Filosofisia pohdintoja - osa 1: luonnollisista kielistä kvanttikieliin

Alan kirjoittaa omia lähinnä luonnollisiin kieliin ja kielten oppimiseen liittyviä filosofisia pohdintojani esikuvaksi nostamani Ludwig Wittgensteinin Filosofisia tutkimuksia -teoksen innoittamana. Esikuvan mukaisesti olen jakanut pohdiskeluni lyhyiksi numeroiduiksi kohdiksi, joita saatan myöhempien pohdintojeni ja mahdollisesti saamani kritiikin mukaan täsmentää.

1) Kuvitelkaamme kielipeli #1, jossa opettaja sormella osoittamalla antaa todellisille esineille (joita tässä merkitsemme) A, B ja C nimet (vastaavassa järjestyksessä) kirja, muki ja astia.

2) Sama kielipeli voidaan kirjoittaa matemaattisena kuvauksena (funktiona) f(A) = kirja, f(B) = muki, f(C) = astia. Havainnollisemmin kirjoitettuna:

f
A ----> kirja

f
B ----> muki

f
C -----> astia

3) Oleelllista kyseistä kielipeliä tarkasteltaessa on

a) on olemassa todelliset (tai kuvitteelliset?) esineet (joita tässä merkitsemme) A, B, C

b) on olemassa todellisia esineitä vastaavat sanat kirja, muki, astia

c) todellisten esineiden ja niitä vastaavien sanojen välillä on kielipelin säännöt (kielipelin #1 tapauksessa jopa funktio).

Huomaa, että f on sama kaikissa kielipelin #1 tapauksissa, pelataanhan samaa kielipeliä!

4) Kielipeli #1 vastaa tiettyä hyvin yksinkertaista tapaa opettaa luonnollisen kielen sanojen vastaavuutta todellisen maailman objekteihin. Näennäisestä yksinkertaisuudestaan huolimatta kielipeli ei "synny tyhjästä", sillä opettajan on kielipeliä pelatakseen:

a) Omistettava informaatio luonnollisen kielen sanoista (käytännössä osattava kieli),

b) Omistettava informaatio luonnollisen kielen sanoja vastaavista todellisen maailman objekteista (käytännössä tunnistettava aistein havaittavat objektit),

c) Osattava kielipelin säännöt (tässä tapauksessa kuvaus), jotka liittävät todelliseen objektiin tietyn luonnollisen kielen sanan (käytännössä osattava osoittaa oikeaa objektia ja lausua objektia vastaava sana).

Pohdi tässä yhteydessä: mikä mieli substantiivilla on käsitteeseen informaatio ja mikä mieli verbillä on kielipelin sääntöihin?

5) Pohdi kielipeliä #1 perinteisen tietokoneen toiminnan kannalta: Tietokoneessa informaatio on tallennettuna muistin bitteihin (0 ja 1). Pelkät bitit eivät kuitenkaan vielä tee toimivaa tietokonetta, vaan tarvitaan tietokoneen kielipelin säännöt, konekieli, jota käytettään bittien tallentamiseen, poistamiseen, siirtelemiseen ja muihin biteillä tehtäviin operaatioihin.

6) Kielipeliä #1 ja perinteisen tietokoneen toimintaa voitaisiin kutsua deterministiseksi kielipeliksi, kun kielipeliin osallistuvat objektit ja säännöt on annettu niin kielipeli on "peruuttamattomasti" lukittu (lopputulos on tiedossa).

7) Siirrytään hetkeksi fysiikan historiaan ja perehdytään samalla fysiikan käsitteisiin:

Ensiksikin kielipeliin #1 verrattuna fysiikan opettamisessa (opiskelussa, harrastamisessa, tutkimuksessa) on oleellista: a) fysiikka pyrkii kuvaamaan (mahdollisimman yksikäsitteisesti ja yksinkertaisesti) jotain mitä usein kutsumme todelliseksi maailmaksi (tai luonnonlaeiksi), b) fysiikan "tehtävänä" on siis todellisuuden mallintaminen (teorian ja koetulosten yhteensovittaminen), ei siis lopullisen totuuden kertominen siitä millainen todellisuus on, eikä todellisuuden muokkaaminen (siis luonnonlakien uudelleenkirjoittaminen).

1800-luvun loppupuolella ja 1900-luvun alussa luotiin pohjaa (klassiselle) statistiselle mekaniikalle. Teoriatasolla siis alettiin "hylätä" ehdottoman deterministinen maailmankuva. Sille mitä tässä kutsun klassiseksi statistiseksi analyysiksi on kuitenkin vielä ominaista se, että tiedon puute koetaan ainakin teoriassa ratkaistavaksi olevaksi ongelmaksi. Eli klassisen tarkastelukannan mukaan tilastollista analyysiä käytetään, koska emme syystä tai toisesta ole onnistuneet keräämään tarvittavaa tietoa tutkittavasta kohteesta, mutta periaatteessa voisimme siis saada tutkittavasta kohteesta täydellisen määrän informaatiota. Esim. Jos klassisen fysiikan tarkastelussa tiedämme alkuehdot (paikat ja nopeudet) ja hiukkasiin vaikuttavat voimat niin voimme laskea vaikka miljoonan hiukkasen liikeradat hiukkaslaatikossamme ajan funktiona. Äskeinen on siis täysin deterministinen maailmankuva: alkuehdot ja voimat (vrt. kielipelin säännöt) määräävät aikakehityksen yksikäsitteisesti. Jos emme tiedä alkuehtoja ja/tai voimia eksaktisti niin voimme turvautua, suuren hiukkasmäärän vuoksi, tilastolliseen analyysiin, jonka avulla voimme laskea likimääräisiä (mutta varsin tarkkoja!) arvoja mitattaville fysikaalisille suureille. Teorian ja koetuloksen vastaavuus voidaan varmistaa vertaamalla näitä keskenään.

Oleellista klassisessa tarkastelussa on: tiedonpuuteongelma on ratkaistavissa.

8) 1920-luvun puolivälissä teoreettiset fyysikot hahmottelivat kvanttimekaniikan perusteita. Tällöin kävi viimeistään selväksi, että sitä mitä kutsumme todellisuudeksi (luonnonlaeiksi) on mahdollista mallintaa varsin tarkalla tavalla hyväksyen samalla mallinnukseemme oleellisen "puutteen": meidän ei ole edes teoriassa kvanttimekaanisen mallimme avulla saada esim. samanaikaista tarkkaa tietoa tietyn hiukkasen paikasta ja liikemäärästä. Kvanttimekaanisen mallin mukaan on siis olemassa tietty (hyvin määritelty) raja, joka estää tiettyjen fysikaalisten suureiden tarkemman määrittämisen riippumatta mittauskaluston hyvyydestä!

9) 0leellista kodassa 8 on huomata: kvanttimekaaninen maailmankuva ei ole todellisuus, vaan ainoastaan yksi likimääräinen kuva jostain mitä kutsumme todellisuudeksi. Kvanttimekaniikka ei määrää eikä muokkaa luonnonlakeja. Luonnonlait ovat (ainakin oman väittämäni mukaan) täysin riippumattomia a) niitä kuvaavista malleista, b) ihmisten toiminnasta.

10) Luonnolliset kielemme (ja niiden opetus!) ovat kehittyneet ainakin useiden vuosituhansien kuluessa. Luonnollisilla kielillä on kiistatta täytynyt olla (ja on edelleen) kiinteä suhde sen kanssa mitä kutsumme havaittavaksi todellisuudeksi. Kielipeli #1 havainnollistaa yhtä yhteyttä luonnollisen kielen ja todellisuuden välillä.

11) Luonnollinen kielemme on siis yhteydessä todellisuuteen (kuvaamme todellisuudesta) aistiemme (näkö,kuulo,tunto,maku) avulla. Kysykäämme: mikä on siis aistiemme vaikutus luonnollisten kielemme kehitykseen?

12) Aistimamme maailma on kuitenkin luoteeltaan fysikaalisesti katsottuna hyvin klassinen ja deterministinen: me tavalliset ihmiset havainnoimme maailmaa samoin kuin Newton aikanaan.

13) Myös luonnollisen kielemme avulla puhumme pääasiassa klassisen maailmankuvan asioista, objekteista ja tapahtumista. Vastaamme kysymykseen: Missä kirja on? Kirja on pöydällä. Voisimme myös vastata: Kirja voi olla pöydällä tai sitten se on lattialla. En oikein tiedä.

Tästä vastauksessa on selvästi klassisen epätietoisuuden tunnusmerkit: emme tiedä missä kirja on, mutta voisimme kyllä tarvittaessa selvittää asian.

14) Todelliset luonnolliset kielemme ja niiden opettaminen eivät ole niin yksinkertaisia asioita kuin kielipeli #1: luonnollisen kielipelin sääntö ei ole (yksikäsitteinen) funktio vaan pikemminkin jonkinlainen relaatio. Sanoillahan on usein monia erilaisia (ja jopa hyvin ristiriitaisia) merkityksiä. Monia abstrakteja käsitteitä olisi hyvin vaikea (ellei mahdoton?) opettaa kielipelillä #1. Opettamiseen liittyy aina väärinymmärtämisen mahdollisuus, jne...

Ymmärrämme siis ensimmäisen kielipelimme #1 puutteet (ainakin osan puutteista), mutta unohtakaamme nämä puutteet vielä toistaiseksi...

15) Palaamme kvanttimekaaniseen maailmankuvaan: ajatelkaamme kirja joko a) on tuossa tai b) ei ole tuossa (tähän loppuu klassinen maailmankuvamme), tai sitten c) kirja on jotain on tuossa ja ei ole tuossa väliltä (superposition näistä kahdesta tilasta).

Äskeinen kohta c tuntuu hyvin vieraalta luonnollisten kieltemme ja niiden oppimisen kannalta. Tuntuisi, että niin sanoaksemme tulemme toimeen nollan ja ykkösen avulla. Kohdan c tapauksella ei näyttäisi olevan merkitystä luonnollisten kieltemme kannalta. Havainnoimamme makromaailma, johon luonnolliset kielet ja niiden opetus on kytköksissä, ei ole luonteeltaan kvanttimaailma.

16) Kuitenkin: tulevaisuudessa tehtäviimme kuuluu "opettaa" kvanttitietokoneita eli tietokoneita, jotka toimivat myös käyttäen mainitsemiani superpositiotiloja. Eikö silloin myös meidän opettajina tulisi "ymmärtää" tulevien kielten kvanttiluonne?

17) Kysykäämme: miten tulevaisuuden tietokoneiden kvanttikielet tulevat vaikuttamaan luonnollisiin kieliimme ja niiden opetukseen?