Paul Davies
Plan Stwórcy
Naukowe podstawy racjonalnej wizji świata
( Przekład Marek Krośniak )
Rozdział pierwszy
Ludzie żywią najróżniejszego rodzaju przekonania i na różnych podstawach je opierają, począwszy od logicznego dowodu do ślepej wiary. Jedne przekonania mają swe źródło w osobistym doświadczeniu, inne nabywane są w procesie kształcenia, a jeszcze inne wpajane poprzez indoktrynacje. Nie ulega wątpliwości, że istnieją przekonania o charakterze wrodzonym, ukształtowane w wyniku ewolucji. Niektóre z przekonań uważamy za możliwe do uzasadnienia, inne zaś żywimy, gdyż „tak czujemy”.
Jest oczywiste, że wiele naszych przekonań jest fałszywych, już to dlatego, iż są sprzeczne wewnętrznie, już to dlatego, że nie zgadzają się z innymi przekonaniami czy też faktami. Pierwszą systematyczną próbę znalezienia uniwersalnej podstawy przekonań podjęto dwa i pół tysiąca lat temu w starożytnej Grecji. Greccy filozofowie dążyli do sformalizowania ludzkiego myślenia za pomocą niepodważalnych reguł wnioskowania dedukcyjnego. Sądzili oni, że poprzez odwołanie się do powszechnie przyjętych procedur racjonalności pozbędą się niejasności, nieporozumień i sporów, towarzyszących rozwiązywaniu wszelkich ludzkich spraw. Ich ostatecznym celem było ustalenie zbioru założeń, zwanych aksjomatami, które, akceptowane przez każdego racjonalnego człowieka, umożliwiłyby rozwiązanie wszelkich kwestii spornych.
Trzeba przyznać, że celu tego nigdy nie osiągnięto, pomijając kwestię, czy to było w ogóle możliwe. We współczesnym świecie zróżnicowanie przekonań jest większe niż kiedykolwiek, występuje wiele przekonań ekscentrycznych, niekiedy wręcz niebezpiecznych, a odwoływanie się do argumentów racjonalnych uważane jest częstokroć przez zwykłych ludzi za bezużyteczną sofistykę. Jedynie w nauce, zwłaszcza w matematyce (a także, oczywiście, w samej filozofii), urzeczywistniane są ideały greckich filozofów. Natomiast przy rozważaniu zasadniczych kwestii egzystencjalnych, takich jak pochodzenie i sens Wszechświata, miejsce człowieka w świecie czy też naturalny porządek wszechrzeczy, istnieje silna pokusa popad-niecia w irracjonalizm, od której nie są wolni nawet naukowcy. Jednakże od dawna podejmowano poważne próby zmierzenia się z tymi problemami poprzez racjonalną, obiektywną analizę. Ale jak daleko zajdziemy drogą rozumu? Czy naprawdę możemy mieć nadzieję, że ostateczne zagadki bytu zostaną rozwiązane poprzez racjonalne rozumowanie naukowe, czy też zawsze w pewnym momencie natkniemy się na nieprzeniknioną tajemnicę? I czym w ogóle jest sama racjonalność?
Piękno, majestat i wyrafinowanie fizycznego świata wysławiano od wieków we wszystkich kulturach. Ale dopiero w nowożytnej, opartej na nauce, kulturze podjęto systematyczną próbę badania tego świata i miejsca, jakie w nim zajmujemy. Sukcesy metody naukowej w dziedzinie wyjaśniania tajemnic przyrody okazały się tak oszałamiające, że niejednokrotnie przesłaniają to, co jest największym cudem związanym z nauką: fakt, że nauka jest w ogóle możliwa. Sami uczeni przyjmują zazwyczaj za pewnik, że żyjemy w racjonalnym, uporządkowanym świecie poddanym precyzyjnym prawom, które mogą być poznane ludzkim rozumem. Jednakże, dlaczego tak właśnie jest, pozostaje zadziwiającą zagadką. Jak to się dzieje, że człowiek posiada zdolność odkrywania i rozumienia zasad, na których opiera się Wszechświat?
Ostatnio problemem tym zajmuje się coraz więcej uczonych i filozofów. Czy nasze sukcesy w poznawaniu świata za pomocą matematyki i nauk przyrodniczych są wyłącznie szczęśliwym zbiegiem okoliczności, czy też organizmy biologiczne wyłonione z kosmicznego porządku z konieczności posiadają zdolność odzwierciedlania tego porządku w swoich procesach poznawczych? Czy spektakularne postępy nauki są jedynie incydentalnym faktem historycznym, czy też świadczą o zachodzeniu głębokich, istotnych współzależności pomiędzy ludzkim umysłem a fundamentalnym porządkiem przyrody, która go ukształtowała?
Czterysta lat temu nauki przyrodnicze weszły w konflikt z religią, ponieważ wydawały się zagrażać uprzywilejowanej pozycji Człowieka w świecie stworzonym przez Boga. Ten myślowy przewrót, zapoczątkowany przez Kopernika i dokończony przez Darwina, doprowadził do marginalizacji, czy też wręcz trywializacji, Człowieka. Ludzie przestali być celem stworzenia, przypisano im przypadkową i pozornie bezsensowną rolę w bezosobowym kosmicznym dramacie; byli kimś w rodzaju nie przewidzianych w scenariuszu statystów, którzy zabłąkali się na olbrzymim planie filmowym.
Ta egzystencjalistyczna koncepcja, głosząca, że życie człowieka ma tylko taki sens, jaki on sam mu nada, stała się przewodnim motywem nauki. To właśnie z tego powodu zwykli ludzie widzą w nauce zagrożenie i deprecjację swej godności, uważając, że wyobcowuje ich ona ze świata.
Wizja nauki, jaką przedstawię w następnych rozdziałach, jest całkowicie odmienna. Wynika z niej, że człowiek nie jest przypadkowym wytworem ślepych sił, jako że istnienie organizmów obdarzonych świadomością jest fundamentalną właściwością Wszechświata. Jesteśmy głęboko i, jak wierzę, celowo zapisani w prawach przyrody. Nie uważam również, by nauka w jakikolwiek sposób prowadziła do alienacji. Jest ona szlachetnym i ubogacającym człowieka poszukiwaniem sensu świata w obiektywny, metodyczny sposób. Nie zaprzecza ona, że świat może mieć sens zewnętrzny wobec swego istnienia. Wręcz przeciwnie - jak podkreślałem, fakt, że nauka jest w ogóle możliwa i odznacza się taką skutecznością, wskazuje na pewne głębokie, istotne cechy zorganizowania kosmosu. Wszelkie próby poznania natury rzeczywistości i miejsca człowieka we Wszechświecie muszą być oparte na solidnych podstawach naukowych. Naturalnie, nauka nie jest jedyną dziedziną aktywności umysłowej człowieka, nawet w tej naszej, tak zwanej naukowej epoce bujnie rozkwita religia; jednakże, jak zauważył kiedyś Einstein, religia bez nauki jest ułomna.
Poszukiwania naukowe są podróżą w nieznane. Każdy etap przynosi nowe, nieoczekiwane odkrycia i niezwykłe, niekiedy trudne do zrozumienia, koncepcje, stanowiące wyzwanie dla ludzkiego umysłu. Niemniej wszędzie odnajdujemy znajome motywy racjonalności i porządku. Przekonamy się, że ten kosmiczny porządek wyznaczany jest przez ścisłe prawa matematyczne, które są ze sobą wzajemnie powiązane, tworząc misterną, harmonijną całość. Prawa te odznaczają się prostotą i elegancją, niejednokrotnie narzucają się one uczonym wyłącznie na mocy swego wewnętrznego piękna. Jednakże te właśnie proste prawa pozwalają na samoorganizowanie się materii i energii w ogromną różnorodność złożonych struktur, w tym również w takie, które, obdarzone świadomością, zdolne są do refleksji poznawczej nad tym samym kosmicznym porządkiem, który je zrodził.
Jednym z najbardziej ambitnych celów tego typu refleksji jest lożliwość sformułowania „Teorii Wszystkiego” - dostarczającej upełnego opisu świata w postaci zamkniętego systemu prawd agicznych. Dążenie do stworzenia teorii uniwersalnej stało się dla izyków czymś na kształt poszukiwania świętego graala. Sama idea akiej teorii jest bez wątpienia bardzo pociągająca. W końcu, jeżeli Vszechświat stanowi przejaw racjonalnego porządku, to powinniśmy być w stanie wywieść jego naturę na mocy „czystego rozumu”, iez potrzeby odwoływania się do obserwacji czy też eksperymentów. Większość uczonych odrzuca tego typu podejście, głosząc, że dobywanie wiedzy na drodze empirycznej jest jedyną metodą, na .tórej można polegać. Jednak, jak zobaczymy, wymóg racjonalności i poddania prawom logiki co najmniej nakłada pewne ograniczenia na typ świata dostępnego naszemu poznaniu. Z drugiej strony, same struktury logiki zawierają immanentne, paradoksalne ograniczenia, wskutek których nigdy nie uda nam się pojąć pełni istnienia rozumując wyłącznie poprzez dedukcję.
W dziejach nauki występowało wiele modeli mających obrazować podstawowy, racjonalny porządek rzeczywistości: świat jako przejaw idealnych form geometrycznych, jako żywy organizm, jako ogromny mechanizm zegarowy, czy też, ostatnio, gigantyczny komputer. W każdym z tych wyobrażeń uchwycony został jakiś zasadniczy aspekt rzeczywistości, lecz każde z nich samo w sobie jest dalece niepełne. Omówimy niektóre najnowsze wersje tego typu metafor i konstrukcje matematyczne, jakie używane są do ich wyrażenia. To doprowadzi nas do pytania, czym jest matematyka i dlaczego jest ona tak skutecznym narzędziem opisu praw rządzących światem, a także skąd się biorą same te prawa. Rozważane kwestie będą na ogół łatwe do przedstawienia, lecz niektóre mają bardziej techniczny, abstrakcyjny charakter. Zapraszam Cię, Czytelniku, abyś wraz ze nną wyruszył w tę naukową wyprawę w nieznane w poszukiwaniu ostatecznej podstawy rzeczywistości. Chociaż droga od czasu do czasu jest wyboista, a cel pozostaje spowity mgłą tajemnicy, mam nadzieję, że podróż ta sprawi Ci wiele radości.
Często mówi się, że tym, co odróżnia człowieka od innych zwierząt, jest nasza zdolność myślenia. Zwierzęta wydają się w mniejszym lub większym stopniu posiadać właściwość uświadamiania sobie otaczającego je świata i reagowania na niego, lecz u człowieka mamy do czynienia z czymś więcej niż tylko ze świadomością. Posiadamy bowiem zdolność pojmowania świata i miejsca, jakie w nim zajmujemy. Jesteśmy w stanie przewidywać wydarzenia i wykorzystywać naturalne procesy do swoich własnych celów, a chociaż sami stanowimy część świata, to odróżniamy siebie od otaczającej nas rzeczywistości.
W kulturach pierwotnych poznanie świata przez ludzi ograniczało się do zjawisk życia codziennego, takich jak zmiany pór roku czy też strzelanie z procy lub łuku. Miało ono charakter ściśle pragmatyczny, bez żadnej podbudowy teoretycznej, nie licząc sfery magii. Obecnie, w wieku nauki, nasza wiedza uległa znacznemu rozszerzeniu, tak że trzeba ją było podzielić na odrębne dziedziny: astronomię, fizykę, chemię, geologię, psychologię i tak dalej. Ten gwałtowny postęp dokonał się prawie wyłącznie dzięki zastosowaniu „metody naukowej”, opartej na eksperymentach, obserwacjach, dedukcji oraz stawianiu i falsyfikacji hipotez. Nie będziemy tutaj wchodzić w szczegóły, istotne jest, że nauka wyznacza rygorystyczne standardy procedur badawczych i dyskutowania ich wyników, które zdecydowanie przedkładają racjonalną argumentację ponad ślepą wiarę.
Pojęcie racjonalnej argumentacji jest samo w sobie bardzo intrygujące. Poszukujemy „racjonalnych” argumentów, uznając za najbardziej satysfakcjonujące te, które odwołują się do „zdrowego rozsądku”. Jednakże procesy myślowe człowieka nie pochodzą bezpośrednio od Boga, lecz biorą swój początek ze struktury ludzkiego mózgu i zadań, do jakich ukształtował się on w procesie ewolucji. Z kolei działanie mózgu opiera się na prawach fizyki i zależy od otaczającego nas świata. To, co określamy mianem zdrowego rozsądku, jest wytworem schematów myślowych głęboko zakorzenionych w ludzkim umyśle, prawdopodobnie dlatego, że okazały się skuteczne w praktyce życia codziennego, w sytuacjach takich jak unikanie spadających przedmiotów lub ucieczka przed drapieżnikami. Niektóre aspekty działania umysłu determinowane są przez budowę ludzkiego mózgu, inne zaś stanowią „genetyczne oprogramowanie” odziedziczone po naszych dalekich przodkach.
Wielki filozof Immanuel Kant twierdził, iż nie wszystkie kategorie myślowe, jakimi się posługujemy, mają swe źródło w zmysłowym doświadczeniu świata. Uważał on, że niektóre pojęcia mają charakter a priori, przez co rozumiał, iż jakkolwiek nie są prawdami koniecznymi w ścisłym logicznym sensie, to jednak,zadne myślenie nie byłoby bez nich możliwe: stanowią one „niezbędny warunek myślenia”. Jako przykład Kant podawał nasze intuicyjne pojmowanie trójwymiarowości przestrzeni za pośrednictwem aksjomatów geometrii euklidesowej, zakładając, że ta wiedza jest człowiekowi wrodzona. Niestety, później okazało się, iż geometria euklidesowa jest faktycznie fałszywa! Obecnie uczeni i filozofowie zgodni są co do tego, że nawet najbardziej podstawowe aspekty ludzkiego myślenia mają swe ostateczne źródło w obserwacjach świata fizycznego. Być może pojęcia, które zakorzeniły się w naszym umyśle do tego stopnia, że nie wyobrażamy sobie, aby można się było bez nich obejść - takie jak „zdrowy rozsądek”,racjonalność - zostały genetycznie zaprogramowane głęboko w ludzkim mózgu.
Interesujące mogłoby być rozważenie, czy jakieś hipotetyczne istoty inteligentne, których ewolucja przebiegałaby w odmiennych warunkach, podzielałyby nasze kategorie zdrowego rozsądku czy eż w ogóle schematy ludzkiego myślenia. Gdyby, jak w wizji niektórych autorów fantastyki naukowej, istniało życie na powierzchni gwiazdy neutronowej, można by postawić pytanie, jak takie stoty widziałyby świat i w jakich kategoriach go przedstawiały. Zupełnie możliwe, że ich pojęcie racjonalności różniłoby się od naszego tak dalece, iż żadne z argumentów, które my uważamy za racjonalne, nie byłyby dla nich przekonujące.
Czy oznacza to, że do ludzkiego myślenia należy podchodzić , podejrzliwością? Czy jesteśmy krańcowo szowinistyczni lub zaściankowi, gdy zakładamy, iż kategorie myślowe gatunku Homo sapiens możemy z powodzeniem stosować do rozwiązywania podstawowych kwestii egzystencjalnych? Niekoniecznie. Nasz umysł działa w określony sposób właśnie dlatego, że jego procesy odzwierciedlają do pewnego stopnia naturę świata, w którym żyjemy. Naprawdę zaskakujące jest to, że ludzkie myślenie okazuje się tak skuteczne w poznawaniu tych obszarów rzeczywistości, które nie są dane bezpośrednio naszym zmysłom. Nie ma nic dziwnego w tym iż człowiek był w stanie sformułować prawa rządzące spadaniem ciał, gdyż jego mózg w swym rozwoju musiał zajmować się sposobami uniknięcia spadających przedmiotów. Ale czy w jakikolwiek sposób uprawnione jest oczekiwanie, że nasze sposoby rozumowania okażą się skuteczne na przykład w fizyce jądrowej czy też astrofizyce? Fakt, iż w samej rzeczy okazują się skuteczne i prowadzą do „nadspodziewanie” dobrych wyników, jest jedną z wielkich zagadek Wszechświata, którymi będę się zajmował w tej książce.
Jednakże w tym miejscu pojawia się następny problem. Jeżeli w ludzkim myśleniu odzwierciedla się w jakiś sposób struktura rzeczywistości, czy można twierdzić, że świat stanowi przejaw rozumu? Będziemy posługiwać się słowem „racjonalny” w sensie „zgodny z rozumem”, a więc moje pytanie można sformułować, czy, lub w jakim stopniu, świat jest racjonalny. Nauka zasadza się na założeniu, że świat jest racjonalny we wszystkich swoich aspektach, jakie mogą być obserwowane przez człowieka. Nie można jednak wykluczyć, iż istnieją jakieś obszary rzeczywistości wykraczające poza zasięg ludzkiego poznania. Nie znaczy to, że musiałyby one być irracjonalne w absolutnym sensie. Istoty zamieszkujące gwiazdy neutronowe (lub też superkomputery) mogłyby być w stanie poznawać rzeczy, których my, wskutek specyficznej budowy naszego mózgu, poznać nie możemy. Musimy zatem brać pod uwagę możliwość, że istnieją rzeczy, których nie jesteśmy w stanie wyjaśnić, a nawet takie, których wyjaśnić nie da się w ogóle.
W tej książce przyjmuję optymistyczny pogląd, że w ogólnym przypadku możemy polegać na ludzkim rozumie jako narzędziu poznania. Pozostaje faktem, iż u ludzi występują przekonania, zwłaszcza typu religijnego, które można by określić mianem irracjonalnych. Ich irracjonalność nie oznacza, iż muszą być one fałszywe. Być może istnieją sposoby poznania (na przykład typu mistycznego lub poprzez objawienie), które pomijają lub wykraczają poza drogę poznania rozumowego. Jako uczony, staram się posługiwać rozumem, jak dalece jest to tylko możliwe. Badając granice rozumu i racjonalności niejednokrotnie natkniemy się na rzeczy tajemnicze i niezrozumiałe; z dużym prawdopodobieństwem możemy oczekiwać, że w pewnym momencie rozum przestanie wystarczać i będzie musiał ustąpić miejsca irracjonalnej wierze lub też szczeremu przyznaniu się do niewiedzy.
Jeżeli świat jest, przynajmniej w znacznym stopniu, racjonalny, jaka jest podstawa jego racjonalności? Nie może nią być umysł człowieka, ponieważ odzwierciedla tylko to, co już istnieje. Czy poszukując uzasadnienia powinniśmy odwoływać się do koncepcji racjonalnego Stwórcy? A może racjonalność „rodzi samą siebie” na mocy własnej „logiczności”? Inną możliwością jest, że świat „w wielkiej skali” jest irracjonalny, lecz my zamieszkujemy w oazie względnej racjonalności, ponieważ jest to jedyne „miejsce”, w którym mogą bytować istoty obdarzone świadomością i zdolnością myślenia. Aby spróbować odpowiedzieć na pytania tego typu, przyjrzyjmy się bliżej różnym typom rozumowania.
Myślenie o myśleniu
Istnieją dwa użyteczne typy rozumowania i ważne jest, aby potrafić je należycie rozróżnić. Pierwszy z nich nosi nazwę „dedukcji” i polega na zastosowaniu ścisłych praw logiki. Zgodnie z logiką klasyczną pewne zdania, takie jak „Pies jest psem” albo „Każda rzecz albo jest albo nie jest psem”, są zawsze prawdziwe, podczas gdy inne, jak „Pies nie jest psem”, są z konieczności fałszywe. Przy rozumowaniu dedukcyjnym wychodzimy od zbioru założeń, zwanych „przesłankami”. Są to zdania, które dla potrzeb danego rozumowania uznajemy za bezdyskusyjnie prawdziwe. Jest oczywiste, że przesłanki nie mogą być ze sobą sprzeczne.
Powszechnie uważa się, że wnioski logicznego rozumowania dedukcyjnego nie zawierają nic ponad to, co było zawarte w przesłankach wyjściowych, tak więc za pomocą argumentu tego typu nie udowodnimy nigdy niczego naprawdę nowego. Rozważmy przykład rozumowania dedukcyjnego, zwany „sylogizmem”:
1. Wszyscy kawalerowie są mężczyznami.
2. Aleksander jest kawalerem.
3. A zatem, Aleksander jest mężczyzną.
Zdanie 3 mówi nam tylko to, co było wyrażone w zdaniach l i 2 tak więc, zgodnie z tym poglądem, rozumowanie dedukcyjne stanowi jedynie sposób przekształcania faktów lub pojęć tak, aby nadać im bardziej dogodną lub interesującą formę.
Jednak gdy zastosujemy rozumowanie dedukcyjne do bardziej ikomplikowanych pojęć, możemy otrzymać wyniki nieoczekiwane zaskakujące, nawet jeżeli są one jedynie inną postacią przesłanek wyjściowych. Dobrym przykładem może być tu geometria, opierająca się na zbiorze założeń, zwanych aksjomatami, z których wyprowadza się inne twierdzenia składające się na całość teorii. W III wieku przed naszą erą grecki matematyk Euklides podał pięć aksjomatów, które stały się podstawą geometrii klasycznej, wśród nich takie: „Istnieje tylko jedna prosta przechodząca przez dwa dane punkty”. Z tych aksjomatów, posługując się dedukcją, można otrzymać wszystkie twierdzenia geometryczne, których uczymy się w szkole. Jednym z nich jest twierdzenie Pitagorasa, którego, jakkolwiek nie niesie ono w sobie więcej informacji niż aksjomaty Euklidesa, z których zostało wyprowadzone, nie możemy bynajmniej uznać za intuicyjnie oczywiste.
Nie ulega wątpliwości, że wartość rozumowania dedukcyjnego jest taka, jak wartość przesłanek, na których się ono opiera.
W dziewiętnastym wieku niektórzy matematycy postanowili zbadać konsekwencje opuszczenia piątego aksjomatu Euklidesa, głoszącego, że przez dany punkt możemy przeprowadzić dokładnie jedną prostą równoległą do danej prostej. W ten sposób powstała „geometria nieeuklidesowa”, która znalazła niezwykle duże zastosowanie w nauce; została wykorzystana między innymi przez Alberta Einsteina w jego ogólnej teorii względności (teorii grawitacji). Jak wspomnieliśmy, geometria euklidesowa nie jest słuszna w odniesieniu do świata realnego, w którym, najogólniej mówiąc, przestrzeń jest zakrzywiona wskutek istnienia grawitacji. Niemniej w szkole nadal uczy się geometrii euklidesowej, ponieważ w normalnych warunkach jest ona bardzo dobrym przybliżeniem. Jednakże wypływa stąd morał, że nie byłoby rozsądne uważanie jakichkolwiek aksjomatów za tak oczywiście słuszne, iż nie mogłoby być inaczej.
Powszechnie przyjmuje się, że dedukcja logiczna stanowi najpewniejszy typ rozumowania, jakkolwiek trzeba tu wspomnieć, że niekiedy podawane jest w wątpliwość nawet samo posługiwanie się logiką klasyczną. W tak zwanej logice kwantowej rezygnuje się z zasady, że coś nie może jednocześnie być i nie być czymś, motywując to tym, iż w mechanice kwantowej pojecie „bycia” jest bardziej złożone niż w życiu codziennym: kwantowe układy fizyczne mogą stanowić superpozycję przeciwstawnych stanów.
Inny powszechnie stosowany typ rozumowania nazywa się „indukcyjnym”. Tak jak w przypadku dedukcji, w indukcji wychodzi się od danego zbioru faktów lub założeń i dochodzi do określonych wniosków, lecz dokonuje się tego poprzez uogólnienie, a nie tworzenie ciągu wynikających z siebie zdań. Przekonanie, że słońce jutro wzejdzie, jest przykładem rozumowania indukcyjnego w oparciu o będący częścią naszego doświadczenia fakt, iż słońce dotychczas regularnie codziennie wschodziło. Kiedy upuszczę ciężki przedmiot, oczekuję, że będzie on spadał, na podstawie moich poprzednich doświadczeń z siłą ciążenia. Stosując rozumowanie indukcyjne, uczeni formułują hipotezy w oparciu o ograniczoną liczbę obserwacji lub eksperymentów. Do tego typu hipotez należą na przykład prawa fizyki. Prawo mówiące, że siły elektrostatyczne są odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości, było wielokrotnie sprawdzane na różne sposoby i zawsze się potwierdzało. Nazywamy je prawem przyrody, gdyż, poprzez indukcję, przyjmujemy, że tak będzie zawsze. Jednakże fakt, iż nikt do tej pory nie zaobserwował naruszenia tego prawa, nie oznacza, że jest ono z konieczności prawdziwe, tak jak przy założeniu słuszności aksjomatów geometrii euklidesowej musi być prawdziwe twierdzenie Pitagorasa. Niezależnie od tego, ile będzie poszczególnych przypadków potwierdzających to prawo, nie możemy być nigdy absolutnie pewni, że zachodzi ono bez żadnych wyjątków. Indukcja upoważnia nas tylko do wyciągnięcia wniosku, iż jest bardzo prawdopodobne, że przy każdej następnej próbie prawo to się potwierdzi.
Filozof David Hume przestrzegał przed rozumowaniem indukcyjnym. To, że słońce dotąd regularnie wschodziło lub prawo proporcjonalności siły elektrostatycznej do odwrotności kwadratu odległości zawsze się potwierdzało, nie gwarantuje, iż będzie się to powtarzało nadal w przyszłości. Przekonanie, że tak właśnie będzie, opiera się na założeniu, iż „procesy w przyrodzie przebiegają zawsze w ten sam, ustalony, sposób”. Ale jakie mamy podstawy, by przyjmować takie założenie? Nawet jeżeli faktycznie zawsze dotąd obserwowano, że jakiś stan rzeczy B (np. świt) następuje po stanie rzeczy A (np. zmierzchu), czyż można stąd wnosić, że oznacza to, iż B jest konieczną konsekwencją A? W jakim sensie moglibyśmy twierdzić, że B musi następować po A? Z pewnością jesteśmy sobie w stanie wyobrazić świat, w którym zachodzi A, lecz nie zachodzi B: między A i B nie ma koniecznego logicznego związku. Czy można mówić o konieczności w jakimś innym sensie, czymś w rodzaju konieczności naturalnej? Hume i jego zwolennicy stanowczo temu zaprzeczają.
Wygląda na to, że zmuszeni jesteśmy przyznać, iż wnioski, do których dochodzi się na drodze indukcji, nigdy nie są absolutnie pewne, tak jak wnioskowanie poprzez dedukcję, mimo że kategoria „zdrowego rozsądku” oparta jest na indukcji. To, że rozumowanie indukcyjne jest na ogół skuteczne, jest (niezwykłą) własnością świata, którą można by określić mianem „spolegliwości przyrody”. Wszyscy kierujemy się w życiu przekonaniami o świecie (takimi jak to, że nieuchronnie wzejdzie słońce), do których doszliśmy w sposób indukcyjny, uważając je za całkowicie racjonalne, mimo iż u ich podstaw nie leży logika formalna, lecz przygodna własność świata. Jak się przekonamy, nie ma żadnego logicznego uzasadnienia, aby rzeczy nie miały się przedstawiać inaczej. Moglibyśmy równie dobrze mieć do czynienia ze światem chaotycznym, w którym nie byłyby możliwe żadne uogólnienia typu indukcyjnego.
We współczesnej filozofii dużą rolę odegrały prace Karla Poppera, który utrzymywał, że w praktyce w nauce bardzo rzadko używa się rozumowania indukcyjnego w opisany sposób. Po dokonaniu nowego odkrycia naukowcy spoglądają wstecz starając się sformułować hipotezy zgodne z tym odkryciem, a następnie wyprowadzają wnioski z tych hipotez, które z kolei mogą być sprawdzone na drodze eksperymentalnej. Jeśli któreś z tych przewidywań okaże się fałszywe, teorię należy zmodyfikować lub odrzucić. Tak więc główny nacisk zostaje położony na falsyfikację, a nie weryfikację teorii. Dobra teoria to taka, która jest w znacznym stopniu podatna na falsyfikację, a zatem może być sprawdzona na różne konkretne szczegółowe sposoby. Jeśli testy te wypadną pozytywnie, nasze zaufanie do teorii wzrasta. Teoria zbyt niejasna lub ogólna, albo też prowadząca jedynie do przewidywań, których sprawdzić nie jesteśmy w stanie, jest niewiele warta.
W praktyce zatem ludzka aktywność intelektualna nie polega wyłącznie na rozumowaniu dedukcyjnym i indukcyjnym. U źródeł wielkich odkryć naukowych leżą zazwyczaj genialne intuicje i swobodna gra wyobraźni. W takich przypadkach kluczowy fakt czy też hipoteza pojawia się w umyśle badacza w gotowej postaci i dopiero potem znajduje on jego uzasadnienie w postaci logicznego łańcucha rozumowania. Inspiracja tego typu jest procesem bardzo tajemniczym, który rodzi wiele pytań. Czy idee posiadają jakiś rodzaj niezależnego istnienia i są tylko „odkrywane” w pewnym momencie przez ludzki umysł? A może natchnienie to nic innego jak normalne rozumowanie, lecz dokonujące się gdzieś na poziomie podświadomości, a uświadamiamy sobie dopiero jego gotowy wynik? Jeśli tak, to w jaki sposób wykształciła się u człowieka umiejętność tego typu? Jaką biologiczną przewagę zapewnia gatunkowi ludzkiemu kreatywność matematyczna i artystyczna?
Teza o racjonalności świata związana jest z faktem, że jest on uporządkowany. Na ogół zdarzenia nie następują bezładnie, lecz są ze sobą powiązane. Słońce wschodzi planowo, ponieważ Ziemia obraca się w regularny sposób; spadek ciężkiego przedmiotu poprzedzony jest jego upuszczeniem z wysokości, i tak dalej. Właśnie to wzajemne powiązanie zdarzeń prowadzi do pojęcia przyczyny i skutku. Okno zostaje wybite, ponieważ uderzył w nie kamień. Dąb rośnie, ponieważ została zasadzona do ziemi żołądź. Przyzwyczajeni do niezmiennego następstwa zdarzeń powiązanych ze sobą przyczynowo, skłonni jesteśmy uważać za przyczynę same przedmioty materialne: to kamień wybija okno. Jednak oznaczałoby to przypisywanie przedmiotom aktywnej roli, która im się nie należy. W rzeczywistości możemy jedynie stwierdzić, że istnieje pewna korelacja między, na przykład, kamieniami lecącymi w stronę okna a zbitą szybą, a zatem zdarzenia tworzące taki ciąg nie są niezależne. Gdybyśmy sporządzili zapis wszystkich zdarzeń w jakimś obszarze przestrzeni w określonym czasie, zauważylibyśmy, że można je ze sobą połączyć w krzyżujące się struktury, „ciągi przyczynowo-skutkowe”. To w występowaniu tego typu struktur przejawia się racjonalny porządek świata; bez nich mielibyśmy do czynienia jedynie z chaosem.
Z przyczynowością ściśle wiąże się pojęcie determinizmu. W jego współczesnej postaci polega ono na założeniu, że wszelkie zdarzenia są w pełni zdeterminowane przez inne, wcześniejsze zdarzenia. Determinizm implikuje, że stan świata w danym momencie pozwala na wyznaczenie stanu świata w każdej późniejszej chwili. A ponieważ ten późniejszy stan wyznacza z kolei następne stany, można wyciągnąć wniosek, że wszystko, co kiedykolwiek wydarzy się we Wszechświecie w przyszłości, jest całkowicie określone przez jego stan obecny. Gdy, w siedemnastym wieku, Isaac Newton sformułował prawa swojej mechaniki, zawarł w nich automatycznie determinizm. Na przykład, jeżeli uznamy Układ Słoneczny za układ izolowany, znajomość położenia i prędkości planet w określonej chwili pozwala na jednoznaczne wyznaczenie (za pomocą praw Newtona) ich pozycji i prędkości w każdej następnej chwili. Ponadto, ponieważ prawa Newtona nie wyróżniają kierunku czasu, zachodzi również możliwość odwrotna: znajomość stanu obecnego wystarcza na jednoznaczne ustalenie stanu w dowolnym momencie w przeszłości. W ten sposób jesteśmy na przykład w stanie przewidywać zaćmienia Słońca i Księżyca, które nastąpią w przyszłości, jak również obliczyć momenty ich wystąpienia w przeszłości.
Jeżeli świat ma charakter ściśle deterministyczny, wszystkie zdarzenia tworzą zespół powiązanych ze sobą ciągów przyczynowo-skutkowych. Przeszłość i przyszłość zawarte są w teraźniejszości, w tym sensie, że pełna informacja potrzebna do odtworzenia przeszłych i przyszłych stanów świata kryje się w jego stanie obecnym, podobnie pełna informacja o twierdzeniu Pitagorasa kryje się w aksjomatach geometrii euklidesowej. Cały kosmos staje się czymś na kształt gigantycznego mechanizmu czy też zegara, posłusznie podążającego drogą zmian zaplanowaną od samego początku czasu. Ilya Prigogine wyraził to w sposób bardziej poetyczny: Bóg zostaje sprowadzony do roli bibliotekarza odwracającego kolejne stronice napisanej już księgi historii kosmicznej.
Przeciwieństwem determinizmu jest indeterminizm, czyli przypadkowość. Mówimy, że jakieś zdarzenie było „czysto przypadkowe”, gdy nie było ono w żaden zauważalny sposób zdeterminowane przez coś innego. Typowym przykładem są tu rzuty kostką do gry lub monetą. Jednakże, czy mamy w tym przypadku do czynienia z rzeczywistym indeterminizmetn czy też czynniki i siły determinujące wynik rzutu są przed nami ukryte, tak że zachowanie monety lub kostki po prostu wydaje się nam przypadkowe?
Jeszcze w ubiegłym stuleciu większość uczonych odpowiedziałaby na to pytanie twierdząco. Zakładano, że na najbardziej podstawowym poziomie świat jest ściśle deterministyczny, a to, że niektóre wydarzenia wydają się nam przypadkowe, jest wyłącznie wynikiem tego, że nie posiadamy pełnej informacji o danym układzie. Gdybyśmy znali ruchy poszczególnych atomów - rozumowano - bylibyśmy w stanie przewidzieć nawet rezultat rzutu monetą. Jego praktyczna nieprzewidywalność bierze się z ograniczoności naszej wiedzy o świecie. Zachowanie przypadkowe miałoby być cechą układów wysoce niestabilnych, a zatem zdanych na łaskę nieznacznych fluktuacji sił ze swego otoczenia.
Pogląd ten został powszechnie odrzucony w drugiej połowie lat dwudziestych naszego stulecia wraz z odkryciem mechaniki kwantowej, dostarczającej opisu zjawisk zachodzących w skali atomu, w której mamy do czynienia z indeterminizmem na poziomie fundamentalnym. Jeden z przejawów tego indeterminizmu znany jest jako zasada nieoznaczoności Heisenberga, nazwana na cześć niemieckiego fizyka, Wernera Heisenberga, jednego z odkrywców mechaniki kwantowej. Najogólniej mówiąc, stwierdza ona, że wszystkie mierzalne wielkości podlegają nieprzewidywalnym fluktuacjom, a zatem niemożliwy jest ich pomiar z absolutną dokładnością. Ta fundamentalna niedokładność da się ująć w sposób ilościowy, jeżeli pogrupujemy obserwowalne własności cząstki w pary: i tak na przykład parę taką tworzą położenie i pęd, jak również energia i czas. Zasada nieoznaczoności stwierdza, że jakiekolwiek próby zwiększenia dokładności pomiaru jednej z wielkości z takiej pary zmniejszają dokładność, z jaką jesteśmy w stanie znać wartość drugiej. A zatem dokładniejszy pomiar położenia cząstki elementarnej, na przykład elektronu, prowadzi do zwiększenia nieokreśloności jego pędu, i odwrotnie. Ponieważ przewidywanie przyszłych stanów jakiegoś układu wymaga znajomości dokładnych położeń i pędów jego cząstek składowych, zasada nieoznaczoności Heisenberga położyła ostateczny kres koncepcji, że przyszłość wyznaczona jest dokładnie przez teraźniejszość. Oczywiście, zakłada się przy tym, że nieoznaczoność kwantowa jest rzeczywistą immanentną cechą przyrody, a nie wynikiem działania ukrytych czynników deterministycznych. Wiele kluczowych eksperymentów, jakie przeprowadzono dla sprawdzenia tej tezy w ostatnich latach, potwierdziło, że nieoznaczoność należy do istoty układów kwantowych. Wszechświat na swym najbardziej fundamentalnym poziomie ma charakter indeterministyczny.
Czy miałoby to oznaczać, że Wszechświat jest jednak irracjonalny? W żadnym wypadku. Zachodzi zasadnicza różnica między rolą, jaką odgrywa prawdopodobieństwo w mechanice kwantowej, a niczym nie ograniczonym chaosem pozbawionego praw świata. Chociaż, ogólnie rzecz biorąc, przyszłe stany układu kwantowego nie mogą być znane z pewnością, względne prawdopodobieństwa różnych możliwych stanów są wyznaczone w sposób ścisły. Zatem możemy podać, jaka jest szansa, że atom będzie się znajdował w stanie wzbudzonym lub nie, nawet jeżeli niemożliwe jest przewidzenie wyniku w konkretnym przypadku. Te statystyczne prawidłowości powodują, że na poziomie makroskopowym, gdzie efektów kwantowych w normalnych warunkach nie obserwuje się, przyroda wydaje się podlegać prawom deterministycznym.
Zadaniem fizyka jest poszukiwanie regularności w przyrodzie i ujmowanie ich w proste koncepcje matematyczne. Pytanie, dlaczego w ogóle występują regularności i dlaczego dają się one prosto wyrażać za pomocą matematyki, wykracza poza zakres fizyki i należy do metafizyki.
Metafizyka: komu jest ona potrzebna?
Termin „metafizyka” w filozofii greckiej oznaczał pierwotnie „to, co następuje po fizyce”. Wiązało się to z faktem, iż pisma Arystotelesa dotyczące metafizyki znajdowały się, nie opatrzone tytułem, po jego traktacie o fizyce. Jednak wkrótce terminem tym zaczęto oznaczać wszelką tematykę wykraczającą poza fizykę (dzisiaj powiedzielibyśmy: poza nauki przyrodnicze), a mimo to mającą znaczenie dla badań naukowych. Tak więc metafizyka oznacza tematykę dotyczącą fizyki (czy też ogólnie nauki) w odróżnieniu od tematyki samej nauki. Tradycyjne kwestie metafizyczne obejmują pochodzenie, naturę i sens Wszechświata, problem relacji świata przedstawień, dostępnego naszym zmysłom, do ukrytego porządku świata „prawdziwego”, związek pomiędzy umysłem a materią, oraz problem wolnej woli. Kwestie te są w oczywisty sposób istotne dla nauki, lecz podobnie jak w przypadku pytań o sens życia nie można na nie udzielić odpowiedzi odwołując się wyłącznie do badań empirycznych.
U progu dziewiętnastego wieku cały gmach metafizyki uległ zachwianiu po krytycznych analizach Davida Hume'a i Immanuela Kanta. Filozofowie ci podali w wątpliwość nie tylko konkretne systemy metafizyczne jako takie, lecz zakwestionowali zarazem samą sensowność metafizyki. Hume dowodził, że sens można przypisać jedynie ideom, które biorą swój początek bezpośrednio z obserwacji świata lub z systemów dedukcyjnych, jak matematyka. Pojęć takich jak „rzeczywistość”, „umysł”, czy też „substancja”, które miałyby wykraczać poza obiekty dostępne naszym zmysłom, Hume nie akceptował jako pozbawionych sensu obserwacyjnego. Odrzucał również wszelkie pytania o celowość i sens Wszechświata, czy też miejsce w nim człowieka, ponieważ uważał, że żadnej z tych kwestii nie da się sensownie powiązać z rzeczami, które faktycznie jesteśmy w stanie obserwować. Ten kierunek filozoficzny znany jest jako „empirycyzm”, ponieważ uz...
Retland