Kaos är inte bara en enda salig röra av saker som händer av en slump. Faktum är att slumpen och kaos är två helt skilda fenomen. Bäggedera är någonting som vetenskapen funderar mycket på.
Men vad är egentligen kaos, ur vetenskapens perspektiv?
Kaos – mer än bara oordning
I vardagligt tal uppfattas kaos ofta som oordning. Men inom matematik och fysik definieras kaos trots allt som deterministiskt – det vill säga, allt som sker bestäms av sådant som har skett tidigare.
Det vi uppfattar som kaos kan alltså vara fullständigt regelbundet och deterministiskt, men saker och ting blir i praktiken oförutsägbara på grund av små variationer i utgångspunkterna – som vi inte har koll på.
Exempelvis är vädret ett klassiskt kaotiskt system, där ett nästan obetydligt kast i någon enskild siffra kan förändra prognosen helt.
Det här med små förändringar i början som leder till dramatiskt olika utfall senare illustreras ofta inom kaosteorin med den berömda fjärilseffekten från kaosteorin, där en fjärils vingslag i Brasilien sägs kunna utlösa en storm i Texas. Kaosteorin är för övrigt ett tämligen modernt påfund.
Newtons ”urverksuniversum” utmanas
Med uppkomsten av den mekanistiska världsbilden under 1600- och 1700-talet, till stora delar skissad av Isaac Newton, framstod universum som ett gigantiskt urverk där varje händelse var förutbestämd och förutsägbar.
Men också Newton insåg med tiden att frågan är knepigare än så, då han begrundade det så kallade trekropparsproblemet.
Banorna hos två kroppar som kretsar runt varandra i rymden brukar vara stabila och enkla att beräkna. Trekropparsproblem, då man introducerar en tredje himlakropp i stil med en ytterligare planet eller måne, tenderar däremot att vara kaotiska. Det här gav Newton sömnlösa nätter.
Den franske matematikern Henri Poincaré bekräftade senare att vissa system – som trekroppssystemet – är fundamentalt oförutsägbara trots deterministiska lagar. Det här var en tidig aning om det vi i dag kallar kaosteori.
Det var ändå Edward Lorenz, den amerikanske matematikern och meteorologen, som på 1960-talet gjorde kaos till ett etablerat forskningsområde. Genom att experimentera med vädermodeller upptäckte han att små avrundningar i startdata kunde leda till helt olika prognoser.
Lorenz illustrerade sin artikel om saken med den berömda fjärilen som fladdrar med vingarna. Fjärilen har sedan dess varit en symbol för hur deterministiska system kan uppvisa kaotiskt beteende.
Kvantmekaniken introducerar slumpen
Till skillnad från klassiskt kaos, som trots sina oförutsägbara utfall följer exakta lagar, styrs kvantmekaniken, läran om atomernas värld, av fundamentalt slumpmässiga processer.
Kvantmekanikens förutsägelser är statistiska – man kan inte över huvud taget förutsäga vilket resultat en enskild mätning kommer att ge, man kan bara ge sannolikheterna för möjliga utfall.
Enligt Werner Heisenbergs osäkerhetsprincip, en av kvantmekanikens grundbultar, går det inte att exakt bestämma både en partikels position och rörelsemängd samtidigt.
På atomnivå råder en inbyggd slumpmässighet där en partikel inte ”väljer” sitt tillstånd innan man observerar den. Man kan till och med beskriva det som att universum på sin mest fundamentala nivå inte existerar innan du betraktar det.
Existerar den fria viljan?
Frågan om fri vilja kopplas ofta till debatten om determinism kontra slump. Om universum var förutsägbart som ett urverk, då skulle den fria viljan vara omöjlig. Allt som sker skulle då ha bestämts redan i och med universums allra första sekund.
Men universum är inte deterministiskt, kvantmekaniken introducerar genuin slumpmässighet. Och våra hjärnor består ju av oräkneliga små kvanttillstånd. Så det finns ett mått av genuin oförutsägbarhet i våra tankeprocesser redan på själva materians nivå.
Men det här är inte samma sak som medveten fri vilja, utan resultatet av en mängd kvantmekaniska tärningskast.
Slumpens existens löser alltså inte fri vilja-frågan, utan skapar bara en annan typ av oförutsägbarhet.
Men det betyder inte nödvändigtvis att allt hopp är ute för den som vill argumentera för den fria viljans existens.
Vissa moderna filosofer menar att fri vilja ändå kan uppstå genom någonting kallat emergens. Trots att enskilda partiklar följer fysikens lagar, kan helheten ändå bli någonting mer än summan av sina partiklar.
Till exempel: vattenmolekyler har ingen inbyggd ”vågighet”, ändå bildar otaliga vattenmolekyler tillsammans havets vågor. På samma sätt kan den fria viljan uppstå oberoende av de kaotiska processerna i våra hjärnor.
Summa summarum
Kaos är ett fascinerande fenomen som spänner över allt från matematik och fysik till filosofi och mytologi. Det visar hur små förändringar i början kan leda till stora, oförutsägbara resultat – men det är viktigt att skilja på deterministiskt kaos och äkta slump.
Oavsett om vi ser på vädret, ekonomiska mönster eller våra egna tankar, så är kaos en central del av vår förståelse av universum.
Kanske, genom att omfamna kaosets och slumpens roll i naturen och i våra egna tankeprocesser, kan vi få en djupare insikt i vad det egentligen innebär att vara människa.
