joka on enemmän, kuin inhimillisen tietämättömyyden heijastuma. Tämä on totta, koska kaksi koetta identtisistä järjestelmistä ovat lähes varmoja antamaan eri tuloksia. Tosiasia, että samoista lainalaisuuksista ja lähtöolosuhteista seuraa kaksi eri seurausta, sotii perinteisen determinismin tulkintaa vastaan. Jos maailmankaikkeus ei ole deterministinen, silloin muutamia mahdollisuuksia on olemassa, mukaan lukien vapaus ja vastuu. (Davis&Collins 2002: 310) Toiseksi Schrödingerin tulkinta haastaa, kuten Einstein aina toivoi, fyysisen maailmankaikkeuden objektiivisuus. Bohr väittää, että fyysinen maailma ei kirjaimellisesti voida sanoa olevan olemassa, lukuun ottamatta hetkeä, jolloin se mitataan. Johtuen siitä, että tarkkailun olosuhteet ovat osa Scrödingerin yhtälön muodollisia ehtoja, minkä tahansa mittauksen tulokset riippuvat ei pelkästään siitä, mitä mitataan, vaan myös tavasta, jolla tarkkailija on vuorovaikutuksessa sen kanssa. (Davis&Collins 2002: 310) Ja lopuksi Einstein-Podolski-Rosen julkaisi artikkelin, joka haastoi väitteeten, jonka mukaan kvanttimekaniikka voisi edes olla fyysisen todellisuuden lopullinen täydellinen kuvaus. He olettivat, että tietty hiukkanen, joka koostui kahdesta protonista ja nolla spin, jakautuu kahdeksi vastakkaisuuntaiseksi spineiksi, näiden kahden spinin tulee olla vastakkaisiin suuntiin pyöriviä. Olettakaamme, että yhden spin mitataan olevan vasemmalle. Samalla hetkellä toisen hiukkasen spin muuttuu oikeansuuntaiseksi, mistä seuraa oletus, jonka mukaan informaatio siirtyy kahden hiukkasen välillä valoa nopeammin, minkä oletetaan olevan mahdotonta. Jotakin sellaista tapahtuu, mitä edes kvanttimekaniikka ei selitä. (Davis&Collins 2002: 310-311) 1950-luvulla David Bohm ehdotti kausaalista, nonlokaalista, tulkintaa

kvanttimekaniikasta, joka sisälsi piilotettuja muuttujia, jotka olivat konsistentteja Einstein-Podolski- Rosen teorian kanssa mutta se ei saanut paljonkaan huomiota osakseen. Kvanttimekaniikka on täydellinen, mutta se viittaa todellisuuden on nonlokaaliseen, niin että tapa, jolla yksi instrumentti toimii voi itse asiassa vaikuttaa kaukana oleviin tapahtumiin. Nämä tulokset ovat johtaneet uuteen kiinnostukseen Bohmin työtä kohtaan sekä teologien että fyysikoiden parissa. (Davis&Collins 2002: 311) Kvanttimekaniikan tulkinnan ovat avanneet monia kysymyksiä, jotka ovat vaikuttaneet olevan loppuunkäsiteltyjä, mukaan lukien uusi mahdollisuus jumalan samanaikaiseen, hetkessä tapahtuvaan tietoon ja toimintaan kaikkialla maailmankaikkeudessa. Eräs kaikkein kiinnostavimmista kvanttimekaniikan tulkinnoista implikaatioista, sisältää uudistetun version vanhasta Design intelligentin agentin, yhdessä vapaan tahdon kanssa ihmisillä. 1987 brittiläis-amerikkalainen fyysikko Freeman Dyson väitti, että kvanttientiteetit, kuten elektronit, ovat aktiivisia, ratkaisujatekeviä agentteja, ja että kokeet pakottavat ne tekemään tiettyjä valintoja niille avointen monien mahdollisuuksien joukosta. Toisella tasolla eläinten aivot näyttävät käyttäytyvän laitteiden tavoin, joiden tarkoitus amplifioida muuntaa päämme sisällä olevien molekyylien kvanttiratkaisuja. (Davis&Collins 2002: 311) Tässä tulee design-perinteen argumentti, jonka mukaan on olemassa todisteita luonnonlakien tietyistä piirteistä, että maailmankaikkeus kokonaisuutena on suotuisa mielen kehittymiselle. (mikä määritellään kyvyksi tehdä valintoja). Tämän takia on järkeenkäypää uskoa kolmannen mielen tason olemassaoloon, maailmankaikkeuden mentaaliseen komponenttiin. Jos uskomme tähän mentaaliseen komponenttiin, jota kutsumme jumalaksi, silloin voimme sanoa olevamme pieniä osia jumalan mentaalisesta mekanismista, koneistosta. (apparatus) (Davis&Collins 2002: 311) Käännös Anu Kumpulainen Lähde: Gary B. Ferngren, Science & Religion. John Hopkins University Press, Baltimore, Maryland 2002.