ニュートン力学下の決定論的世界観と量子力学の出現:自由意志論への哲学的挑戦
はじめに:物理的世界観と自由意志論の交錯
自由意志の問題は、哲学において古来より続く重要な論点の一つです。私たちは日々、「自分で選択し、行動している」という感覚を持っていますが、もし宇宙全体の出来事が物理法則によって完全に決定されているとしたら、この感覚は単なる幻想に過ぎないのでしょうか。この問いは、「決定論」という考え方と深く結びついています。そして、物理学における世界観の変遷、特に古典物理学から量子力学への移行は、この決定論と自由意志に関する議論に新たな光を当て、哲学者たちに再考を促すこととなりました。
本稿では、まず古典物理学、特にニュートン力学がどのようにして強力な決定論的世界観を確立したのか、そしてその決定論が自由意志にとってなぜ問題となりうるのかを考察します。次に、20世紀初頭に出現した量子力学が、この古典的な決定論の根幹をどのように揺るがしたのかを概観します。最後に、量子力学が示唆する非決定性が、自由意志の問題にどのような哲学的挑戦を投げかけるのか、また、それが直接的に自由意志を擁護する根拠となりうるのかどうかについて、現代の議論の一端に触れながら考察を深めてまいります。
古典物理学における決定論的世界観:ニュートン力学とラプラスの悪魔
近世以降、科学革命を経て確立された古典物理学は、世界を精密な法則に従う機械のようなものとして描写しました。その頂点に位置するのが、アイザック・ニュートンによって体系化されたニュートン力学です。ニュートン力学は、物体間の相互作用(主に重力)を数学的に記述し、初期状態(物体の位置と運動量)が与えられれば、その後の物体の軌道が完全に予測可能であることを示しました。
このニュートン力学の成功は、「機械論的決定論」あるいは「因果的決定論」と呼ばれる世界観を強力に支持しました。この考え方によれば、宇宙における任意の時点での状態は、それ以前の時点での状態と物理法則によって一義的に決定されます。もし宇宙のすべての粒子の正確な位置と運動量、そしてすべての力を知る知性が存在するならば、その知性は物理法則を用いて、過去のすべての出来事と未来のすべての出来事を完全に計算できるはずです。この架空の知性は、ピエール=シモン・ラプラスによって「ラプラスの悪魔」と名付けられ、古典的な決定論的世界観を象徴するものとなりました。
このような古典的な決定論のもとでは、人間の行動もまた、脳や身体を構成する粒子の物理的な状態とその相互作用によって、先行する物理的な原因から必然的に生じる結果と見なされます。もし私たちの脳の状態が過去の物理的原因によって完全に決定されているならば、私たちが何かを「自由に」選択したり、「別の行動をとることができた」と考えたりすることは、物理的な現実とは整合しないように思われます。これが、古典的な決定論が自由意志にとって深刻な脅威となる理由です。哲学における「非両立可能性(Incompatibilism)」の立場、特に「ハード決定論」は、決定論が真であるならば自由意志は存在しないと主張します。
量子力学の出現:非決定論の導入
古典物理学の輝かしい成功は、19世紀末から20世紀初頭にかけて、原子や素粒子の世界といった微視的な現象を説明する際に破綻を見せ始めました。黒体放射の問題、光電効果、原子のスペクトルなどの実験結果は、古典物理学の枠組みでは理解できませんでした。これらの問題に対する探求から生まれたのが「量子力学」です。
量子力学は、物理的世界の描写において、古典物理学とは根本的に異なる視点をもたらしました。その最も衝撃的な特徴の一つは、現象が本質的に確率的であるという点です。例えば、ヴェルナー・ハイゼンベルクの「不確定性原理」は、粒子の位置と運動量を同時に高い精度で決定することは不可能であることを示しました。また、量子状態は「重ね合わせ」として記述され、測定を行うまで特定の状態に確定しないと解釈されます(コペンハーゲン解釈など)。測定行為によって重ね合わせが収縮し、特定の状態が確率的に実現する、という描像は、古典物理学的な原因-結果の連鎖による必然的な進行とは相容れません。
シュレーディンガー方程式自体は系の時間発展を決定論的に記述しますが、この方程式が記述するのは状態ベクトル(波動関数)であり、特定の観測量の測定結果そのものではありません。測定結果は、状態ベクトルから導かれる確率分布に従って確率的に出現すると解釈されるのが標準的な理解です。この微視的なレベルにおける事象の非決定性は、古典的な「ラプラスの悪魔」的な決定論的世界観を根底から覆す可能性を示唆しました。宇宙の初期状態が完全にわかったとしても、量子的な確率ゆえに、未来の全ての出来事を確定的に予測することは原理的に不可能となるのです。
量子力学が自由意志論に投げかける哲学的挑戦
量子力学が物理的世界に非決定性を導入したという事実は、自由意志論において、特に決定論と自由意志は両立しないと考える非両立可能性論者にとって、新たな希望の光となりうるように見えました。もし物理的な宇宙が決定論的でないならば、私たちの行動もまた、先行する物理的原因によって完全に決定されているわけではないのかもしれない。とすれば、そこに自由意志が入り込む余地があるのではないか、という議論が浮上します。
しかし、この「量子力学の非決定性=自由意志の根拠」という単純な図式は、多くの哲学的課題を抱えています。主な課題は以下の通りです。
- ランダム性と自由意志の混同: 量子力学における非決定性は、事象が確率的に起こることを意味します。これは、先行原因がなくランダムに事象が発生するということと同義である場合があります。しかし、自由意志による行為は、単なるランダムな事象ではなく、行為者の意図や理由に基づいた選択であると考えられます。もし私たちの行動が脳内の量子的なランダム性によって引き起こされるのだとすれば、それは「私が決めた」行為ではなく、単に確率的に起こった出来事に過ぎず、むしろ自由意志を否定する方向へ働くのではないか、という批判があります。
- スケール問題: 量子効果は主に微視的なレベルで顕著です。日常的なスケールや、人間の脳のようなマクロなシステムにおいては、量子的な非決定性がどのようにして観測可能な行動レベルの非決定性や「自由」に影響を与えるのかは明らかではありません。多くの量子効果は、デコヒーレンスによって環境との相互作用により速やかに「古典的」な振る舞いに移行すると考えられています。脳のような複雑なシステムの中で、マクロな意思決定に影響を与えるような形で量子効果が機能しているのかどうかは、現在の脳科学や物理学の知見からは確定的ではありません。ロジャー・ペンローズのような物理学者は、意識や自由意志に量子効果が関与する可能性を示唆していますが、これは仮説の域を出ていません。
- 量子力学の解釈問題: 量子力学の非決定性の意味合いは、その解釈によって異なります。コペンハーゲン解釈は本質的な確率性を強調しますが、エヴェレットの多世界解釈では宇宙全体の状態の時間発展は決定論的であり、単に「私たち」という観測者が存在する特定の世界線が確率的に見えているだけだと解釈される場合があります。また、デイヴィッド・ボームの隠れた変数理論のように、量子現象の根底にはまだ知られていない決定論的なメカニズムが存在すると考える立場も少数ながら存在します。どの解釈を採用するかによって、物理的世界の「真の」決定論/非決定論に関する結論が変わりうるため、量子力学の非決定性が自由意志の根拠となりうるかどうかも、解釈に依存する問題となります。
結論:複雑な問いは続く
ニュートン力学に象徴される古典物理学は、強力な決定論的世界観を確立し、自由意志に対する深刻な挑戦を突きつけました。全てが物理法則に従って決定されているなら、選択の自由は存在しないかのように見えたのです。
しかし、量子力学の出現は、微視的なレベルにおいて物理的世界が本質的に非決定論的である可能性を示唆し、この古典的な決定論の牙城を揺るがしました。この非決定性の発見は、特に非両立可能性論者にとって、自由意志の可能性を物理学の側から擁護する手掛かりとなるかのように受け止められました。
しかし、量子力学の非決定性が直接的に人間の自由意志を保証するわけではないという点には注意が必要です。ランダム性と自由意志の概念的な区別、微視的な量子効果がマクロな人間の行動にどう影響するのかというスケール問題、そして量子力学自体の解釈をめぐる未解決の議論は、量子力学の非決定性を自由意志の根拠とする立場に複雑な課題を投げかけています。
結局のところ、物理学における決定論/非決定論の議論は、自由意志という古くて新しい哲学的問題に新たな側面をもたらしましたが、決定的な解答を与えたわけではありません。むしろ、物理学と哲学の対話を通じて、決定論、非決定論、両立可能性、非両立可能性といった概念の理解を深め、自由意志の本質についてより洗練された問いを立てることの重要性を改めて示唆しています。現代においても、物理学の進展は、私たちの存在や行動のあり方に関する哲学的な考察を刺激し続けているのです。