Stoïcijns determinisme en kwantummechanica

Volgens de oude stoïcijnen is alles wat er gebeurt, van de beweging van planeten tot menselijke gedachten, onderdeel van een vaststaande, rationele keten van oorzaak en gevolg. De logos (de universele rede) regelt alles. Er is geen sprake van toeval; gebeurtenissen zijn noodzakelijk en onveranderlijk. Onze vrijheid ligt in het accepteren van dit lot en in het beheersen van onze reactie op externe gebeurtenissen, niet in het veranderen van die gebeurtenissen zelf.

De kwantummechanica, die de wetten van de natuur op subatomair niveau beschrijft, wijst een dergelijk strikt determinisme af. De theorie stelt dat we de uitkomst van een individuele gebeurtenis niet met zekerheid kunnen voorspellen. We kunnen alleen de waarschijnlijkheid van de uitkomst berekenen. Dit concept is beroemd geworden door het gedachte-experiment van de 'kat van Schrödinger', waarbij een kat tegelijkertijd als levend én dood wordt beschouwd totdat de doos wordt geopend en de toestand 'gedwongen' wordt te bepalen. Dit is een fundamenteel verschil: het is onmogelijk om met absolute zekerheid te zeggen wat er zal gebeuren, zelfs als alle beginvoorwaarden bekend zijn.

De twee concepten botsen op het punt van toeval. Voor de stoïcijnen is toeval een illusie, een gevolg van onze onwetendheid over de onverbreekbare keten van de Kosmos. Voor de kwantummechanica is het probabilistische element daarentegen een fundamenteel kenmerk van de werkelijkheid. Dit leidt tot de volgende tegenstelling: 

- Stoïcisme: De werkelijkheid is gedetermineerd, maar we hebben de vrijheid om onze houding ertegenover te kiezen.
- Kwantummechanica: De werkelijkheid is op haar meest fundamentele niveau onzeker en onvoorspelbaar, wat de vraag oproept hoe dit zich verhoudt tot het idee van vrije wil. Sommige interpretaties suggereren dat deze onzekerheid juist ruimte laat voor een soort van vrijheid.

Kwantummechanica lijkt de doodsteek voor het stoïcijnse determinisme. Toch bestaat er een theorie die de stoïcijnen uit de brand zou kunnen helpen: de hypothese van het superdeterminisme. Superdeterminisme is een hypothetisch concept in de fundamentele fysica dat een mogelijke oplossing biedt voor een groot raadsel in de kwantummechanica: de zogenaamde 'non-lokaliteit' of de schijnbare schending van 'local realism' (lokaliteit en realisme) die uit experimenten blijkt.

Om dit te begrijpen, moeten we eerst even iets dieper ingaan op de raadselachtige kwantummechanica:

- Het Bell-experiment: De natuurkundige John Bell bedacht in de jaren 60 een manier om te testen of de kwantummechanica compleet is. Hij toonde aan dat als de natuur voldoet aan ‘lokaliteit’ (geen invloed sneller dan het licht) en ‘realisme’ (deeltjes hebben eigenschappen voordat je ze meet), er een bepaalde ongelijkheid (Bell's ongelijkheid) nooit geschonden mag worden.

- De uitkomst van dit experiment: Talloze experimenten (o.a. van Alain Aspect) hebben keer op keer aangetoond dat de Bell-ongelijkheid wel wordt geschonden. De kwantumwereld lijkt dus niet zowel ‘lokaal’ als ‘realistisch’ te kunnen zijn. Metingen aan verstrengelde deeltjes lijken instantaan (sneller dan het licht) op elkaar in te werken.

Superdeterminisme is hier nu een radicale verklaring voor. Het stelt het volgende: De keuze van wat we meten aan een deeltje is zelf niet onafhankelijk van de toestand van dat deeltje. Beide zijn vooraf bepaald door een gemeenschappelijke oorzaak in het verre verleden. Het voorvoegsel 'super' betekent hier niet geweldig, maar overkoepelend. Het is een determinisme dat alles omvat, inclusief de keuzes van de experimentator.

Waarom zou dit betekenen dat kwantummechanica gedetermineerd is? De standaard kwantummechanica is fundamenteel niet-deterministisch maar probabilistisch. Als je de staat van een deeltje kent, kan je alleen maar de kans voorspellen wat de uitkomst van een meting zal zijn (bijv. 50% kans op spin-up, 50% op spin-down). De daadwerkelijke uitkomst is, volgens de standaardinterpretatie, echt willekeurig.

Superdeterminisme gooit dit volledig om:

1. Verborgen variabelen: Het stelt dat de uitkomsten van metingen wel volledig bepaald zijn door een diepere, nog onontdekte laag van de werkelijkheid (verborgen variabelen). Het deeltje 'weet' al wat de uitkomst zal zijn, lang voordat u meet.

2. De Illusie van vrije keuze: Het grote obstakel voor zulke verborgen variabelen-theorieën was altijd het Bell-experiment. Superdeterminisme ontwijkt deze door aan te nemen dat de keuze van de meetopstelling niet vrij is. Dezelfde verborgen variabelen die de uitkomst van het deeltje bepalen, hebben ook de keuzes in het laboratorium, het brein van de wetenschapper, en alles daarvoor beïnvloed.

3. Alles is vooraf bepaald: Hierdoor verdwijnt de schijnbare willekeur. De reden dat we een 50/50 verdeling zien over vele metingen, is niet omdat het fundamenteel random is, maar omdat de verborgen variabelen en de meetkeuzes op zo'n manier zijn gecorreleerd dat het eruitziet als een random verdeling. In werkelijkheid was elke individuele uitkomst al vastgelegd bij de Big Bang.

Kortom: Superdeterminisme zegt dat de kwantummechanica alleen maar probabilistisch lijkt omdat wij, als waarnemers, zelf onderdeel zijn van het systeem en niet alle variabelen kennen. Als we de volledige staat van het universum zouden kennen, zouden we elke kwantummeting perfect kunnen voorspellen. Het universum is dan volledig gedetermineerd.

Superdeterminisme zou de stoïcijnen dus in het gelijk kunnen stellen, hoewel het binnen de natuurkunde een zeer controversiële theorie blijft. Zoals we zagen is superdeterminisme een hypothetisch antwoord op de onzekerheid van de kwantummechanica. In de kwantumfysica stelt de Stelling van Bell dat er een keuze is tussen twee onwaarschijnlijke opties:

- Non-lokaliteit: Deeltjes beïnvloeden elkaar direct en sneller dan de lichtsnelheid, ongeacht de afstand.

- Toeval: De meetresultaten van deeltjes zijn echt willekeurig.

Superdeterminisme presenteert een derde, nog radicalere optie: toeval is een illusie omdat er geen vrije keuze is in welke metingen we doen. Het stelt dat de beginvoorwaarden van het universum zodanig zijn dat alle schijnbaar onafhankelijke keuzes, inclusief die van de experimentator, al vooraf zijn bepaald. Dit betekent dat de meetapparatuur, de experimentator en de gemeten deeltjes allemaal voorgeprogrammeerd zijn om op een specifieke, onderling afgestemde manier te interageren.

De filosofische kern van superdeterminisme sluit direct aan bij het stoïcijns determinisme. Zowel het stoïcisme als het superdeterminisme geloven dat alles wat gebeurt al vaststaat vanaf het begin. Waar de stoïcijnen dit toeschrijven aan de goddelijke en rationele Logos, beschrijft superdeterminisme een volledig gedetermineerd, causaal universum op het meest fundamentele niveau van de fysica. Voor beide opvattingen bestaat toeval dan ook niet. Wat wij als onvoorspelbaarheid ervaren, is slechts het resultaat van onze beperkte kennis. De stoïcijnen zagen het lot als onbegrijpelijk voor de menselijke geest, terwijl superdeterminisme het toeval in de kwantummechanica ziet als een gevolg van een onbegrijpelijk complexe, voorgedetermineerde correlatie die teruggaat tot de oerknal.

Dit is allemaal wel heel vervelend voor onze vrije wil. Het stoïcisme heeft nog ruimte voor een beperkte vorm van wilsvrijheid. In het stoïcisme ligt de menselijke vrijheid in de reactie op het lot. Maar het superdeterminisme is radicaler; het stelt dat ook de keuze om te meten, die in andere theorieën als 'vrij' wordt beschouwd, al vastlag. Dit maakt de vrije wil, zelfs in de stoïcijnse zin van het woord, tot een nog grotere uitdaging.

In essentie biedt superdeterminisme een wetenschappelijke theorie die de stoïcijnse aanname van een volledig gedetermineerd universum op fysiek niveau ondersteunt. Het lost het probleem van de kwantummechanische onzekerheid op door de noodzakelijkheid van alles wat gebeurt, inclusief onze eigen acties en observaties, te postuleren. Of het een prettige gedachte is om onze vrije wil op te geven en te geloven dat alles gedetermineerd is, is een ander verhaal.