Podstawy filozofii przyrody materiał zaliczeniowy (stacjonarne)

Materiał zaliczeniowy z przedmiotu Podstawy filozofii przyrody dla studiów
stacjonarnych Uniwersytetu Przyrodniczego 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
zjawisk, 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,
1
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, bądz 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:
2
�� Pozytywistyczną Koło Wiedeńskie, postulat, aby dokonać syntezy
wszystkich nauk pod kątem fizyki. Twierdzenia fizyki dotyczą
przestrzenno-czasowych 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
chronologiczne 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
odpowiedzi, 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
3
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, bądz 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.
4
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 bądz
ontologicznego bądz teoriopoznawczego.
5
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 była liczbą, a dla atomistów (Leucypa,
Demokryta, pózniej 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.
6
Filozofia przyrody zapoczątkowała dzieje europejskiej filozofii. Nauczyła człowieka
liczyć na możliwość swojego rozumu. Nawet, jeśli odpowiedz nie jest oczywista,
warto postawić pytanie. Z pytaniem trzeba zmierzyć się za pomocą naturalnego
ludzkiego wyposażenia myślenia i świadectwa zmysłów. Jońscy filozofowie zrobili
pierwszy 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 zapowiedz 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
rzeczywistość przyrodniczą (a potem w ogóle całą rzeczywistość) da się
7
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
8
Platon filozoficzny mit o stworzeniu
Uświadomienie sobie różnicy pomiędzy cechami konstytutywnymi, stanowiącymi
istotę, i cechami przypadkowymi, tylko luzno 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
filozofię 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
stworzeniu zaczyna się zarysowywać pózniej tak fundamentalne w filozofii
rozróżnienia na byt konieczny i byty przygodne.
9
Arystoteles - fizyka
Arystoteles dał 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
czego wszystko inne nie może istnieć)
3. Jest czymś indywidualnym
4. Jest czymś oddzielonym, (czyli istniejącym samodzielnie)
Substancjami, jeśli są podległe ruchowi zajmuje się fizyka.
10
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 możliwy jest ruch? Odpowiedz znalezć 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 metafizyka 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 ich połączenie tworzy substancję.
11
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
materialnych 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 widziano tego, który położył kres spekulatywnej filozofii przyrody i
zapoczątkował naukowe, a nie filozoficzne, badania świata. Po upadku
12
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 wyraznie 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
ostateczny 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 wyraznie zrozumiał, że doświadczenie musi łączyć się z
ujęciem matematycznym. Aącznikiem, 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
13
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.
14
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 wypowiedz
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
rację dostateczną dla wszystkiego, co się zdarza, a co nie wynika z zasady
niesprzeczności.
Harmonia przedustawna
" Monady są zródłami 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.
15
" 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.
" Odpowiedz 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?
16
" Byłyby to sądy niedopuszczające ewentualności błędu, a jednocześnie
informowałyby o rzeczywistości poznawalnej doświadczalnie.
" Byłyby zródłem 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
17
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,
18
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
koncepcję wymierzony został przez teorie światła i dzwięku, 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, ale 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
relacji 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
19
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 reinterpretacji 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 pozostały 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
20
rozważań, 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 pokazał 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 obowiązuje 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 dostrzega 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.
21
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? Odpowiedz musi być
negatywna: nie można racjonalnymi argumentami przekonać kogoś, kto
racjonalności przeczy od samego początku. Granic racjonalności nie należy szukać
w jej wynikach, 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 falsyfikacji, 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
22
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
23
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 pózniej.
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
24
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. Aproksymacja (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
stwierdza się przy notowaniu faktów empirycznych niezgodnych z prawem.
25
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
praorganizm 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.
26
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 do 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
zmienny. 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.
Problemem 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
27
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.
28
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
Leucyp 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 razem 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 ruchliwe, co oznacza, że dusza ma naturę ognia. Dusza ta jest zniszczalna,
to znaczy trwa tak długo, jak długo istnieje skupienie specyficznych atomów.
29
Próżnia nie jest niebytem, próżnia istnieje. Niebyt istnieje tak samo, jak byt. Ruch
atomów jest odwieczny i stanowi własność rzeczywistości. To właśnie ruch powoduje
zmiany 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 pierwiastków 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 zródłem 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
30
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 pózniej 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 bardziej 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 10-13cm. Oprócz oddziaływania silnego, wyróżnia się w
mikroświecie jeszcze oddziaływanie słabe i elektromagnetyczne. Oddziaływanie
elektromagnetyczne występuje między cząsteczkami posiadającymi ładunek
elektryczny. Odgrywa ono zasadnicza rolę w strukturze atomu, gdyż dzięki niemu
31
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 10-16cm.
W fizyce klasycznej i towarzyszącej jej filozofii przyrody, materię utożsamiano z
obdarzonymi masą atomami, zaś światło miało być ruchem przenoszonym przez
hipotetyczny eter. 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.
Trudno 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=mc2), 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.
32
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 mechanicystycznej stało się na tyle kontrowersyjne, że w
nowych kierunkach filozoficznych empiriokrytycyzmu i energetyzmu, ale także w
ramach konwencjonalistycznej filozofii nauki, tradycyjne formy materializmu zostały
zakwestionowane, jako niezgodne ze stanem wiedzy przyrodniczej.
Czy istnieje jedna (filozoficzna) czy dwie (filozoficzna i przyrodnicza) koncepcja
materii?
Filozoficzne rozumienie przestrzeni (w jaki 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. Potrafimy 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
33
�� 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 produkowanych 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.
34
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 się 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 płaszczyznie 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 Aobaczewski (1792-1856)
w 1829 roku. Niezależnie zajmowali się tym zagadnieniem także Carl Friedrich
Gauss (1777-1855) oraz Georg Friedrich Bernard Riemann (1826-1866). Zajmowali
się oni geometriami, w których piąty postulat nie jest spełniony.
35
Aobaczewski 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 płaszczyznie 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, terazniejszość 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 bodzce.
36
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 elektrodynamiki 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.
37
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 można 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 losy 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
bezruchu 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
38
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 wszechświata
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
39
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 1011 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 Lema�tre (1894-1966). Twierdził on, że wszechświat narodził się z
pierwotnego atomu umiejscowionego w początkowej osobliwości. Lema�tre 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 Lema�tre 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 Lema�tre był aprzestrzenny i bezczasowy. Przestrzeń i czas
wyłoniły się pózniej, 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? Lema�tre 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 Lema�tre 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
40
�� Wczesny wszechświat był wypełniony gazem o wysokiej temperaturze,
ciśnieniu, energii i gęstości
�� Gęstość materii pozostała w całej przestrzeni kosmicznej jednakowa
�� Zmiany w stanie materii 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, charakteryzującym 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:
41
�� 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.
42
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
efekty 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
43
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
czas 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.
44

Wyszukiwarka