Da una prospettiva fisica, cos'è esattamente il libero arbitrio?

Di recente, Brian Greene, fisico della Columbia University, ha pubblicato un nuovo libro, Until the End of Time. Come suggerisce il sottotitolo "Spirito, materia e la ricerca di significato in un universo in evoluzione", egli cerca un significato fisico nel suo viaggio nel tempo a partire dal Big Bang e attribuisce l'emergere e l'evoluzione di tutte le cose a un pensiero deterministico di fondo. L'autore di questo articolo ha anche scritto una raccomandazione per il nuovo libro di Green, ma non è d'accordo con molti dei suoi punti di vista, in particolare sul "libero arbitrio". Secondo lui, la fisica non può e non ha bisogno di spiegare il libero arbitrio, e il libero arbitrio trascende la fisica.

Di Philip Ball

Compilato da Dong Weiyuan

Il libero arbitrio è sempre stato un difficile enigma per i fisici. In fisica, tutti gli eventi devono seguire esattamente le leggi deterministiche dell'evoluzione. Perfino la teoria quantistica e la termodinamica, che si mascherano da teorie probabilistiche, sono nella loro essenza ancora completamente deterministiche e sono del tutto incompatibili con l'esistenza di qualsiasi libero arbitrio. Nel suo libro di divulgazione scientifica appena pubblicato "Fino alla fine del tempo", il famoso fisico teorico Brian Greene ha affermato: "Il motivo per cui le nostre scelte sembrano libere è che non possiamo ancora penetrare i profondi travestimenti delle leggi della natura e la nostra percezione non può realmente toccare il movimento fisico delle particelle elementari". L'intuizione di Green sembra essere interpretata come segue: ingenuamente sentiamo che sembrano esserci scelte e conseguenze diverse nelle stesse condizioni, ma in realtà non possediamo il misterioso potere di intervenire nel funzionamento effettivo del mondo fisico.

Molti fisici condividono la visione di Greene secondo cui il libero arbitrio è un concetto illusorio che utilizziamo quando parliamo di “eventi di ordine superiore” come il comportamento umano, e che non possiamo realmente impedire che accada qualcosa. Come spettatori privi di potere decisionale, tutto ciò che possiamo fare è continuare a pensare e a praticare seriamente, sotto la suggestione spirituale del libero arbitrio. Questa immagine potrebbe esserti utile o meno. Tuttavia, secondo questa comprensione, non importa se sia utile o meno.

Tuttavia, le leggi fisiche basate sul pensiero deterministico possono davvero negare il libero arbitrio? Penso che gran parte del dibattito in questo ambito si basi su un malinteso, e che si basi su un malinteso fin dall'inizio. Per citare Pauli, non è nemmeno sbagliato. Molte controversie nascono dal mancato riconoscimento del nesso tra causa ed effetto e da una generalizzazione eccessiva dei concetti fisici. Questa generalizzazione ha oltrepassato i confini della scienza ed è diventata pura congettura metafisica. La fisica non dovrebbe essere utilizzata per giudicare cose che esulano dal suo ambito di applicazione.

Arroganza e assurdità

Verso la fine del IV secolo a.C., il filosofo greco Epicuro cercò di conciliare la contraddizione tra la libertà d'azione umana e l'ipotesi atomica di Democrito. Nell'ipotesi atomica, il mondo è costituito da atomi e il movimento degli atomi è sempre governato da leggi immutabili. Epicuro ipotizzò che forse gli atomi avrebbero subito cambiamenti casuali durante il loro movimento, discostandosi così dai vincoli del determinismo ed evitando in una certa misura il rigido destino. Se le opinioni di questi predecessori non vi convincono, allora nemmeno le recenti scoperte della fisica contemporanea potrebbero soddisfarvi. Il fenomeno caotico nella dinamica classica dimostra che predire con precisione il futuro è un compito praticamente impossibile, ma il processo evolutivo è assolutamente deterministico. In base alle nostre attuali conoscenze, il risultato del collasso della funzione d'onda nella misurazione quantistica è effettivamente non deterministico, ma questa incertezza è completamente e totalmente casuale e non può adattarsi alla direzione intenzionale che governa l'azione.

Se davvero non abbiamo libera scelta riguardo al nostro futuro, allora la psicologia, la sociologia e altre discipline che studiano il comportamento umano sembrano essere diventate un po' vuote e noiose, quasi al limite della pseudoscienza. Tutti i tentativi di comprendere il nostro comportamento sono destinati al fallimento e possono essere attribuiti solo al Big Bang. La ricerca neuropsicologica non fa altro che elencare i vari schemi cerebrali e i movimenti degli arti che si verificano contemporaneamente, ma non può parlare della relazione causale tra i due. La teoria dei giochi è una materia ancora più inutile, poiché le azioni dei giocatori non si basano sulle scelte effettuate in base alle regole e alle condizioni correnti. Tutte queste "scienze" si trasformarono immediatamente in metafisica, come l'interpretazione dei sogni di Zhou Gong, e furono ingannate da illusioni e allucinazioni. La ricerca storica non è molto migliore. Si tratta semplicemente di inventare scuse casuali per spiegare in modo pretenzioso le cause degli eventi storici.

Quando la fisica cancellò la parola "libero arbitrio" dal dizionario, lasciò spietatamente uno spazio vuoto. Non offre alternative al modo in cui comprendiamo e prevediamo il comportamento attraverso l'osservazione. Si tratta di un dilemma piuttosto amaro. Per salvare la faccia delle altre discipline, abbandoniamo temporaneamente la fisica e pensiamo in modo diverso. Ad esempio, dal punto di vista della ricerca psicologica, esiste una relazione causale tra intenzioni e comportamenti umani, e questa relazione può essere riconosciuta. Possiamo quindi proporre diverse ipotesi e selezionare empiricamente quelle più affidabili attraverso la verifica sperimentale. Ma, cosa ancora più importante, attraverso queste cognizioni possiamo anche cambiare il comportamento delle persone.

Non ci dovrebbe essere nulla di sbagliato in quest'ultimo modo di pensare, dobbiamo quindi opporlo al concetto deterministico della fisica? No, non si tratta di una questione di "o l'uno o l'altro". Come ricercatori maturi, dovremmo scegliere di avere tutto. La chiave è chiarire gli ambiti di applicazione e l'ambito delle conoscenze. Quando utilizziamo il pensiero riduzionista per esplorare le cause di certi fenomeni, questa attribuzione deve fermarsi a un livello appropriato, anziché attribuirla all'infinito al Big Bang.

È anche importante notare che ogni teoria ha il suo "intervallo". Quando si supera questo intervallo, la teoria in sé non è sbagliata, ma perde il potere di spiegare il mondo. Il motivo del fallimento della teoria non è il fatto che ci siano troppi parametri o che i calcoli siano troppo complicati, bensì una sua incompletezza più fondamentale. Immaginate una scena come questa: 10^30 particelle elementari in continuo movimento termico, ciascuna delle quali si è allontanata di migliaia di chilometri dalla sua posizione iniziale nel giro di poche ore, mantenendo comunque una distanza non superiore a 2 metri tra loro. Dal punto di vista della fisica, questo è semplicemente un miracolo impossibile. Ma in realtà la scena appena descritta descrive solo una persona che sta viaggiando per una lunga distanza. Le ragioni dei suoi viaggi potrebbero essere molteplici, ma nessuna di esse può essere spiegata a livello quantistico.

La visione di Green secondo cui il mondo è diviso in molti livelli e i meccanismi dei livelli inferiori forniscono spiegazioni per i fenomeni dei livelli superiori è ovviamente errata. Se dobbiamo considerare l'evoluzione biologica e la sociologia come sovrastrutture basate sulla fisica, allora l'arroganza del "grande fisicismo" è quasi tanto grande quanto la sua assurdità.

Fisica degli scimpanzé

Un fisico scettico potrebbe chiedere: da dove viene il "libero arbitrio" che può cambiare il destino originale delle cose? Di fronte a questo problema, vorrei chiedere a mia volta: quali fattori determinano la destinazione originaria delle cose? Ciò implica il pensiero attribuzionista riduzionista che sta alla base del fenomeno. Questa teoria è stata sicuramente messa alla prova nel tempo, ma non è detto che fornisca una risposta esaustiva. Perché ci sono gli scimpanzé sulla Terra? Beh, tutto questo è dovuto al Big Bang. Sì, il Big Bang ha prodotto le particelle fondamentali necessarie per formare gli scimpanzé, ma questa è solo una condizione necessaria, non sufficiente.

Per comprendere gli scimpanzé, dobbiamo considerare l'impatto del loro ambiente di vita e delle mutazioni genetiche casuali sul loro processo evolutivo. Questi fattori influenti formano una sorta di "forza" che determina la disposizione delle varie sostanze nel corpo dello scimpanzé. Tuttavia, questa "forza" è diversa dalla forza fisica in quanto può formare un circuito chiuso autocausale. Sebbene queste "forze" siano composte anche da diversi fenomeni di sottolivello e abbiano strutture ricche e dettagliate, in genere formano relazioni causali solo all'interno di questo livello e non devono e non possono essere attribuite al sottolivello. Pertanto, alla base del fenomeno evolutivo degli scimpanzé non esiste alcuna "fisica degli scimpanzé" a supporto della sua spiegazione. Tutte le cause dell'evoluzione provengono solo da questo livello.

Infatti, anche in fisica, alcune proprietà all'interno dei sistemi complessi spesso non possono essere attribuite ai sottolivelli. Philip Anderson, premio Nobel per la fisica della materia condensata, una volta disse: "Di più è diverso". Anche se abbiamo la capacità di ridurre tutto a leggi fondamentali, ciò non significa che possiamo costruire l'universo sulla base di queste leggi fondamentali", ha sottolineato chiaramente, "le caratteristiche comportamentali esibite dai sistemi complessi composti da un gran numero di particelle non sono semplici estrapolazioni di sistemi su piccola scala. Con ogni aumento della scala e della complessità di un sistema, emergono nuovi fenomeni e proprietà che meritano di essere riesaminati. Le nuove proprietà che emergono da questi sistemi complessi non sono meno fondamentali delle leggi fondamentali sottostanti. ”

Non esiste libero arbitrio nella microfisica

Ora possiamo dire senza mezzi termini che il libero arbitrio non esiste nel mondo fisico microscopico. Si tratta di un concetto che rientra nel campo della psicologia e delle neuroscienze. Il soggetto cosciente utilizza la percezione sensoriale e altri tipi di informazioni derivanti dalla stimolazione neurale per fornire un feedback decisionale in situazioni in cui le opzioni sono molteplici. Il fenomeno del libero arbitrio si verifica solo nel sistema nervoso composto da un gran numero di neuroni e non ha nulla a che vedere con il movimento delle particelle elementari. Naturalmente non c'è bisogno di ricorrere al misterioso potere menzionato da Greene, che interviene nel mondo fisico sottostante.

L'origine del libero arbitrio deriva dal processo di evoluzione biologica. Nel corso del lungo processo evolutivo, il cervello è stato gradualmente dotato di una serie di meccanismi operativi correlati al processo decisionale, tra cui sia tendenze innate alla presa di decisione sia meccanismi di stimolazione che premiano le capacità acquisite di apprendimento e di elaborazione delle informazioni. Si può osservare che il sistema linguistico utilizzato per descrivere questo meccanismo operativo è significativamente diverso dal sistema linguistico della meccanica newtoniana o della teoria quantistica, e non vi è quasi alcuna sovrapposizione nei concetti nominali fondamentali utilizzati nei due sistemi. Poiché possiamo analizzarlo e descriverlo correttamente utilizzando il sistema linguistico delle neuroscienze, non c'è bisogno di ricorrere ad operatori hamiltoniani o hermitiani per forzare una spiegazione.

L'apparente conflitto tra determinismo e libero arbitrio e il dibattito che ne è scaturito continuano da quando Laplace immaginò un demone onnipotente all'inizio del XIX secolo, in grado di calcolare ogni dettaglio della futura evoluzione dell'universo. Ma questi vivaci dibattiti raramente contribuiscono direttamente al nostro progresso cognitivo. A mio parere, lo sviluppo delle neuroscienze ha già spiegato molto bene il libero arbitrio. Dobbiamo solo identificare chiaramente i confini e impedire che il pensiero deterministico delle leggi della fisica si estenda all'infinito in ambiti in cui non ha voce in capitolo. Altrimenti il ​​contenuto del dibattito può facilmente discostarsi dal buon senso razionale e sconfinare nel mondo metafisico. Proprio come la "cosa in sé (Ding-an-sich)" nella filosofia di Kant, che esiste ma non può mai essere percepita attraverso i sensi, sebbene sia un argomento di discussione interessante, dopotutto non è scienza.

Link originale: https://physicsworld.com/a/why-free-will-is-beyond-physics/