14 obserwujących
452 notki
188k odsłon
2294 odsłony

Dwie wieże na zgliszczach - o fizyce (2)

Wykop Skomentuj36

 

Klaps 7: Fantazja czy wizjonerstwo?
 
Kaprysy Empirii sprawiają, że na froncie fizycznego poznania zaczynają dominować spekulacje. W samej spekulacji nie ma nic złego; pełno jej nie tylko w literaturze SF lecz także na kartach historii nauki. Istotą procesu naukowego stanowi bowiem tworzenie nowych idei, a potem ich akceptowanie albo odrzucanie. W naukach przyrodniczych arbitrem w tej sprawie jest, jakeśmy już zauważyli, empiria. Dlatego gdy możliwości empirycznej weryfikacji nie ma, lub są one ubogie, poprawia się pogoda dla spekulacji.
 
Siła modelu
Inna sprawa, że nie są to spekulacje całkiem jałowe. W przeciwieństwie do pisarzy SF, fizyków ogranicza nie tylko empiria - również matematyka. Ponieważ świat można skutecznie badać przy pomocy metod matematycznych, panuje powszechny podgląd, że posiada on racjonalność typu matematycznego[i]. Pogląd ten narzuca istotne więzy epistemologiczne na badaczy, choć też osłabia ich zainteresowanie empiryczną weryfikacją. Bardzo wyraźnie mówi o tym prof. Michał Heller: Co ciekawe, w pewnym momencie poczułem, że przestaje mnie interesować, czy świat rzeczywiście jest taki, czy nie. Budując jakiś model świata, który jest logicznie spójny, czuję się trochę jak artysta, który tworzy coś własnego. Ale oczywiście nie mam takiej wolności. Muszę dedukować. Obowiązują mnie żelazne prawa logiki[ii]
Nasz znany kosmolog nie jest w tym odosobniony. Sam Einstein uznawał prymat myśli nad doświadczeniem w procesie poznania naukowego. W napisanych pod koniec życia ,,Zapiskach Autobiograficznych” czytamy: Teoria grawitacji nauczyła mnie jeszcze jednej rzeczy: nawet z najbardziej bogatego zbioru faktów empirycznych nie można wyprowadzić tak skomplikowanych równań. Teoria może być empirycznie potwierdzona, ale nie istnieje droga od doświadczenia do konstrukcji teorii. Równania tak skomplikowane jak równania pola grawitacyjnego mogą być sformułowane jedynie poprzez odkrycie logicznie prostej zasady matematycznej, która całkowicie lub prawie całkowicie określa równania[iii]
Podobnie uważał Paul Dirac, specjalizujący się w dziedzinie cząstek elementarnych, w której rzeczywistość przedmiotów fizycznych i idei matematycznych w jakiś tajemniczy sposób zlewają się ze sobą. W wykładzie O relacji między matematyką a fizyką przedstawił on program dochodzenia do prawdy w fizyce teoretycznej, w którym zaleca: Zacząć, wybrawszy dział matematyki, o którym można z uzasadnieniem przypuszczać, że będzie podstawą nowej teorii. Specjalną uwagę należy poświęcić matematycznemu pięknu tego działu. Zdecydowawszy się na dziedzinę matematyki, należy ją rozwijać we właściwym kierunku, cały czas patrząc czy nie wydaje się ona podpowiadać w naturalny sposób jakiejś interpretacji fizycznej[iv]
W swej sympatii do modeli matematycznych niektórzy fizycy posuwają się bardzo daleko. Znany kosmolog amerykański Charles Misner zasłynął wypowiedzianym w 1978 r. zdaniem „hardware is software”, co oznaczało, że tak naprawdę to istnieją tylko matematyczne modele świata, materia jest ich konsekwencją. Pogląd ten zyskał sobie wielu zwolenników, zwłaszcza pośród fizyków teoretyków i sporo przeciwników, zwłaszcza wśród materialistów.
 
Siła świadomości
Wdzięczną dziedziną do rozwoju spekulacji jest wspomniana już parafizyka. Zdaniem wybitnego fizyka Rogera Penrose’a, do wyjaśnienia zjawiska świadomości konieczne jest odwołanie się do zjawisk występujących na poziomie kwantowym w mózgu. A fizyk i filozof przyrody David Bohm uważa, że na poziomie fundamentalnym istnienia świata wszystko jest obdarzone rudymentarną psychicznością - inaczej: podział na fizyczne i psychiczne znika. W głębi istnienia, na niewidzialnych obszarach świata, trwa gra świadomości ludzkiej ze świadomością rozczłonkowaną w całym wszechświecie[v].
Problem istnienia i natury zjawisk psychicznych, a dokładnie świadomości ludzkiej jest najbardziej zagadkowym „węzłem przyrody”, w którym splątane są takie dyscypliny jak biologia, chemia, psychologia i określone działy medycyny. I to właśnie fizyka, a dokładnie mechanika kwantowa ów „węzeł przyrody”, jeśli nie rozwiązała, to dobrze oświetliła[vi].
Idąc tropami myśli Briana D. Josephsona (Nobel w 1973 r.) w poszukiwaniu związków między świadomością a procesami kwantowymi amerykański fizyk Evan H. Walker, proponuje następujący mechanizm: dopóki funkcja falowa nie jest przedmiotem obserwacji, zmienia się zgodnie z falowym równaniem Schrödingera, w którym jej ewolucję określa operator zwany hamiltonianem. Natomiast gdy jest obserwowana, hamiltonian zmienia się skokowo: funkcja falowa „ulega kolapsowi”, co Walker przypisuje podzbiorowi „zmiennych ukrytych”: atrybutów świadomości, które nazywa wolą. A to znaczyłoby, że świadomość obserwatora zmienia stan obiektu kwantowego!
Jeśli te spekulacje okazałyby się prawdziwe, zmieniłby się całkowicie paradygmat współczesnej nauki w aspekcie relacji między duchem i materią. Możliwe byłyby efekty mające dotąd rację bytu jedynie w fantastyce: dematerializacja, teleportacja, zginanie metalu; do ich zajścia potrzeba, wedle Walkera podtrzymywanej intensywnie siły woli, która prowadzi do kolapsu funkcji falowej na poziomie makroskopowym do skrajnie nieprawdopodobnego stanu[vii].
 
Kosmologiczny supermarket
Niemniej wdzięczną dziedziną sprzyjającą spekulacji jest kosmologia. Jest tak, ponieważ wszystkie teorie kwantowania grawitacji nie mają licznych i dobrych odniesień do empirii, jako że dotyczą bardzo wczesnych etapów wszechświata (pobliże ery Plancka), charakteryzującej się ekstremalnymi parametrami (wymiary rzędu 10-26m temperatury rzędu 1032 K i większe). Stąd weryfikacja tych teorii raczej na zawsze pozostanie poza bezpośrednim, ziemskim eksperymentem. A obserwacje… cóż, pokazują ledwie pozostałości po wczesnej fazie Wszechświata i mogą służyć weryfikacji jedynie w trybie, nazwijmy to „poszlakowym”. Do tych poszlak można „dopasować” wiele różnych konstrukcji teoretycznych – i tak np. rzesze fizyków udoskonalały wspomniany wyżej inflacyjny model Gutha z takim zapałem, że w 1997 r. istniało już 50 odmian tej teorii „wpasowujących” się w dane obserwacyjne. Nic więc dziwnego, że niektórzy odmawiają kosmologii miejsca pośród nauk przyrodniczych. Astrofizyk M. J. Disney z Uniwersytetu w Cardiff pisał, że słowo „kosmolog” winno być usunięte ze słownictwa naukowego, dotyczy bowiem kapłanów a nie naukowców[viii].
Popatrzmy na niektóre produkty fizyki spekulatywnej w kosmologii. Czego tu więcej? fantazji czy wizjonerskiego geniuszu? Proszę obstawiać, jak na wyścigach! Być może, czas próby jest bliski (jeśli, rzecz jasna, wszystko nie skończy się z hukiem w 2012 roku!)
 
Teoria względności do lamusa?
Profesor fizyki teoretycznej w londyńskim Imperial College João Magueijo jest autorem teorii zmiennej prędkości światła, która zakłada, że we wczesnym okresie istnienia wszechświata była ona większa niż obecnie. Tym samym autor kwestionuje dwie fundamentalne teorie wyjaśniające powstanie i istnienie wszechświata: teorię względności i kosmologiczną teorię inflacji.
 
Wszechświat jako fraktal
Fraktal w matematyce oznacza obiekt samo-podobny (tzn. taki, którego części są ciągle podobne do całości) albo ukazujący subtelne detale w wielokrotnym powiększeniu.
W 1977 r. francuski matematyk Benoit Mandelbrot wyraził pogląd, że galaktyki we Wszechświecie rozmieszczone są w sposób fraktalny i zaproponował dojrzały matematyczny model rozkładu materii, gdzie „nie ma środka, a jest hierarchia”. Już na początku lat 80. XX w. grupa włoskich astrofizyków pod kierownictwem Luciano Pietronero, zauważyła, że obserwowany rozkład galaktyk (w skali ok. pięciu megaparseków) wykazuje strukturę fraktalną, przewidzianą przez Mandelbrota.

Na rysunkach: Matematyczny fraktal i galaktyka NGC 3370

Wykop Skomentuj36
Ciekawi nas Twoje zdanie! Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Salon24 news

Co o tym sądzisz?

Inne tematy w dziale Technologie