Determinismi

Determinismi eli lainalaisuusoppi on filosofian näkökanta, jonka mukaan kaikilla asioilla on syynsä. Tästä seuraa, että maailman syy–seuraus-suhteet muodostavat ketjun, joka määrää kaikki tapahtumat. Determinismin mukaan kaikki, mikä tapahtuu, tapahtuu välttämättä, eikä mikään voisi tapahtua toisin. Vastaavasti indeterministit sanovat, että todellisuudessa on satunnaisuutta eivätkä kaikki tapahtumat seuraa välttämättä edellisistä. Determinismiin voi liittyä myös ennaltamääräytyvyys: joku tai jokin on määrännyt etukäteen kaikkien tapahtumien lopputuloksen, eli tapahtumat kulkevat kohti jotain tiettyä päämäärää, kuten esimerkiksi predestinaatio-opissa.

Determinismi mekaniikassa

Determinismi pohjautuu pääasiassa syy–seuraus-suhteeseen eli kausaliteettiin. Kausaliteetilla tarkoitetaan kahden ilmiön suhdetta, jossa ensimmäinen aiheuttaa toisen. Sitä pidetään yleisesti pätevänä arkiajattelussa ja enimmäkseen myös fysiikassa. Newtonilaisen mekaniikan mukaisesti on ajateltu, että jos kahteen täysin samanlaiseen kappaleeseen vaikuttavat täysin samanlaiset voimat, ne käyttäytyvät samalla tavalla. Klassista mekaniikkaa onkin pidetty yhtenä suurimmista determinismin auktoriteeteista, vaikka Newton itse ei uskonutkaan determinismiin. David Humen kuuluisa kausaalisuuden kritiikki ei varsinaisesti koske kausaalisuuden olemassaoloa vaan väitettä, että voisimme johtaa kausaalisuuden järjestämme.

Determinismi filosofiassa

Pierre-Simon Laplace kehitti mekanistisen luonnonfilosofian kiteytykseksi Laplacen demoniksi sittemmin kutsutun fiktiivisen hahmon. Laplacen demoni on subjekti, joka tietää kaiken aiemmin vallinneista asiatiloista, nyt vallitsevista asiatiloista ja asiatiloja ohjaavista luonnonlaeista. Näillä tiedoilla demoni kykenee ennustamaan täysin varmasti kaiken mitä tulevaisuudessa tapahtuu.

Monet filosofit ovat ajatelleet, että determinismi ei ole yhteensovitettavissa vapaan tahdon kanssa. Heidän mukaansa ei voida sanoa, että subjekti toimii vapaasti, jos tämä ei syy–seuraus-ketjun tuloksena kykene tekemään kuin yhden valinnan. Deterministisessä maailmassa jokainen subjektin tekemä teko on väistämätön eikä subjekti voi todellisuudessa valita mitä hän tekee eri tilanteissa. Väitteen aiheuttamat filosofiset ongelmat liittyvät vahvasti etiikkaan.

Determinismi modernissa fysiikassa

Kvanttimekaniikka ja erityisesti Kööpenhaminan tulkinta on haastanut determinismin modernissa fysiikassa. Tulkinnan mukaan mittauksissa saatavat tulokset ilmentävät todellisuuden perimmiltään indeterminististä luonnetta. Esimerkiksi Tarja Kallio-Tammisen mukaan ”kvanttimekaniikka ei mahdu Laplacen olettamaan superdeterministiseen ja reduktionistiseen maailmaan”.

Determinismi tietotekniikassa

Tietotekniikan näkökulmasta determinismi voidaan selittää esimerkiksi niin, että deterministisessä järjestelmässä on omissa ”kuplissaan” toimivia yksiköitä joilla on rajallinen määrä eri syötevaihtoehtoja, rajallinen määrä eri operaatioita syötteiden ja nykyisen tilan tai aiempien tulosten välillä sekä näiden pohjalta rajallinen määrä eri tulosvaihtoehtoja. Jos jokin yksikkö saa syötteekseen toisen yksikön tuloksen, se ei tiedä eikä välitä miten tulokseen on päästy, vaan muokkaa omaa tilaansa ja tulostaan ainoastaan syötteen perusteella. Jos jokin prosessi on tällä tavoin deterministinen, se voidaan mallintaa tietokoneella aukottomasti. Rajallinen määrä voi olla ihmisen näkökulmasta pieni tai suuri, jopa vaikeasti käsitettävä, mutta silti rajallinen. Jos tietokoneen näyttötila on 1024x768 pikseliä ja väriavaruus 24-bittinen, voi millä tahansa kuvan 786 432 pikselistä olla mikä tahansa 16 777 216 väristä toisistaan riippumatta. Lukumäärä on huima, mutta osoitettavissa ja laskettavissa.

Jos teoreettiselle Turingin koneelle annetaan riittävän iso ”kupla” eli tarpeeksi muistia ja aikaa, sillä on mahdollista mallintaa mikä tahansa deterministinen prosessi. Teoriassa äärettömällä muistilla ja suoritinteholla myös täysin ei-deterministinen prosessi olisi mallinnettavissa, mutta siihen kuluisi kaikesta huolimatta äärettömästi aikaa. Mikään käytännön tietokone ei voi kuitenkaan saada ääretöntä muistia tai suoritintehoa, eikä sen saamia tuloksia voida tarkastella äärettömän ajan päästä.

Tietokonepelin deterministisyyttä voidaan arvioida siltä pohjalta, montako eri tapaa pelaajalla on ratkaista peli ja selviytyä voittajana tai häviäjänä.

• Perinteiset tasohyppelypelit ovat hyvin deterministisiä, koska pelihahmon kuljettamiseen kunkin kentän alusta loppuun on rajallinen määrä reittejä, ja vaikka jotkin viholliset voi ohittaa, toiset on voitettava jotta voisi jatkaa. On myös mahdollista pelata hahmo umpikujaan tai menettää mahdollisuus kerätä jotkin esineet valitsemalla toinen reitti.
• Tetris ja vastaavat palikanpudotuspelit ovat myös deterministisiä, mutta niihin liittyy paljon (näennäistä) satunnaisuutta tietokoneen arpoessa palikoita, ja pelaaja voi tehdä eri ratkaisuja sen suhteen mihin ja missä asennossa pudottaa kunkin palikan.
• Game of Life on pienellä ruutualueella (pienessä kuplassa) toimiessaan hyvin deterministinen, mutta ruudun suuretessa vaihtoehtojen määrä kasvaa huomattavasti. Riittävällä ruutualueella on mahdollista rakentaa monimutkaisia toistensa kanssa vuorovaikutuksessa olevia yksiköitä eli olioita omissa kuplissaan, muun muassa yksinkertaista Boolen algebran mukaista logiikkaa. Eräillä sääntömuunnelmilla on voitu jopa rakentaa alkeellisia Turingin koneita.

Determinismi salakirjoituksessa

Determinismi on huomioitava seikka myös salakirjoituksessa ja salakirjoituksen murtamisessa sekä tiedon aitouden ja virheettömyyden tarkistamisessa.

Enigman, samoin kuin Lorenzin, näennäisen satunnainen avainvirta riippui koneen alkuasetuksista, ja oli toistettavissa asettamalla koneeseen samat alkuasetukset. Koska vaihtoehtoja alkuasetuksiin oli rajallinen määrä, Bletchley Parkin kryptoanalyytikot pystyivät selvittämään ensin yrityksen ja erehdyksen kautta sekä sittemmin matemaattisin, loogisin ja automatisoiduin menetelmin koneiden toiminnan ja purkamaan akselivaltojen viestejä selvitettyään koodaukseen käytetyt alkuasetukset.

Tarkistussumma kuten CRC on deterministinen, sillä esimerkiksi 32-bittinen tarkistussumma voi sisältää vain alle 4,3 miljardia (2³²) vaihtoehtoa. Määrä on pieni verrattuna aiempaan esimerkkiin näytön sisällöstä. Vaikka on epätodennäköistä, että kaksi saman kokoista tiedostoa, joilla on eri sisältö, saisivat saman tarkisteen, on tarkisteen luomiseen käytettyä algoritmia tutkien ja systemaattisesti eri syötteitä kokeillen mahdollista selvittää, mitkä kaikki syötteet saavat saman tarkisteen. Syntymäpäiväperiaatteeseen verrattavasti on äkkinäistä olettamaa vastaan melko todennäköistä, että jo alle 32 bitin mittaisista syötteistä löytyy vähintään kaksi sellaista syötettä, jotka saavat saman 32-bittisen tarkisteen. Silti on hyvin epätodennäköistä, että syötteet olisivat saman pituiset tai erityisen lähekkäiset.

Kryptografiset tiivisteet kuten SHA-perheen tiivisteissä on käytetystä algoritmista ja parametreista riippuen 160–512 bittiä, jolloin ne voivat tuottaa 2¹⁶⁰–2⁵¹² eri tulosta, joka on edelleen äärellinen määrä. Näiden tavoitteena on, että mikäli tiivistettävä viesti muuttuu myös sitä vastaava tiiviste muuttuu merkittävästi ja ennalta-arvaamattomasti väärentämisen vaikeuttamiseksi.

Katso myös

• Korrelaatio

Kirjallisuutta

• Churchland, Patricia Smith: Neurofilosofia. ((Alkuteos: Brain-Wise: Studies in Neurophilosophy, 2002.) Suomentanut Kimmo Pietiläinen) Helsinki: Terra Cognita, 2004. ISBN 952-5202-81-X
• Enqvist, Kari (1998). Olemisen porteilla. Porvoo: Helsinki: Juva: WSOY. (2.–3. p. 1999. – 4. painos 2004.) ISBN 951-0-22915-6

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Determinismi Wikimedia Commonsissa

• Hoefer, Carl: Causal Determinism The Stanford Encyclopedia of Philosophy. The Metaphysics Research Lab. Stanford University. (englanniksi)
• Swartz, Norman: Foreknowledge and Free Will The Internet Encyclopedia of Philosophy. (englanniksi)