Šiuolaikinė fizika – į tiesą panašus mitas? Vartiklis

Kai 17-metis M. Plankas rengėsi stoti į Miuncheno un-tą, fizikos fakultetas jo pasirinkimui nepritarė: „Fizika – žinojimo sritis, kurioje beveik viskas atrasta. Kažin ar verta ją rinktis“.

Dar garsusis Viljamas Tomsonas^*) (1824-1907), stojęs ginti Keplerio (1571-1630) nuopelnų mokslui, pareiškė, kad fizikos padangėje visiškai giedra ir joje matyti tik du debesėliai: „netipiškas“ Michelsono ir Morlėjaus eksperimento rezultatas bei „katastrofa“ Relėjaus-Džinso dėsnyje^**). Tik vėliau iš vieno debesėlio prapliupo reliatyvumo teorijos, iš kito – kvantinės mechanikos liūtis!

Šiuolaikinės fizikos būklė

Įsivaizduokite, kad amžių pradžioje, buvo nuostabus žvilgantis brangakmenis. Jo tobula simetrija ir harmonija kaustė akį. Tačiau jis įtrūko ir suskilo į tūkstančius mažų gabaliukų. Tarkime, visi jie sukrito į plokščią dvimatį pasaulį vadinamą Plokštija, kurioje gyveno paslaptinga plokštiečių rasė. Plokštiečiai žavėjosi tų gabalėlių grožiu. Jų mokslininkai spėjo, kad jie atsirado iš neįsivaizduojamo grožio kristalo, kurį suskaldė Didysis sprogimas. Ir jie iškėlė uždavinį vėl iš naujo jį surinkti.

2000 m. jie dirbo, kol sulipdė du gabalus, kurių vieną pavadino „kvantine mechanika“, o kitą „reliatyvumo teorija“. Pusę amžiaus jie bandė juos sujungti, bet nesėkmingai. Tada keli maištingi jauni mokslininkai pasiūlė ereziją - gal tiedu gabalai susijungtų trimatėje erdvėje. Tai mokslo pasaulyje sukėlė ginčus. Mokslininkai nepasitikėjo niekad neregėta trimate erdve. „Kas neišmatuojama, neegzistuoja“, - skelbė jie.

Jaunieji mokslininkai nepasidavė ir grynosios matematikos priemonėmis įrodė, kad gabalai susijungia trimatėje erdvėje juos tinkamai pasukus. Tokia yra superstygų teorijos parabolė.

Dauguma mokslo filosofų (tarp jų, T. Kunas ir K. Poperis) pripažįsta, kad bet kurio atskiro reiškinio šiuolaikinio mokslo (tarkim, fizikos) duotas paaiškinimas negali būti absoliučiai teisingas, nėra vienareikšmis. Paimkim akmens kritimą. Niutono dėsniai, nors ir pakankamai tikslūs, iki galo nepaaiškina, kas vyksta, nes reikia panaudoti bendresnę Einšteino teoriją. Absoliučiai teisingas reiškinio aprašymas būtų panaudojus visos tikrovės vieningą teoriją, jei tik tokią teoriją būtų galima sukurti. O iki tol bet koks fizikinių reiškinių aprašymas liks tik galimu („galima ir taip paaiškinti“), priimtinu, panašiu į tiesą, tinkamą mūsų tikslams ir pan. Graikų kalba visus šiuos apibūdinimus galima išreikšti vienu žodžiu eikos. Ir čia pats laikas prisiminti, kad „Timėjuje“ Platonas savo samprotavimus apie suvokimą juslėmis, taigi, iš esmės, fiziką, pavadino eikos logos.

Įdomu tai, kad matematikoje reikalai, matyt, visai kitokie. Čia nereikalaujama sukurti vieningą visų matematinių objektų teoriją, kad su jos pagalba pamatytumėm tikrąją trikampio prasmę. Ir tegu Euklido erdvė tėra tik kokios nors bendresnės geometrijos atskiras atvejis – trikampio kampų suma lieka lygi 180^o, o ir kitų plokštumos figūrų savybės išlieka tokiomis pačiomis.

Šiandien visuotinai pripažįstama, kad bet kuris mokslas yra besivystantis, kad jame vienu metu varžosi kelios teorijos arba viena jų keičia kitą¹⁾. Tad anot Poperio, bet kuri teorija tėra hipotezė, drąsus ant pasaulio užtemptas teiginys, laukiantis patvirtinimo arba paneigimo. Pripažinimas visada tik laikinas: „mokslas ydingas, nes žmogaus rankų kūrinys“. Todėl mokslo negalime vadinti žinojimu griežtąja šio žodžio prasme (episteme), kaip jį naudojo Platonas ir Aristotelis. Netgi galima sakyti, kad visos teorijos lygiavertės ir nė viena nėra geresnė už kitą. Tiesiog jų šalininkai į tą patį reiškinį tarytum žiūri kitomis akimis. Tad anot Tomo Kuno, naujos teorijos kelią į pripažinimą grindžia priešininkus „atversdamos į savo tikėjimą“ („mokslo revoliucijos“ metodas).

Platono kūrybos tyrinėtojas Paulis Frydlenderis pasakojo, kad sutikęs konferencijos žinomą fiziką, paklausė, ar tas sutinka su Platono teiginiu, kad jo mokslas yra mitas. Fizikas atsakė teigiamai, kas Frydlenderiui buvo visai netikėta ir tai paskatino jį parašyti straipsnį apie antikos ir šiuolaikinio mokslo panašumus²⁾.

Nereikia manyti, kad „mitu“ (mythos) Platonas apibūdina išimtinai savo tradicines teogonijas primenančio pasakojimo formą ir fizika gali būti išdėstyta kažkokiu kitokiu būdu, nebūtinai mito, o, tarkim, nuoseklių silogizmų forma. Bet kokie tikslūs bebūtų silogizmai, jie mokslu (epistome) nepavers tai, kas juo nėra. Jie tik negriežtam dėstymui suteiks griežtą pavidalą, ir taip klaidindami. Kad tai neatsitiktų, kad forma neužtemdytų, o nušviestų dalyko esmę, Platonas ir renkasi tradicinio mito formą. Tačiau turime atminti, kad mitu pasireiškia ir tada, kai fantastinius Demiurgo, sakančio kalbas prieš dievų susirinkimą arba pasauliniame ąsotyje sumaišančio tapataus prigimtį su kitu, aprašymus keičia operacijos su skaičiais ir geometrinėmis figūromis arba gana natūralistiniai regėjimo kraujotakos ir kt. procesų aprašymai.

Platonas mitą aiškina kaip eikos logos - panašų, tikėtiną, o taip pat įtikimą pasakojimą³⁾. Kaip fizika besistengtų, aiškina Platonas, ji negali išeiti už panašumo ribų ir pasiekti tiesos, nes dėsto eikos apie dalykus, egzistuojančius eikones (panašumų) būdu⁴⁾ . Platono filosofijoje eikon ir eikasia įgavo ypatingą reikšmę. „Sakyti eikos“ reiškia kalbėti panašumais, kurti vaizdinius (ikonas), kaip daro dailininkai ir poetai. Pagal Platoną, fizika artimesnė menui nei mokslui⁵⁾. Skirtingai nuo mokslų, apmąstančių tai, kas suvokiama protu, fizika tiria jutimų pasaulį. Tačiau jutimais suvokiamų dalykų negalime žinoti, juos galime atvaizduoti arba, geriausiu atveju, sukurti. „Valstybėje“ Platonas aiškina, kad menininkas atvaizduoja ne lovos idėją, o amatininko pagamintą lovą. Taip ir fizikas aprašo ne protu suvokiamą kosmosą, o jo regimą, Demiurgo sukurtą įsikūnijimą. Todėl fiziko samprotavimai, kaip ir dailininko paveikslai, savo esme „panašumų panašumai“ ir „šešėlių šešėliai“, esantys „trečioje vietoje... nuo Valdovo ir tiesos“. Jie yra ne proto ar samprotavimų produktai, kaip Platono išvardinti matematiniai mokslai, o pačia žemiausia dvasine „eikasia“ (panašumo) savybe, sugebėjimu kurti panašumus arba spėti apie pagal juos apie nuspėjamą dalyką⁶⁾ .

Taigi žodžiu „mitas“ Platonas fizikos esminiu bruožu apibūdina gebėjimą ne aiškinti aplinkinį pasaulį, o jį aprašyti. Ką tai reiškia? Aiškindami reiškinį, mes išdėstome jo priežastis, t.y., bandom surasti kažkokį aukštesnio tikrovės lygmens esmę. Galiausiai esame priversti, kaip laikė neoplatonikai, įžengti į aukštesnio mokslo (metafizikos) ribas. Priešingai nei aiškinimas, aprašymas nepretenduoja nustatyti kokias nors priežastis ar pradus. Jis išverčia reiškinį į tam tikrą kalbą – matematiniais arba poetiniais simboliais ar spalvingais vaizdais. Tinkamas pavyzdys – astronomija Platono Akademijoje. Homocentrines Eudokso ir Kalipo sistemas dabar galėtume pavadinti matematiniais modeliais, nes 1) jie buvo grynai geometriniai dariniai; 2) kilo sprendžiant grynai geometrinį uždavinį, kurį, Simplicijaus liudijimu, suformulavo Platonas: reikia rasti paprasčiausių judėjimų apskritimu kombinacijų sistemą, kuri paknakamai tiksliai leistų nustatyti Saulės ir Mėnulio užtemimus, planetų judėjimo ypatybes, Mėnulio fazių kaitą ir pan. Argi sprendžiant šį uždavinį ką nors sužinome apie dangaus šviesulių prigimtį? Ar jo sprendinys vienintelis? Antikos astronomas – pirmiausia, geometras, kuris nesivadovauja jokiomis ne geometrinėmis prielaidomis. Todėl ir geometriniai modeliai buvo įvairiausi ir jie lengvai keitė vienas kitą, kai tik atsirasdavo naujų faktų ar naujų jų aprašymo metodų⁷⁾.

Ar tai galioja ir šiuolaikiniai fizikai? Dabar moksliniu laikomas reiškinio aiškinimas dėsniais. Tačiau bet kuris dėsnis – tos pačios teorijos dalis, o teorijos juk tik „drąsios hipotezės“, kurių skaičius neribotas. Kiekviena jų pateikia savus dėsnius ir savus reiškinių „aiškinimus“. Taigi ir dabar ne aiškiname, o aprašome pasaulį, t,y. turime jo „ikoną“. Atkreipkite į šios sąvokos imlumą. Platonui nėra reikalo vardinti daugybės fizikinių teorijų – jam pakanka pavadinti fiziką ikona, kad taptų aišku, kad pavyzdys, nuo kurio ji nupiešta, gali turėti kiek tik nori kitų atvaizdų-ikonų. Be to. „Timėjuje“ tiesiai pasakyta, kad joks samprotavimas apie suvokiamą jutimais, vadinasi ir paties Platono samprotavimas, negali būti nenuginčijamas ir pastovus, t,y, galutinis.

Susimąstykime – juk Platonas kažkokiu keistu būdu nuspėjo visus naujojo mokslo bruožus, labiausiai išryškėjančius būtent dabar. Kaip jam pavyko tai įžvelgti? Gal mes tik patys save apgaudinėjame, jo žodžius priimdami mums palankia linkme?

^*) Viljamas Tomsonas, baronas Kelvinas, (William Thomson, 1824-1907) – škotų fizikas (plačiau žr. >>>>>).
Labai jauno amžiaus, baigęs Kembridžo un-tą, tapo Glazgovo un-to Gamtos mokslų profesoriumi, kur į mokymo procesą įnešė svarbių naujovių. Jis labai rūpinosi naujų instrumentų kūrimu, dalyvavo povandeninio transatlantinio telegrafo kabelio tarp Airijos ir Niufoundlando projekte, būdamas valdyos nariu ir konsultantu elektros teoriniais klausimais. Padėjo suformuluoti Antrąjį termodinamikos dėsnį. Jis aiškino, kad jei entropija nuolat didėja, tai galiausiai visoje Visatoje išsilygins temperatūra ir tai pavadino Visatos „šilumine mirtimi“. 1847 m. pareiškė, kad fizikoje jau nėra ką atrasti, o „teliko tik vis tikslesni matavimai”.

^**) Relėjaus-Džinso dėsnis bando klasikiniais terminais aprašyti absoliučiai juodo kūno atitinkamos temperatūros elektromagnetinio spinduliavimo spektrinį ryškumo spektrą visiems bangų ilgiams. Bangos ilgiui l jis yra:

Kur c yra šviesos greitis, k - Bolcmano konstanta, o T – temperatūra Kelvino škalėje. Tuo tarpu dažniui v formulė yra:

Pirmąkart l^-4 priklausomybę 1900 m. pateikė britų lordas Relėjus (John William Strutt‘as, 3-iasis Rayleigh‘o baronas, 1842-1919), beje, atradęs ir argoną, už kurį 1904 m. gavo Nobelio premiją. Galutinę versiją 1905 m. išvedė Relėjus kartu su Dž. Džinsu (James Hopwood Jeans, 1877-1946).

Relėjaus-Džinso dėsnis atitinka eksperimentinius duomenis ilgoms bangoms (mažiems dažniams), tačiau stipriai nuo jų skiriasi trumpoms bangoms (dideliams dažniams). Tas neatitikimas įgavo „ultravioletinės katastrofos“ pavadinimą.
Dėsnio korekcija yra Planko dėsnis.

¹⁾ Anot P. Fejerabendo, mokslas vystosi konkuruojant nesuderinamom teorijom, naudojančiom visiškai skirtingus metodus ir sąvokas. Mokslininko kūrybingumo pagrindu laikomas kuo didesnio kuo labiau neįprastų ir drąsių hipotezių skaičiaus iškėlimas. „Daruk, ką nori!” – vienintelis progresui neprieštaraujantis principas.
Tuo tarpu T. Kunas laiko, kad mokslininkai „normalaus vystymosi“ laikotarpiu dirba vieningos „paradigmos“, apibrėžiamos fundamentaliųjų teorijų ir tyrimų metodų rinkiniu, rėmuose. Laikas nuo laiko paradigmos keičiasi, įvyksta vad. „mokslo revoliucija“, visiškai pakeičianti ankstesnį pažinimo lygį.
Daugumą šiuolaikinių mokslo vystymosi koncepcijų galima suskirstyti į vad. „evoliucines“, kuriose alternatyvių teorijų varžymasis pateikiamas kaip rūšių kova dėl išgyvenimo (S. Tulminas), ir diskretines, neigiančias mokslo progreso nenutrūkstamumą (T. Kunas). Dar yra koncepcijų, apjungiančių tų dviejų kraštutinumus (L. Laudanas, I. Lakatos).

²⁾ žr. P. Friedlander. Structure and destruction of the atom according to Plato‘s Timaeus, 1949

⁴⁾ Panašiu būdu savo poemoje eikos panaudoja ir Parmenidas – kai Deivė, pabaigusi „tikrąjį žodį ir kalbą apie būtį“, imasi pasakoti apie kosmoso sandarą. Ji kreipiasi į jaunuolį (B 8 DK):
„Skelbiu tau šią pasaulio sandarą labai tikėtiną,
Ir tegu neapšoka tavęs mirtingųjų pasaulėžiūra“.

Čia tikėtinas (eoikota) – galimas su kitais mirtingųjų požiūriais, tad negalutinai tikras, tačiau skirtingai nuo tų „panašus“, „tinkantis“ tiesai (kaip tinka gražūs aprėdai), t.y. pasaulio sandara gana padori, kad apie ją žmogui galėtų pasakoti Deivė. Parmenidas naudoja ir žodį „mitas“ (B 8 BK):
„Lieka tik kelio mitas...“

Įdomiausia, kad po šių žodžių prasideda garsusis tikrosios būties požymių vardijimas: „esatis nepagimdyta, nežūsianti, visuminė, vienarūšė, ... čia jos ne daugiau nei ten“ ir pan.

⁵⁾ Šį požiūrį palaiko Kornfordas, komentaruose “Timėjui” rašęs: „Poezija gali būti išmone, panašia į tiesą ir ne iki galo melaginga. ‚Timėjaus“ kosmologija yra poezija, atvaizdas, kuris, gali būti, tinka tiesos perdavimui labiau nei kitos kosmologijos.... ‚Timėjus‘ ne mažesniu, o gal ir didesniu laipsniu poma nei Lukrecijaus ‚De rerum natura‘“ F.M. Cornford. Plato‘s Cosmology. The Timaeus of Plato translated with a running commentary, 1937

⁶⁾ „Valstybės“ 6 kn. pabaigoje Platonas išvardija 4-is dvasios sugebėjimus, kurių dėka siela priima įvairius būties lygius. Pirmieji du – protas ir samprotavimas – nukreipti į suvokimą protaujant. Jų pagalba siela pažįsta, tiesa ne visad pakankamai aiškiai. Grynas protas be priemaišų (nous) yra dievų ir mažos žmonių saujelės nuosavybė ir panašus į žvilgsnį, akimirksniu aprėpiantį daiktą ir visas jo savybes. Tuo tarpu samprotavimas (dianoia) yra palaipsnis ėjimas nuo priežasties prie pasekmės, prie aiškesnio. Du paskutinieji – tikėjimas (pistis) ir panašumas (eikasia) nukreipia sielą prie suvokiamumo juslėmis. Jų dėka atsiranda nuomonės. Tarp jų nustatomos proporcijų santykiai: „Kaip pažinimas [t.y., protas] yra santykyje su tikėjimu, taip samprotavimas su panašumu“. Taigi, jei tikėjimas yra proto analogas, tai jis yra toks pat belaikis ir netikėtas, kaip ir intuicija. Jis atsiranka, kai mes, įsitikinę dalyko akivaizdumu, įtikim tuo, ką matom. Tikėjimą galime pavadinti akimirksniniu įsitikinimu. Tuo tarpu eikasia neįtikinėja niekuo, jam daiktai neturi aiškumo. Panašią būseną patiria žmogus, bandantis rūke įžvelgti kažkokius neaiškius kontūrus ir nuspėti, kas ten - medis? žmogus? gyvūnas? – perrenkamos galimi variantai, nežinant, ties kuriuo apsistoti. Eikasia ir samprotavimas vienodai dinamiški, tuo tarpu tikėjimas ir protas yra statiški. Fizika tampa tokio dvasinio sugebėjimo, kuris nuolat spėlioja pagal atvaizdą, tačiau niekada iki galo neatspėja, produktu.

⁷⁾ Eudokso mokinys Kalipas peržiūrėjo ir išplėtė savo mokytojo teoriją, prie jo 26-ių sferų pridėjęs savas 6-ias. Aristotelis, savo ruoštu, pasiūlė 55-ių sferų sistemą, tačiau peripatetikų mokykloje, matyt, buvo ir kitokių astronominių modelių.