Przedmowa
Co roku w malowniczej alpejskiej wiosce Kirchberg am Wechsel
odbywają się Międzynarodowe Sympozja poświęcone filozoficznemu
dorobkowi Ludwiga Wittgensteina. Tu właśnie, w miejscowej szkole,
Wittgenstein pracował jako nauczyciel. W dniach 3–9 sierpnia 2003 r.
miało się odbyć już 26. Międzynarodowe Sympozjum. Tym razem jako
wiodący temat wybrano Wissen und Glauben – Knowledge and Belief.
Zostałem zaproszony do wygłoszenia referatu związanego z tym te-
matem. Jako tytuł referatu zaproponowałem: „Czy Wszechświat może
wyjaśnić sam siebie?”. Referat wygłosiłem, a jego pełny tekst ukazał się
w pozjazdowej książce
. Zwykle po opublikowaniu jakiejś pracy w na-
turalny sposób przechodzi się do innych zagadnień. Tym razem temat
ze mną pozostał. Nawet się nie spostrzegłem, kiedy zacząłem przemy-
śliwać nad rozszerzeniem mojego Wittgensteinowskiego odczytu do
postaci książki. Teraz oddaję ją do rąk Czytelnika.
Pierwsza część książki jest dosyć wiernym rozszerzeniem tamtego
odczytu. Oczywiście, książka rządzi się innymi prawami niż odczyt na
sympozjum. Autor ma większą swobodę wypowiedzi, ale też musi liczyć
się z tym, że książka trafi do rąk mniej przygotowanych czytelników.
W swoim referacie na Sympozjum poświęciłem nieco uwagi tzw.
wyjaśnieniom antropicznym i odwołującym się do koncepcji (nie-
skończenie) wielu „paralelnych wszechświatów”. Choć wyjaśnienia te
znacznie odbiegają od metodologicznych standardów przyjmowanych
w nauce, nabierają one coraz większego rozgłosu i często wykazują po-
„Can the Universe Explain Itself?”, w: Knowledge and Belief. Wissen und Glau-
ben, red.: W. Löffler, P. Weingartner, öbv-hpt, Wien 2004, s. 316–328.
PRZEDMOWA
10
smak „wyjaśnień ostatecznych”. A ponieważ narasta wokół nich coraz
więcej nieporozumień, niejednokrotnie związanych z polowaniem na
sensacje, w książce, takiej jak ta, nie mogło zabraknąć dla nich nie-
co więcej miejsca. Należało je jednak wyraźnie oddzielić od bardziej
uświęconych naukową tradycją (choć niekiedy także egzotycznych)
wyjaśnień opartych na solidnie skonstruowanych matematycznych
modelach. Dlatego też zamieściłem je w części drugiej.
W trakcie pisania książki dość szybko zrozumiałem również, że
muszę ją jeszcze uzupełnić o trzecią część, w której poddałbym ana-
lizie problematykę stworzenia świata przez Boga. Od dawna nosiłem
się z zamiarem opracowania tego tematu; teraz uświadomiłem sobie,
że mogę to zrobić jako naturalne uzupełnienie poprzednich dwu czę-
ści. Filozoficzno-teologiczne rozważania są oczywiście – z metodolo-
gicznego punktu widzenia – czymś zupełnie innym niż konstruowanie
i interpretacja modeli kosmologicznych, ale nabierają pełniejszego za-
barwienia, gdy znajdują się na przedłużeniu analiz ściślej związanych
z naukowym badaniem.
Pragnę zwrócić uwagę na liczbę mnogą w tytule tej książki: Osta-
teczne wyjaśnienia wszechświata. Jeżeli jest ich wiele, to problem ciągle
pozostaje otwarty.
Tarnów, 25 sierpnia 2007 r.
Rozdział 1
Ostateczne wyjaśnienia
1. Zrozumieć rozumienie
Drzemie w nas potężny, nie do końca zrozumiały, instynkt rozu-
mienia. Chcielibyśmy wszystko do końca pojąć, wyjaśnić, udowodnić.
Żeby nie było nic, co by nie pozostawało bez racji, i to racji usuwającej
wszelki niepokój wątpienia, wszelkie znaki zapytania. Im rzecz donio-
ślejsza, tym bardziej chcemy ją wyjaśnić, zlikwidować jakikolwiek cień
podejrzenia, że mogłoby być inaczej. Taka tęsknota do „ostatecznych
wyjaśnień” sama nie jest do końca zrozumiała, a gdy chcemy ją zrozu-
mieć, nieuchronnie narzuca się pytanie: co to znaczy „zrozumieć”?
Chcąc odpowiedzieć na to pytanie, filozofowie nauki wylali morze
atramentu i farby drukarskiej. W okresie panowania pozytywizmu, gdy
usiłowano likwidować wszelkie pytania, na które nie było widać od-
powiedzi w zasięgu bezpośrednich metod doświadczalnych, propago-
wano twierdzenie, że zadaniem nauki nie jest tłumaczenie, lecz opis.
Ale już w klasycznym okresie budowania filozofii nauki w metodologii
Koła Wiedeńskiego pytaniem było nie, czy nauka wyjaśnia, lecz co to
znaczy, że wyjaśnia. Jeżeli zgodzić się z tym, że opis jest zbiorem zdań
informujących o czymś, a wyjaśnianie (mówiąc najbardziej ogólniko-
wo) także zbiorem zdań, ale ukazujących jakieś logiczne powiązania,
to widoczne się staje, że – z jednej strony – pomiędzy opisem a wyjaś-
nianiem nie ma ostrej granicy, ale – z drugiej strony – wyjaśnienie to
coś więcej niż opis.
Wystarczy nawet pobieżna znajomość jakiejkolwiek teorii fizycznej,
by dostrzec, że ona nie tylko opisuje, lecz także wyjaśnia. A nawet
12
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
przede wszystkim wyjaśnia, a dopiero potem opisuje. Osnowę każdej
teorii fizycznej stanowi zawsze jakaś struktura matematyczna (najczęś-
ciej równanie lub układ równań), odpowiednio zinterpretowana, czyli
jakoś odniesiona do świata. Struktura matematyczna jest w gruncie
rzeczy niczym innym, jak tylko siecią logicznych wynikań, odpowied-
nio zakodowaną w symbolach. Żeby te wynikania wydobyć na wierzch,
odkodować, należy daną strukturę matematyczną rachunkowo rozwi-
kłać (najczęściej: rozwiązać dane równanie lub układ równań). In-
terpretacji, czyli odniesienia do świata, nie dokonuje się wprost, lecz
przez wyliczenie empirycznych przewidywań teorii i porównanie ich
z wynikami rzeczywiście przeprowadzonych doświadczeń. Zabieg ten
w istocie oznacza niejako umieszczenie wyników doświadczeń, a więc
tego, co mówi świat, wewnątrz siatki wynikań, stanowiących matema-
tyczną strukturę teorii. Co więcej, świat mówi tylko za pośrednictwem
matematycznych struktur. Wyniki doświadczeń zawsze wyrażają się za
pomocą jakichś liczb, a liczby nic nie znaczą poza obejmującą je struk-
turą. Logika działania aparatu pomiarowego jest w gruncie rzeczy
częścią logiki matematycznej struktury, będącej osnową danej fizycz-
nej teorii. W konstrukcji aparatu jest niejako ucieleśniona struktura
danej teorii fizycznej.
Standardowy podręcznik metodologii różnicę między opisem a wy-
jaśnianiem (tłumaczeniem) widzi w tym, że opis jest „układem zdań
informujących o jakiejś dziedzinie rzeczywistości bez wyraźnego ich
odniesienia do innych zdań”, podczas gdy wyjaśnianie „stanowi sze-
reg zdań powiązanych od strony systematycznej dowodowo”
. Jeżeli
zgodzić się na te dość ogólnikowe określenia, to w teoriach fizycznych
nigdy nie ma czystego opisu, zawsze opis jest także wyjaśnieniem. Ten
sam autor pisze, że „pomiędzy opisem a tłumaczeniem zachodzi róż-
nica podobna do tej, jaka występuje między twierdzeniami i dowo-
dami”
. Takie postawienie sprawy prowadzi do problemu wyjaśnień
ostatecznych. W dowodzeniu bowiem nie możemy „cofać się w nie-
skończoność”, lecz ostatecznie musimy przyjąć jakieś aksjomaty jako
podstawy dowodzenia. Podobnie, w wyjaśnianiu musimy na czymś się
oprzeć. W przeciwnym razie grozi regressus ad infinitum. Co to więc
znaczy „ostateczne wyjaśnienie”? Trzeba by znaleźć coś, co byłoby
Z. Hajduk, Filozofia przyrody – Filozofia przyrodoznawstwa – Metakosmologia, To-
warzystwo Naukowe KUL, Lublin 2004, s. 148–149.
Tamże, s. 149.
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
13
„wyjaśnieniem samo dla siebie”. Jak Bóg w chrześcijańskiej teologii,
który „Jest, bo Jest”. Jest samowyjaśniającym się Absolutem; gdyby Go
nie było, byłoby to jakąś fundamentalną sprzecznością. Ale wszystko
wskazuje, że ta Logika nie jest dostępna dla naszego rozumu i jeżeli
chcemy opierać się tylko na rozumie, musimy zachować daleko idący
respekt w stosunku do teologicznych uzasadnień.
Oczywistość, jako coś, co wyjaśnia się samo przez się, już dawno
skompromitowała się w historii nauki: od dziejów sporu pomiędzy Pto-
lemeuszem i Kopernikiem począwszy a skończywszy na osiągnięciach
fizyki kwantowej. Nasz zmysł oczywistości wytworzył się w trakcie
naszych kontaktów z makroskopowym środowiskiem i nieodmiennie
zawodzi, ilekroć musimy wyjść poza granice tego środowiska. Światy
„nieskończenie małych” i „nieskończenie wielkich” są całkowicie róż-
ne od tego, do czego przyzwyczaiły się nasze oczy.
Pozostaje jeszcze jedna możliwość: coś w rodzaju „wyjaśnień koło-
wych” – zamknięty łańcuch wynikań: obecny wniosek, który staje się
racją dla przesłanek, z jakich wynika. Istnieje wiele ideologii wykorzy-
stujących tego rodzaju intuicje do snucia filozoficznych wizji, lecz do-
póki nie stworzy się logicznego modelu, wykazującego niesprzeczność
takiego podejścia, będą to tylko wizje i ideologie. W logice i mate-
matyce dość często używa się metody samoodniesienia (self-reference),
np. w dowodzie słynnego twierdzenia Gödla, ale metody te są ciągle
jeszcze odległe od tego, co bylibyśmy skłonni nazwać ostatecznym wy-
jaśnieniem.
Wszystkie powyższe zastrzeżenia nie przeszkadzają temu, że nie
tylko w głębi naszych osobistych tęsknot, lecz również w horyzoncie
tego ambitnego przedsięwzięcia ludzkości, które nazywamy nauką,
drzemie wiara, że wszystko ma swoją rację. Siłą napędową nauki jest
dążenie do tego horyzontu.
2. Totalitaryzm metody
Napierwszyrzutokamatematyczno-empirycznametodawspółczes
nych nauk jest wysoce ascetyczna. Samo jej powstanie było związane
z poniechaniem zbyt zawiłych kwestii metafizycznych i ograniczeniem
się do analizy prostych faktów danych w doświadczeniu. To zawężenie
14
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
polazainteresowańnatychmiastzaowocowałoniezwykłąskutecznością.
Wprawdzie matematyczno-empirycznej metodzie ulegało coraz więcej
zjawisk i to coraz bardziej odległych od potocznego doświadczenia, ale
nadal interpretowano ją bardzo ascetycznie, ograniczając się tylko do
tego, co da się zmierzyć. Z tego nastawienia wyrósł pozytywizm: to, co
wykracza poza doświadczenie, w ogóle nie zasługuje na zainteresowa-
nie. Z czasem dostępność w doświadczeniu stała się wręcz kryterium
istnienia. Pozytywizm, w swojej najbardziej radykalnej fazie, przychylał
się do poglądu, że to, czego nie można uchwycić w doświadczeniu, po
prostu nie istnieje. Nietrudno dopatrzyć się w tym przejawu swojego
rodzaju metodologicznego totalitaryzmu. Matematyczno-empiryczna
metoda po prostu nie toleruje żadnej konkurencji: to, co nie ulega
matematyczno-empirycznej metodzie, zostaje unicestwione. W neo-
pozytywistycznej wersji ten totalitaryzm sprowadza się do twierdzenia,
że granice racjonalności pokrywają się z granicami matematyczno-em-
pirycznej metody. To, co znajduje się poza zasięgiem metody, znajduje
się poza zasięgiem racjonalności, jest więc irracjonalne, czyli pozba-
wione sensu.
Konsekwencją takiego postawienia sprawy powinno być przekona-
nie, że ostateczne wyjaśnienie świata mieści się w zasięgu matema-
tyczno-empirycznej metody. Bo jeśli poza tą metodą nie ma innych
wyjaśnień, to najdalej idące wyjaśnienie (a więc wyjaśnienie ostatecz-
ne) mieści się w jej zasięgu. Ale w okresie panowania pozytywizmu,
a potem neopozytywizmu, takich przekonań nie wypowiadano głośno,
ponieważ sprzeciwiały się one pozytywistycznej zasadzie oszczędności.
Postulat wyjaśnień ostatecznych trącił metafizyką, a ta była skazana
na banicję nie tylko z obszaru nauki, lecz również z obszarów wokół-
naukowych. Dziś, po upadku klasycznego pozytywizmu, tego rodzaju
nastawienie przetrwało tylko wśród niektórych, bardziej radykalnie
zorientowanych, grup filozofów analitycznych. Wielu uczonych, wy-
zwolonych ze scjentystyczno-pozytywistycznego pancerza, ulega natu-
ralnemu instynktowi poszukiwania wyjaśnień ostatecznych, ale czyni
to niejako „na przedłużeniu” matematyczno-empirycznej metody,
niewiele robiąc sobie z tego, że szukając takich wyjaśnień w pewnym
miejscu nieuchronnie trzeba przekroczyć granicę między fizyką a me-
tafizyką. Na ogół twierdzi się, że miejscem takich poszukiwań jest lite-
ratura popularno-naukowa, natomiast w pracach badawczych uczeni
wystrzegają się wkraczania na tereny filozoficzne. Jest to tylko częścio-
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
15
wo prawdą, bo oprócz jawnych wycieczek w stronę filozofii, istnieją
rozmaite szlaki, którymi filozofia może przenikać do badań nauko-
wych. Jednym z takich szlaków jest rozwijanie teorii i modeli, które
stwarzają szansę na „ostateczne wyjaśnienie” w wersji przeczuwanej
lub wręcz wymyślonej przez danego naukowca. Co więcej, uważniej-
sze przyjrzenie się historii nauki wskazuje, iż ta strategia skutecznie
działała nawet w okresach największej dominacji pozytywizmu.
Tendencja do „wyjaśnień ostatecznych” jeszcze w inny sposób
(i w innym sensie) tkwi w samej matematyczno-empirycznej meto-
dzie. Gdy badacz staje wobec jakiegoś trudnego problemu, metoda
naukowa wymaga od niego, aby nie poddawał się i nigdy nie szukał
wyjaśnień poza metodą. Jeżeli – przynajmniej roboczo – zgodzimy się
wszechświatem nazywać wszystko, do czego można sięgnąć matema-
tyczno-empiryczną metodą, to wyżej sformułowana zasada metodo-
logiczna przybiera postać postulatu domagającego się, by wszechświat
wyjaśniać samym wszechświatem. W tym sensie wyjaśnienia naukowe są
„ostateczne”, gdyż w ramach metody nie dopuszczają żadnych innych
wyjaśnień.
Należy wszakże podkreślić, że postulat ten i implikowane przez
niego rozumienie „ostateczności” mają znaczenie czysto metodolo-
giczne, to znaczy zobowiązują one uczonego do takiego postępowania
badawczego, jakby inne wyjaśnienia nie istniały i nie były potrzebne.
Jest skądinąd prawdą (natury raczej psychologicznej), że długotrwa-
łe posługiwanie się metodą naukową wytwarza silnie narzucający się
nawyk nadawania regułom metodologicznym sensu ontologicznego,
to znaczy przekonania, że wyjaśnienia wykraczające poza matematycz-
no-empiryczną metodę są pseudowyjaśnieniami, ponieważ poza zasię-
giem tej metody nic nie istnieje. Widzimy, że prowadzi to prosto do
pozytywistycznej ideologii, a gdy z jakichkolwiek względów nie chce
się jej ulegać, jedynym wyjściem pozostaje takie „rozciąganie” nauko-
wej metody, by podlegało jej to wszystko, co badacz chce osiągnąć.
Wydaje się, że ta druga tendencja ma dziś wśród uczonych wielu zwo-
lenników. Wielu uczonych prawdopodobnie w ogóle nie zdaje sobie
sprawy z konieczności rozróżnienia „porządku metodologicznego”
i „porządku ontologicznego” i reguły metodologiczne traktuje jako
ontologiczne zasady.
Wróćmy jeszcze do postulatu, by „wszechświat wyjaśniać samym
wszechświatem”. Wyraz „wszechświat” w tym nieco hasłowym sformu-
16
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
łowaniu niedwuznacznie sygnalizuje, że nauką, w której pęd do „wyjaś-
nień ostatecznych” najbardziej się uwidacznia, jest kosmologia – nauka
o wszechświecie. Kosmologia, z jednej strony, mówiąc w jakimś sensie
o całości, nie ma szans na szukanie wyjaśnień poza swoim obszarem ba-
dań, z drugiej jednak strony, stawiając na przykład pytanie o początek
kosmicznej ewolucji, niejako narzuca perspektywę z zewnątrz. Tu roz-
różnienie „porządku metodologicznego” i „ontologicznego” okazuje się
bardzo pożyteczne. Ale żadne rozróżnienia nie są w stanie zlikwidować
napięcia pomiędzy tendencją do rygorystycznej oszczędności środków
a tęsknotą do pełnego zrozumienia. To właśnie na terenie kosmologii
toczy się najbardziej ostry spór o „wyjaśnienia ostateczne”.
3. Modele
W 1983 r. Jim Hartle i Steven Hawking opublikowali pracę
,
w której zaproponowali głośny potem model „kwantowego stwarza-
nia wszechświata z nicości”. Ich głównym celem było połączenie ogól-
nej teorii względności, czyli Einsteinowskiej teorii grawitacji, z fizyką
kwantową w jedną spójną teorię fizyczną. W zacytowanej pracy stwo-
rzyli oni pewien przybliżony schemat kwantowania grawitacji i starali
się pokazać, że – w ramach tego schematu – istnieje skończone praw-
dopodobieństwo wyłonienia się wszechświata w pewnym stanie ze
stanu „pustego”. Mechanizm ten nazwano „kwantowym stwarzaniem
wszechświata z nicości”; stał się on punktem wyjścia wielu innych prac
i niejako paradygmatycznym przykładem „ostatecznego wyjaśniania
w kosmologii” (modelowi Hartle’a-Hawkinga poświęcimy jeden z na-
stępnych rozdziałów).
Jednym z uczniów Hawkinga był Chińczyk, Wu Zhong Chao. Do
tego stopnia zafascynował się on modelem Hartle’a-Hawkinga (roz-
wijanym potem głównie przez samego Hawkinga i jego uczniów), że
poświęcił mu odrębną monografię. Ukazała się ona w Chinach, ale
w języku angielskim
. W książce tej (zwłaszcza na początku rozdzia-
J.B. Hartle, S.W. Hawking, „Wave Function of the Universe”, Physical Review
D28, 1983, s. 2960–2975.
Wu Zhong Chao, No-Boundary Universe, Hunan Science and Technology Press,
Changsha 1993.
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
17
łu 3) Wu czyni szereg uwag o charakterze metodologicznym na temat
„ostatecznego wyjaśniania” w kosmologii. Wprawdzie dotyczą one
bezpośrednio modelu Hawkinga, ale w gruncie rzeczy mają bardziej
ogólny charakter. Dlatego warto im już teraz poświęcić chwilę uwagi.
Teorie kosmologiczne, tak jak wszystkie inne teorie fizyczne, mu-
szą podlegać tym samym zasadom poprawnej metody, a więc przede
wszystkim muszą być spójne (self-consistent), tzn. logicznie niesprzecz-
ne i przynajmniej niesprzeczne ze znanymi faktami empirycznymi.
Pierwsze z tych wymagań musi być spełnione w sposób rygorystyczny,
drugie – z pewną tolerancją, o której obszernie mówią podręczniki
współczesnej filozofii nauki. Idzie o to, że czasem lepiej mieć teorię,
która ma kłopoty z wyjaśnieniem jakichś „drobnych odchyleń empi-
rycznych”, niż nie mieć żadnej teorii. Taka sytuacja miała miejsce, na
przykład, w drugiej połowie XIX wieku, kiedy to wiedziano już, że
teoria grawitacji Newtona nie jest w stanie wyjaśnić pewnych „małych
zaburzeń” w ruchu Merkurego (jego ruch peryhelionowy), a mimo to
nadal posługiwano się tą teorią z dużym powodzeniem. Jak wiadomo,
nie jest łatwo skodyfikować wszystkie reguły metodologii naukowej,
ale w zwykłych sytuacjach badawczych zdrowy instynkt, oparty na tra-
dycji i doświadczeniu, poprawnie podpowiada uczonemu procedury
postępowania. Jest rzeczą zrozumiałą, że badania w obszarze kosmo-
logii muszą tym procedurom podlegać.
Ale kosmologia ma swoją specyfikę. Wu wymaga od kosmologicz-
nych teorii, by były ponadto samozwarte (self-contained). Wyjaśnijmy,
co Wu przez to rozumie. Zwykle matematyczny trzon fizycznej teorii
stanowi jakieś równanie różniczkowe lub układ równań różniczko-
wych. Równanie takie (lub ich układ) nie tylko należy rozwiązać, lecz
również, celem wybrania rozwiązania odpowiedniego dla danego fi-
zycznego zagadnienia, trzeba określić (lub „zadać”, jak mówią fizycy)
warunki początkowe lub brzegowe dla tego rozwiązania. Na przykład
gdy równanie ma opisywać ruch jakiegoś ciała, to warunkami począt-
kowymi mogą być położenie lub prędkość, od jakich ruch się rozpo-
czyna. A gdy równanie ma opisywać pole grawitacyjne jakiejś gwiazdy,
to za warunki brzegowe (identyfikujące rozwiązanie) można wybrać
zachowanie się tego pola dostatecznie daleko od gwiazdy, np. można
założyć, że w nieskończoności (dostatecznie daleko) natężenie tego
pola jest zaniedbywalnie małe. Jednym słowem, warunki początkowe
18
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
lub brzegowe wybiera badacz, kierując się rozumieniem fizycznej sy-
tuacji, którą chce modelować.
Oczywiście, w kosmologii można by postąpić tak samo. Model kos-
mologiczny też jest układem równań różniczkowych i, wybierając ja-
kieś jego rozwiązanie, także musimy zdecydować się na jakieś warunki
początkowe lub brzegowe. Najczęściej w tym wyborze albo kierujemy
się zasadą prostoty, albo próbujemy wszystkich możliwości i ex post
dopasowujemy równanie do danych empirycznych, albo – i tak bywa
– do rozwiązania, jakie udało się nam znaleźć, dobudowujemy jakąś
„filozofię”. Rzecz w tym, że żadna z tych możliwości nie odpowiada
fizycznej sytuacji, jaka ma miejsce w kosmologii. Warunki początko-
we lub brzegowe są czymś z zewnątrz modelu, co fizyk do modelu
musi „włożyć ręką”. Wszechświat jest układem fizycznym, który do
dziś podlega ewolucji (kosmologia z dużym sukcesem ją rekonstruu-
je), a więc jej warunki początkowe lub brzegowe musiały zostać jakoś
ustalone. Tyle że nie było żadnej ręki, która by je do świata włożyła.
Lub mówiąc bardziej precyzyjnie z metodologicznego punktu widze-
nia: w ramach metody matematyczno-empirycznej nie wolno nam za-
kładać, że ta ręka istniała. Musimy się obejść bez jej pomocy.
Krótko mówiąc, warunki początkowe lub brzegowe należałoby
czerpać z zewnątrz wszechświata. Ale nie jest tak, że wszechświat nie
ma żadnego zewnętrza, lecz raczej tak, że pojęcie zewnętrza w odnie-
sieniu do wszechświata traci jakikolwiek sens. To logiczne zapętlenie
Wu nazywa problemem Pierwszej Przyczyny
, który był zmorą dla kos-
mologii od czasów Newtona. Teoria kosmologiczna byłaby samozwar-
ta, gdyby udało się jej wyzwolić z tego problemu. Jak zobaczymy w dal-
szych rozdziałach, kosmologowie poszukują takiej teorii (lub takiego
modelu) na rozmaitych drogach. Na przykład można sobie wyobrazić
teorię, która nie wymagałaby żadnych warunków początkowych lub
brzegowych, lub model, który by sam dla siebie jednoznacznie takie
warunki ustalał. Zobaczymy również, że różni autorzy uciekają się do
bardzo egzotycznych pomysłów, by zapewnić światu własność samo-
zwartości. Jest to niewątpliwie motywacja filozoficzna, ale wyrasta ona
z prawidłowego wyczucia metodologicznego i stanowi dziś bardzo sil-
ny wątek myślenia o wszechświecie i kosmologii.
Jeżeli pozostajemy na poziomie rozważań metodologicznych, określenie to na-
leży rozumieć metaforycznie, bez intencji nawiązywania do zagadnienia Boga.
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
19
4. Zasady antropiczne i inne wszechświaty
Tendencja do jedności jest mocno zakodowana w naukowej meto-
dzie. Nauka nowożytna rozpoczęła się z chwilą, gdy takim gigantom
jak Kopernik, Galileusz, Kepler i Newton udało się zunifikować „fizy-
kę ziemską” i „fizykę niebieską”, czyli wykazać, że te same prawa fizyki
obowiązują na Ziemi i w astronomii. Potem przez jakiś czas wydawa-
ło się, że odkryte przez Newtona prawa mechaniki są już ostateczną,
„zunifikowaną” teorią, która rządzi wszystkim. Wprawdzie odkrycie
elektryczności i magnetyzmu ostatecznie zburzyło tę iluzję, ale wkrót-
ce Maxwell pokazał, że te dwie klasy zjawisk można połączyć w jedną,
matematycznie bardzo elegancką teorię elektromagnetyzmu. Einstein
jako pierwszy zaczął głosić ideę, że teorię Maxwella należy połączyć
z teorią grawitacji i urzeczywistnieniu tej idei poświęcił resztę swojego
życia. Dziś wiemy, że zamysł Einsteina nie mógł się udać, gdyż oprócz
elektromagnetyzmu i grawitacji istnieją jeszcze dwie inne podstawowe
siły fizyczne: siła jądrowa słaba (oddziaływanie leptonowe) i siła jądro-
wa silna (oddziaływanie hadronowe). Mamy już obecnie empirycznie
potwierdzoną teorię unifikującą siłę elektromagnetyczną z siłą jądro-
wą słabą do postaci jednego oddziaływania, zwanego elektrosłabym
(teoria Weinberga-Salama). W zasadzie wiemy także, w jaki sposób
z tym oddziaływaniem połączyć silne oddziaływanie jądrowe. Mamy
kilka scenariuszy tej unifikacji i czekamy tylko na dane doświadczal-
ne, które wybrałyby scenariusz właściwy. Jedynie grawitacja swoim
odmiennym charakterem powoduje, że cały dotychczasowy schemat
unifikacyjny w stosunku do niej się załamuje. Nic więc dziwnego, że
poszukiwania kwantowej teorii grawitacji (jest bowiem prawie pewne,
że przed zunifikowaniem grawitacji z innymi oddziaływaniami należy
ją skwantować) stają się coraz bardziej nerwowe. Prawie każdy nowy
model matematyczny, z reguły bardziej wyrafinowany od swoich po-
przedników, najpierw rozbudza entuzjazm i nowe nadzieje, by wkrót-
ce dołączyć do magazynu ciekawych, ale jałowych konstrukcji.
Dotychczas wielość unifikujących modeli nie tyle jednoczy fizykę,
ile raczej coraz bardziej ją dzieli na odrębne szkoły i tendencje. Ten
proces fragmentaryzacji doszedł do szczytu w teorii, w której dziś bo-
daj największa liczba badaczy pokłada największe nadzieje, a miano-
wicie w tzw. M-teorii, która jest rozwinięciem i uogólnieniem głośnej
20
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
już nawet poza fizyką teorii superstrun. W dobrej teorii kwantowej po-
winien istnieć jeden stan o minimalnej energii, tzw. stan podstawowy.
W M-teorii stanów podstawowych istnieje „praktycznie nieskończenie
wiele” (ich liczbę szacuje się nawet na 10500
). Problem polega na tym,
że stan podstawowy w znacznej mierze określa fizykę wszechświata.
Co więc zrobić z tak ogromną liczbą stanów podstawowych? Jeżeli nie
chce się po prostu odrzucić teorii, która do nich prowadzi, to jedynym
wyjściem z sytuacji jest zgodzić się z tym, że istnieje ogromna liczba
różnych wszechświatów (tyle, ile możliwych stanów podstawowych),
każdy z odmienną fizyką. Ludzie od M-teorii mówią o „strunowym
pejzażu” rozmaitych wszechświatów i zajmują się jego badaniem.
Zaakceptowanie takiej sytuacji było psychologicznie łatwiejsze, po-
nieważ idea wielu wszechświatów już od jakiegoś czasu funkcjonowała
w dyskusjach, jakie toczyły się wokół niektórych zagadnień kosmolo
gicznych. Najpierw idea ta pojawiła się w związku z tzw. zasadami
antropicznymi. Zasady te w różny sposób formułowały spostrzeżenie,
że istnienie organizmów żywych, przynajmniej na jednej planecie we
wszechświecie, w bardzo czuły sposób zależy od warunków początko-
wych i innych parametrów charakteryzujących wszechświat. Niewielka
zmiana któregoś z tych warunków lub parametrów powoduje na ogół
drastyczne zmiany w ewolucji wszechświata, które uniemożliwiałyby
zawiązanie się ewolucji biologicznej. Na przykład bardzo niewielka
zmiana początkowego tempa ekspansji wszechświata (jej niewielkie
przyspieszenie lub spowolnienie) uniemożliwiałoby powstanie węgla,
na którym opiera się cała chemia organiczna. Takich „koincydencji”
jest wiele.
Co sprawiło, że wszechświat jest „przyjazny życiu”? Narzuca się myśl
o celowym zaprojektowaniu wszechświata. Ale myśl taka jest obca re-
gule „wyjaśniania wszechświata samym wszechświatem”. Ażeby tę myśl
zneutralizować, posłużono się następującym argumentem: Załóżmy, że
istnieje (nieskończenie) wiele wszechświatów, w których realizują się
wszystkie możliwe kombinacje warunków początkowych i innych para-
metrów charakteryzujących dany wszechświat. Tylko bardzo nieliczne
z tych wszechświatów są przyjazne życiu, a my żyjemy w jednym z nich,
bo w innych nie moglibyśmy zaistnieć. Wśród dyskutantów natychmiast
znaleźli się tacy, którzy hipotezę wielu wszechświatów uznali za bar-
dziej racjonalną niż hipotezę Boga, i inni, którzy stwierdzili, że „bytów
nie należy mnożyć bez potrzeby”, skoro wystarczy jeden Bóg.
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
21
Niezależnie jednak od tych teologicznych sporów, idea wieloświata
(bo tak wkrótce zaczęto nazywać tę koncepcję) zaczęła żyć własnym
życiem. Wkrótce całkiem konkretne modele kosmologiczne, np. mo-
dele inflacyjne lub pewne scenariusze unifikacyjne, zaczęły wskazywać
na mechanizmy, które mogłyby produkować bądź inne wszechświaty
(całkowicie rozłączne z naszym), bądź takie obszary w naszym wszech-
świecie, do których nigdy nie będziemy mieli poznawczego dostępu.
Tak czy inaczej, moda na wieloświat stała się faktem dokonanym. Ale
czy jest to jeszcze nauka? Czy przedmiotem nauki może być coś, do
czego nawet w zasadzie nigdy nie będziemy mogli dotrzeć żadnym do-
świadczeniem? A może to metoda naukowa na naszych oczach ulega
przeobrażeniom i to, co kiedyś nie było nauką, zaczyna nią być? Myślę
jednak, że nie należy zbyt pochopnie podważać – tak, jednak pod-
ważać – metody naukowej, która słusznie jest uważana za największe
osiągnięcie nauki i na której wszystkie inne osiągnięcia naukowe się
opierają. Raczej trzeba sobie jeszcze raz uświadomić, że granice ra-
cjonalności nie pokrywają się z granicami metody naukowej i dlatego
niekiedy warto wyjść poza te granice, by już poza nimi, „z drugiej stro-
ny”, prowadzić racjonalny dyskurs. Choć w tym obszarze nie można
spodziewać się empirycznych rozstrzygnięć, krytyczne racje i rozsądne
ważenie argumentów zachowują na nim swoją wagę.
5. Stworzenie wszechświata
Dyskusje na temat zasad antropicznych i wieloświata znajdują się
niejako na przedłużeniu badań naukowych. Na ogół trudno wskazać
moment, w którym przekraczamy granicę pomiędzy tym, co jeszcze
można by nazwać kosmologicznym modelem, a tym, co już zdecy-
dowanie należy do spekulacji po drugiej stronie granicy. Ale można
postąpić jeszcze odważniej: umieścić swój punkt obserwacyjny dość
daleko poza granicą metody (choć ciągle w obszarze racjonalności)
i już zdecydowanie „z tamtej strony” przyjrzeć się, jak matematyczno-
‑empiryczna metoda funkcjonuje wewnątrz właściwego sobie obszaru
i co się dzieje z jej wyjaśnieniami, gdy zbliża się ona do granic swoich
możliwości. Obszar „z tamtej strony” jest doskonale znany w historii
myśli ludzkiej: to obszar zamieszkany przez filozoficzne i teologiczne
22
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA
koncepcje. Jest to obszar ogromny i bardzo „spekulatywny”. Ażeby
nie zgubić się w zbyt poplątanych szlakach tego obszaru, zawężę go,
czyniąc dwa ograniczenia: Po pierwsze, w zasadzie nie wyjdę poza
koncepcję stworzenia, mającą swe korzenie w myśli judaistycznej
i chrześcijańskiej. Idea stworzenia ma niewątpliwie ambicje wyjaśnie-
nia ostatecznego, choć w teologicznym sensie. Jest to idea teologicz-
na, ale doczekała się ona wielu opracowań filozoficznych (w świetle
różnych filozoficznych systemów) i to właśnie głównie filozoficzny
aspekt tej idei będzie przedmiotem naszych analiz. Inne filozoficzne
koncepcje wyjaśnień ostatecznych (lub próby ich likwidacji) poruszę
tylko ubocznie, raczej celem nakreślenia pełniejszego krajobrazu fi-
lozoficznych pomysłów niż celem ich głębszej analizy. Po drugie, spo-
śród różnych opracowań i interpretacji idei stworzenia wybiorę tylko
te, które jakoś można odnieść do współczesnej nauki, względnie te,
które choć historycznie odległe od współczesności, są jednak niezbęd-
ne do tego, by takie odniesienia właściwie zrozumieć. Kryterium to
nie jest bardzo zawężające, gdyż historia myśli – zarówno naukowej,
jak i filozoficznej – wskazuje, że główny nurt myślenia o stworzeniu,
od chrześcijańskiej starożytności począwszy po czasy nowożytne, ma
genetycznie ścisły związek z ewolucją idei, które doprowadziły do po-
wstania nowożytnych nauk. Nie jest jednak moją intencją spisywanie
historii tych genetycznych związków, lecz podjęcie próby spojrzenia na
ostateczne wyjaśnienia z innej perspektywy, niż się to zazwyczaj czyni
wychodząc z fizyki i kosmologii.
Czy filozoficzno-teologiczne spekulacje znajdują się na jakimś da-
lekim przedłużeniu dociekań opartych na naukowych teoriach i mode-
lach? Czy może jedne i drugie są względem siebie jakoś komplemen-
tarne? A może – jak chcą niektórzy – choć pozornie mówią o czymś
podobnym, są nawzajem nieprzekładalne? Niezależnie od tego, która
z tych możliwości – czy jeszcze jakaś inna – jest słuszna, wszystkie one
są wyrazem tego samego instynktu, wszczepionego ludzkiej racjonal-
ności, by żadne rozsądne pytanie nie pozostało bez odpowiedzi.
dareks_
Arkusze
CZASOPISMA
Michał Heller ostateczne wyjaśnienia wszechświata universitas
ostateczne wyjaśnienia wszechświata
Michał Heller Kraków ostateczne wyjaśnienia wszechświata
© Copyright by Michał Heller and Towarzystwo Autorów i Wydawców Prac Naukowych UNIVERSITAS, Kraków 2008 TAiWPN UNIVERSITAS Redakcja Edyta Podolska-Frej Projekt okładki i stron tytułowych Ewa Gray www.universitas.com.pl ISBN 97883-242-1412-9
TREŚĆ PRZEDMOWA.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Rozdział 1: Ostateczne wyjaśnienia.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1. Zrozumieć rozumienie.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2. Totalitaryzm metody.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3. Modele.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4. Zasady antropiczne i inne wszechświaty.. . . . . . . . . . . . . . . . 19 5. Stworzenie wszechświata.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 CZĘŚĆ I: MODELE Rozdział 2: Kłopoty z wiecznością wszechświata.. . . . . . . . . . . . . . 25 1. Wieczność i nieskończoność wszechświata.. . . . . . . . . . . . . . 25 2. Hipoteza śmierci cieplnej.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3. Pierwszy model Einsteina.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4. Wszechświat i filozofia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 5. Rozszerzająca się pustka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6. Kryzys filozofii Einsteina.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Rozdział 3: Wszechświat cykliczny.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1. Problem początku.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2. Wszechświaty oscylujące.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3. Twierdzenie o powrotach.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4. Wszechświaty Tolmana.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 5. Twierdzenie Tiplera.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 6. Osobliwości.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Rozdział 4: Zapętlony Kosmos.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1. Wizje zamkniętego czasu.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2. Wszechświat Kurta Gödla.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3. Propozycja Gotta i Liego.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4. Przyczynowość i czas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5. Globalny czas i fizyka.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 6. Piana czasoprzestrzeni.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Rozdział 5: Nieustanne stwarzanie przeciw początkowi. . . . . . . . 1 61 1. Od stanu statycznego do stacjonarnego.. . . . . . . . . . . . . . . 161 2. Narodziny nowej kosmologii.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 3. Wszechświat Bondiego i Golda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 4. Wszechświat Hoyle’a.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 5. W ogniu dyskusji.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 6. Zmierzch kosmologii stanu stacjonarnego.. . . . . . . . . . . . . . 170 7. Kreacja i lepkość.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Rozdział 6: Coś z prawie niczego.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 1. Problem horyzontu i problem płaskości.. . . . . . . . . . . . . . . 177 2. Mechanizm inflacji.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 3. Scenariusz inflacji.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 4. Kilka uwag krytycznych.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Rozdział 7: Kwantowe stworzenie wszechświata. . . . . . . . . . . . . . 187 1. Od inflacji do kreacji. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 2. Wszechświat z fluktuacji próżni.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 3. Falowa funkcja wszechświata.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 4. Całkowanie po drogach. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 5. Uwagi krytyczne.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 CZĘŚĆ II: ZASADY ANTROPICZNE I INNE WSZECHŚWIATY Rozdział 8: Zasady antropiczne .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 1. Kompleks marginesu.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 2. Epoka człowieka.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 3. Referat Cartera.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 Rozdział 9: Dobór naturalny w populacji wszechświatów. . . . . . . 109 1. Wieloświat.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 2. Naturalna selekcja wszechświatów.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3. Logika sytuacyjna.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4. Uwagi krytyczne.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 5. Czy życie jest tańsze od małej entropii?.. . . . . . . . . . . . . . . 115 6. O falsyfikacji.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Rozdział 10: Zasady antropiczne i teorie wszystkiego.. . . . . . . . . 119 1. Dążenie do jedności. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 2. Czy można zmieniać strukturę wszechświata?.. . . . . . . . . 121 3. Sztywne struktury.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 4. Wyobraźnia i racjonalizm.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5. Nasz antropocentryzm?.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Rozdział 11: Metafizyki zasad antropicznych.. . . . . . . . . . . . . . . . 127 1. Trzy filozoficzne postawy.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 2. „Wszechświat uczestniczący”.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 3. Tworzenie własnej historii.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 4. Ile swoich kopii ma czytelnik?.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 5. Fałszywa alternatywa.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Rozdział 12: Zakłopotanie Tegmarka.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 1. Inne wszechświaty w filozofii i fizyce matematycznej.. . . . 137 2. Domeny i wszechświaty.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 3. Żonglerka prawdopodobieństwami.. . . . . . . . . . . . . . . . . 141 4. Apologia wieloświata.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 CZĘŚĆ III: STWORZENIE WSZECHŚWIATA Rozdział 13: Pęd ku zrozumieniu.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Rozdział 14: Metafizyka i teologia stworzenia.. . . . . . . . . . . . . . . 155 1. Idea stworzenia w Starym Testamencie.. . . . . . . . . . . . . . 155 2. Greckie zmagania z genezą wszechświata.. . . . . . . . . . . . 158 3. Chrześcijańska teologia stworzenia.. . . . . . . . . . . . . . . . . 161 4. Orygenes.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 5. Augustyn.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Rozdział 15: Stworzenie i odwieczność wszechświata.. . . . . . . . . 169 1. Kryzys.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 2. Sytuacja problemowa.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 3. Contra murmurantes..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Rozdział 16: Spory o wszechmoc Boga... . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 1. Dwukierunkowe pytania.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 2. Dylematy bożej wszechmocy.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 3. Od klasyfikacji do matematyczności.. . . . . . . . . . . . . . . . 180
Rozdział 17: Świat Newtona.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 1. Uzupełnienie do „Principiów”.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 2. Matematyczny plan stworzenia.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 3. Fizyko-teologia i koncepcja stworzenia.. . . . . . . . . . . . . . 189 4. Wpływ Newtona.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Rozdział 18: Świat Leibniza.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 1. Newton i Leibniz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 2. Gdy Bóg liczy i zamyśla..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 3. Tajniki Bożego rachunku.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 4. Czas i przestrzeń.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 5. Przyczynowość.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Rozdział 19: Osobliwość początkowa i stworzenie świata.. . . . . 205 1. Pytanie o ewolucję i jej początek.. . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 2. Czas i jego początek.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 3. Kłopoty z osobliwością.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 4. Metodologiczne przestrogi.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 5. Wielki Ślad.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Rozdział 20: Stworzenie i ewolucja.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 1. Dwa zawłaszczenia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 2. Hiperprzestrzeń życia.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 3. Prawdopodobieństwo i przypadek.. . . . . . . . . . . . . . . . . 219 4. Bóg i przypadek.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Rozdział 21: Pytanie Leibniza.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 1. Katalog wyjaśnień R.L. Kuhna.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 2. Pytanie Leibniza. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 3. Efekt domina.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 4. Istnienie wszechświata a reguły języka.. . . . . . . . . . . . . . . 229 5. Prawdopodobieństwo niczego.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 6. Brutalny fakt.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 EPILOG: LEKCJA PSEUDO-DIONIZEGO.. . . . . . . . . . . . . . . . . 237 Indeks nazwisk.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Przedmowa Co roku w malowniczej alpejskiej wiosce Kirchberg am Wechsel odbywają się Międzynarodowe Sympozja poświęcone filozoficznemu dorobkowi Ludwiga Wittgensteina. Tu właśnie, w miejscowej szkole, Wittgenstein pracował jako nauczyciel. W dniach 3–9 sierpnia 2003 r. miało się odbyć już 26. Międzynarodowe Sympozjum. Tym razem jako wiodący temat wybrano Wissen und Glauben – Knowledge and Belief. Zostałem zaproszony do wygłoszenia referatu związanego z tym te- matem. Jako tytuł referatu zaproponowałem: „Czy Wszechświat może wyjaśnić sam siebie?”. Referat wygłosiłem, a jego pełny tekst ukazał się w pozjazdowej książce . Zwykle po opublikowaniu jakiejś pracy w na- turalny sposób przechodzi się do innych zagadnień. Tym razem temat ze mną pozostał. Nawet się nie spostrzegłem, kiedy zacząłem przemy- śliwać nad rozszerzeniem mojego Wittgensteinowskiego odczytu do postaci książki. Teraz oddaję ją do rąk Czytelnika. Pierwsza część książki jest dosyć wiernym rozszerzeniem tamtego odczytu. Oczywiście, książka rządzi się innymi prawami niż odczyt na sympozjum. Autor ma większą swobodę wypowiedzi, ale też musi liczyć się z tym, że książka trafi do rąk mniej przygotowanych czytelników. W swoim referacie na Sympozjum poświęciłem nieco uwagi tzw. wyjaśnieniom antropicznym i odwołującym się do koncepcji (nie- skończenie) wielu „paralelnych wszechświatów”. Choć wyjaśnienia te znacznie odbiegają od metodologicznych standardów przyjmowanych w nauce, nabierają one coraz większego rozgłosu i często wykazują po- „Can the Universe Explain Itself?”, w: Knowledge and Belief. Wissen und Glau- ben, red.: W. Löffler, P. Weingartner, öbv-hpt, Wien 2004, s. 316–328.
PRZEDMOWA 10 smak „wyjaśnień ostatecznych”. A ponieważ narasta wokół nich coraz więcej nieporozumień, niejednokrotnie związanych z polowaniem na sensacje, w książce, takiej jak ta, nie mogło zabraknąć dla nich nie- co więcej miejsca. Należało je jednak wyraźnie oddzielić od bardziej uświęconych naukową tradycją (choć niekiedy także egzotycznych) wyjaśnień opartych na solidnie skonstruowanych matematycznych modelach. Dlatego też zamieściłem je w części drugiej. W trakcie pisania książki dość szybko zrozumiałem również, że muszę ją jeszcze uzupełnić o trzecią część, w której poddałbym ana- lizie problematykę stworzenia świata przez Boga. Od dawna nosiłem się z zamiarem opracowania tego tematu; teraz uświadomiłem sobie, że mogę to zrobić jako naturalne uzupełnienie poprzednich dwu czę- ści. Filozoficzno-teologiczne rozważania są oczywiście – z metodolo- gicznego punktu widzenia – czymś zupełnie innym niż konstruowanie i interpretacja modeli kosmologicznych, ale nabierają pełniejszego za- barwienia, gdy znajdują się na przedłużeniu analiz ściślej związanych z naukowym badaniem. Pragnę zwrócić uwagę na liczbę mnogą w tytule tej książki: Osta- teczne wyjaśnienia wszechświata. Jeżeli jest ich wiele, to problem ciągle pozostaje otwarty. Tarnów, 25 sierpnia 2007 r.
Rozdział 1 Ostateczne wyjaśnienia 1. Zrozumieć rozumienie Drzemie w nas potężny, nie do końca zrozumiały, instynkt rozu- mienia. Chcielibyśmy wszystko do końca pojąć, wyjaśnić, udowodnić. Żeby nie było nic, co by nie pozostawało bez racji, i to racji usuwającej wszelki niepokój wątpienia, wszelkie znaki zapytania. Im rzecz donio- ślejsza, tym bardziej chcemy ją wyjaśnić, zlikwidować jakikolwiek cień podejrzenia, że mogłoby być inaczej. Taka tęsknota do „ostatecznych wyjaśnień” sama nie jest do końca zrozumiała, a gdy chcemy ją zrozu- mieć, nieuchronnie narzuca się pytanie: co to znaczy „zrozumieć”? Chcąc odpowiedzieć na to pytanie, filozofowie nauki wylali morze atramentu i farby drukarskiej. W okresie panowania pozytywizmu, gdy usiłowano likwidować wszelkie pytania, na które nie było widać od- powiedzi w zasięgu bezpośrednich metod doświadczalnych, propago- wano twierdzenie, że zadaniem nauki nie jest tłumaczenie, lecz opis. Ale już w klasycznym okresie budowania filozofii nauki w metodologii Koła Wiedeńskiego pytaniem było nie, czy nauka wyjaśnia, lecz co to znaczy, że wyjaśnia. Jeżeli zgodzić się z tym, że opis jest zbiorem zdań informujących o czymś, a wyjaśnianie (mówiąc najbardziej ogólniko- wo) także zbiorem zdań, ale ukazujących jakieś logiczne powiązania, to widoczne się staje, że – z jednej strony – pomiędzy opisem a wyjaś- nianiem nie ma ostrej granicy, ale – z drugiej strony – wyjaśnienie to coś więcej niż opis. Wystarczy nawet pobieżna znajomość jakiejkolwiek teorii fizycznej, by dostrzec, że ona nie tylko opisuje, lecz także wyjaśnia. A nawet
12 OSTATECZNE WYJAŚNIENIA przede wszystkim wyjaśnia, a dopiero potem opisuje. Osnowę każdej teorii fizycznej stanowi zawsze jakaś struktura matematyczna (najczęś- ciej równanie lub układ równań), odpowiednio zinterpretowana, czyli jakoś odniesiona do świata. Struktura matematyczna jest w gruncie rzeczy niczym innym, jak tylko siecią logicznych wynikań, odpowied- nio zakodowaną w symbolach. Żeby te wynikania wydobyć na wierzch, odkodować, należy daną strukturę matematyczną rachunkowo rozwi- kłać (najczęściej: rozwiązać dane równanie lub układ równań). In- terpretacji, czyli odniesienia do świata, nie dokonuje się wprost, lecz przez wyliczenie empirycznych przewidywań teorii i porównanie ich z wynikami rzeczywiście przeprowadzonych doświadczeń. Zabieg ten w istocie oznacza niejako umieszczenie wyników doświadczeń, a więc tego, co mówi świat, wewnątrz siatki wynikań, stanowiących matema- tyczną strukturę teorii. Co więcej, świat mówi tylko za pośrednictwem matematycznych struktur. Wyniki doświadczeń zawsze wyrażają się za pomocą jakichś liczb, a liczby nic nie znaczą poza obejmującą je struk- turą. Logika działania aparatu pomiarowego jest w gruncie rzeczy częścią logiki matematycznej struktury, będącej osnową danej fizycz- nej teorii. W konstrukcji aparatu jest niejako ucieleśniona struktura danej teorii fizycznej. Standardowy podręcznik metodologii różnicę między opisem a wy- jaśnianiem (tłumaczeniem) widzi w tym, że opis jest „układem zdań informujących o jakiejś dziedzinie rzeczywistości bez wyraźnego ich odniesienia do innych zdań”, podczas gdy wyjaśnianie „stanowi sze- reg zdań powiązanych od strony systematycznej dowodowo” . Jeżeli zgodzić się na te dość ogólnikowe określenia, to w teoriach fizycznych nigdy nie ma czystego opisu, zawsze opis jest także wyjaśnieniem. Ten sam autor pisze, że „pomiędzy opisem a tłumaczeniem zachodzi róż- nica podobna do tej, jaka występuje między twierdzeniami i dowo- dami” . Takie postawienie sprawy prowadzi do problemu wyjaśnień ostatecznych. W dowodzeniu bowiem nie możemy „cofać się w nie- skończoność”, lecz ostatecznie musimy przyjąć jakieś aksjomaty jako podstawy dowodzenia. Podobnie, w wyjaśnianiu musimy na czymś się oprzeć. W przeciwnym razie grozi regressus ad infinitum. Co to więc znaczy „ostateczne wyjaśnienie”? Trzeba by znaleźć coś, co byłoby Z. Hajduk, Filozofia przyrody – Filozofia przyrodoznawstwa – Metakosmologia, To- warzystwo Naukowe KUL, Lublin 2004, s. 148–149. Tamże, s. 149.
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA 13 „wyjaśnieniem samo dla siebie”. Jak Bóg w chrześcijańskiej teologii, który „Jest, bo Jest”. Jest samowyjaśniającym się Absolutem; gdyby Go nie było, byłoby to jakąś fundamentalną sprzecznością. Ale wszystko wskazuje, że ta Logika nie jest dostępna dla naszego rozumu i jeżeli chcemy opierać się tylko na rozumie, musimy zachować daleko idący respekt w stosunku do teologicznych uzasadnień. Oczywistość, jako coś, co wyjaśnia się samo przez się, już dawno skompromitowała się w historii nauki: od dziejów sporu pomiędzy Pto- lemeuszem i Kopernikiem począwszy a skończywszy na osiągnięciach fizyki kwantowej. Nasz zmysł oczywistości wytworzył się w trakcie naszych kontaktów z makroskopowym środowiskiem i nieodmiennie zawodzi, ilekroć musimy wyjść poza granice tego środowiska. Światy „nieskończenie małych” i „nieskończenie wielkich” są całkowicie róż- ne od tego, do czego przyzwyczaiły się nasze oczy. Pozostaje jeszcze jedna możliwość: coś w rodzaju „wyjaśnień koło- wych” – zamknięty łańcuch wynikań: obecny wniosek, który staje się racją dla przesłanek, z jakich wynika. Istnieje wiele ideologii wykorzy- stujących tego rodzaju intuicje do snucia filozoficznych wizji, lecz do- póki nie stworzy się logicznego modelu, wykazującego niesprzeczność takiego podejścia, będą to tylko wizje i ideologie. W logice i mate- matyce dość często używa się metody samoodniesienia (self-reference), np. w dowodzie słynnego twierdzenia Gödla, ale metody te są ciągle jeszcze odległe od tego, co bylibyśmy skłonni nazwać ostatecznym wy- jaśnieniem. Wszystkie powyższe zastrzeżenia nie przeszkadzają temu, że nie tylko w głębi naszych osobistych tęsknot, lecz również w horyzoncie tego ambitnego przedsięwzięcia ludzkości, które nazywamy nauką, drzemie wiara, że wszystko ma swoją rację. Siłą napędową nauki jest dążenie do tego horyzontu. 2. Totalitaryzm metody Napierwszyrzutokamatematyczno-empirycznametodawspółczes nych nauk jest wysoce ascetyczna. Samo jej powstanie było związane z poniechaniem zbyt zawiłych kwestii metafizycznych i ograniczeniem się do analizy prostych faktów danych w doświadczeniu. To zawężenie
14 OSTATECZNE WYJAŚNIENIA polazainteresowańnatychmiastzaowocowałoniezwykłąskutecznością. Wprawdzie matematyczno-empirycznej metodzie ulegało coraz więcej zjawisk i to coraz bardziej odległych od potocznego doświadczenia, ale nadal interpretowano ją bardzo ascetycznie, ograniczając się tylko do tego, co da się zmierzyć. Z tego nastawienia wyrósł pozytywizm: to, co wykracza poza doświadczenie, w ogóle nie zasługuje na zainteresowa- nie. Z czasem dostępność w doświadczeniu stała się wręcz kryterium istnienia. Pozytywizm, w swojej najbardziej radykalnej fazie, przychylał się do poglądu, że to, czego nie można uchwycić w doświadczeniu, po prostu nie istnieje. Nietrudno dopatrzyć się w tym przejawu swojego rodzaju metodologicznego totalitaryzmu. Matematyczno-empiryczna metoda po prostu nie toleruje żadnej konkurencji: to, co nie ulega matematyczno-empirycznej metodzie, zostaje unicestwione. W neo- pozytywistycznej wersji ten totalitaryzm sprowadza się do twierdzenia, że granice racjonalności pokrywają się z granicami matematyczno-em- pirycznej metody. To, co znajduje się poza zasięgiem metody, znajduje się poza zasięgiem racjonalności, jest więc irracjonalne, czyli pozba- wione sensu. Konsekwencją takiego postawienia sprawy powinno być przekona- nie, że ostateczne wyjaśnienie świata mieści się w zasięgu matema- tyczno-empirycznej metody. Bo jeśli poza tą metodą nie ma innych wyjaśnień, to najdalej idące wyjaśnienie (a więc wyjaśnienie ostatecz- ne) mieści się w jej zasięgu. Ale w okresie panowania pozytywizmu, a potem neopozytywizmu, takich przekonań nie wypowiadano głośno, ponieważ sprzeciwiały się one pozytywistycznej zasadzie oszczędności. Postulat wyjaśnień ostatecznych trącił metafizyką, a ta była skazana na banicję nie tylko z obszaru nauki, lecz również z obszarów wokół- naukowych. Dziś, po upadku klasycznego pozytywizmu, tego rodzaju nastawienie przetrwało tylko wśród niektórych, bardziej radykalnie zorientowanych, grup filozofów analitycznych. Wielu uczonych, wy- zwolonych ze scjentystyczno-pozytywistycznego pancerza, ulega natu- ralnemu instynktowi poszukiwania wyjaśnień ostatecznych, ale czyni to niejako „na przedłużeniu” matematyczno-empirycznej metody, niewiele robiąc sobie z tego, że szukając takich wyjaśnień w pewnym miejscu nieuchronnie trzeba przekroczyć granicę między fizyką a me- tafizyką. Na ogół twierdzi się, że miejscem takich poszukiwań jest lite- ratura popularno-naukowa, natomiast w pracach badawczych uczeni wystrzegają się wkraczania na tereny filozoficzne. Jest to tylko częścio-
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA 15 wo prawdą, bo oprócz jawnych wycieczek w stronę filozofii, istnieją rozmaite szlaki, którymi filozofia może przenikać do badań nauko- wych. Jednym z takich szlaków jest rozwijanie teorii i modeli, które stwarzają szansę na „ostateczne wyjaśnienie” w wersji przeczuwanej lub wręcz wymyślonej przez danego naukowca. Co więcej, uważniej- sze przyjrzenie się historii nauki wskazuje, iż ta strategia skutecznie działała nawet w okresach największej dominacji pozytywizmu. Tendencja do „wyjaśnień ostatecznych” jeszcze w inny sposób (i w innym sensie) tkwi w samej matematyczno-empirycznej meto- dzie. Gdy badacz staje wobec jakiegoś trudnego problemu, metoda naukowa wymaga od niego, aby nie poddawał się i nigdy nie szukał wyjaśnień poza metodą. Jeżeli – przynajmniej roboczo – zgodzimy się wszechświatem nazywać wszystko, do czego można sięgnąć matema- tyczno-empiryczną metodą, to wyżej sformułowana zasada metodo- logiczna przybiera postać postulatu domagającego się, by wszechświat wyjaśniać samym wszechświatem. W tym sensie wyjaśnienia naukowe są „ostateczne”, gdyż w ramach metody nie dopuszczają żadnych innych wyjaśnień. Należy wszakże podkreślić, że postulat ten i implikowane przez niego rozumienie „ostateczności” mają znaczenie czysto metodolo- giczne, to znaczy zobowiązują one uczonego do takiego postępowania badawczego, jakby inne wyjaśnienia nie istniały i nie były potrzebne. Jest skądinąd prawdą (natury raczej psychologicznej), że długotrwa- łe posługiwanie się metodą naukową wytwarza silnie narzucający się nawyk nadawania regułom metodologicznym sensu ontologicznego, to znaczy przekonania, że wyjaśnienia wykraczające poza matematycz- no-empiryczną metodę są pseudowyjaśnieniami, ponieważ poza zasię- giem tej metody nic nie istnieje. Widzimy, że prowadzi to prosto do pozytywistycznej ideologii, a gdy z jakichkolwiek względów nie chce się jej ulegać, jedynym wyjściem pozostaje takie „rozciąganie” nauko- wej metody, by podlegało jej to wszystko, co badacz chce osiągnąć. Wydaje się, że ta druga tendencja ma dziś wśród uczonych wielu zwo- lenników. Wielu uczonych prawdopodobnie w ogóle nie zdaje sobie sprawy z konieczności rozróżnienia „porządku metodologicznego” i „porządku ontologicznego” i reguły metodologiczne traktuje jako ontologiczne zasady. Wróćmy jeszcze do postulatu, by „wszechświat wyjaśniać samym wszechświatem”. Wyraz „wszechświat” w tym nieco hasłowym sformu-
16 OSTATECZNE WYJAŚNIENIA łowaniu niedwuznacznie sygnalizuje, że nauką, w której pęd do „wyjaś- nień ostatecznych” najbardziej się uwidacznia, jest kosmologia – nauka o wszechświecie. Kosmologia, z jednej strony, mówiąc w jakimś sensie o całości, nie ma szans na szukanie wyjaśnień poza swoim obszarem ba- dań, z drugiej jednak strony, stawiając na przykład pytanie o początek kosmicznej ewolucji, niejako narzuca perspektywę z zewnątrz. Tu roz- różnienie „porządku metodologicznego” i „ontologicznego” okazuje się bardzo pożyteczne. Ale żadne rozróżnienia nie są w stanie zlikwidować napięcia pomiędzy tendencją do rygorystycznej oszczędności środków a tęsknotą do pełnego zrozumienia. To właśnie na terenie kosmologii toczy się najbardziej ostry spór o „wyjaśnienia ostateczne”. 3. Modele W 1983 r. Jim Hartle i Steven Hawking opublikowali pracę , w której zaproponowali głośny potem model „kwantowego stwarza- nia wszechświata z nicości”. Ich głównym celem było połączenie ogól- nej teorii względności, czyli Einsteinowskiej teorii grawitacji, z fizyką kwantową w jedną spójną teorię fizyczną. W zacytowanej pracy stwo- rzyli oni pewien przybliżony schemat kwantowania grawitacji i starali się pokazać, że – w ramach tego schematu – istnieje skończone praw- dopodobieństwo wyłonienia się wszechświata w pewnym stanie ze stanu „pustego”. Mechanizm ten nazwano „kwantowym stwarzaniem wszechświata z nicości”; stał się on punktem wyjścia wielu innych prac i niejako paradygmatycznym przykładem „ostatecznego wyjaśniania w kosmologii” (modelowi Hartle’a-Hawkinga poświęcimy jeden z na- stępnych rozdziałów). Jednym z uczniów Hawkinga był Chińczyk, Wu Zhong Chao. Do tego stopnia zafascynował się on modelem Hartle’a-Hawkinga (roz- wijanym potem głównie przez samego Hawkinga i jego uczniów), że poświęcił mu odrębną monografię. Ukazała się ona w Chinach, ale w języku angielskim . W książce tej (zwłaszcza na początku rozdzia- J.B. Hartle, S.W. Hawking, „Wave Function of the Universe”, Physical Review D28, 1983, s. 2960–2975. Wu Zhong Chao, No-Boundary Universe, Hunan Science and Technology Press, Changsha 1993.
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA 17 łu 3) Wu czyni szereg uwag o charakterze metodologicznym na temat „ostatecznego wyjaśniania” w kosmologii. Wprawdzie dotyczą one bezpośrednio modelu Hawkinga, ale w gruncie rzeczy mają bardziej ogólny charakter. Dlatego warto im już teraz poświęcić chwilę uwagi. Teorie kosmologiczne, tak jak wszystkie inne teorie fizyczne, mu- szą podlegać tym samym zasadom poprawnej metody, a więc przede wszystkim muszą być spójne (self-consistent), tzn. logicznie niesprzecz- ne i przynajmniej niesprzeczne ze znanymi faktami empirycznymi. Pierwsze z tych wymagań musi być spełnione w sposób rygorystyczny, drugie – z pewną tolerancją, o której obszernie mówią podręczniki współczesnej filozofii nauki. Idzie o to, że czasem lepiej mieć teorię, która ma kłopoty z wyjaśnieniem jakichś „drobnych odchyleń empi- rycznych”, niż nie mieć żadnej teorii. Taka sytuacja miała miejsce, na przykład, w drugiej połowie XIX wieku, kiedy to wiedziano już, że teoria grawitacji Newtona nie jest w stanie wyjaśnić pewnych „małych zaburzeń” w ruchu Merkurego (jego ruch peryhelionowy), a mimo to nadal posługiwano się tą teorią z dużym powodzeniem. Jak wiadomo, nie jest łatwo skodyfikować wszystkie reguły metodologii naukowej, ale w zwykłych sytuacjach badawczych zdrowy instynkt, oparty na tra- dycji i doświadczeniu, poprawnie podpowiada uczonemu procedury postępowania. Jest rzeczą zrozumiałą, że badania w obszarze kosmo- logii muszą tym procedurom podlegać. Ale kosmologia ma swoją specyfikę. Wu wymaga od kosmologicz- nych teorii, by były ponadto samozwarte (self-contained). Wyjaśnijmy, co Wu przez to rozumie. Zwykle matematyczny trzon fizycznej teorii stanowi jakieś równanie różniczkowe lub układ równań różniczko- wych. Równanie takie (lub ich układ) nie tylko należy rozwiązać, lecz również, celem wybrania rozwiązania odpowiedniego dla danego fi- zycznego zagadnienia, trzeba określić (lub „zadać”, jak mówią fizycy) warunki początkowe lub brzegowe dla tego rozwiązania. Na przykład gdy równanie ma opisywać ruch jakiegoś ciała, to warunkami począt- kowymi mogą być położenie lub prędkość, od jakich ruch się rozpo- czyna. A gdy równanie ma opisywać pole grawitacyjne jakiejś gwiazdy, to za warunki brzegowe (identyfikujące rozwiązanie) można wybrać zachowanie się tego pola dostatecznie daleko od gwiazdy, np. można założyć, że w nieskończoności (dostatecznie daleko) natężenie tego pola jest zaniedbywalnie małe. Jednym słowem, warunki początkowe
18 OSTATECZNE WYJAŚNIENIA lub brzegowe wybiera badacz, kierując się rozumieniem fizycznej sy- tuacji, którą chce modelować. Oczywiście, w kosmologii można by postąpić tak samo. Model kos- mologiczny też jest układem równań różniczkowych i, wybierając ja- kieś jego rozwiązanie, także musimy zdecydować się na jakieś warunki początkowe lub brzegowe. Najczęściej w tym wyborze albo kierujemy się zasadą prostoty, albo próbujemy wszystkich możliwości i ex post dopasowujemy równanie do danych empirycznych, albo – i tak bywa – do rozwiązania, jakie udało się nam znaleźć, dobudowujemy jakąś „filozofię”. Rzecz w tym, że żadna z tych możliwości nie odpowiada fizycznej sytuacji, jaka ma miejsce w kosmologii. Warunki początko- we lub brzegowe są czymś z zewnątrz modelu, co fizyk do modelu musi „włożyć ręką”. Wszechświat jest układem fizycznym, który do dziś podlega ewolucji (kosmologia z dużym sukcesem ją rekonstruu- je), a więc jej warunki początkowe lub brzegowe musiały zostać jakoś ustalone. Tyle że nie było żadnej ręki, która by je do świata włożyła. Lub mówiąc bardziej precyzyjnie z metodologicznego punktu widze- nia: w ramach metody matematyczno-empirycznej nie wolno nam za- kładać, że ta ręka istniała. Musimy się obejść bez jej pomocy. Krótko mówiąc, warunki początkowe lub brzegowe należałoby czerpać z zewnątrz wszechświata. Ale nie jest tak, że wszechświat nie ma żadnego zewnętrza, lecz raczej tak, że pojęcie zewnętrza w odnie- sieniu do wszechświata traci jakikolwiek sens. To logiczne zapętlenie Wu nazywa problemem Pierwszej Przyczyny , który był zmorą dla kos- mologii od czasów Newtona. Teoria kosmologiczna byłaby samozwar- ta, gdyby udało się jej wyzwolić z tego problemu. Jak zobaczymy w dal- szych rozdziałach, kosmologowie poszukują takiej teorii (lub takiego modelu) na rozmaitych drogach. Na przykład można sobie wyobrazić teorię, która nie wymagałaby żadnych warunków początkowych lub brzegowych, lub model, który by sam dla siebie jednoznacznie takie warunki ustalał. Zobaczymy również, że różni autorzy uciekają się do bardzo egzotycznych pomysłów, by zapewnić światu własność samo- zwartości. Jest to niewątpliwie motywacja filozoficzna, ale wyrasta ona z prawidłowego wyczucia metodologicznego i stanowi dziś bardzo sil- ny wątek myślenia o wszechświecie i kosmologii. Jeżeli pozostajemy na poziomie rozważań metodologicznych, określenie to na- leży rozumieć metaforycznie, bez intencji nawiązywania do zagadnienia Boga.
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA 19 4. Zasady antropiczne i inne wszechświaty Tendencja do jedności jest mocno zakodowana w naukowej meto- dzie. Nauka nowożytna rozpoczęła się z chwilą, gdy takim gigantom jak Kopernik, Galileusz, Kepler i Newton udało się zunifikować „fizy- kę ziemską” i „fizykę niebieską”, czyli wykazać, że te same prawa fizyki obowiązują na Ziemi i w astronomii. Potem przez jakiś czas wydawa- ło się, że odkryte przez Newtona prawa mechaniki są już ostateczną, „zunifikowaną” teorią, która rządzi wszystkim. Wprawdzie odkrycie elektryczności i magnetyzmu ostatecznie zburzyło tę iluzję, ale wkrót- ce Maxwell pokazał, że te dwie klasy zjawisk można połączyć w jedną, matematycznie bardzo elegancką teorię elektromagnetyzmu. Einstein jako pierwszy zaczął głosić ideę, że teorię Maxwella należy połączyć z teorią grawitacji i urzeczywistnieniu tej idei poświęcił resztę swojego życia. Dziś wiemy, że zamysł Einsteina nie mógł się udać, gdyż oprócz elektromagnetyzmu i grawitacji istnieją jeszcze dwie inne podstawowe siły fizyczne: siła jądrowa słaba (oddziaływanie leptonowe) i siła jądro- wa silna (oddziaływanie hadronowe). Mamy już obecnie empirycznie potwierdzoną teorię unifikującą siłę elektromagnetyczną z siłą jądro- wą słabą do postaci jednego oddziaływania, zwanego elektrosłabym (teoria Weinberga-Salama). W zasadzie wiemy także, w jaki sposób z tym oddziaływaniem połączyć silne oddziaływanie jądrowe. Mamy kilka scenariuszy tej unifikacji i czekamy tylko na dane doświadczal- ne, które wybrałyby scenariusz właściwy. Jedynie grawitacja swoim odmiennym charakterem powoduje, że cały dotychczasowy schemat unifikacyjny w stosunku do niej się załamuje. Nic więc dziwnego, że poszukiwania kwantowej teorii grawitacji (jest bowiem prawie pewne, że przed zunifikowaniem grawitacji z innymi oddziaływaniami należy ją skwantować) stają się coraz bardziej nerwowe. Prawie każdy nowy model matematyczny, z reguły bardziej wyrafinowany od swoich po- przedników, najpierw rozbudza entuzjazm i nowe nadzieje, by wkrót- ce dołączyć do magazynu ciekawych, ale jałowych konstrukcji. Dotychczas wielość unifikujących modeli nie tyle jednoczy fizykę, ile raczej coraz bardziej ją dzieli na odrębne szkoły i tendencje. Ten proces fragmentaryzacji doszedł do szczytu w teorii, w której dziś bo- daj największa liczba badaczy pokłada największe nadzieje, a miano- wicie w tzw. M-teorii, która jest rozwinięciem i uogólnieniem głośnej
20 OSTATECZNE WYJAŚNIENIA już nawet poza fizyką teorii superstrun. W dobrej teorii kwantowej po- winien istnieć jeden stan o minimalnej energii, tzw. stan podstawowy. W M-teorii stanów podstawowych istnieje „praktycznie nieskończenie wiele” (ich liczbę szacuje się nawet na 10500 ). Problem polega na tym, że stan podstawowy w znacznej mierze określa fizykę wszechświata. Co więc zrobić z tak ogromną liczbą stanów podstawowych? Jeżeli nie chce się po prostu odrzucić teorii, która do nich prowadzi, to jedynym wyjściem z sytuacji jest zgodzić się z tym, że istnieje ogromna liczba różnych wszechświatów (tyle, ile możliwych stanów podstawowych), każdy z odmienną fizyką. Ludzie od M-teorii mówią o „strunowym pejzażu” rozmaitych wszechświatów i zajmują się jego badaniem. Zaakceptowanie takiej sytuacji było psychologicznie łatwiejsze, po- nieważ idea wielu wszechświatów już od jakiegoś czasu funkcjonowała w dyskusjach, jakie toczyły się wokół niektórych zagadnień kosmolo gicznych. Najpierw idea ta pojawiła się w związku z tzw. zasadami antropicznymi. Zasady te w różny sposób formułowały spostrzeżenie, że istnienie organizmów żywych, przynajmniej na jednej planecie we wszechświecie, w bardzo czuły sposób zależy od warunków początko- wych i innych parametrów charakteryzujących wszechświat. Niewielka zmiana któregoś z tych warunków lub parametrów powoduje na ogół drastyczne zmiany w ewolucji wszechświata, które uniemożliwiałyby zawiązanie się ewolucji biologicznej. Na przykład bardzo niewielka zmiana początkowego tempa ekspansji wszechświata (jej niewielkie przyspieszenie lub spowolnienie) uniemożliwiałoby powstanie węgla, na którym opiera się cała chemia organiczna. Takich „koincydencji” jest wiele. Co sprawiło, że wszechświat jest „przyjazny życiu”? Narzuca się myśl o celowym zaprojektowaniu wszechświata. Ale myśl taka jest obca re- gule „wyjaśniania wszechświata samym wszechświatem”. Ażeby tę myśl zneutralizować, posłużono się następującym argumentem: Załóżmy, że istnieje (nieskończenie) wiele wszechświatów, w których realizują się wszystkie możliwe kombinacje warunków początkowych i innych para- metrów charakteryzujących dany wszechświat. Tylko bardzo nieliczne z tych wszechświatów są przyjazne życiu, a my żyjemy w jednym z nich, bo w innych nie moglibyśmy zaistnieć. Wśród dyskutantów natychmiast znaleźli się tacy, którzy hipotezę wielu wszechświatów uznali za bar- dziej racjonalną niż hipotezę Boga, i inni, którzy stwierdzili, że „bytów nie należy mnożyć bez potrzeby”, skoro wystarczy jeden Bóg.
OSTATECZNE WYJAŚNIENIA 21 Niezależnie jednak od tych teologicznych sporów, idea wieloświata (bo tak wkrótce zaczęto nazywać tę koncepcję) zaczęła żyć własnym życiem. Wkrótce całkiem konkretne modele kosmologiczne, np. mo- dele inflacyjne lub pewne scenariusze unifikacyjne, zaczęły wskazywać na mechanizmy, które mogłyby produkować bądź inne wszechświaty (całkowicie rozłączne z naszym), bądź takie obszary w naszym wszech- świecie, do których nigdy nie będziemy mieli poznawczego dostępu. Tak czy inaczej, moda na wieloświat stała się faktem dokonanym. Ale czy jest to jeszcze nauka? Czy przedmiotem nauki może być coś, do czego nawet w zasadzie nigdy nie będziemy mogli dotrzeć żadnym do- świadczeniem? A może to metoda naukowa na naszych oczach ulega przeobrażeniom i to, co kiedyś nie było nauką, zaczyna nią być? Myślę jednak, że nie należy zbyt pochopnie podważać – tak, jednak pod- ważać – metody naukowej, która słusznie jest uważana za największe osiągnięcie nauki i na której wszystkie inne osiągnięcia naukowe się opierają. Raczej trzeba sobie jeszcze raz uświadomić, że granice ra- cjonalności nie pokrywają się z granicami metody naukowej i dlatego niekiedy warto wyjść poza te granice, by już poza nimi, „z drugiej stro- ny”, prowadzić racjonalny dyskurs. Choć w tym obszarze nie można spodziewać się empirycznych rozstrzygnięć, krytyczne racje i rozsądne ważenie argumentów zachowują na nim swoją wagę. 5. Stworzenie wszechświata Dyskusje na temat zasad antropicznych i wieloświata znajdują się niejako na przedłużeniu badań naukowych. Na ogół trudno wskazać moment, w którym przekraczamy granicę pomiędzy tym, co jeszcze można by nazwać kosmologicznym modelem, a tym, co już zdecy- dowanie należy do spekulacji po drugiej stronie granicy. Ale można postąpić jeszcze odważniej: umieścić swój punkt obserwacyjny dość daleko poza granicą metody (choć ciągle w obszarze racjonalności) i już zdecydowanie „z tamtej strony” przyjrzeć się, jak matematyczno- ‑empiryczna metoda funkcjonuje wewnątrz właściwego sobie obszaru i co się dzieje z jej wyjaśnieniami, gdy zbliża się ona do granic swoich możliwości. Obszar „z tamtej strony” jest doskonale znany w historii myśli ludzkiej: to obszar zamieszkany przez filozoficzne i teologiczne
22 OSTATECZNE WYJAŚNIENIA koncepcje. Jest to obszar ogromny i bardzo „spekulatywny”. Ażeby nie zgubić się w zbyt poplątanych szlakach tego obszaru, zawężę go, czyniąc dwa ograniczenia: Po pierwsze, w zasadzie nie wyjdę poza koncepcję stworzenia, mającą swe korzenie w myśli judaistycznej i chrześcijańskiej. Idea stworzenia ma niewątpliwie ambicje wyjaśnie- nia ostatecznego, choć w teologicznym sensie. Jest to idea teologicz- na, ale doczekała się ona wielu opracowań filozoficznych (w świetle różnych filozoficznych systemów) i to właśnie głównie filozoficzny aspekt tej idei będzie przedmiotem naszych analiz. Inne filozoficzne koncepcje wyjaśnień ostatecznych (lub próby ich likwidacji) poruszę tylko ubocznie, raczej celem nakreślenia pełniejszego krajobrazu fi- lozoficznych pomysłów niż celem ich głębszej analizy. Po drugie, spo- śród różnych opracowań i interpretacji idei stworzenia wybiorę tylko te, które jakoś można odnieść do współczesnej nauki, względnie te, które choć historycznie odległe od współczesności, są jednak niezbęd- ne do tego, by takie odniesienia właściwie zrozumieć. Kryterium to nie jest bardzo zawężające, gdyż historia myśli – zarówno naukowej, jak i filozoficznej – wskazuje, że główny nurt myślenia o stworzeniu, od chrześcijańskiej starożytności począwszy po czasy nowożytne, ma genetycznie ścisły związek z ewolucją idei, które doprowadziły do po- wstania nowożytnych nauk. Nie jest jednak moją intencją spisywanie historii tych genetycznych związków, lecz podjęcie próby spojrzenia na ostateczne wyjaśnienia z innej perspektywy, niż się to zazwyczaj czyni wychodząc z fizyki i kosmologii. Czy filozoficzno-teologiczne spekulacje znajdują się na jakimś da- lekim przedłużeniu dociekań opartych na naukowych teoriach i mode- lach? Czy może jedne i drugie są względem siebie jakoś komplemen- tarne? A może – jak chcą niektórzy – choć pozornie mówią o czymś podobnym, są nawzajem nieprzekładalne? Niezależnie od tego, która z tych możliwości – czy jeszcze jakaś inna – jest słuszna, wszystkie one są wyrazem tego samego instynktu, wszczepionego ludzkiej racjonal- ności, by żadne rozsądne pytanie nie pozostało bez odpowiedzi.
CZĘŚĆ I MODELE