Indeterminismi
Fysiikassa

Nykyisessä fysiikassa on laajalti hylätty determinismi 1900-luvun alussa kvanttimekaniikan kehittyessä. Kvanttimekaniikan mukaan yksittäisen hiukkasen käyttäytymistä ei voi täysin ennakoida. Tämä on johtanut todennäköisyystulkintaan mikromaailman ilmiöiden tarkastelussa. Esimerkiksi kvanttimekaanisessa atomimallissa tehdään ennusteita, jotka kertovat todennäköisyyden, jolla elektroni on tietyssä kohdassa ytimien ympärillä. Eri todennäköisyyksillä ”haaroilla” on erilaiset ”painot” - jotkut haarat ilmenevät paljon voimakkaammin kuin toiset. Eri haaroilla voi myös olla peittymiä, joista seuraa interferenssi-ilmiöitä. Kvanttimekaniikassa syyn ja seurauksen laki eli kausaalilaki joutuu uuteen valoon. Tämä lainalaisuus on keskeinen periaate klassisessa fysiikassa ja siihen perustuvassa tekniikassa. Sinänsä deterministinen käsitys luonnossa vallitsemista vääjäämättömästä lainalaisuudesta on totta, mutta fysiikka ei enää tue Newtonin mekanistista determinismiä. Tilalle tulivat tilastolliset säännönmukaisuudet.
Jos tutkitaan elektronin (tai hiukkasen) paikkaa ja nopeutta tarvitaan mittauksissa tiedon välittäjää esimerkiksi valoa. Jos säteily on lyhytaaltoista, elektronin paikka voidaan määrittää tarkasti valon interferenssin avulla. Tällöin säteilyn aallonpituus on paikan tarkkuuden mitta. Fotonin törmätessä elektroniin ja sirotessa siitä elektronin nopeus muuttuu. Tästä muutoksesta ei saada tietoa. Jos käytetään pitempiaaltoista säteilyä, fotonit muuttavat vähemmän elektronin nopeutta. Suuremman aallonpituuden vuoksi elektronin (hiukkasen) paikan määritys on epätarkempi. Mikromaailmassa mittaustarkkuudella on teoreettinen raja, jota ei mittausteknisillä parannuksilla voida ylittää. Kyseessä on aaltohiukkasdualismista johtuva mikromaailman perusominaisuus. Tämän Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen mukaan on mahdotonta tuntea tai mitata hiukkasen paikka ja liikemäärä (nopeus) samanaikaisesti tarkasti. Yleinen tulkinta kvanttimekaniikassa on mm. Kööpenhaminan tulkinta.
Esimerkiksi kun havaitaan uraaniatomin hajoamista ei voida sanoa milloin hajoamista tapahtuu. Sitä ei aiheuta ulkopuolinen voima ja järjestelmä on nykyfysiikan käsityksen mukaan satunnainen. Kun havaitaan suuria joukkoja uraaniatomeja voidaan tehdä tilastollisia yleistyksiä milloin uraaniydin todennäköisesti hajoaa, mutta tätä ei voida soveltaa yksittäiseen atomiin.
Kvanttimekaniikan vastavetona pyrittiin etsimään piilomuuttujateorioita. Näiden pohjaoletuksena on, että ehkä kvanttimekaniikka on deterministinen, muttemme pysty joistain syystä havaitsemaan niiden syytä. Vertauskuvana käytettiin esimerkiksi pörssikursseja — ennustamattomia, mutta niiden takana voi olla syy-seuraussuhde, vaikka olemme kykenemättömiä sitä havaitsemaan. Tätä tutkittaessa keksittiin Bellin teoreema, joka vei jalansijaa piilomuuttujateorioilta.
Klassisen fysiikan vision kaatuminen 1900-luvun alussa ei kuitenkaan tuhoa determinismiä kokonaan. Aaltofunktioiden – kvanttimekaniikan todennäköisyysaaltojen – aikakehitys noudattaa täsmällisiä matemaattisia sääntöjä, kuten Schrödingerin yhtälöä. Siinä tapahtumien todennäköisyydet määräytyvät tarkasti sen sijaan, että itse tapahtumat määräytyvät tarkasti, mutta todennäköisyydet määräytyvät kuitenkin perinteisessä kvanttiteoriassa täydellisesti. Sen osoittaminen, onko hiukkasfysiikka pohjimmiltaan lainalainen vai satunnainen, ei ole nykyisellä tekniikalla mahdollista.