World

Co spaja świat w jego rdzeniu?

do strony głównej pdf share

Na początku była cząstka

Używając języka abstrakcyjnych myśli i matematyki mała grupa fizyków na początku ubiegłego wieku zaczęła zmieniać całościowy pogląd na świat materialny. Do tego czasu świat zachodni rozwijał coraz bardziej materialistyczny stosunek do rzeczywistości. Teraz badania w fizyce zaczęły uwidaczniać nowy obraz rzeczywistości materialnej. Sam Heisenberg w jednym ze swoich wykładów tak sformułował wyłaniającą się dychotomię nowych badań:

„Do tej pory zawsze wierzyliśmy w starą koncepcję Demokryta, którą można sparafrazować zdaniem: Na początku była cząstka (...) ale być może w ogóle nie było najmniejszych cząstek, których już nie można podzielić ( ...). Jaki był zatem początek? Prawo natury, matematyka, symetria? Na początku była symetria. To zabrzmiało jak filozofia Platona w ‘Timajosie’.” [1]

Dla Demokryta budulcem materii były maleńkie cząsteczki, atomy, małe niepodzielne kawałki niewidzialnej materii, które tworzyły widzialny świat. Ta idea była podstawą materialistycznego światopoglądu świata zachodniego. Wraz z odkryciem świata subatomowego pogląd ten uległ powolnej transformacji. Nowe wyniki badań wykazały, że atom w rzeczywistości nie składa się z jednorodnej substancji, ale jest w dużej mierze pusty. Opracowano koncepcję atomu jako układu planetarnego składającego się z jądra atomowego i elektronów krążących wokół tego jądra. Okazało się jednak, że rzeczywistość tego „małego świata” jest znacznie bardziej zagadkowa i paradoksalna, niż wynikałoby to z tej koncepcji.

Atomy to małe układy planetarne

Fizyk i matematyk Arnold Sommerfeld postrzegał atomy jako małe układy planetarne. Jądro atomowe stanowi centrum, a elektrony poruszają się po ustalonych orbitach wokół tego jądra. Jednym z pierwszych zadań młodego Heisenberga jako studenta fizyki było znalezienie matematycznego wyrażenia opisującego orbity elektronów. Jednak matematyczne wzory Heisenberga całkowicie nie pasowały poglądów Sommerfelda. W obliczeniach, a później w fizyce eksperymentalnej, rozwinął się pogląd, że ​​materia ma swego rodzaju dwoistą naturę. Obliczenia Heisenberga doprowadziły do ​​kontrowersyjnego wniosku, że zamiast orbit elektronowych istnieją prawdopodobieństwa przebywania elektronów w atomie. Same elektrony pojawiają się dopiero w momencie obserwacji. Albert Einstein sprawdził obliczenia Heisenberga i przekonał się o ich bezbłędności, ale mimo tego nie mógł zaakceptować interpretacji młodego Heisenberga.

Tymczasem nawet te cząstki atomów składają się z jeszcze mniejszych cząstek i mogą ulegać dalszemu rozpadowi. A nawet to nie stanowiło pełni rzeczywistości.

Nowe odkrycia w badaniach nad naturą światła i inne podejścia matematyczne potwierdziły założenia Heisenberga. Idea atomów jako najmniejszych niepodzielnych sfer materii uległa zmianie. Przestrzeń i czas zostały związane nową relacją w teorii względności Einsteina. Zgodnie z klasyczną grecką filozofią przyrody w przestrzeni istniała „substancja” porównywana do wody, w której zmiany zachodzą w sposób ciągły w czasie. Od teraz jest to pole kwantowe, które wykazuje zupełnie inne właściwości, niż można to przewidzieć w oparciu o fizykę klasyczną.

Świat powstaje dzięki obserwacji

Opierając się na tym, eksperymenty myślowe, które zasłynęły jako „kot Schrödingera”, zakwestionowały trwałość naszej materialnej rzeczywistości. Były to jednak tylko eksperymenty myślowe bez wpływu na rzeczywistość, której doświadczamy na co dzień. Analizując kwantową teorię pola, fizycy zaczęli wierzyć, że są to pola składające się z nieokreślonego stanu czystej potencjalności. Pola kwantowe nie są materią w powszechnym rozumieniu, ale składają się z tzw. „wirks” (jednostek rzeczywistości, działania – przyp. tłum), jak nazwał je student Heisenberga Hans Peter Dürr. W ten sposób fizyka cząstek stała się fizyką oddziaływań.

Według Heisenberga pojawienie się materii było związane z oczekiwaniem i obserwacją człowieka. Pole potencjalnej substancji materializuje się w rzeczywistą substancję zgodnie z oczekiwaniami obserwatora. W ten sposób staje się obserwowalne w eksperymencie, przynajmniej na poziomie pól kwantowych. Być może ten wgląd rzuca nowe światło na ideę indyjskich filozofów, którzy opisują nasz świat jako świat iluzoryczny, jako maję.

W widzialnym dla nas świecie oczekiwanie również zdaje się kształtować rzeczywistość, jednak tutaj z większą inercją. Budowle, takie jak Piramida w Gizie, która do dziś jest miejscem pielgrzymek i stanowi tajemnicę ludzkiej działalności, znane już były w starożytności daleko poza ich granicami. Ich rzeczywistość ma w sobie coś niemal ponadczasowego. Pokazuje, że człowiek i ukształtowana przez niego materia są ze sobą od bardzo dawna ściśle powiązane i mają długą, burzliwą historię, nie tylko namacalną, ale także filozoficzną. Kulturowe pomniki działalności człowieka mogą często oddziaływać na człowieka i jego świat przez tysiące lat.

Na początku była symetria

Presokratycy rozwijali swoje filozofie w oparciu o zmysłowo-organiczną percepcję natury. Ich obrazy struktury świata wywodziły się w dużej mierze bezpośrednio z obserwacji natury zmysłami zewnętrznymi i wewnętrznymi. Wiedza o rzeczywistości, która się rozwinęła na podstawie tych obserwacji, pozostawała zrozumiała dla każdego, kto potrafił we właściwy sposób posługiwać się swoimi narządami zmysłów. Wraz z Platonem i jego światem idei dominujące stało się myślenie, które znalazło swoje miejsce obok naturalnej obserwacji filozoficznej. Dla Platona podstawą materii nie były małe kule, ale siły. Przypisał on cztery podstawowe siły żywiołom ziemi, wody, powietrza i ognia, a każdemu z nich podstawową bryłę platońską, symetrię. Dla przykładu ogniowi odpowiada piramida, a ziemi sześcian.

Nowsza fizyka do pewnego stopnia nawiązuje do tej idei. Jest to fizyka oddziaływania. Obserwując grupę ludzi dotychczas skupiano się na pojedynczym człowieku, analizie jego lub jej wyglądu, anatomii i postaci. Nauka pytała o schemat i ”substancję” ciał. Natomiast zgodnie z „nową fizyką” to interakcja pomiędzy ludźmi jest interesująca. To, co uwidacznia się poprzez wymianę między nimi i to, czy może istnieje jakiś „plan”, prawo, które może opisać rozwój takiej interakcji. Plan ten opiera się być może na pewnych symetriach, które działają jak prawa natury. W celu dokładniejszego zbadania tych interakcji, matematyka abstrakcyjna zastąpiła naturalne rozważania filozoficzne.

Abstrakcja

Platon swoim myśleniem otworzył drzwi do abstrakcji, do obszarów zamkniętych dla zmysłowego postrzegania. Matematyka jest instrumentem, który stara się uzmysłowić prawa tego świata. Jest w stanie pokazać osobie rozumiejącej jej język, co dzieje się w obszarach, które nie są już dostępne dla percepcji zmysłowo-organicznej. Niektórzy matematycy są mocno przekonani o tym, że sam Bóg jest „matematykiem”.

Niektórzy uważają jednak, że ta droga może okazać się niebezpieczna. Johann Wolfgang von Goethe przeciwstawiał się badaniom za pomocą abstrakcji matematycznej, którą wykorzystywał na przykład Isaac Newton. Goethe uważał, że abstrakcyjna ścieżka jest zbyt niebezpieczna. Werner Heisenberg, z racji intensywnych badań nad dziełami Goethego, był również krytyczny wobec abstrakcji. Musiał jednak zdać sobie sprawę, że ze względu na historyczny rozwój nauki nie było w tym momencie powrotu do oczekiwań Goethego wobec ludzkości.

Odkrycie rozszczepienia jąder atomowych bardzo szybko doprowadziło do zrzucenia pierwszych dwóch bomb atomowych. Tu uwidocznił się cały dylemat abstrakcyjnej nauki wykorzystywanej przez ludzi, którzy nie pojmują głębi tego, co robią. Heisenberg został skonfrontowany z pytaniem naukowca o winę.

Nauka w wiecznym strumieniu wiedzy

Niebezpieczeństwo abstrakcji polega na tym, że odkrycia w nauce stwarzają możliwości, dzięki którym ludzkość może sama siebie zniszczyć. Werner Heisenberg wiedział, jak zapobiec budowie bomby atomowej w czasach narodowego socjalizmu.

Po długiej dyskusji z kolegami nie był w stanie rozstrzygnąć kwestii winy. Widział naukę w jej dynamice i historii jako niezależny nurt rozwoju, w którym naukowiec zanurza się w pewnym określonym czasie i z którego wydostaje się ponownie wraz ze swoją śmiercią.

Za tym nurtem rozwoju prawda działa jako siła lub możliwość, o czym Heisenberg wspomniał w swoich pismach filozoficznych w pewnym momencie swoich obliczeń dotyczących teorii kwantów:

„Twierdzenie o energii sprawdziło się we wszystkich z nich, więc nie mogłem już dłużej wątpić w brak matematycznej sprzeczności, co implikowało spójność mechaniki kwantowej. Na początku byłem głęboko zaniepokojony. Miałem wrażenie, że patrzę przez powierzchnię zjawisk atomowych w głąb podstawy niesamowitego wewnętrznego piękna i prawie przyprawiło mnie to o zawrót głowy, gdy pomyślałem, że mam teraz podążać za tym bogactwem struktur matematycznych, które natura rozłożyła przede mną tam w dole”. [2]

Mistyk Jacob Böhme pisze w swojej książce Aurora oder die Morgenröte im Aufgang (Aurora czyli Jutrzenka o poranku), że 15 minut zagłębiania się w duchowe tło uczy człowieka więcej niż cały tok studiów uniwersyteckich. W takich momentach człowiek rozpoznaje siły, które spajają świat w jego najgłębszym rdzeniu.

Formuła świata

Podobna wewnętrzna wizja mogła skłonić Wernera Heisenberga do pracy nad jednolitą teorią materii (“formuła świata” - przyp.tłum.), zwłaszcza w ostatnich latach życia. Opierając się na idei Platona, że ​​cała materia podlega prawom matematycznym, szukał on sposobu na matematyczne połączenie teorii względności i fizyki kwantowej.

Może to być wynikiem pola kwantowego, pierwotną podstawą nauki, której Werner Heisenberg był oddany. Widział w nim potencjał, by wyrosnąć ponad ten świat. Być może taki impuls osiąga kulminację w mitologicznym śnie o świcie nowego świata, w którym zostanie przezwyciężone niebezpieczeństwo wszelkiej abstrakcji.

________________________________________

Literatura:

Platon, Timajos.

Heisenberg, Werner, Gesammelte Werke, Band III: Der Teil und das Ganze, Gespräche im Umkreis der Atomphysik; Die Tendenz zur Abstraktion in der modernen Kunst und Wissenschaft (Dzieła zebrane, tom III: Część i całość, Rozmowy o fizyce atomu; Tendencja do abstrakcji w sztuce współczesnej i nauce), Monachium 1985.

________________________________________

[1] Heisenberg, Werner, Der Teil und das Ganze (Część i całość), Monachium 1969, E-Book, 9. wydanie 2012, s. 387 i nast.

[2] Heisenberg, Werner, Der Teil und das Ganze (Część i całość), Monachium 1969, E-Book, 9. wydanie 2012, s. 183 i nast.

Istnieje polskie wydanie książki Heisenberga "Część i całość. Rozmowy o fizyce atomu", tłum. Kazimierz Napiórkowski, wyd. Państwowy Instytut Wydawniczy, 1987.

 

do strony głównej pdf share