1

Materiał zaliczeniowy z przedmiotu „Podstawy filozofii przyrody” dla studiów

stacjonarnych Uniwersytetu Przyrodniczeg

o we Wrocławiu (semestr zimowy

2014/2015)

Materiał skompilowany przy wykorzystaniu pozycji: W. Dyk, Człowiek w

rozszerzającym się Wszechświecie, Szczecin 2003 oraz M. Heller, Filozofia

Przyrody

, Kraków 2004.

Czym jest filozofia przyrody?

Filozofia przyrody jest w najszerszym zakresie rozumiana, jako nauka filozoficzna o

istocie bytów materialnych nieożywionych i ożywionych. Zasadza się na:



Odkrywaniu

za pomocą rozumu istoty rzeczy, która ukrywa się pod pozornym

obrazem zmienności



Założeniu, że istnieje idealny porządek, ład i harmonia, co stanowi istotę

kosmosu



Szukaniu

adekwatnych metod poznania świata, co daje możliwość obserwacji

zjawi

sk, ich uogólniania, by zbliżyć poznanie ludzkie do świata rzeczy

Filozofia przyrody jest nauką humanistyczną, która zajmuje się istotą bytów

materialnych tak ożywionych, jak i nieożywionych. Dzielimy ją, zatem na dwa działy:

filozofii przyrody nieożywionej i filozofii przyrody ożywionej.

Przedmiot i metoda filozofii przyrody:

W naukach przyrodniczych przedmiotem badania jest zjawisko (to, co daje się

zaobserwować, zmierzyć/lub zespół zjawisk, czyli proces), który wyjaśniamy przez

wskazanie innego zjawiska

już znanego. Celem nauk przyrodniczych jest utworzenie

(

zastosowanie) teorii wyjaśniającej, sprawdzalnej, w języku empirycznym, podającej

istotę zjawiska.

Przedmiotem materialnym filozofii przyrody jest rzeczywistość materialna lub inaczej

– byt podpadający pod zmysły i podległy zmianom. Przedmiot formalny filozofii

przyrody zależy od stosowanej przez nią metody, a metoda – od przedmiotu

formalnego. Nim zwrócimy uwagę na metodę, możemy ogólnie stwierdzić, że

przedmiotem formalnym są ogólne własności bytu materialnego. Filozof przyrody

abstrahuje od materii zorganizowanej w indywidualne byty, a zajmuje się materią w

ogólności. Przedmiot filozofii przyrody musi, zatem podpadać pod zmysły i być

możliwy do ujęcia umysłowego. Te najogólniejsze własności bytu to: rozciągłość,

2

przestrzenność, czasowość i zmienność. Byt materialny jest rozciągły, bo zajmuje

miejsce w przestrzeni i czasie oraz podlega zmianom. Abstrahując od cech

indywidualnych bytu i charakterystyki danego gatunku, filozof przyrody pragnie

poznać własności istotowe (istota bytu określa to, czym byt jest, dzięki temu jest tym,

a nie innym bytem), gatunkowe i międzygatunkowe bytów materialnych.

W przypadku materii, fizyk bada ją w aspekcie zjawiskowym, a filozof przyrody

rozpatruje ją czysto intelektualnie, docierając do ostatecznych zasad ontologicznych

leżących u podstaw każdej substancji.

Filozofia przyrody, dzięki właściwemu sobie przedmiotowi formalnemu, swoistej

metodzie, jest nauką autonomiczną, to znaczy różną od metafizyki i od nauk

szczegółowych.

Ta sama rzeczywistość może być badana w różnych aspektach, które w

konsekwencji wzajemnie się uzupełniają. Są to różne, niewykluczające się

wzajemnie aspekty. Stąd, słuszny jest postulat, by, dążąc do uproszczeń, nie

zacierać różnic między filozofią a nauką. Świadomość różnic powinna towarzyszyć w

uwzględnianiu konkretnych realiów rozwoju nauki. Na jej rozwój mogą mieć wpływ

zarówno argumenty racjonalne, socjologiczne, jak i empiryczne.

Koncepcje filozofii przyrody:

a) Synteza nauk przyrodniczych

– wychodzi się od faktu, że istnieje wiele

dziedzin nauk przyrodniczych. Każda dziedzina wiedzy dochodzi w procesie

badawczym do określonych wniosków. Wnioski te uwarunkowane są

językiem, metodą, przyjmowaną strukturą teoretyczną (teoriami). Osiągnięcia

poszczególnych gałęzi wiedzy, wzięte sumarycznie, nie dają całościowego

poglądu na świat materialny. Czasami wydaje się, że ogólny obraz świata

rozmywa się, bądź zamazuje w wyniku otrzymanych sprzecznych wniosków

trudno się temu dziwić, bo nauki przyrodnicze posługują się metodami

ilościowymi, analitycznymi, stąd, – jako konsekwencję tak prowadzonych

zadań – mamy fragmentaryczny, wycinkowy obraz świata. Na tej podstawie,

filozofia przyrody

– z racji przyjętej metody syntetycznej, całościowej

(holistycznej) byłaby widziana, jako konieczne dopełnienie nauk

przyrodniczych.

Wyróżniamy

dwie

próby

zsyntetyzowania

nauk

szczegółowych:

3



Pozytywistyczną – Koło Wiedeńskie, postulat, aby dokonać syntezy

wszystkich nauk pod kątem fizyki. Twierdzenia fizyki dotyczą

przestrzenno-czas

owych relacji między zjawiskami, dlatego one

najlepiej wyrażają prawdę o świecie. Inne nauki, a w tym i

humanistyczne, powinny przełożyć swe zdania, tezy na tezy fizykalne.



Marksistowska

– filozofia jest nauką o najogólniejszych prawach

rozwoju całej rzeczywistości (przyrody, społeczeństwa i myśli). Filozofia

wyrasta z uogólnienia osiągnięć nauk szczegółowych.

b)

Nauka „na początku” – początek ten można rozumieć dwojako: po pierwsze,

jako tło historyczne powstawania nauk przyrodniczych, po drugie – tło

chronol

ogiczne równoległego rozwoju nauk szczegółowych i filozofii przyrody.

W odniesieniu do pierwszego znaczenia, filozofia przyrody jest widziana, jako

prekursorka nauk filozoficznych. Dalej poszczególne dziedziny wiedzy

przyrodniczej kształtowały własny język i metody, stając się przez to

niezależne od filozofii. W drugim znaczeniu filozofia daje impuls do rozwoju

dziedzin wiedzy przyrodniczej, ale nie odrywa się od nich, to znaczy w

dalszym ciągu stawia naukom przyrodniczym nowe zadania i suponuje nowe

odpowi

edzi, daje kierunki nowych rozwiązań. Filozofia przyrody nieustannie

buduje nowe hipotezy, wysuwa nowe koncepcje, a nauki przyrodnicze

rozwiązują je przez kształtowanie nowych metod empirycznych. Tak na

przykład, teoria atomistyczna sformułowana przez Demokryta z Abdery i

Leukipposa doczekała się potwierdzenia dopiero w XVIII wieku przed Daltona.

Nie wszystkie jednak hipotezy wysuwane przez filozofię przyrody zostają

przyjęte i potwierdzone przez przyrodników, niektóre z nich zostają w trakcie

rozwoju nauk

przyrodniczych odrzucone, na przykład hipoteza o istnieniu

eteru we wszechświecie.

c) Filozofia przyrodoznawstwa

– w ramach tej koncepcji wskazuje się, że

przedmiotem filozofii przyrody jest analiza logiczna metod i języka nauk

przyrodniczych. Traktuje się tutaj filozofię przyrody nie, jako naukę o

rzeczywistości, ale naukę o poznaniu. W każdej nauce występują teorie o

rzeczywistości, stąd filozof analizowałby nie bezpośrednio przyrodę, ale

zdania o przyrodzie, prawa przyrodnicze, teorie, założenia początkowe i

podstawowe pojęcia. Filozofia przyrody nie poszerza wiedzy, nie ma żadnych

4

faktów i realnych przedmiotów, ale analizuje język, sposoby uzasadniania i

metody nauk przyrodniczych.

d) Filozoficzne poznanie przyrody

– koncepcja nawiązuje do Arystotelesa i jest

reprezentowana przez tomistów; filozofia przyrody jest rozumiana, jako

metodyczna refleksja filozoficzna nad całością „rzeczy i procesów istniejących

lub zachodzących niezależnie od człowieka, jako ich świadomego

obserwatora”; wyróżnia się ujęcia:

Ujęcie tradycyjne – zakłada arystotelesowskie pojęcie nauki oraz

tradycyjny podział nauk według stopnia abstrakcji. W pierwszym stopniu

abstrakcji przedmioty zależą od materii realnie i logicznie. W drugim

stopniu, przedmioty, chociaż ogólnie zależą od materii, to jednak nie

zależą od niej wtedy, gdy zajmuje się nimi intelekt (na przykład liczba,

linia). Przedmioty te należą do matematyki. W trzecim stopniu abstrakcji

przedmioty nie zalezą w sowim istnieniu od materii (na przykład anioł,

Bóg), albo istnieją w materii (substancja, jakość, możność, akt, jedność,

wielość) – przedmioty te należą do metafizyki. Przyjmując ten podział,

filozofię teoretyczną dzieli się na trzy działy: filozofię pierwszą

(metafizykę), matematykę oraz fizykę (ujmującą konkretną substancję

złożoną z materii i formy). W tradycji zwykle zaliczano, filozofię przyrody

do nauk przyrodniczych, bądź do metafizyki.

Ujęcie autonomiczne – wyniki badań przyrodniczych opracowuje się

nie za pomocą analizy logicznej, ale metodami filozoficznymi. Filozofia

przyrody opiera się na faktach nauk przyrodniczych i, po pierwsze,

czyni nad nimi filozoficzną refleksję, zgodnie z własnymi metodami i za

pomocą własnych pojęć, tak, aby uczynić z faktów naukowych

składową systemu filozoficznego, aby w konsekwencji wyprowadzić z

systemu filozoficznego filozoficzne wnioski, a po drugie, wychodzi z

faktów przyrodniczych, uwzględniając w nich filozoficzną refleksję.

W tym ujęciu filozofia przyrody różni się od nauk przyrodniczych i od

metafizyki. Wskazuje się przy tym na poznanie bytów materialnych od

strony ich istoty i od strony empiriologicznej. Filozofia przyrody bada byt

od strony jego istoty, a nauki przyrodnicze badają byt w aspekcie

zjawiskowo-empiriologicznym.

5

„filozofię w nauce” – uprawianie filozofii w kontekście nauki,

wykrywanie autentycznie filozoficznych zagadnień uwikłanych w

problematykę naukową. W praktyce badawczej problemy filozofii i nauk

przyrodniczych przenikają się wzajemnie. To wzajemne przenikanie nie

powoduje zatracenia odrębności metodologicznej i epistemologicznej

obu dziedzin wiedzy. Koncepcja ta: a) uznaje wypływ idei filozoficznych

na powstawanie i ewolucję teorii naukowych, b) wskazuje na to, że

szereg tradycyjnie filozoficznych problemów jest uwikłany w teorie

empiryczne,

c)

filozoficznie

analizuje

uwarunkowania

nauk

empirycznych. Uprawianie nauki zakłada, że przyroda jest:

1.

Matematyczna /racjonalna

– przyrodę można opisać

za pomocą aparatu matematycznego, wskazuje ona, że

przyroda jest racjonalna, dostępna naszemu językowi

oraz nie jest skomplikowana w stosunku do naszych

możliwości poznawczych

2.

Idealizowana

– daje możliwość przybliżenia obrazu

świata przez proste modele matematyczne; przy

modelowaniu przyrody zakłada się jej obserwacyjną

stabilność.

3.

Elementarna

– wyraża dążenie do schodzenia na

coraz niższy poziom ustrukturyzowania bytu

4.

Cechuje

się jednością – objawia się w poszukiwaniu

teorii unifikacyjnych, tłumaczących w ramach jednej

nauki, na przykład fizyki, cały materialny i żywy świat

Założenia te można rozpatrywać z punktu widzenia bądź

ontologicznego bądź teoriopoznawczego.

6

Początki filozofii przyrody

Swoje oczarowanie porządkiem i harmonią panującą w przyrodzie Grecy utrwalili

rozciągnięciem wyrazu kosmos (gr. piękny, ozdobny) na oznaczenie całego

wszechświata. Niezwykła harmonię można również dostrzec w budowie organizmów

żywych. Nic, więc dziwnego, że w odczuciu Greków świat był raczej organizmem niż

czymkolwiek innym.

Należało, zatem wyjaśnić funkcjonowanie świata, podobnie, jak

się wyjaśnia funkcjonowanie organizmów. Nieprzypadkowo filozofów przyrody

nazywa się fizjologami.

Niemal odruchem wobec funkcjonującej całości wydaje się chęć rozłożenia jej na

najprostsze składniki. Zrozumiemy sposób działania, gdy przekonamy się, co jest „na

dnie”. „Wydaje się – pisał Arystoteles o wysiłkach fizjologów, – że najbardziej

elementarne ze wszystkich ciał jest to, z którego, jako pierwszego, powstają przez

łączenie wszystkie inne”. Wkrótce na określenie „najbardziej elementarnego” powstał

termin techniczny arche. W

języku potocznym termin ten oznaczał początek w sensie

czasowym (np. początek dnia), w filozofii przyjął znaczenie zasady (łac. Principium)

lub tworzywa, ale najbardziej zasadniczego.

Odpowiedzi pierwszych fizjologów na pytanie o arche opierały się na naiwnym

uogólnieniu prostych obserwacji: do życia potrzebne jest ciepło, woda, powietrze,

więc zasadą przyrody jest ogień (Heraklit), woda (Tales) lub powietrze

(Anaksymenes). Ale greccy

bardzo szybko przeszli od „grubych obserwacji” do prób

uchwycenia czynnika nieobserwowalnego, który by wyjaśniał „to, co widać”. Analizę

taką zastosował Anaksymander. Według niego, arche musi mieć własność

nieskończoności, – bo z niego wyłania się wszystko i nieokreśloności, – bo daje

początek różnorakim bytom. Dobra terminologia staje się ważnym elementem

dociekań filozoficznych: na określenie swojego arche Anaksymander użył greckiego

terminu apeiron

– bezkres.

Stosując terminologię jońskich filozofów przyrody, dla pitagorejczyków arche, jako

wyraz kosmicznej proporcji, czyli harmonii b

yła liczbą, a dla atomistów (Leucypa,

Demokryta, później Lukrecjusza) – atomami, czyli niepodzielnymi składnikami

materii. Pitagorejczycy wznieśli się na wyżyny abstrakcji, otwierając matematyce

drogę do nauk o przyrodzie, atomiści wybrali kierunek „w głąb”, ale ani jedni, ani

drudzy nie poprzestali na bezpośrednim świadectwie zmysłów, lecz poszukiwali

czynników „wykrywalnych myśleniem”, które czyniły zrozumiałym to, o czym mówi

doświadczenie zmysłów.

7

Filozofia przyrody zapoczątkowała dzieje europejskiej filozofii. Nauczyła człowieka

liczyć na możliwość swojego rozumu. Nawet, jeśli odpowiedź nie jest oczywista,

warto postawić pytanie. Z pytaniem trzeba zmierzyć się za pomocą naturalnego

ludzkiego wyposażenia – myślenia i świadectwa zmysłów. Jońscy filozofowie zrobili

pierwsz

y krok w kierunku krytycyzmu i samokrytycyzmu. Pierwszy stwarza sytuację

pytania, drugi nie pozwala przyjąć byle, jakiej odpowiedzi. Zapoczątkowali dwa, być

może najważniejsze elementy strategii badań filozoficznych:

1

– terminologia, lub ogólniej, język filozoficzny. Wyrażenia filozoficzne bywają

zapożyczane z języka codziennego, ale ich potoczne znaczenia zostają potem

przystosowane do nowej dziedziny zastosowań. Jeżyk techniczny filozofii jest

wstępnym warunkiem ścisłości dociekań, a ewolucja doktryn filozoficznych w dużej

mierze polega na ewolucji pojęć. Doktryna czy system nie mogą powstać, jeśli nie

mają odpowiednio przygotowanych pojęć. Ewolucja pojęć prowadzi do nowych pytań.

Bez właściwego języka pytania pozostają niewidoczne.

2

– metoda, czyli „sposób systematycznie stosowany”. Bez metody jest

przypadkowość, ale nie ma autentycznego badania. Metoda liczy się nie mniej niż

wyniki, bo dobra metoda zawiera w sobie zapowiedź dalszych wyników. Niekiedy

wynikiem może być nowa metoda. I jest to wynik doniosły, gdyż z reguły otwiera

nowe dziedziny badania. Filozofowie jońscy zapoczątkowali dwie metody badawcze:

A

– analizy – rozkładu (zwykle tylko myślowego) na prostsze składniki, by dojść do

składników elementarnych (poszukiwanie arche)

B

– indukcji – przechodzenia od pojedynczych obserwacji do ogólnych wniosków

(woda jest potrzebna roślinom i zwierzętom do życia, a więc woda jest arche

przyrody).

Co natomiast pierwsi myśliciele greccy dali samej filozofii przyrody?

1

– świadomość, że przyroda wymaga intelektualnego usprawiedliwienia. Nie można

jej

przyjmować, jako bezdyskusyjnej danej, lecz należy poszukiwać racji

uzasadniających jej strukturę, a nawet ją samą w ogóle.

2

– przekonanie, że przyrodę można usprawiedliwiać przez zredukowanie jej do

elementarnych

zasad. Zasady te nie muszą być fizycznymi częściami całości, jak na

przykład woda, czy atomy, mogą być elementami metafizycznymi lub logicznymi, jak

np. apeiron czy liczba.

3

– u podstaw tych wszystkich osiągnięć kryje się milczące założenie, że

rzeczywis

tość przyrodniczą (a potem w ogóle całą rzeczywistość) da się

8

usprawiedliwić (w sensie uzasadnić, odkryć kryjące się za zjawiskami zasady –

usprawiedliwienie brzmi, jakby przyroda popełniła jakąś zbrodnię…); że istnieją jakieś

fundamentalne racje, dzięki którym przyroda (rzeczywistość) istnieje. Dociekanie tych

racji stanowi sens bycia filozofii (tzw. problem racjonalności przyrody). To milczące

założenie zostanie sobie w pełni uświadomione przez filozofów dopiero w

średniowieczu, kiedy to jednym z bardziej dyskutowanych zagadnień stanie się tzw.

intelligibilitas

entis

,

czyli

podstawowa

zrozumiałość

bytu.

Nowożytnym

odpowiednikiem tego zagadnienia jest coraz częściej zadawane pytanie:, dlaczego

przyrodę można opisywać matematycznie? Niekiedy to pytanie nazywa się

problemem matematyczności przyrody.

Najważniejsze aspekty przejścia od myślenia mitologicznego do filozofii:



Demitologizacja

przyrody, czyli odejście od przedstawiania poszczególnych

aspektów przyrody, jako obrazów, np. bogów



Pojawienie

się wizji uporządkowanego kosmosu – w myśleniu filozoficznym

świat rozumiany jest, jako jedność regulowana za pomocą zasad

regulowanych przez człowieka



Poszukiwanie

ogólnych wyjaśnień zachodzących w przyrodzie zjawisk



Uznanie

człowieka za obserwatora, który nie ma wpływu na zachowanie

świata



Krytyczna debata nad

poglądami



Dążenie do spójności, zwartości i niesprzeczności poglądów

W młodej myśli greckiej zaczęło się powoli pojawiać:



Rozróżnienie miedzy światem zjawiskowym a rzeczywistością



Przekonanie

, że pod zmiennością zjawisk kryje się zasada trwałości

9

Platon

– filozoficzny mit o stworzeniu

Uświadomienie sobie różnicy pomiędzy cechami konstytutywnymi, stanowiącymi

istotę, i cechami przypadkowymi, tylko luźno związanymi z danym pojęciem było

gigantycznym osiągnięciem greckiej filozofii zawdzięczanym rozważaniom Sokratesa

na temat istoty sprawiedliwości (w etyce).

Platon, jako

uczeń Sokratesa poszukiwał zrozumienia w najprostszych przypadkach,

w tym geometrii. Zastanawiał się gdzie szukać istoty kuli, kuli idealnej odmiennej od

materialnych jej reprezentacji, będących zaledwie niedoskonałymi podobieństwami.

Mamy tu do czynienia z jednym z

najdonioślejszych dylematów filozoficznych: spór

pomiędzy esenscjalizmem (istnieją istoty i wiedza o nich jest możliwa, otwiera drogę

dla metafizyki

) a nominalizmem (jakakolwiek wiedza ogólna, różna od poznania tego,

co uchwytne zmysłami, sprowadza się tylko do nazw, sprowadza się do skrajnego

empiryzmu).

Platoński esensjalizm ma dwa aspekty:

1. Aspekt metafizyczny

– świat idei zawsze istnieje, ale nigdy nie staje się,

podczas, gdy świat dostrzegalny zmysłami staje się, ale nie jest.

2. Aspekt teoriopoznawczy

– wiedza o ideach jest pewna, wiedza o rzeczach

dostrzegalnych

zmysłowo – tylko prawdopodobna

Konieczność istnienia i pewność poznania to przymioty świata idei. Przypadkowość i

prawdopodobieństwo to cechy świata poznawalnego zmysłami.

Osiągnięcia Platońskiej filozofii przyrody:

1.

Rozciągnięcie Sokratesowego rozumienia istoty na wszystkie rodzaje

bytów. Odtąd, przez wiele stuleci, filozofia będzie starała się pomijać to, co

przypadkowe, a zatrzymywać swoją uwagę na tym, co konieczne.

2.

Warunkiem istnienia „rzeczy poznawalnych zmysłami” (cieni) jest istnienie

idei.

3.

Teoria idei zastosowana do „bytów matematycznych” stworzyła pierwszą

filoz

ofię matematyki, (jeśli nie brać pod uwagę dość prymitywnych jeszcze

rozważań Pitagorejczyków), a „teoria cieni” stała się pierwszą próba

wyjaśnienia, dlaczego przyroda jest matematyczna.

4. Idee

stanowią podstawę stwarzania cieni. Przy okazji doktryny o

stwo

rzeniu zaczyna się zarysowywać później tak fundamentalne w filozofii

rozróżnienia na byt konieczny i byty przygodne.

10

Arystoteles - fizyka

Arystoteles d

ał światu pierwszy całościowo opracowany system filozoficzny, którego

jedynym celem była chęć poznania, „jak było naprawdę, a jedynymi środkami do tego

celu

– wierność zasadom logiki (krytycyzmu, racjonalizmu) i świadectwu zmysłów

(empiryzm).

Istotą rzeczy jest jej substancja. Istoty rzeczy istnieją w samych

rzeczach.

Zapoczątkował także metodologiczną systematyzację. Przed przystąpieniem do

analizy zagadnienia należy najpierw rozstrzygnąć, do kompetencji, jakiej nauki

analiza ta należy. Arystoteles odróżniał trzy rodzaje bytów:

a) Rzeczy

istniejące oddzielnie i nieruchome

b) Rzeczy

istniejące oddzielnie i ruchome

c) Rzeczy

nieistniejące i nieruchome

Rzeczy istniejące oddzielnie i to – jak zobaczymy wkrótce – substancje, których

istota polega na tym, że nie muszą istnieć „w czymś innym”. Podleganie ruchowi

należy tu rozumieć, jako szeroko pojmowalną zmienność. Trzem rodzajom bytów

odpowiadają trzy podstawowe nauki:

a) METAFIZYKA

b) MATEMATYKA

c) FIZYKA

Czym jest substancja? Pojęcie substancji zawiera cztery podstawowe

charakterystyki:

1. Stanowi

istotę rzeczy

2. Jest

podłożem, czyli substratem (coś tak bardzo fundamentalnego, bez

czeg

o wszystko inne nie może istnieć)

3. Jest

czymś indywidualnym

4. Jest

czymś oddzielonym, (czyli istniejącym samodzielnie)

Substancjami, jeśli są podległe ruchowi zajmuje się fizyka.

11

Fakt istnienia ruchu zostaje podniesiony przez Arystotelesa do rangi zasady.

Poważną trudnością w zrozumieniu charakteru fizyki Arystotelesa jest to, że myślimy

o niej obciążeni skojarzeniami z fizyką współczesną. Istnieje wiele interpretacji

fundamentalnego dla fizyki Arystotelesa

założeniu zrozumiałości ruchu (intelligibilitas

motus).:

A.

Zgodnie z interpretacją tradycyjną, fizyka Arystotelesa jest oparta

wyłącznie na doświadczeniu zmysłowym.

B.

Ale czym jest doświadczenie zmysłów? Empiria oznaczałaby jakąś

obiektywizację wiedzy, wywodzącą się z pewnego rodzaju zażyłości z

poznawalną zmysłami rzeczywistością

C.

To, co dane u Arystotelesa, wywodzi się raczej z logik, niż z jakiegokolwiek

doświadczenia, co nadałoby fizyce status metodologicznej wiedzy o

przyrodzie.

D.

Głównym zadaniem fizyki jest poszukiwanie metod nauk przyrodniczych.

Jak mo

żliwy jest ruch? Odpowiedź znaleźć można w teorii aktu i możności:

Załóżmy, że w trakcie ruchu A przechodzi w B. Żeby mógł wystąpić ruch, B musi pod

jakimś względem różnić się od A, ale musi także istnieć między nimi związek –

inaczej nie byłoby ruchu, ale zniknięcie A i pojawienie się B. Tym, co łączy A z B, to

możność (potencjalność). Tym, co różni B od A to akt. Gdy A przejdzie w B,

możność zostanie zaktualizowana. Ruch Arystotelesa to bardzo szeroko rozumiana

zmiana, a jego teoria ruchu to po prostu met

afizyka zmienności.

Teoria hylemorfizmu

W ruchu substancjalnym następuje zmiana substancji – standardowymi przykładami

Arystotelesa są powstawanie i ginięcie żywych organizmów. W tym przypadku

możność i akt dotyczą istoty, a więc można do nich dojść jedynie drogą analizy

rozumowej. Niedostrzegalny zmysłami, czysto możnościwy materiał nazywa się

materią (hyle), a kształt, który konstytuuje jego substancję, nazywa się formą

substancjalną (morphe). Ani materia, ani forma nie są samodzielnymi bytami,

dopiero ic

h połączenie tworzy substancję.

12

Kartezjusz (Rene Descartes)

– mechanicyzm

Wynalazł skuteczną metodę przekładania stwierdzeń geometrycznych na równania

algebraiczne, tworząc w ten sposób geometrię analityczną. Otworzyło to także

możliwość jej zastosowania do opisu (a nie jedynie wykonywania obliczeń) zjawisk

przyrodniczych

. Dzięki nowej metodzie łatwo opisać konfiguracje ciał, ale znaczenie

trudniej jej ewolucję w czasie, czyli samo zjawisko ruchu. Przejście od jednej

konfiguracji ciał do drugiej nabiera cech nieciągłości. Fizycznie nieciągłości tej

odpowiada zderzenie. I dlatego też kartezjańska mechanika jest mechaniką

bezpośredniego kontaktu: zderzeń, tarć, zawirowań – mechanika czysto

geometryczna bez pojęcia siły – mechanika bez dynamiki.

Trzy zasady mechaniki Kartezjusza:

1. Prawo

bezwładności – „[…] każda rzecz trwa zawsze w tym samym

stanie i nie

zmienia się nigdy, tylko pod wpływem przyczyn

zewnętrznych.”

2. Prawo

ruchu

prostoliniowego

– ciała dążą do ruchów

prostoliniowych i jedynie na skutek zderzeń z innymi ciałami ich tory

odchylają się od prostoliniowości.

3. Prawo

zderzeń – przedstawia mechanikę zderzeń dwóch ciał – robi

to błędnie, bo brak jest dopracowanego pojęcia pędu.

Geometria Kartezjusza

charakteryzowała się zaskakującą cechą – istota ciał

ma

terialnych jest rozciągłość, a przestrzeń pusta, niewypełniona ciałami, nie może

istnieć. Świat według Kartezjusza to rodzaj maszyny działającej na zasadzie czysto

mechanicznych kontaktów między jej częściami, a metafizyka ma zapewnić tej

maszynie gładkie działanie.

Izaak Newton

– matematyczne zasady filozofii przyrody

Ukazanie się w 1987 roku „Matematycznych zasad filozofii przyrody” symbolicznie

uważa się za początek ery nauk empirycznych. Prace Newtona ufundowały pierwszy

dział nauk empirycznych – mechanikę klasyczną.

Czy był to przewrót w filozofii przyrody? Tytuł podstawnego dzieła Newtona

wskazuje, na, iż on sam uważał swoje osiągnięcia za ważne dla filozofii.

Następne pokolenia myślicieli czytały Principia przez pryzmat mechanicyzmu.

W Newtonie widz

iano tego, który położył kres spekulatywnej filozofii przyrody i

zapoczątkował naukowe, a nie filozoficzne, badania świata. Po upadku

13

mechanicyzmu orzeczono, że Newton był jednak filozofem przyrody, ale jego

filozofia przyrody okazała się fałszywa. Absolutny czas i absolutna przestrzeń

nie istnieją. Świat nie jest deterministyczny i nie rządzą nimi prawa mechaniki.

Przede wszystkim Newton uprawiał spekulatywną filozofię przyrody. W jego pracach

dość wyraźnie rysuje się rozróżnienie warstwy badań matematyczno-empirycznych i

warstwy dociekań filozoficznych. Newton był świadom nowatorstwa i doniosłości

warstwy pierwszej, ale drugą cenił sobie bardziej. Filozoficzne odkrycie przyczyn

praw przyrody, ustalonych metodą matematyczno-doświadczalną, uważał za

ostatecz

ny cel nauki. Metoda ta posiada nie tylko „techniczne” aspekty – skutecznie

prowadzi do pożądanych efektów, ale ma również aspekty autentycznie filozoficzne:

określa ona zupełnie nowy stosunek pomiędzy badaczem a przyrodą i dostarcza

jakościowo nowego rodzaju informacji o przyrodzie, informacji stwarzających odtąd

już konieczny kontekst dla wszelkiego typu intelektualnie odpowiedzialnych refleksji

nad przyrodą.

Newton nie pojawił się jednak z powietrza. Poprzedziły go prace Kartezjusza, a także

Francisa Bacona oraz Galileusza.

Bacon

stał się teoretykiem metody empirycznej, zanim ona powstała. Trafnie

przewidział, że będzie potrzebna metoda empiryczna, ale mylnie utożsamił ją z

metodą indukcyjną.

Galileusz, jako

pierwszy wyraźnie zrozumiał, że doświadczenie musi łączyć się z

ujęciem matematycznym. Łącznikiem, między eksperymentem a matematyką jest

pomiar, który tłumaczy wynik doświadczenia na język matematyki.

We wstępie do „Principiów” Newton uważa się za kontynuatora tradycji w dziedzinie

badań empirycznych oraz dociekań filozoficznych. W jego dziele, mamy do czynienia

z filozofią geometrii.

Geometria jest nauką o rzeczywistym świecie, a mianowicie o stosunkach

przestrzennych, zachodzących w świecie, i tym tylko różni się od innych nauk

doświadczalnych, że skrajnie idealizuje przedmiot swoich badań. Wiedza

mechaniczna ma do czynienia z rzeczywistym światem. Świat ten jest

„geometryczny”. Drogą abstrakcji z rzeczy materialnych dochodzimy do

sformułowania recept mówiących, jak konstruować figury geometryczne. Nasze

recepty (schematy) konstrukcyjne polegają na idealizowaniu rzeczywistych sytuacji.

Newton, pomimo, że sam stworzył podstawy analizy matematycznej, która w jego

dziele zaczęła wypierać tradycyjne metody geometryczne z badań nad przyrodą –

14

wzorem starożytnych utożsamiał matematykę z geometrią. Problem stosunku

mechaniki do geometrii był problemem stosunku przyrody do matematyki w ogóle.

Newton podał definicje ustanawiające aparat pojęciowy nowej mechaniki – określają

one znaczenie takich terminów, jak ilość materii, czyli masa, ilość ruchu, czyli pęd,

bezwładność, siła itp. Są to definicje operacyjne, czyli zawierające receptę na

mierzenie odpowiedniej wielkości – są na tyle precyzyjne, że do dzisiaj są

powtarzane w prawie wszystkich podręcznikach fizyki.

Newton oddzielił pojęcia operacyjne od pojęć szerszych, mieszczących się w

filozoficznym obszarze fizyki.

Było to posunięcie genialne. Są nimi:

1.

Absolutny i względny czas. Absolutny, prawdziwy i względny czas, sam z

siebie i z własnej natury, płynie równomiernie bez względu na cokolwiek

zewnętrznego i inaczej nazywa się trwaniem; względny i potocznie rozumiany

czas jest pewnego rodzaju zmysłową i zewnętrzną miarą trwania za

pośrednictwem ruchu; jest on powszechnie używany zamiast prawdziwego

czasu; taką miarą jest na przykład: godzina, dzień, miesiąc, rok.

2.

Absolutna i względna przestrzeń. Absolutna przestrzeń, ze swej własnej

natury, bez względu na cokolwiek zewnętrznego, pozostaje zawsze taka sama

i nieporuszalna. Względna przestrzeń jest pewnego rodzaju podległym

ruchowi rozmiarem lub miarą absolutnej przestrzeni, którą nasze zmysły

określają za pośrednictwem położenia ciał i którą powszechnie bierze się za

nieruchomą przestrzeń.

Absolutny czas i absolutna przestrzeń mają charakter obiektów. Żadne procesy

fizyczne nie wywierają wpływu na strukturę absolutnego czasu i absolutnej

przestrzeni. Względny czas i względna przestrzeń, jako swego rodzaju miary, mają

status

układu relacji: nasze zmysły określają względną przestrzeń i względny czas za

pośrednictwem położenia ciał lub ruchu.

15

Gottfried Wilhelm Leibniz

– świat najlepszy z możliwych

• Istniejemy w świecie złożonym z substancji.

• Proste substancje, z których złożone są inne nazywa monadami (gr. monas -

jedno, jednostka)

• Każda monada jest substancją duchową – ostatnie składniki materii muszą

mieć charakter metafizyczny.

• Istnieje rzeczywista odrębność przedmiotów, która ma charakter

mechanistyczny.

Prawdy rozumowe i prawdy faktyczne

• Prawdami rozumowymi są twierdzenia logiki i matematyki. Ich prawdziwość

można wykazać przez sprowadzenie ich do zasady niesprzeczności lub

tożsamości.

• Prawdy faktyczne dotyczą „rzeczy rozrzuconych we Wszechświecie” i

redukowanie ich do coraz bardziej podstawowych elementów nie ma końca.

• Racja dostateczna rzeczy musi tkwić w substancji koniecznej, czyli w Bogu

• W poglądach Leibniza swój szczyt osiąga racjonalizm.

Logika Boga

Rozumowania nasze opierają się na dwóch wielkich zasadach: na zasadzie

sprzeczności [niesprzeczności], na mocy, której osądzamy, jako fałszywe to, co jest

sprzecznością objęte, i jako prawdziwe to, co jest przeciwstawne fałszowi lub z nim

sprzeczne.

Opierają się one także na zasadzie racji dostatecznej, na mocy, której stwierdzamy,

że żaden fakt nie może okazać się rzeczywisty, czyli istniejący, żadna wypowiedź

prawdziwa, jeżeli nie ma racji dostatecznej, dla której to jest takie, a nie inne; chociaż

racje te najczęściej nie mogą być nam znane.

Logika Boga każe Mu zawsze wybierać najlepszą z możliwości i to właśnie stanowi

rac

ję dostateczną dla wszystkiego, co się zdarza, a co nie wynika z zasady

niesprzeczności.

Harmonia przedustawna

• Monady są źródłami działania, mają naturę dynamiczną.

• Jest to jednak działanie swoiste, pozbawione bezpośredniego kontaktu.

• Kontakt między monadami odbywa się za pośrednictwem łańcucha logiczno-

ontologicznych wynikań z Substancji Konieczniej, czyli z Boga.

16

• Bóg wybiera świat, który jest równocześnie najprostszy w założeniach, a

najbogatszy w skutkach.

• Wybór najlepszej z możliwych konfiguracji bytów ustanawia cel dla

Wszechświata, a harmonia przedustawna tak układa świat by cel ten został

osiągnięty.

Oddziaływanie na siebie substancji

• Metafizyczne substancje nie oddziałują na siebie – wszelkie ich działanie

pochodzi od Boga na mocy harmonii przedustawnej.

• Dzięki tej harmonii, w porządku fizycznym, wszystko wygląda tak, jakby

substancje oddziaływały na siebie.

• W ten sposób metafizyka staje się uzasadnieniem fizyki.

• Nie istnieje absolutny czas i przestrzeń.

• Wszystkie miejsca w absolutnej przestrzeni są równouprawnione i wszystkie

chwile absolutnego czasu nie różnią się niczym jedna od drugiej.

Immanuel Kant

– aprioryczne warunki nauki

• Dla Kanta istnienie rozwijającej się fizyki, rozumianej, jako nauka empiryczna

w nowoczesnym znaczeniu, było faktem nieodwołalnym, jednak domagającym

się metafizycznego uzasadnienia.

• Odpowiedź na pytanie: jak możliwe są nauki empiryczne (lub matematyczne

przyrodoznawstwo) rzuca nowe światło na pytanie zasadnicze: jak możliwa

jest metafizyka?

Podział sądów

• Sądy analityczne są sądami wyjaśniającymi, gdyż niczego nie dodają do treści

poznania

• Sądy syntetyczne są sądami rozszerzającymi, gdy wzbogacają treść poznania

• Sądy a priori nie wymagają uzasadnienia przez odwołanie do doświadczenia

• Sądy a posteriori są sądami, które wywodzą się z doświadczenia

Ideał nauki

• Sądy analityczne są zawsze sądami a priori; wypływają one z intelektu i

rozumu

• Sądy a posteriori są syntezą spostrzeżeń zmysłowych

Czy mogą istnieć sądy syntetyczne a priori?

17

• Byłyby to sądy niedopuszczające ewentualności błędu, a jednocześnie

informowałyby o rzeczywistości poznawalnej doświadczalnie.

• Byłyby źródłem niepodważalnej wiedzy o rzeczywistości.

• Tego rodzaju wiedzą miała być metafizyka

Czysta matematyka

W jaki sposób jest możliwe poznanie całkowicie a priori, a równocześnie

syntetyczne?

W przypadku zdań empirycznych, mamy do czynienia z „danym naocznie”

przedmiotem, dzięki czemu tworzymy sobie jego pojęcie.

W zdaniach syntetycznych a priori mamy do czynienia z

czystą naocznością.

Czysta naoczność wyprzedza wszelkie doświadczenie, a co więcej – jest jego

warunkiem.

Stąd, formy zmysłowego poznania, zwane przez Kanta kategoriami zmysłowymi.

Kategorie zmysłowe

Kategorie ilości:

• Jedność

• Wielość

• Całość

Kategorie, jakości:

• Rzeczywistość

• Negacja

• Ograniczenie

Kategorie stosunku:

• Substancja i przypadłość

• Przyczyna i skutek

• Akcja i reakcja

Kategorie modalności:

• Możliwość i niemożliwość

• Istnienie i nieistnienie

• Konieczność i względność

18

Alfred North Whitehead

– kosmologia

Whitehead zaproponował spekulatywny system przyrody, który miał funkcjonować

równolegle, do (choć nie niezależnie od) nauk przyrodniczych. Whitehead dał

dwudziestemu wiekowi system filozoficzny w stylu wielkich metafizyk starożytności i

średniowiecza, ale tym razem jądrem systemu nie była ani ontologia, ani teoria

poznania, ani filozoficzna antropologia

, ale właśnie filozofia przyrody lub kosmologia.

Swoją wiedzę matematyczną i swój sposób myślenia Whitehead przeniósł na teren

teorii

względności, którą bardzo żywo się interesował i którą próbował zinterpretować

po swojemu.

Duże wrażenie wywarł na Whiteheadzie pomysł czasoprzestrzeni, jako

zbioru zdarzeń, podlegającego prawom geometrii. Ciała są zespołami zdarzeń, a

ruchy

– krzywymi w czasoprzestrzeni. Wzajemna zależność zdarzeń (to, czy

zdarzenia mogą, czy nie mogą wchodzić we wzajemne związki przyczynowe) daje

się łatwo analizować w teorii względności za pomocą stosunkowo prostych narzędzi

geometrycznych. Idea pola usankcjonowana w fizyce przez elektrodynamikę

Maxwella, powiązana z ideą czasoprzestrzeni, doprowadziła Einsteina do ujęcia pola

grawitacyjnego, jako

geometrycznego odkształcenia czasoprzestrzeni (ogólna teoria

względności). Obraz ten trzeba uzupełnić danymi pochodzącymi z fizyki kwantowej,

w której znika myśl o „kawałkach materii”, jako budulcu świata. Materia przestaje być

„prosto umiejscowiona” w czasie i przestrzeni, staje się polem rozmytym po całej

przestrzeni.

Whitehead przetworzył „dane nauki” na metafizyczną strukturę. Wyłania się z tego

kategoria całości, utkana ze wzajemnych relacji pomiędzy częściami, których jedyną

rzeczywistością jest to, że są członami relacji. Ale dochodzi do tego jeszcze jedna

wielka idea, tym razem zaczerpnięta z biologii – idea twórczego stawania się,

wzrostu. Dzięki stawaniu się całościowa struktura rzeczywistości nabiera cech

procesu. Historyczność jest jej elementem konstytutywnym. Whitehead nazwał swój

system filozofią organizmu lub filozofią procesu.

Teoria rozdwojenia przyrody i jej krytyka

Rodzi się nowe doniosłe pytanie: co jest przyczyną naszej świadomości zmysłowej?

Pytanie to zostało podyktowane wielowiekową tradycją filozoficzną Zachodu:

rejestrujemy przychodzące do nas wrażenia i instynktownie sądzimy, że są to

wrażenia czegoś. Jak od wrażeń przejść do rzeczy, które wrażenia te powodują?

Whitehead stwierdza

, że w tak postawionym problemie, mieści się założenie o tym,

19

że przyroda rozdwaja się na dwa obszary, a mianowicie na przyrodę doznawaną w

świadomości zmysłowej i przyrodę, która jest przyczyną tej świadomości.

Zdaniem Whiteheada jest to założenie błędne. W samej świadomości zmysłowej nie

ma niczego, co by usprawiedliwiło takie „rozdwojenie”. Myśl filozoficzna musi stawić

czoło naszemu doświadczeniu w jego nierozdzielnej jedności.

Świadomość zmysłowa w danej chwili mówi nam o „zieleni trawy, śpiewie ptaków,

cieple słońca, twardości krzeseł, dotknięciu aksamitu”. A równocześnie wierzymy, że

przyczyną tego wszystkiego jest przypuszczalnie istniejący układ molekuł i

elektronów, który w ten sposób działa na umysł, że wytwarza świadomość „pozorów

przyrody”. W takim ujęciu pierwszy obszar (zieleń trawy itp.) jest złudzeniem

wytworzonym przez umysł, drugi obszar (molekuły i elektrony) jest hipotezą

współczesnej fizyki. Jak pisze Whitehead: w ten sposób istniałyby dwie przyrody,

jedna byłaby domysłem, a druga sennym marzeniem.

U podstaw mitu o bifurkacji przyrody leży, wywodząca się od Arystotelesa, doktryna o

substancji i jej własnościach: poznajemy własność poprzez wrażenia, ale ich

rzeczywistym podłożem jest substancja. Zdaniem Whiteheada, pierwszy cios w tę

konce

pcję wymierzony został przez teorie światła i dźwięku, wypracowane już w XVII

wieku. Fizyka ustaliła wówczas ponad wszelką wątpliwość, że ciała emitują sygnały,

które w naszych zmysłach są przetwarzane we wrażenia. Do oka wpadają fale

elektromagnetyczne, a

le my nie widzimy fal elektromagnetycznych. Wrażenie

widzenia jest wynikiem przetworzenia tego sygnału na doznaniowe tworzywo. W

całym tym procesie nie ma śladu niczego, co by można utożsamić z substancjalnym

podłożem własności. I tak na przykład, nie ma substancji, jako podłoża barwy, nie

ma, bowiem

samej barwy. Barwa jest wynikiem reakcji oka na taką, a nie inną

długość fali elektromagnetycznej. Podłoże okazuje się fikcyjnym wytworem myśli; i to

myśli obciążonej nawykami tradycji. Whitehead nie zawaha się nazwać tej fikcji

„metafizyczną chimerą”. Chce on tylko podkreślić, że w punkcie wyjścia filozofii

musimy liczyć się jedynie z tym, czego doświadczamy w świadomości zmysłowej. A

świadomość zmysłowa stawia nas wobec całości utkanej z „wszechogarniających

r

elacji” pomiędzy doznaniami. Chodzi o to, aby czerwień i gorąco ognia ująć w

jednym systemie relacji razem z drgającymi molekułami węgla i tlenu, z energią

emitowaną przez nie i z różnymi czynnościami materialnego ciała.

Czerwień i gorąco ognia należą do wrażeniowej strony rozdwojonej przyrody,

drgające molekuły i energia promienista – do fikcyjnego poziomu, który ma

20

przyczynowa

wrażenia. Rozdwojenie takie można zlikwidować, tylko traktując

wszystko, jako

jedną „relacyjną całość’. Część relacji stanowiących tę całość ma

charakter przestrzenny i czasowy.

Doznawana czerwień ognia i jego gorąco

pozostają niewątpliwie w czasowych i przestrzennych relacjach z molekułami i ognia i

molekułami ciała [ciała doznającego człowieka].

Whitehead dopatruje się potwierdzenia swoich poglądów w rozwoju nowoczesnej

fizyki, zwłaszcza mechaniki kwantowej; według tej ostatniej, funkcja falowa opisuje

materię istniejącą raczej „jak melodia” niż jak cegiełki, z których składa się budowlę.

Co więcej, Whitehead łączy rozwój nowożytnego materializmu z funkcjonowaniem

pojęcia „prostego umiejscowienia” w interpretacyjnej warstwie fizyki klasycznej.

Wypierania tego pojęcia przez fizykę współczesną, zdaniem Whiteheada, skazuje

materializm na banicję z obszaru nowoczesnej filozofii przyrody.

System Whiteheada jest interesującą próbą, w jaki sposób metafizyka może

wyrastać z nauk przyrodniczych i wchłaniać je potem do swego organizmu.

Whitehead był głęboko przekonany, że zawiąże się proces zwrotny, że jego filozofia

doprowadzi do reinterpretac

ji niektórych działów fizyki (zwłaszcza teorii względności),

a być może da impuls naukom empirycznym do rozwoju w nowych kierunkach. Mimo

pewnych wysiłków samego Whiteheada, podejmowanych w tym duchu, nauki

przyrodnicze pozosta

ły dotychczas obojętne wobec takich zabiegów i nic nie

wskazuje, żeby sytuacja pod tym względem miała ulec zmianie.

Karl Raimund Popper (1902-1994)

– otwarty wszechświat

Zamiarem Poppera nie było w ogóle tworzenie systematycznej filozofii, ani w

szczególności filozofii przyrody. Poppera od początku interesowała nauka, jej metody

i założenia. Traktował on na serio opis świata dawany przez naukowe teorie i nie

sądziłby jakakolwiek filozofia niezależna od nauk empirycznych mogła dodać

cokolwiek wartościowego do naszego rozumienia świata. Pierwszy okres twórczości

Poppera można by nazwać fazą metodologiczną. Ale już w trakcie tej fazy stało się

widoczne, że nie może być mowy o zdrowej metodologii bez ingerencji autentycznie

filozoficznej myśli. Elementy filozoficzne okazują się niezbędne zarówno podczas

dyskusji założeń, jakie kryją się w metodzie empirycznej, jak i w procesie ujawniania

granic tej metody. Przede wszystkim usprawiedliwianie metody empirycznej jest ze

swej natury zabiegiem filozoficznym. Wszystko to

doprowadziło Poppera do

21

r

ozważań, które postawiły tego myśliciela w rzędzie najwybitniejszych filozofów

naszych czasów.

Podstawy filozofii Poppera

Jak zdobyć wiedzę pewną? Nie ma jej w intelektualnej spekulacji, jak pokazała

krytyka przeprowadzona przez Locke’a, Hume’a i Kanta. Nie jest do niej droga sucha

empiria, jak poka

zał XIX i XX wieczny pozytywizm. Czyżby, więc sytuacja jest

beznadziejna, a jedynym z niej wyjściem jest irracjonalizm? Popper twierdzi, że nie

ma żadnego ostatecznego fundamentu, na którym budując, można uniknąć

zagrożenia błędem. Ale to właśnie stanowi szansę. Zagrożenie błędem stwarza

sytuację otwartości na krytykę. Racjonalizm, czyli budowanie wiedzy i działania na

racjach rozumowych, nie polega na osiągnięciu ostatecznej i raz na zawsze

zabezpieczonej

pewności, lecz na ustawicznym wystawianiu się na krytykę i

samokrytykę. Filozofia Poppera słusznie zasłużyła sobie na miano krytycznego

racjonalizmu.

Zasada falsyfikacjonizmu

– krytyka indukcjonistycznej teorii nauki – kryterium

demarkacji.

Zasada falsyfikacji ob

owiązuje w obrębie nauk empirycznych, ale pewien „morał”,

kryjący się w tej zasadzie, rozciąga się na wszystkie dziedziny myślenia:, gdy jakaś

doktryna uodparnia się na wszelkie krytyki, z góry przekreśla jakąkolwiek dyskusję i

nie zasługuje na poważne jej traktowanie.

Z tego rodzaju „moralności intelektualnej” Poppera wynikają pewne konsekwencje.

Między innymi:

A

) żadne myślenie nie powinno odwoływać się do autorytetów (a tym bardziej do

przemocy), jako

argumentów na swoją korzyść

B

) wszelkie myślenie winno być pluralistyczne; jedynie w klimacie wielu

konkurujących ze sobą poglądów (teorii) możliwa jest dyskusja i autentyczny

krytycyzm

Metoda krytycznego racjonalizmu dotychczas znalazła swój najdoskonalszy wyraz w

metodzie nauk empirycznych. Popper dostrzeg

a więcej niż tylko analogię pomiędzy

ewolucją biologiczną a rozwojem nauk. W obu przypadkach działa ta sama strategia

– strategia prób i błędów, eliminacji gorzej przystosowanego, walki o przetrwanie,

czyli metoda odrzucania wszystkiego

, co pozwoli się odrzucić:

Można to wyrazić, mówiąc, że rozwój naszej wiedzy jest rezultatem procesu ściśle

przypominającego darwinowski „dobór naturalny”, to znaczy naturalny dobór hipotez.

22

Nasza wiedza w każdym swym momencie składa się z hipotez, które wykazały swoje

(względne) przystosowanie, przeżywszy w walce o byt.

Kluczowe pytanie, na którym zawisł cały krytyczny racjonalizm: czy istnieją jakieś

rozumowe racje, które by nakazywały uznać metodę krytycznego racjonalizmu za

jedynie właściwą metodę myślenia i działania? Innymi słowy: czy krytyczny

racjonalizm można usprawiedliwić krytycznie i moralnie? Odpowiedź musi być

negatywna: nie można racjonalnymi argumentami przekonać kogoś, kto

racjonalności przeczy od samego początku. Granic racjonalności nie należy szukać

w jej wy

nikach, lecz wśród jej założeń.

Neopozytywiści wiedeńscy, idąc za Wittgensteinem, uważali, że zdania filozoficzne

(tzn. zdania, które nie są ani zdaniami empirycznymi, ani tautologiami) są po prostu

pozbawione sensu; a co za tym idzie, filozofia nie jest w

stanie rozwiązywać żadnych

problemów; może ona, co najwyżej, za pomocą analizy językowej wykazać, że dany

problem jest pozorny, że polega na zakamuflowanym nonsensie syntaktycznym. W

odpowiedzi, Popper przyznaje, że problemy tradycyjnie uważane za metafizyczne

istotnie bardzo często sprowadzają się do błędów gramatyczno-językowych, istnieją

wszakże zagadnienia autentycznie filozoficzne, np.: czy poznajemy rzeczy za

pośrednictwem zmysłów? Czy indukcja prowadzi do wartościowej wiedzy? Czy

istnieje nieskończoność potencjalna czy także aktualna? Oraz zagadnienia związane

z zasadami moralnymi.

Jest jednak rzeczą oczywistą, że do żadnego z tych zagadnień nie da się

zastosować kryterium falsyfikacji. Czy można wobec tego utrzymywać, że są one

sensowne? Kryterium f

alsyfikacji, w ścisłym znaczeniu, stosuje się tylko do teorii

empirycznych, na terenie filozofii można je rozumieć, co najwyżej w bardzo szerokim

sensie. Odpowiedzi na pytania filozoficzne mogą być jedynie hipotetyczne, ale

dopuszczają one autentyczną dyskusję: dają się krytykować ze względu na ich

spójność, zdolność unifikowania dotychczas oddalonych od siebie problemów,

płodność, unikanie wplątywania się w trudności. Twierdzenia filozoficzne mogą być

poddane rzeczywistej krytyce, jak mówi Popper w konkretnej sytuacji problemowej.

Można mówić o pewnej zawartości zdania filozoficznego. Może być to zawartość

logiczna, zdefiniowana, jako

zbiór wszystkich zdań, które wynikają logicznie z

danego zdania (zbiór konsekwencji tego zdania), lub zawartość informacyjna, którą

Popper

określa, jako zbiór zdań wykluczanych przez dane zdanie. Im więcej dane

zdanie (lub teoria) wyklucza, tym większą ma wartość informacyjną. Teoria

23

filozoficzna o większej zawartości logicznej i informacyjnej powinna być uznana za

doskonalszą od teorii o mniejszej zawartości logicznej i informacyjnej.

Filozofia nie jest falsyfikowalna, ale jest krytykowana.

Popper nie akceptował bez zastrzeżeń całej tradycyjnej metafizyki. Przeciwnie, aż do

przesady zwalczał spory o słowa i znaczenia słów. Tradycyjna metafizyka (np.

Arystotelesowska) niektórym pojęciom (terminom) przypisywała funkcję wyrażania

intuicyjnie zdobytej wiedzy o istotach rzeczy. Popper tego rodzaju doktrynę nazywał

esencjalizmem i traktował ją na równi ze sporem o słowa.

W przeciwieństwie do pseudoproblemów, stwarzanych przez esencjalizm, Popper

cenił problemy faktyczne, ponieważ tylko one wzbogacają wiedzę. Przy czym

faktyczne jest to, co jest w jakimś sensie zgodne z rzeczywistością.

Trzy światy Poppera

Popperowskie rozumienie prawdy

zakłada realizm. Zdaniem Poppera, twierdzenie

realizmu

– jak wszystkie twierdzenia poza logiką i (skończoną) arytmetyką – nie

może być udowodnione (jest niedowodliwe); w przeciwieństwie do stwierdzeń

empirycznych, nie jest ono obalalne

, ale jest „argumentowalne” i wymowa

argumentów przemawia na jego korzyść w ogromnym stopniu. Realizm i możliwość

wypowiadania zdań prawdziwych gwarantują istnienie wiedzy obiektywnej. Jednakże

obiektywizm Popper rozumie swoiście, nie, jako przeciwieństwo subiektywnej wiedzy

jednostki, lecz jako wiedzę komunikowalną innym, czyli intersubiektywnie sensowną.

Nie idzie

tu, więc o wiedzę, jaką posiada, lub jej nie posiada jednostka, lecz o

wiedzę, jaką dysponuje społeczeństwo. Robinson Kruzo na bezludnej wyspie nie

może mieć wiedzy obiektywnej. W klasycznej epistemologii (Kanta, Russella i innych)

zawsze chodziło o wiedzę jednostkowego podmiotu, Popper o swojej koncepcji mówi

obrazowo, jako o epistemologii

bez poznającego podmiotu i przedstawia ją za

pomocą metafory trzech światów:

Świat pierwszy – to świat fizycznych przedmiotów lub fizycznych stanów

Świat drugi – to świat stanów świadomości lub stanów umysłu, lub, być może,

behawiorystycznych predyspozycji do działania.

Świat trzeci – to świat obiektywnych treści myśli, zwłaszcza myśli naukowych i

poetycznych oraz dzieł sztuki.

Innymi słowy, świat pierwszy obejmuje, jak powiedziałby Kant, rzeczy same w sobie

bezpośrednio niedostępne naszemu poznaniu; świat drugi jest światem subiektywnej

24

wiedzy poszczególnych ludzi, a świat trzeci zawiera właśnie Popperowską wiedzę

obiektywną:

Wśród obiektów wypełniających mój „trzeci świat” są przede wszystkim systemy

teoretyczne; ale również ważnymi obiektami są problemy i sytuacje problemowe.

Będę starał się udowodnić, że najistotniejszymi mieszkańcami tego świata są

argumenty krytyczne i to, co przez analogię do stanów fizycznych lub stanów

świadomości można nazwać stanami dyskusji lub stanami krytycznej argumentacji;

oraz oczywiście zawartość czasopism, książek i bibliotek.

Świat trzeci jest tworzony przez ludzi, ale z chwilą, gdy powstał, nabył pewną

autonomię, uniezależnił się od ludzkich umysłów, stał się czymś obiektywnym. W

głąb świata trzeciego można wysyłać ekspedycje badawcze, podobnie, jak w głąb

nieznanych lądów. Filozofia nauki jest niczym innym, jak tylko badaniem tych

obszarów świata trzeciego, które są zamieszkane przez wytwory nauki, naukowe

teorie, metody naukowe itp.

Koncepcje praw przyrody:

W naukach przyrodniczych przez prawa przyrody rozumie się formuły, zdania, w

których wyrażone są stałe związki między własnościami i wielkościami fizycznymi.

Prawo jest uogólnieniem indukcyjnym, czyli jest przeformułowane na podstawie

doświadczenia. Uogólnienie to opiera się na tzw.: indukcji niezupełnej, to znaczy, że

nie wszystkie zdarzenia

zostały zbadane, ale przypuszcza się, że jeśli tak było

dotychczas, to i tak będzie później.

Uogólnienia mogą być różnego stopnia, stąd pojawia się różne znaczenia prawa

fizycznego, które może być:



W najogólniejszym znaczeniu – są to zasady przyrodnicze, takie, jak prawo

grawitacji



W węższym znaczeniu – są to wszystkie związki między właściwościami ciał

lub między rzeczami i zjawiskami, na przykład wszystkie metale rozszerzają

się pod wpływem ciepła



W najwęższym znaczeniu – są to relacje pomiędzy wielkościami fizycznymi

wyrażone w języku matematyki, na przykład równania, funkcje matematyczne

Mamy prawa koegzystencjalne, dynamiczne i statystyczne.

Prawa mogą obejmować uogólnienia współistnienia własności i są to prawa

koegzystencjalne. Prawa koegzystencjalne

występują na przykład w zoologii lub

25

botanice. Zoologia ustala korelacje cech u zwierząt, a botanik korelację cech u roślin.

Kiedy prawa ujmują następowanie jednych zjawisk po drugich, wówczas nazywamy

je prawami dynamicznymi lub sukcesywnymi

– lub prawami przyczynowymi.

Prawidłowości, zachodzące w dostatecznie wielkim środowisku indywiduów,

ujmowane są w prawa statystyczne, na przykład rozpad ciał promieniotwórczych,

mamy tu do czynienia z rozpadem radioaktywnym, ale nie wiemy, który atom i kiedy

wyemituje

cząsteczkę alfa. Możemy jedynie ustalić prawdopodobieństwo tej emisji.

Prawa przyrody nie są dokładnymi „kopiami zjawisk” przebiegających w przyrodzie i

nie ujmują wszystkich elementów rzeczywistości, stąd charakteryzują się

następującymi cechami:

1. Aproksy

macja (przybliżenie) – nie są one wierną „kopią zjawisk”, ale są

przybliżonymi formułami. Świadczy o tym sposób dochodzenia i formułowania

praw. Warunkiem wykrycia i sprecyzowania prawa jest dokonanie pomiarów

wielkości fizycznych, a tego nie możemy uczynić z absolutną pewnością.

Możemy tylko dokonać przybliżonych pomiarów, nawet, jeśli uwzględniamy

błędy.

2.

Schematyczność – prawo uwzględnia tylko istotne, a pomija mniej istotne. Nie

znaczy to, że prawu brakuje precyzji, ale znaczy, to, że nie ujmuje pewnych

mało istotnych cech. Prawo ujmuje uproszczoną rzeczywistość. Prawo jest

schematyczne, bo:

a.

Definicje własności, których to prawo dotyczy, są schematyczne

b.

Relacje łączące jedne własności (wartości liczbowe), wyłączają inne

Na przykład fizyk, tylko na tyle zajmuje się barwą, o ile daje się ona wyrazić za

pomocą długości fal świetlnych – inne własności może pominąć.

Prawo, zatem jest matematycznie wyrażonym schematem, przybliżeniem do

rzeczywistości, a nie jej adekwatnym odbiciem. Często tę rozbieżność

stwierdz

a się przy notowaniu faktów empirycznych niezgodnych z prawem.

26

Geneza życia (koncepcje przyrody ożywionej)

Geneza życia (inaczej biogeneza) to interdyscyplinarne dociekania na temat tego, w

jaki sposób na naszej planecie mogło dojść do powstania życia. Zakłada się, że życie

powstało z materii nieożywionej w wyniku ewolucji. Celem dociekań w biogenezie

jest odnalezienie ostatniego wspólnego przodka wszystkich ziemskich organizmów,

który stanowić ma praorganizm, stanowiący początek drzewa filogenetycznego

pokazującego

zależności

ewolucyjne

pomiędzy

różnorodnymi

gatunkami

biologicznymi na naszej planecie

Definicja życia

Nie dysponujemy jednoznaczną definicją życia. Za NASA przyjmujemy, że układ jest

ożywiony, jeżeli charakteryzuje się następującymi właściwościami:

• Metabolizm

• Replikacja

• Ewolucja

Część badaczy do powyższych trzech, dodaje jeszcze warunek posiadania przez

pra

organizm cechy oddzielenia od środowiska.

Hipoteza prebiotycznego bulionu

• Do powstania życia w postaci prakomórki, miało dojść w górnej warstwie

oceanów na pierwotnej Ziemi

• Pierwotna atmosfera była całkowicie wolna od tlenu, a w wyniku

współoddziaływania promieniowania UV, rozpuszczonego dwutlenku węgla i

obecnego w beztlenowej atmosferze amoniaku, zaszła synteza związków

organicznych

• W wyniku zachodzących procesów, pierwotny ocean stawał się

rozpuszczonym roztworem cząsteczek organicznych, któremu J.B.S. Haldane

nadał nazwę „gorącej rozpuszczonej zupy”

Hipoteza świata RNA (1986)

W hipotezie „świata RNA” przyjmuje się, że na wczesnym etapie rozwoju życia na

pierwotnej Ziemi, pojawiły się cząsteczki RNA, które posiadały zarówno

charakterystyczną dla kwasów nukleinowych zdolność przenoszenia i kopiowania

informacji genetycznej, ale również zdolności enzymatyczne, będące specyficzne dla

białek, co kwalifikuje je do miana pierwszych systemów obdarzonych życiem na

Ziemi. Fundamentalne z perspektywy ewolucji jest replikowanie uporządkowanej w

sekwencje informacji genetycznej, a nie jedynie reprodukcja.

27

Prebiotyczna Ziemia

• Termin „prebiotyczna Ziemia” oznacza Ziemię, na której nie rozwinęła się

jeszcze żadna forma życia

• Nie zachodziły reakcje chemiczne w takim sensie, w jakim znamy je dzisiaj

• Brak było organizmów zdolnych do syntezy i metabolizmu złożonych

związków organicznych

• Jeśli zatem były tam jakieś związki organiczne, to mogły powstać one jedynie

w wyniku „prebiotycznej syntezy”.

Okno czasowe dla pojawienia się życia

• W okresie nie dłuższym niż 1 mld lat od momentu uformowania praukładu

słonecznego, na Ziemi rozwinęło się życie

• Pierwszy okres w historii Ziemi, trwający około 600 mln lat, charakteryzował

się licznymi zderzeniami z pobliskimi obiektami kosmicznymi

• Prawdopodobnie życie pojawiło się na Ziemi między 4,0 a 3,8 mld lat temu

• Fotosynteza – skomplikowany proces biochemiczny była obecna, co najmniej

3,5 mld lat temu

• Oparte na fotosyntezie życie datuje się, zatem od 3,5 mld, a być może i od 3,8

mld lat temu, jak wskazują złoża grafitu z Isua.

Przyjmując, że stabilne warunki do rozwoju życia powstały 4,0-3,8 mld lat temu, okno

czasowe d

o powstania życia i organizacji komórkowej wynosi mniej więcej 200-300

mln lat.

Struktura bytów materialnych

Filozofia przyrody bada byt realny, istniejący w ramach przyrody. Byt taki jest

zmi

enny. Zmiany te można obserwować bezpośrednio, jednak to nie zmiany

stanowią przedmiot filozofii przyrody, lecz istota bytów występujących w obrębie

przyrody. Wychodząc od zauważalnej zmiany w bytach, filozof przyrody szuka w nich

tego, co stałe.

Probleme

m jest to, czy w przyrodzie mogą podlegać zmianie tylko byty materialne.

Rozumienie materii

Mówiąc o bytach materialnych, musimy mieć świadomość, że „materia” jest terminem

wieloznacznym

. Jest to termin filozoficzny. Został ukuty przez pierwszych filozofów.

Szukając pierwszej zasady, podkreślali, że musi być ona materialna. W niektórych

28

interpretacjach historycznych,

podaje się, że przez termin materia, starożytni

rozumieli

materiał.

W nowożytności, materię utożsamiano z ciałem. Kartezjusz by wskazać na własności

materii, odróżniał ją od bytów duchowych. Byty materialne nazywał res extensa, a

byty duchowe res cogitans

. Kartezjusz traktował świat, jako agregat złożony z ciał

różnego rodzaju stykających się ze sobą. Twierdził, że nie tylko byty nieożywione, ale

i ożywione są automatami, które można rozkładać na elementy. Tylko w człowieku,

oprócz materialnego aspektu bytu, występuje aspekt duchowy, stąd człowiek nie

może być automatem. Jako byt duchowy ma wolną wolę.

Isaac Newton do atrybutów materii zaliczył rozciągłość, nieprzenikliwość i

bezwładność. Rozciągłość to podatność na podział. Nieprzenikliwość polega na tym,

że miejsca, które zajmuje ciało, nie może zająć inne ciało. Bezwładność polega na

tym, że do zmiany prędkości jakiegoś ciała trzeba użyć siły. Miarę bezwładności

Newton nazwał masą. Masa dla Newtona była miarą ilości materii, stąd posiadanie

masy utożsamiano z materią.

Materię traktowano, jako coś, co ma masę, a dokładniej – coś, z czego wszystko się

składa (jądra atomowe, atomy, cząsteczki i utworzone z nich twory).

Fizycy XX wieku wykazali, że materia nie jest nieprzenikliwa, (zjawisko tunelowe w

mechanice kwantowej) ani, że masa nie jest czymś stałym (może zniknąć lub się

pojawiać), oraz, że atom jest prawie pusty.

Materią nazywano nie tylko „twarde” cząsteczki obdarzone masą spoczynkową, ale i

pola elektryczne, magnetyczne i grawitacyjne. Stąd mowa o materii korpuskularnej i

materii polowej. Materia charakteryzuje się swą korpuskularną lub falową własnością.

Materię można rozpatrywać w postaci pola i wtedy jawi się, jako energia,

możemy ją także rozpatrywać w postaci cząstki i wtedy jest masą. Rozróżnienie

między cząstką a falą zależy od sposobu obserwacji i opisu matematycznego.

W naukach przyrodniczych

nie stosuje się pojęcia „materia”, gdyż jest ono pojęciem

filozoficznym i wieloznacznym, często nieodpowiadającym temu, co fizycy odkrywają

na mikropoziomie. Błędem byłoby nazywanie duchowym tego, co fizycy nazywają

antymaterią.

29

Naturę i strukturę bytów materialnych wyjaśnia się w ramach różnych teorii

filozoficznych: atomizmu, dynamizmu i hilemorfizmu.

Atomizm

Atomizm, historycznie rzecz biorąc, zwracał uwagę, że najprostszymi „cegiełkami”

materii są niepodzielne i niezmienne elementarne cząsteczki zwane atomami.

Cząsteczki te istnieją obiektywnie i mają własności ilościowe, to jest kształt, ciężar,

gęstość, twardość i wielkość. Atomy mają też własności jakościowe, na przykład

gładkość i szorstkość. Atomy te są albo gatunkowo jednakowe, albo różnią się

między sobą. W pierwszym wypadku mówimy o atomizmie homogenicznym, w

drugim o heterogenicznym. W wyniku różnych konfiguracji z istniejących atomów

powstają złożone byty. Atomy tak pojęte warunkują zmianę przypadłościową lub

substancjalną. Jeżeli zmiana w ułożeniu atomów jest niewielka, to zachodzi

przypadłościowa zmiana. Gdy natomiast przegrupowanie atomów jest znaczne, to

następuje zmiana substancjalna.

Twórcami atomizmu byli Leukippos i Demokryt. Leucyp z Miletu przyjmował istnienie

niepodzielnych cząsteczek, pełniących rolę tworzywa. Cząsteczki te były dla niego

niepodzielne fizycznie, ale podzielne matematycznie, bo posiadały wielkość.

Wszystkie atomy są substancjalnie jednakowe. Istnieje jednak między nimi różnica,

ich różnica jest nie jakościowa, ale ilościowa, to znaczy mogą występować w różnych

układach. Leucypowi przypisuje się stwierdzenie, że istnieją tylko atomy i próżnia.

Atomy i próżnia istnieją obiektywnie, a wszystko pozostałe jest subiektywne,

umowne.

Atomy charakteryzują się tym, że znajdują się w ciągłym ruchu. Nic jednak nie mówi

L

eucyp o przyczynie tego ruchu. Z kontekstu jego filozofii można się domyślić, że

ruch atomów jest konieczny, gdyż w kosmosie istnieje determinizm. Świat jest

złożony nieskończenie wielu atomów i dlatego nie może on być jednym bytem.

Nawet wszystkie atomy r

azem nie mogą utworzyć jedności. Nie ma wśród atomów

takiego czynnika, który mógłby taką jedność wprowadzić. Atomy mają tylko wielkość i

kształt, różnią się przełożeniem.

Zasadą życia jest dusza, ale i ona jest materialna. Tworzywem duszy są atomy

bardzo r

uchliwe, co oznacza, że dusza ma naturę ognia. Dusza ta jest zniszczalna,

to znaczy trwa tak długo, jak długo istnieje skupienie specyficznych atomów.

30

Próżnia nie jest niebytem, próżnia istnieje. Niebyt istnieje tak samo, jak byt. Ruch

atomów jest odwieczny i stanowi własność rzeczywistości. To właśnie ruch powoduje

zmia

ny układu atomów.

Fizykalne ujęcie struktury bytów materialnych

Tendencja atomistyczna

John Dalton (1766-

1844), badając proporcje pierwiastków w związkach chemicznych,

stwierdził, że najmniejszą cząstką każdego pierwiastka jest atom. Atomów jest wiele i

różnią się tylko masą. Każdy pierwiastek zawiera określone masy atomowe.

Odkrywanie coraz to nowszych pierwiastk

ów wprowadziło chaos i dopiero Dmitrij

Mendelejew (1834-

1907) uporządkował je w tablicy, tworząc układ okresowy

pierwiastków, przyjmując za podstawę klasyfikacji ich masę, właściwości chemiczne i

fizyczne.

Dostrzegając regularne podobieństwa między pierwiastkami, uczeni doszli do

wniosku

, że atomy muszą być zbudowane z mniejszych cząsteczek i dopiero te

cząsteczki elementarne decydują o właściwościach pierwiastków.

Ernest Rutheford (1871-

1937) przedstawił w 1907 roku model atomu, który w

potocznej wyobrażeniu funkcjonuje dzisiaj – zbudowanego z jądra i krążących wokół

niego elektronów. W tym modelu, materia to głównie pusta przestrzeń, ponieważ

centralnie położony ładunek dodatni zajmuje zaledwie jedną bilionową objętości

atomu. Nagrodę Nobla w roku 1908 otrzymał jednak z dziedziny chemii, za

udowodnienie, że źródłem promieniowania pierwiastków radioaktywnych jest

spontaniczny rozpad promieniotwórczy.

Ale przecież przedmioty nie prześwitują i stawiają opór. Rutheford tłumaczył to

siłami elektrycznymi i regułami kwantowymi.

Niels Bohr posiadając wiedzę o odkryciach Einsteina i kwantach Plancka, dostrzegał

problem w modelu Rutheforda. Aby pozostać w zgodzie z równaniami Maxwella,

elektrony poruszające się po orbitach musiałyby wypromieniowywać energię tak

samo, jak

elektrony drgające w antenie. Zgodnie z prawem zachowania energii, ich

orbity musiałyby się potem obniżać i w szybkim tempie wylądowałyby po spiralnym

torze na jądrze atomu. Materia nie mogłaby być stabilna. Model planetarny, mimo

swojej elegancji, nie

tłumaczył, więc dobrze zjawisk na poziomie atomów.

Po przedstawieniu modelu atomu, Rutherford postanowił rozbić jądro atomu

azotu, bombardując je cząstkami alfa. W wyniku tego doświadczenia, otrzymał jądro

31

wodoru i nazwał je pierwszą cząstką – protonem, ponieważ wierzył, że jądra

wszystkich atomów zbudowane są z jąder wodoru. Atom wodoru zawiera jeden

proton, ale zgodnie z przedstawiającą się Ruthefordowi logiką, atom tlenu zawiera

ich aż osiem i jest 16 razy cięższy od atomu wodoru. Rutheford zakładał, że w jądrze

atomu znajdują się cząstki zbliżone do protonu, ale pozbawione ładunku

elektrycznego i nazwał je neutronami.

Dalsze badania wykazały, że w tak zwanym rozpadzie beta, neutron zamienia się w

proton. Powstające i wykryte w tym rozpadzie cząstki (proton i neutron) miały niższą

wagę niż to wynika z zasady zachowania energii. Mając to na uwadze, Wolfgang

Pauli (1900-

1958) w 1930 roku, zasugerował, że musi istnieć jeszcze jedna (trzecia)

cząstka pozbawiona ładunku, a nawet masy, niosąca brakującą energię. Tę

hipotetyczną cząsteczkę, Enrico Fermi nazwał „małym neutronem”, lub po prostu

„neutrino”. Istnienie neutrino potwierdzono 25 lat później w 1956 roku (F. Reines i

C.L. Cowan).

Badając przestrzeń kosmiczną, wykrywano coraz to inne cząsteczki elementarne.

Carl David Anderson (1095-

1991) zarejestrował w 1932 roku, istnienie pozytronu,

czyli elektronu o dodatnim ładunku, a w 1937 roku był współodkrywcą mionu, 200

razy cięższego od elektronu. Dalej rejestrowano piony, kaony, cząstki lambda, sigma,

ksi, delta

– odkryto ich pod koniec lat pięćdziesiątych tak dużo, że pojawiła się

konieczność ich sklasyfikowania. Podstawową tej klasyfikacji było założenie, że

wszystkie one muszą mieć jakąś wewnętrzną, głębszą strukturę.

W 1964 roku Murray Gell-Mann i Georg Zweig zaproponowali kwarki, jako

te właśnie

jeszcze bardzi

ej elementarne cząstki. Znamy dzisiaj sześć odmian kwarków, które

nazywamy zapachami. Oprócz tego każdy kwark charakteryzowany jest nową liczbą

kwantową – „kolorem” (czerwony, zielonym, niebieskim).

Poszczególne kwarki wiążą się ze sobą siłami przenoszonymi za pomocą

cząstek zwanych gluonami (z ang. glue – klej) – są to kwanty oddziaływania silnego.

Kwarki są trwałe, ponieważ wymieniają gluony między sobą. Kwarki o jednakowych

kolorach odpychają się, a o różnych – przyciągają. Siła przyciągania rośnie wraz ze

wzrostem odległości między nimi. Ta siła została nazwana oddziaływaniem silnym.

Odległość, na jaką działa to 10

-13

cm.

Oprócz oddziaływania silnego, wyróżnia się w

mikroświecie jeszcze oddziaływanie słabe i elektromagnetyczne. Oddziaływanie

e

lektromagnetyczne występuje między cząsteczkami posiadającymi ładunek

elektryczny. Odgr

ywa ono zasadnicza rolę w strukturze atomu, gdyż dzięki niemu

32

ujemnie naładowane elektrony krążą wokół dodatnio naładowanego jądra.

Oddziaływanie słabe zachodzi na subatomowym poziomie i wiąże się z przemianami

jednych cząstek w drugie, na przykład rozpad beta neutronu. Odległość, na jaką

działa to 10

-16

cm.

W fizyce klasycznej i towarzyszącej jej filozofii przyrody, materię utożsamiano z

obdarzonymi masą atomami, zaś światło miało być ruchem przenoszonym przez

hipotetyczny et

er. Przełomem poznawczym było zunifikowanie teorii elektryczności i

magnetyzmu przez Maxwella w drugiej połowie XIX wieku. Pojęcie pola, niezbędne w

teorii Maxwella, sukcesywnie zyskiwało na znaczeniu i stawało się równorzędne z

pojęciem cząstki, a w drugiej połowie XX wieku stało się nawet bardziej podstawowe.

Na przełomie XIX i XX wieku przyjmowano na ogół trzy odrębne składniki tworzące

świat materialny: materię ważką, elektryczność i eter. Materią w sensie ścisłym były

jednak tylko ciała ważkie, gdyż elektryczność i eter były nie tylko przenikliwe, ale

także pozbawione bezwładności. Materia miała być zaś nieprzenikliwa i bezwładna.

Odkrycie elektronu, który okazał się cząsteczką posiadającą masę (bezwładność),

ale także ładunek elektryczny, zachwiało tą koncepcją materii. Pojawiły się tendencje

kwestionujące istnienie materii, kiedy obdarzone masą (spoczynkową), cząstki

zamieniają się w światło (w fotony promieniowania gamma), zdawało się potwierdzać

problematyczność realnego istnienia materii ważkiej.

Tr

udno się pogodzić z faktem nagłej zamiany masy (materii) w promieniowanie

(światło). Jeżeli promieniowanie (światło, eter) miało być tak samo materialne jak

atomy

, to masa nie mogła być atrybutem materii.

Dualizm w aspektach: materia i światło, materia i promieniowanie, materia i

elektryczność lub materia i ruch – oparty był na przekonaniu, że materia promienista

nie posiada masy.

Foton jest cząsteczką, która nie posiada ładunku elektrycznego, a

jego masa spoczynkowa równa jest zero. Fotony są nośnikami oddziaływań

elektromagnetycznych.

Z czasem ustalono, że pole elektromagnetyczne, które było

odpowiednikiem eteru w fizyce klasycznej, posiada energię. Po wprowadzeniu przez

Einsteina, słynnej zależności pomiędzy energią i masą (E=mc

2

), cząstki przenoszące

promieniowanie energetyczne (fotony) zaczęto uważać za analogiczne do elektronów

(promieniowanie katodowe).

Różnica polegała na tym, że fotony nie miały masy

spoczynkowej, którą posiadały elektrony. Eksperymenty przeprowadzone jeszcze w

XIX wieku

wykazały, że światło ma naturę zarówno falową, jak i korpuskularną.

33

Einsteinowska interpretacja efektu fotoelektrycznego utwierdziła fizyków w

przekonaniu, że światło nie może mieć wyłącznie natury falowej. Zrealizowane w

drugiej połowie XX wieku eksperymenty udowodniły, że strumień elektronów daje

podobny efekt interferencyjny w doświadczeniu z dwoma szczelinami jak strumień

elektronów. W wyniku odkrycia równoważności masy i energii oraz nowych rodzajów

promieniowania (X, alfa, beta, gamma) na przełomie XIX i XX wieku, pojęcie materii

eksplikowane w filozofii mecha

nicystycznej stało się na tyle kontrowersyjne, że w

nowych kierunkach filozoficznych empiriokrytycyzmu i energetyzmu, ale także w

ramach konwencjonalistycznej filozofii nauki, tradycyjne formy mate

rializmu zostały

zakwestionowane, jako niezgodne ze stanem wiedzy przyrodniczej.

Czy istnieje jedna (filozoficzna) czy dwie (filozoficzna i przyrodnicza) koncepcja

materii?

Filozoficzne rozumienie przestrzeni (w ja

ki sposób istnieje przestrzeń?)

Wymienia

się trzy teorie przypisujące przestrzeni swoisty rodzaj istnienia:



Obiektywną – przestrzeń to rzeczywistość sama w sobie, którą można sobie

przedstawić, jako zbiornik rzeczy materialnych



Subiektywną – przestrzeń jest wytworem struktury naszych narządów

zmysłowych, jest aprioryczną formą narzuconą przez nasze zmysły



Umiarkowaną – przestrzeń to ens rationis, to znaczy abstrakcja oparta na

istnieniu wymiarów przestrzennych rzeczy materialnych

Koncepcja przestrzeni, jako

zbiornika jest wynikiem zdroworozsądkowej analizy

danych z obserwacji. P

otrafimy jasno odróżnić rzeczy od przestrzeni, w której tkwią.

Wszystkie byty materialne znajdują się w przestrzeni i wydaje się, że po usunięciu z

niej ciał pozostanie pusta przestrzeń.

Przestrzeń rozumie się, jako obraz trójwymiarowej rozciągłości pozbawionej granic.

Tak pojęta przestrzeń jest niezależna od ciał, ani też od czasu. Przestrzeń może

istnieć bez ciała, ale ciała nie mogą istnieć bez przestrzeni. Przestrzeń absolutna ma

określone właściwości:



To niczym nieograniczony i nieskończony pojemnik



Nie

podlega procesom rozciągania się, ani kurczenia



Nie można w niej wskazać jakichkolwiek różnic, a więc jest jednorodna



Nie podlega ruchowi, bo poza nią nie ma żadnego innego zbiornika

34



Jest wieczna, niezniszczalna i niestworzona

Wiadomo obecni, że przestrzeń oprócz materii wypełniona jest różnorodnym

promieniowaniem, polem EM czy polem grawitacyjnym, stąd „przestrzeń” nie jest

pusta. Pozbawianie przestrzeni tych oddziaływań, powoduje eliminację samej

przestrzeni. Pusta przestrzeń jest bezsensem.

Izaak

Newton, pisząc o przestrzeni absolutnej, akcentuje fakt, że nie pozostaje

ona w relacji do czegoś zewnętrznego. Jako absolutna jest niezmienna, taka sama i

nieruchoma. Newton, ze względów metodologicznych, opowiadał się za istnieniem

absolutnej przestrzeni, gdyż jej założenia dawało możliwość wyjaśnienia ruchu.

Głównymi atrybutami tak pojmowanej przestrzeni jest izotropowość, jednorodność i

niezróżnicowanie. Taka przestrzeń nie podlega poznaniu zmysłowemu.

Kant

przeciwstawia się przyjmowaniu przestrzeni, jako realności. Na podstawie

swojej teorii poznania, odróżniającego poznanie zmysłowe od poznania

rozumowego, dochodzi

do wniosku, że przestrzeń i czas są przykładami wyobrażeń

jednostkowych produkowany

ch przez zmysły. Rzeczy, o których istnieniu „samym w

sobie” nic nie wiemy, podpadają pod nasze zmysły. Uświadamiamy sobie, że

wrażenia te zachodzą w czasie i przestrzeni, ale same w sobie nie są przedmiotem

zmysłów, a więc są a priori. Przestrzeń, jako naoczność pozwala ująć stosunki

między rzeczami. Tak rozumiana przestrzeń jest tylko jedna, stąd nie ma sensu

mówić o wielu przestrzeniach.

Przestrzeń, jako ens rationis

Punktem wyjścia analiz dokonywanych przez Arystotelesa nad sposobem istnienia

przestrzeni

było określenie miejsca. Pierwotniejszym pojęciem jest miejsce, a nie

przestrzeń. Miejsce jest związane z realnymi stosunkami w świecie bytów

materialnych. Arystoteles pisze, że miejsce stanowi „pierwsza, nieruchoma linia

graniczna tego, co bezpośrednio otacza ciało”. Istnieją tylko ciała rozciągłe, które

mają miejsce. Miejscem jest to, co odnosi się na zewnątrz tego, co miejsce posiada.

Miejsce jest tak, gdzie dane ciało łączy się ze swym otoczeniem. Miejsca nie należy

upatrywać wewnątrz ciała, ale na zewnątrz ciała oraz w rozciągłości stykającej się z

tym ciałem. Gdy ciało się porusza, miejsce pozostaje nieruchome. Miejsce nie jest

częścią ciała, jest wewnątrz ciała, więc nie może się poruszać. Tak rozumiane

miejsce jest bliższe rzeczywistości niż przestrzeń. Przestrzeń to suma miejsc lub

inaczej, to abstrakcja dokonana na bazie istnienia ciał materialnych.

35

Zagadnienie przestrzeni wielowymiarowych

Przestrzeniami zajmuje się dział matematyki zwany geometrią. Możemy mówić o

jednej geometrii euklidesowej i wielu geometriach nieeuklidesowych

. Twórcą

geometrii był Euklides z Aleksandrii (ok. 365 – ok. 300 p.n.e.). Tezy, na których

zbudował swą geometrię, podzielił na postulaty, pewniki i twierdzenia. Pewniki to

aksjomaty, które są oczywiste i nie budzą żadnych wątpliwości:

-

dwie takie same wielkości są sobie równe

-

całość jest większa od swoich części

Twierdzenia geometryczna:

-

punkt nie ma części

-

linia to długość

-

powierzchnia to długość i szerokość

Postulat to aksjomat systemu dedukcyjnego. Postulaty tym si

ę charakteryzują, że są

oczywiste. Twierdzenia są to zdania dowiedzione w określonym systemie.

Sformułowane przez niego postulaty to:

-

przez dwa punkty można poprowadzić jedną prostą

-

prostą można przedłużać w nieskończoność

-

z dowolnego punktu można zatoczyć okrąg o dowolnym promieniu

-

wszystkie kąty proste są sobie równe

-

jeśli dwie prosty przetniemy trzecią prostą, tak, że zostaną utworzone kąty

wewnętrzne o sumie mniejszej od dwóch kątów prostych, to te dwie proste

przetną się przy dostatecznym przedłużeniu; przecięcie nastąpi po tej

właściwej stronie, po której tworzą się kąty.

ZAMIAST: na płaszczyźnie przez każdy jej punkt i do każdej prostej można

przeprowadzić jedną prostą do niej równoległą.

Najwięcej problemów stwarzał postulat piąty – nie jest oczywisty, stąd jest

aksjomatem. Aż do XIX wieku nie można było go udowodnić. Matematycy uważali,

że piąty postulat można wyprowadzić z czterech poprzednich, co okazało się

nieskuteczne

– przyjęto, więc, że postulat jest niedowodliwy.

Zagadkę rozwiązał rosyjski matematyk, Nikołaj Iwanowicz Łobaczewski (1792-1856)

w 1829 roku. Niezależnie zajmowali się tym zagadnieniem także Carl Friedrich

Gauss (1777-1855) oraz Georg Friedrich Bernard Riemann (1826-1866). Zajmowali

si

ę oni geometriami, w których piąty postulat nie jest spełniony.

36

Łobaczewski stworzył system geometrii hiperbolicznej. Suma kątów trójkąta na

powierzchni hiperbolicznej jest mniejsza od sumy kątów prostych, to jest mniejsza niż

180 stopni. W tym systemie, na powierzchni wklęsłej, jeśli jest prosta AB i punkt C, to

można przez ten punkt C poprowadzić na płaszczyźnie ABC nieskończenie wiele

prostych nieprzecinających się z prostą AB. Na powierzchni wypukłej suma kątów

trójkąta jest większa niż 180 stopni. Na powierzchni płaskiej ABC, jeśli jest prosta AB

i punkt C, to przez punkt C nie możemy poprowadzić żadnej prostej równoległej do

AB.

Riemann dokonał uogólnienia geometrii i stworzył taki system, który obejmuje

wszystkie przypadki graniczne: geometrię euklidesową, sferyczną i hiperboliczną.

Obecnie

jego geometria jest matematyczną podstawą ogólnej teorii względności.

W zagadnieniu czasu, można wyróżnić trzy aspekty:



Ontologiczny

– wyodrębnia się realność czasu od innych czynników



Psychologiczny

– zwraca się uwagę na przeżywanie czasu (rozróżnienie na

przeszłość, teraźniejszość i przyszłość)



Epistemologiczny

– porusza zagadnienie poznania czasu – Czy czas istnieje

niezależnie od ludzkiego poznania czy też jest abstraktem?

W kwestii poznania czasu, wyróżnia się cztery ujęcia:

1. skrajnie realistyczne

2. skrajnie idealistyczne

3. realizmu umiarkowanego

4. egzystencjonalistyczne

Ujęcie 1 (Newton, Clarke) – czas istnieje niezależnie od innych rzeczy. Czas

pojmowany jest, jako

ciągłe, niezmienne, absolutne trwanie. Ma charakter absolutny,

więc nie można go przyspieszać ani zwalniać. Płynie jednostajnie z przeszłości w

przyszłość.

Ujęcie 2 (Kant) – czas nie istnieje poza umysłem – jest kategorią umysłu. Bez pojęcia

czasu, nie postrzegalibyśmy zjawisk. Ze zjawisk nie można usunąć czasu, gdyż

warunkuje on możliwość ich poznania. Czas nie jest rzeczywisty, nie istnieje sam w

sobie oraz nie przysługuje rzeczom.

Czas, zdaniem Kanta jest warunkiem a priori wszelkich zjawisk, to znaczy jest

warunkiem podmiotowej naoczności i pojawia się wtedy, gdy działają na nas bodźce.

37

Ujęcie 3 (Arystoteles i Tomasz z Akwinu) – ruch jest nierozerwalnie związany z

czasem. Jeśli nie mamy percepcji ruchu, to nie ma również świadomości czasu. Czas

nie jest ruchem, ale jego atrybutem. Należy pamiętać, że kiedy Arystoteles mówi o

ruchu, ma na myśli każdą zmianę, a nie tylko ruch lokalny.

Ujęcie 4 – czas jest istnieniem zmiennym. Czas to ciągłe aktualizowanie się bytu.

Czas jest funkcja istnienia. Zaistnienie bytu to początek realnego porządku

czasowego. Ale istnienie może być także funkcją czasu, – kiedy powstaje byt

zmienny, rozpoczyna się proces istnienia.

Trzy modele Wszechświata

Model relatywistyczny

Albert Einstein sformułował w 1905 roku szczególną teorię względności. Zajmuje się

ona układami inercjalnymi, to znaczy takimi, które poruszają się względem siebie

jednostajnie i prostoliniowo. W tej teorii nie bierze się pod uwagę grawitacji, która

mogłaby zakłócić ruch jednostajny i prostoliniowy.

Einstein

przyjął, że w dowolnych układach inercjalnych wszystkie prawa fizyki,

mechaniki i elektrodynamik

i wyglądają tak samo, to znaczy mają tę samą postać

matematyczną. Konsekwencją nowej teorii były następujące stwierdzenia:

1.

Dwa zdarzenia równoczesne w jednym inercjalnym układzie odniesienia nie

muszą być równoczesne w innym układzie odniesienia.

2.

Prędkość światła jest nieprzekraczalna: prędkość światła dodana do prędkości

światła daje znowu prędkość światła.

3.

Zegary poruszające się ruchem jednostajnym względem obserwatora idą

wolniej niż jego zegar, a pręty pomiarowe ulegają skróceniu w kierunku ruchu

w porównaniu z takim samym prętem spoczywającym względem obserwatora.

4.

Ciało zwiększa swoją masę w miarę wzrostu prędkości obserwatora, a energia

zawarta w dowolnym ciele równa się jego masie razy prędkość światła do

kwadratu

Wsparty geometrią Riemanna i geometryczną postacią czasoprzestrzeni Hermana

Minkowskiego, Einstein uogólnia prawa szczegółowej teorii względności do układów

nieinercjalnych, to znaczy takich

, które poruszają się względem siebie z

przyspieszeniem. Stwierdza, bowiem

, że w przyrodzie istnieją dowolne układy. Tak

powstałą teorię nazywa się ogólną teorią względności, która jest ogólną teorią

grawitacji.

38

W roku 1915 Einstein podaje postać równań opisujących geometrii czasoprzestrzeni

w układach nieinercjalnych. Punktem wyjścia teorii Einsteina jest zasada

równoważności, która ma charakter lokalny. Pola grawitacyjnego nie można

całkowicie wyeliminować (w całej przestrzeni), ale udaje się to zrobić przez wybór

odpowiedniego układu odniesienia. Zasada równoważności stwierdza, że „każde

pole grawitacyjne mo

żna lokalnie wyeliminować przez dobór układu odniesienia

poruszającego się z odpowiednim przyspieszeniem. Np. w spadającej windzie, po

zerwaniu utrzymującej ją liny, znika ziemskie pole grawitacyjne. Przedmioty

upuszczane przez człowieka znajdującego się w windzie w stosunku do ścian

zawisną nieruchomo w powietrzu. W stosunku do Ziemi będą oczywiście spadać

swobodnie razem z windą.

Jeżeli czas, przestrzeń i grawitacja dotychczas były widziane, jako oddzielne, to w

ogólnej teorii względności są różnymi aspektami tej samej rzeczywistości.

Grawitacja, jak wynika z równań Einsteina, jest zakrzywioną czasoprzestrzenią. W

mechanice klasycznej czas i przestrzeń były sztywną sceną, na której rozgrywały się

procesy fizyczne: pomiędzy sceną i procesami nie było żadnych oddziaływań. W

ogólnej teorii względności czasoprzestrzeń bierze udział w dramacie fizyki, geometria

staje się polem fizycznym.

Współczesna kosmologia opiera się na ogólnej teorii względności i nazywa się

kosmologią relatywistyczną. Zdarzenia zachodzą w zakrzywionej czasoprzestrzeni.

Wskutek działania grawitacji czasoprzestrzeń może mieć początek i koniec.

Grawitację powoduje materia, która znajduje się w przestrzeni.

Ogólna teoria względności ukazuje, że Wszechświat jest skończony i nieograniczony

i jego lo

sy zależą od materii w nim zawartej. Trudno się, zatem dziwić, że w historii

kosmologii proponowano model świata stacjonarnego, rozszerzającego się i

kurczącego (kolapsującego).

Wszechświat Einsteina był statyczny, ukazujący materię we Wszechświecie w

bezru

chu na większą skalę, gdzie promień wszechświata jest stały. Koncepcja

statycznego wszechświata Einsteina nie zgadzała się z obserwacjami dotyczącymi

przesunięci do podczerwieni widma galaktyk – w latach dwudziestych XX wieku

zauważono, że poczerwienienie galaktyk jest tym większe im dalej znajdują się od

Ziemi.

Według Einsteina wszechświat, jako całość znajduje się w bezruchu. Świat jest

statyczny. Przestrzeń w tym modelu jest zamknięta w hiperkuli o więcej niż trzech

39

wymiarach (zwykła sfera, na przykład globus, ma dwa wymiary). Przestrzeń takiego

świata jest skończona, ale nieograniczona. Skończona, bo można ją wyrazić w

skończonej liczbie objętości. Nieograniczona, bo nigdy nie natrafimy na jej granice

(krążyć będziemy w niej w nieskończoność, tak jak możemy w nieskończoność

opasać kulę). W einsteinowskim świecie nie do pomyślenia jest możliwość

wystawienia ręki poza przestrzeń. Czas w tym świecie biegnie od minus

nieskończoności do plus nieskończoności po linii prostej (czas kosmiczny).

Stacjonarny model w

szechświata

Ogólna teoria względności ukazywała nowe możliwości tworzenia modeli

wszechświata. Pojawiła się koncepcja Wielkiego Wybuchu, ale Fred Hoyle i Hermann

Bondi oraz Thomas

Gold nie zgadzali się z jej ideą. Po pierwsze, dlatego, że

wskazywała na istnienie początku kosmosu, a po drugie, wiek wszechświata był

sprzeczny z danymi badań nad skałami Ziemi i meteorytami. Jedynie ucieczka

galaktyk była faktem niezbitym.

Fred Hoyle

przyjął idee ogólnej teorii względności, ale zmodyfikował zaproponowane

przez

Einsteina równania pola o człon opisujący pole kreacji materii.

Bondi i Gold odrzucili również równanie pola. Ich koncepcję stanu stacjonarnego

wszechświata można opisać w trzech punktach:

1)

Wychodząc z założenia, że wszechświat nie zmienia się w czasie i

przestrzeni,

rozszerzyli zwykłą zasadę kosmologiczną (akcentującą aspekt

przestrzenny) o aspekt czasowy i tak powstała doskonała zasada

kosmologiczna: obserwator umieszczony nie tylko w dowolnym punkcie

przestrzeni, ale i w dowolnym czasie widzi taki sam obraz kosmosu. Postuluje,

więc ona jednorodność, izotropowość i stacjonarność – nie faworyzuje

przestrzeni przed czasem, stąd wyklucza istnienie wyróżnionych chwil w

czasie.

2)

Badając nasze termodynamiczne otoczenie, zauważyli, że brak w nim

termodynamicznej równowagi. Zgodnie z doskonałą zasadą kosmologiczną,

nierównowagę termodynamiczną należy rozciągnąć na cały wszechświat.

Gdyby cały wszechświat był statyczny, to nie byłoby w nim życia, a więc

istnienie życia na Ziemi przeczy statyczności kosmosu. Wszechświat się

rozszerza, co nie doprowadza do ustalenia się stanu równowagi.

3)

Skoro wszechświat się rozszerza, to gęstość materii powinna w nim maleć, a

skoro tak, to byłoby sprzeczne z doskonałą zasadą kosmologiczną. Materii

40

powinno, zatem

przybywać w rozszerzającym się kosmosie i tak się dzieje,

gdyż powstaje ona z niczego. Ilość ten można przeliczyć, jako powstanie

jednego atomu wodoru w litrze objętości w ciągu 5 x 10

11

lat. Koncepcja

nieustannej kreacji materii w kosmosie jest obca naukom przyrodniczym.

Model Wielkiego Wybuchu

Teorię Wielkiego Wybuchu zaproponował w 1927 roku astronom z Belgii, ksiądz

Georges Lemaître (1894-1966). Twierdził on, że wszechświat narodził się z

pierwotnego atomu umiejscowionego w początkowej osobliwości. Lemaître szukał

takiego rozwiązania, które połączyłoby einsteinowski świat wypełniony materią z

pustym światem Willema de Sittera. Takie rozwiązanie pośrednie ukazuje świat

ewoluujący od minus nieskończoności (einsteinowski świat w stanie statycznym)

przez ekspansję świata, dzięki której jego promień rośnie do plus nieskończoności

(pusty świat de Sittera; rozszerza się tylko próżnia). Ze swego obrazu wszechświata

ksiądz Lemaître wyprowadza formuły opisujące efekt Dopplera (przesunięcie

galaktyk ku czerwieni) oraz podaje, że prędkość ucieczki galaktyk jest wprost

proporcjonalna do ich odległości od obserwatora.

Początek świata wg Lemaître był aprzestrzenny i bezczasowy. Przestrzeń i czas

wyłoniły się później, gdy zwiększyła się liczba zdarzeń. W procesie tym pierwotne

promieniowanie stało się gazem, pierwotny gaz dał podstawę do formowania się

galaktyk. Pojawiło się pytanie, co się stało z promieniowaniem, które nie przeszło w

stan gazu? Lemaître sądził, że musi ono istnieć do dziś i jest to promieniowanie

kosmiczne. Utożsamianie promieniowania resztkowego z kosmicznym było jednak

pomyłką.

Mimo tylko historycznego znaczenia propozycji księdza Lemaître wiele jego idei

zostało wykorzystanych we współczesnym standardowym modelu wszechświata.

Standardowy model wszechświata

Opisywany jest w trzech modelach:

wklęsłym, wypukłym i płaskim. Wypukły grozi

ponownym kolapsem w osobliwy punkt całej materii kosmicznej, a wklęsły grozi

rozrzedzeniem się materii w nieograniczonej przestrzeni kosmicznej.

Model ten zakłada:



Praw fizyki

są niezmienne w czasie i efekty grawitacji są dokładnie opisane

przez ogólną teorię względności

41



Wczesny wszechświat był wypełniony gazem o wysokiej temperaturze,

ciśnieniu, energii i gęstości



Gęstość materii pozostała w całej przestrzeni kosmicznej jednakowa



Zmiany w stanie mat

erii i radiacji były tak łagodne, że nie miały znaczenia dla

termodynamicznej teorii kosmosu

Model zamknięty charakteryzuje się gęstością powyżej gęstości krytycznej. Po

okresie ekspansji

, nastąpi zapadania się całej materii w czarne dziury. Końcem

będzie tak zwana Wielka Zapaść. Po niej znowu nastąpi Wielki Wybuch.

Płaski model jest mniej gęsty, będzie się rozszerzał bez końca, grawitacja jednakże z

czasem spowolni ekspansję.

Model otwarty cechuje się małą gęstością materii, stąd grawitacja jest zbyt niska, by

mogło nastąpić ponowne spowolnienie procesu rozszerzania się. Ten rodzaj

wszechświata będzie rozszerzał się wiecznie i ma nieskończoną liczbę galaktyk.

Co wpływa na los wszechświata: materia „widoczna” czy materia „ciemna”? Badania

wykazują, że materii widocznej jest zbyt mało we wszechświecie, bo zaledwie 10%.

Brakuje, aż 90%, aby świat był płaski. Badacze dochodzą do wniosku, że głównym

składnikiem wszechświata jest ciemna energia, czyli stała kosmologiczna (pole

kwantowe, zwane kwintesencją). Kwintesencja jest dynamicznym polem kwantowym,

podobnym do pola elektrycznego lub magnetycznego, charaktery

zującym się

efektywnym odpychającym oddziaływaniem grawitacyjnym. Oprócz niej w skład

wszechświata wchodzi ciemna energia, zwykła materia (świecąca i nieświecąca)

oraz promieniowanie reliktowe.

Przedstawione scenariusze zakładają, że stała kosmologiczna równa się zeru. Jeśli

okazałoby się, że stała nie równa się zeru, to nie zwykła materia, ale ciemna może

wpłynąć na losy kosmosu.

Za teorią Wielkiego Wybuchu przemawiają dane doświadczalne:

1) Istnienie jednorodnego mikrofalowego promieniowania, jako reliktu po Wielkim

Wybuchu. Jest ono pozostałością po wysokoenergetycznych kwantach

gamma, wypełniających wczesny kosmos.

2)

Przesunięcie ku czerwieni widma galaktyk na krańcach wszechświata. W XX

wieku badacze zauważyli, że wszystkie galaktyki uciekają od Ziemi z ogromną

prędkością – zależność tę nazwano prawem Hubble’a.

Standardowy model nie wyjaśnia jednak:

42



Najwcześniejszych zdarzeń po Wielkim Wybuchu



Dlaczego świat jest jednorodny



Dlaczego szybkość ekspansji jest akurat taka, że równoważy wzajemną

grawitację całej materii w kosmosie

Historia wszechświata w erach

Era Plancka

– temperatura 1032 K, a gęstość 1097 kg/m3. Era trwała pierwsze 10-

43 sekundy. Nie wiadomo, co

się wtedy działo, gdyż prawa fizyki nie odnoszą się do

materii o tak ogromnych gęstościach i temperaturach.

Era hadronowa

– temperatura spadła do 1016 K, a gęstość do 1017 kg/m3. Era

trwała 10-4 sekundy. Poczynając od 10-35 sekundy od wybuchu, temperatura

zmalała do około 1027 K, pojawiły się kwarki, leptony, hadrony i leptony, znajdowały

się w równowadze termodynamicznej. Powstały cząstki i ich antycząstki, co

prowadziło do ich anihilacji.

Między 10-35 a 10-32 sekundy pojawiła się faz bardzo szybkiej ekspansji (faza

inflacji). W tym czasie wszechświat powiększył swoje rozmiary około 1050 razy.

Pozostałością po tej erze są nukleony i protony.

Era leptonowa

– trwała tylko 10 sekund, temperatura spadła do 106 K, a gęstość

materii do 107 kg/m3. w tej fazie po

upływie drugiej sekundy neutrina przestały

oddziaływać z innymi cząstkami i wypełniły aż do czasów obecnych wszechświat.

Era fotonowa

(promieniowania). Era ta trwała około jednego miliona lat. 100 Sekund

od Wielkiego Wybuchu powstały pierwsze jądra atomu (deuteru). Potem, w

trwających jeszcze kilka minut reakcjach, ukształtował się skład chemiczny zwykłej

materii. W jądrach helu skupiło się około 23% masy, a cała reszta, około 77%,

pozostała w postaci swobodnych protonów. Ciężkie izotopy wodoru i helu oraz inne

lekkie pierwiastki powstały w śladowych ilościach.

Pod koniec ery fotonowej gęstość materii wynosiła 1018 kg/m3, a temperatura spadła

do 3000K. w tak chłodnym świecie elektrony wraz z jądrami atomowymi utworzyły

atomy wodoru i helu. Światło odłączyło się od materii i wszechświat stał się

przezroczysty.

Era materii

. Nasza era. Utworzyły się galaktyki, gwiazdy i ich planety. We wnętrzach

gwiazd, w wyniku reakcji termojądrowych, powstają ciężkie pierwiastki. Trzeba było

pięciu pokoleń gwiazd, by wytworzyły się wszystkie pierwiastki konieczne do

wytworzenia życia. Obecnie temperatura kosmosu wynosi 2,7K, a gęstość materii od

10-28 do 10-31kg/m3.

43

Model wszechświata Stephena Hawkinga

Ogólna teoria względności nie jest w stanie wyzbyć się istnienia osobliwości

czasoprzestrzeni, to znaczy odnosi się do punktu, w którym załamują się wszystkie

prawa przyrody. Ogólna teoria względności opisuje zachowanie się materii w słabych

polach grawitacyjnych. W punkcie zero istnienia świata grawitacja jest tak duża, że

efe

kty kwantowomechaniczne odgrywają najważniejsza rolę – zamiast

makroskopowej teorii grawitacji, musi pojawić się kwantowa teoria grawitacji.

Mikroświat opisywany przez nową teorię ma charakter indeterministyczny, to znaczy

zdarzenia nie

są bezwzględnie wyznaczone przez poprzedzające je przyczyny.

Ewolucja układów w ramach mechaniki klasycznej opisywana przez równania

Newtona jest deterministyczna. Ewolucja układów w ramach mechaniki kwantowej

ma charakter indeterministyczny i może przebiegać na różnych drogach. Układ

kwantowy nie ma jednej historii. W teoretycznych analizach

należy, więc brać pod

uwagę wszystkie możliwe historie układu. Suma po historiach to wzięcie pod uwagę

wszystkich możliwych światów, a następnie wyeliminowanie z nich najmniej

prawdopodobnych

. Każda historia zawiera informacje nie tylko o czasoprzestrzeni,

ale także o wszystkim, co w niej istnieje. W konsekwencji analiz Hawking odrzuca

obraz naszego

świata, jako mało prawdopodobny, ze względu na istnienie

osobliwości.

Próba opisania stanu rzeczywistego wszechświata jest tożsama z opisem wszystkich

wzajemnych oddziaływań w nim zachodzących. Znalezienie, więc historii świata

rzeczywistego jest bardzo trudne.

Należy, więc, przyjąć określone warunki brzegowe

wszechświata. Warunkiem tym jest brak brzegów – nie ma sensu zajmować się

zachowaniem wszechświata na jego brzegach.

Nie ma żadnych osobliwości, w których załamują się prawa nauki, ani żadnych

brzegów czasoprzestrzeni, wymagających odwołania się do jakiegoś zbioru

nowych praw wyznaczających warunki brzegowe dla czasoprzestrzeni. Można

powiedzieć: warunkiem początkowym dla wszechświata jest brak brzegów.

Taki wszechświat byłby całkowicie samowystarczalny i nic z zewnątrz nie

mogłoby nań wpływać. Nie mógłby by ani stworzony, ani zniszczony. Mógłby

tylko być.

Na poziomie fizyki kwantowej, spontaniczne powstanie wszechświata z nicości nie

jest czymś szczególnym. Dopuszczalne jest wyłonienie się naszego świata z

44

fluktuacji kwantowej. W tym przypadku prawa fizyki nie są pogwałcone, powstawanie

materii z

nicości jest powszechnym zjawiskiem. Zjawiska te dzieją się w skali

Plancka, gdzie nie ma rozróżnienia na czas i przestrzeń. Inaczej mówiąc, w tej skali

cz

as przemienia się w przestrzeń.

W przeciwieństwie do modelu wszechświata z początkową osobliwością, Hawking

proponuje wszechświat bez brzegów, w którym znika osobliwość, a pojawia się

zaokrąglenie, ale jednak większe od osobliwości punktowej. U podstaw tego modelu

leżą dwa wymiary przestrzenne, zamiast jednego przestrzennego i jednego

czasowego.