DEMONOLOGIJA,

EGZORCIZAM

I SLOBODNA VOLJA

U FIZICI

Dr Dejan Dimitrijević

Departman za fiziku

Prirodno-matematički fakultet, Niš

ŠTA ZNAČI OVAJ NASLOV

I KAKVE VEZE IMA SA FIZIKOM?

Demonologija: sistematsko izučavanje demona.

Egzorcizam: isterivanje demona.

Slobodna volja: sposobnost izbora između

različitih mogućnosti – dakle, psihološka

kategorija.

(Hmmm... izgleda da ovi fizičari na čudan

način provode svoje slobodno vreme.)

ŠTA TRAŽE DEMONI U FIZICI?!

Uvek su deo nekog misaonog eksperimenta –

razmatranja neke hipoteze ili teorije u cilju

promišljanja o njenim posledicama.

Postavljaju nam “neprijatna pitanja”:

dovode u sumnju ispravnost našeg razumevanja

izučavanih pojava. Ukazuju na protivrečnosti u

našim stavovima.

Igraju pozitivnu ulogu:

prinuđuju nas da korigujemo pogrešne stavove,

razmišljamo dublje i postavljamo bolje hipoteze.

Najčešće pominjani: Laplasov i Maksvelov demon.

PJER-SIMON LAPLAS (1749-1827)

Veliki francuski matematičar, fizičar i astronom.

Tragao je za racionalnim, naučnim objašnjenjima

prirodnih pojava, bez pozivanja na natprirodne

uzroke, pa i Boga – neobično za njegovo vreme.

Car Napoleon: “Kako to da se u Vašoj knjizi nigde

ne pominje Bog?”

Laplas: “Ta hipoteza mi nije bila potrebna!”

U njegovo doba smatralo se da klasična, njutnovska

mehanika verno opisuje sve prirodne pojave

mehanicizam.

MEHANIČKI DETERMINIZAM

Ako su za sve čestice mehaničkog sistema poznati

zakoni kretanja i početni uslovi (brzina i položaj u

nekom trenutku t0), može se izračunati stanje

sistema u bilo kom trenutku t – u budućnosti ili

prošlosti.

Prost primer: ravnomerno ubrzano kretanje tela

mase m pod dejstvom konstantne sile F :

Dakle, iz nalazimo .

Uopšte: iz nalazimo .

Ft

vm

m

F

tt

tvtv

0

0 00tt

m

Ftvtv

0

tv tv

00

, tvtx tvtx ,

APSOLUTNI (LAPLASOV) DETERMINIZAM

Biće (demon) koje bi poznavalo položaj i brzinu svake

čestice u Svemiru u jednom trenutku moglo bi, uz

pomoć zakona mehanike, da izračuna njihove brzine i

položaje u svakom trenutku budućnosti i prošlosti.

(Laplas 1814.; Ruđer Bošković još 1758!)

Ovakav demon (u suštini Superkompjuter!) mogao bi

da predvidi bilo koji događaj, od nastanka do kraja

sveta, uključujući i sve naše misli i akcije – jer,

prema mehanicizmu, sve psihološke pojave mogu se

svesti na mehaničke.

Dakle, slobodna volja je samo privid. Mi smo puki

automati!

DEPRIMIRAJUĆE! NO DA LI JE BAŠ TAKO?

Nije! Hajzenbergove relacije neodređenosti i kvantna

mehanika svedoče o probabilističkoj, dakle slučajnoj

prirodi fizičkih procesa u mikrosvetu:

kvantna mehanika je suštinski

statistička, indeterministička teorija ima nade

za slobodnu volju! egzorcizam je uspešan!

Ali, da li je ovo dovoljan uslov za slobodnu volju? ...

Statističke metode koriste se i u klasičnoj fizici, onda

kada nije moguće potpuno poznavanje stanja

sistema, tj. kad je sistem složen. U ovakvom sistemu

(npr. gasu), veze između srednjih, makroskopskih

vrednosti veličina (P, T, N...) u zapremini V, date su

zakonima termodinamike.

2 px

DŽEJMS KLARK MAKSVEL (1831-1879)

Škotski fizičar, po Ajnštajnu najveći posle Njutna.

Osnivač klasične elektrodinamike: krajem 19. veka,

u svojim čuvenim jednačinama je objedinio sve do

tada poznate zakone elektriciteta i magnetizma.

Predvideo postojanje elektromagnetnih talasa.

Bavio se, između ostalog, statističkom mehanikom i

kinetičkom teorijom gasova.

Pokazao je na koji način se uspostavlja veza između

statističke fizike, kao teorije koja opisuje mikro-

stanje gasa, i termodinamike – teorije koja povezuje

merljive, makroskopske veličine sistema.

DVA OSNOVNA PRINCIPA TERMODINAMIKE:

1. Ukupna energija dovedena sistemu troši se na izvršeni

rad i na povećanje unutrašnje energije sistema:

Ovo je, jednostavno, Princip održanja energije!

2. Toplota se uvek prenosi sa tela više na telo niže

temperature.

Ili, alternativne formulacije:

- Entropija izolovanog sistema uvek raste: ΔS ≥ 0.

- Nije moguće pretvaranje toplote u rad bez gubitka

energije.

AUQ

MAKSVELOV DEMON:

NAPAD NA II PRINCIP TERMODINAMIKE

Demon propušta na jednu stranu suda samo brze,

“vruće” molekule gasa, a na drugu stranu sve molekule.

Time on snižava entropiju gasa bez uloženog rada,

narušavajući II Princip TD.

Maksvelova namera: da ukaže na statistički karakter

zakona TD i na to da porast znanja o dinamici fizičkog

sistema može dovesti do prestanka važenja ovakvih

zakona.

EGZORCIZAM MAKSVELOVOG DEMONA

Zabrinutost u redovima fizičara: ako “padnu”

zakoni termodinamike, ništa više nije sigurno!

Mnogi pokušaji isterivanja demona pokazali su se

neuspešnim, o mnogima se i dalje raspravlja.

Zilard i Briluen: demon mora da meri brzine

molekula; pri tome on troši energiju i povećava

entropiju, kompenzujući njeno smanjenje pri

razdvajanju molekula.

Landauer: nužno je uključiti teoriju informacija.

Prilikom (nužnog) brisanja starih podataka iz

memorije demona oslobađa se toplota i raste

entropija. Pri brisanju 1 bita oslobađa se kT ln2

džula energije – Landauerov princip.

PA ŠTA FALI OVIM ARGUMENTIMA?

Dublja analiza pokazuje: sva predložena pobijanja

Maksvelovog demona polaze od toga da II Princip TD nužno

važi! Time argumenti protiv demona postaju kružni

(cirkularni): II Princip važi zato što II Princip važi!

Dalje: demon se u svim ovim pobijanjima javlja kao deo

sistema, pa svi argumenti važe za proširen sistem gas+demon,

a ne za sam gas. Demon može biti računarom kontrolisana

pregrada, polje sila i sl.

U ovakvim sistemima zaista uvek, trivijalno važi II Princip

TD egzorcizam je besmislen! (e, ovo je neočekivano!)

Ako je demon izvan sistema (sistem nije izolovan), II Princip

TD nema smisla primenjivati, ali se postavlja novo pitanje:

Šta ako pod demonom podrazumevamo svest, koja činom

slobodne volje odlučuje o preraspodeli molekula gasa?

SLOBODNA VOLJA, PONOVO!

Pokazali smo da su fizički zakoni na nivou mikrosveta

statističke, slučajne, a ne determinističke prirode.

Ali ipak su u pitanju zakoni fizike. Ako su naše

odluke diktirane samo zakonima fizike, makar oni ne

bili deterministički, slobodna volja ne postoji! Sve je

materijalno, sve je plod delovanja slepih fizičkih sila

fizikalizam.

Ako svest deluje na materiju, na nepoznat način, ona

se može shvatiti kao Maksvelov demon koji na fizički

sistem deluje “spolja”: ne podleže fizičkim zakonima.

dualizam.

FIZIKALIZAM PROTIV DUALIZMA:

POSTOJI LI SLOBODNA VOLJA?

Ishod ovog diskursa odlučuje o tome da li postoji

slobodna volja, ili smo svi automati.

Ovo nije posao fizičara, već filozofa.

Ipak, nema kvalitetne rasprave ni na ovu, ni na

mnoge druge filozofske teme bez fizičara, jer su

samo oni dovoljno kompetentni da procene naučnu

zasnovanost argumenata!

Fizičar predstavlja mnogo više od nekog ko samo

“sedi i računa”. On je u stanju da promišlja najveće

tajne postojanja!

HVALA NA PAŽNJI !