Krystian Zawistowski

• 1 Wstęp
• 2 Średniowieczna rewolucja w fizyce
• 3 Epilog: Multiverse

1 Wstęp

W książce “Science and Creation” kosmolog Stanley L. Jaki postawił następujące pytania: Jak to się stało, że postęp tylu starożytnych kultur naraz utknął w martwym punkcie mimo osiągnięć w technice, matematyce, medycynie, czy astronomii? Dlaczego nie udało się w starożytności wytworzyć nauki prawdziwego zdarzenia? Dlaczego później stało się to akurat w Europie?

Filozofia nauki dzieli badanie nauki na kontekst odkrycia i uzasadnienia. To drugie, kontekst uzasadnienia tyczy się tego, jak poznać czy wiedza naukowa powinna być uznana. Jest to proste, zwłaszcza w wyrafinowanych metodologicznie dziedzinach, jak fizyka. Należy testować hipotezy przez istotne predykcje – jest to podstawa falsyfikacjonizmu. Ten prosty pomysł towarzyszył pewnie ludziom od bardzo dawna, być może od czasów starożytnych. Gdy natrafili oni na problem techniczny w rodzaju podtrzymanie ognia czy wytworzenie jakiegoś narzędzia czy ubrania mogli testować pomysły przez doświadczenie i eliminować te, które nie działają. Być może tak właśnie zaczął się postęp techniczny w neolicie, po to by później pojawiło się pismo, obróbka metali, wozy i wiele innych wynalazków.

Ten postęp kończył się jednak nieuchronnie w martwym punkcie i schemat ten powtórzył się w wielu kulturach. By otrzymać naukę trzeba jeszcze czegoś wiecej, niż falsyfikacjonizm. On jedynie pokazuje schemat przy pomocy którego jest możliwe, że rozwinie się nauka.

W praktyce przestrzeń pomysłów opisu rzeczywistości jest szeroka, a jej większość to ślepe uliczki (co zaraz zobaczymy na przykładach). Po pierwsze trzeba jakimś sposobem wpaść na te dobre, a po drugie wytrwale nad nimi pracować, do czego trzeba wiary, że wydadzą owoce. By wyprodukować rewolucję naukową trzeba było najpierw na poważnie uwierzyć, że znane nam dziś sposoby badań rzeczywistości mogą być jakkolwiek produktywne.

Dla nas w obecnych czasach jest to oczywiste, ale wielkim błędem jest sądzić, że to samo stosuje się do starożytnych, dowodzi w szczegółach Jaki. Okazuje się, że tam zalążki nauki nieuchronnie rozbijały się o mur pogańskiej wizji świata, gdzie człowiek był zakładnikiem fatum, a wszystkie jego wysiłki musiały prędzej czy później obrócić się w pył.

U podstaw tej wizji leżą poglądy na kosmologię i metafizykę, która u większości dawnych pogan była zbliżona. Łatwo dostrzec, że niektóre schematy w przyrodzie są wysoce cykliczne. Dzień i noc, zima i lato, przypływy i odpływy mórz. Ważne, że wszystko to ma rzeczywisty związek z ciałami niebieskimi, Słońcem i Księżycem. Umysł, który nie zna nowożytnej nauki może łatwo znaleźć o wiele więcej schematów pozornie-cyklicznych – katastrofy, susze, wojny, upadki wielkich kultur – wszystko to powtarzało się w starożytności nie raz. Następnie, widząc takie podstawowe zjawiska astronomiczne jak cykl dzienny czy roczny, łatwo szukać w niebie wskazówek dla wszystkich innych wydarzeń. Stawka jest duża, bo jeśli nieszczęście ma nadejść, to dobrze o nim wiedzieć zawczasu, jeśli tylko istnieje na to jakiś sposób. Nieuchronnie więc starożytne kultury poważały bardzo wróżbiarstwo z gwiazd – astrologię. Przez cały antyk traktowano ją jako poważną naukę i prestiżowe zajęcie dla mędrców. Najpopularniejszą księgą Klaudiusza Ptolemeusza nie był za jego czasów Almaghest – podręcznik astronomii matematycznej, tylko Tetrabiblos – podręcznik astrologii.

Jedno notabene było istotnym narzędziem drugiego, bo astrologowie do swoich horoskopów potrzebowali precyzyjnych predykcji ruchu planet. Co więcej, ten paradygmat szukania cyklicznych schematów dziejących się pod wpływem ciał niebieskich rozciągnęli oni do granic możliwości. Efektem jest koncepcja Wielkiego Roku – chodzi o to, że po długim czasie niebo powróci ponownie do tego samego stanu co kiedyś, i wszystkie rzeczy na świecie, wliczając w to losy ludzkie, wrócą do punktu wyjścia i rozegrają się ponownie. U Greków do obliczenia czasu Wielkiego Roku zaprzęgnięto astronomię, by wskazać, kiedy niebiosa powracają do tego samego stanu, zależnie od wersji mogło być to 50 tys lat, albo 15 tys lat albo też inna liczba.

Powyższe poglądy miały ogromny wpływ na ludzkiego ducha tamtych czasów. Pod wiecznymi niebiosami Greków znajduje się wieczny świat, tak jak niebiosa wykonują idealnie powtarzalne ruchy, tak świat odgrywa w koło tą samą historię. Wszelki postęp, wszelka wiedza musi obrócić się w popiół, po to by 50 tysięcy lat później być odkryta raz jeszcze, przez identyczne kopie Ptolemeusza, Erastotenesa czy Archimedesa – i tak raz po raz przez wieczność. Człowiek w takiej wizji świata jest bezwolnym zakładnikiem fatum – prawie nic od niego nie zależy i nie może odmienić swojego losu na swoją korzyść. Cokolwiek mu się przytrafia, przytrafi się ponownie i przytrafiło się w przeszłości. Postęp jest możliwy tylko w ramach cyklu – uda się osiągnąć to co w kolejnych cyklach i uda się na darmo, bo wszystko będzie zniweczone i zapomniane. Na przykład stoik Cyceron pod koniec dzieła “Republika”, nalega, że ze względu na Wielki Rok nawet żaden mąż stanu nie powinien oczekiwać wiecznej sławy za swoje zasługi bo cykliczne katastrofy rujnują także pamięć i sławę.

Wpływ tego na wysiłki przyrodnicze omówimy na przykładzie dwóch ważniejszych filozofii przyrody klasycznego antyku. Stoicy zbudowali czysto jakościową (opisową) fizykę zajmującą się w wielkich szczegółach zjawiskami, które dziś zaliczylibyśmy do termodynamiki fenomenologicznej. Pierwiastki Empedoklesa (ogień, powietrze, ziemia, woda) zostały powiązane z własnościami naprężenia i ciśnienia. Z obsesji na punkcie cykliczności następnie wyłoniła się opisowa wersja dynamiki drgań i fal. Wszystko było jakiegoś rodzaju falą, wliczając w to sam wszechświat, oscylujący między ognistą zagładą, a okresami wielkiej wilgoci (pewnie w praktyce chodzi tu o coś w rodzaju potopu). Trzeba tu wskazać, że cykliczność była tu mocno związana nawet z pojmowaniem czasu, przyklejonym nieuchronnie do wielkiego zegara na niebie. Stoicy nie byli w stanie pojmować czasu w atomowych jednostkach typu godzina czy sekunda. Rzymska “godzina” to pora dnia w oparciu o pozycje słońca, więc bezsensownym jest mówić o długości godziny – z resztą długość i tak będzie różna, zależnie od pory roku. W nocy czas dzielono na “straże”, w oparciu o zmiany warty wojsk, ogłaszane trąbami. Zauważmy tutaj, że dokładność absolutna tych “straży” była niezbyt wielka, ale można było je wykorzystać w sensie relatywnym. Np spotkać się w ustalonym miejscu po drugiej trąbie, niezależnie od tego, czy akurat będzie to 11 czy 1 w nocy wedle naszej miary.

Jeśli ktoś chce uzyskać dramatyczne potwierdzenie prawdziwości problemu z abstrakcją interwałów czasowych, może sobie obejrzeć w Japonii zegar Tanaki zbudowany w 1851 roku. Ogromny mechanizm składający się z tysięcy części udało się zreplikować z wielkim trudem w XXIw, a trzeba było do tego pół roku pracy 100 inżynierów. Wszystko to zaś potrzebne tylko po to, by liczyć zmiennej długości godziny, podobnie jak to robili Rzymianie. Dopiero 20 lat później w Japonii zaadaptowano stałe interwały czasu, zgodnie z wskazaniami prostych europejskich zegarów, które mieli oni od 200 lat.

Starożytnym Grekom i Rzymianom niemożność postrzegania interwałów czasowych uniemożliwiała (wskazuje Jaki) rozwikłanie problemów dziś uważanych za bardzo proste. Jednym z nich był paradoks strzały (wymyślony przez Zenona) – głosi, że dla lecącej strzały, w każdym ustalonym punkcie w czasie strzała ma jakieś położenie, dokładnie tak, jakoby spoczywała, a mimo to między dwoma punktami w czasie jej położenie się zmienia. Dla nas to prosta zagadka, bo rozwiązanie jej jest wbudowane w nasze typowe schematy myślenia, wystarczy zastąpić podział czasu na punkty podziałem go na interwały (na sekundy itd). Wyrwanie się z tych okowów myślenia nie było jednak wcale proste, a były one wyjątkowo mocno krępujące. Bez pojęcia czasu nie sposób stworzyć spójnej ilościowej kinematyki i dynamiki, jaką wytworzyli Buridan, Oresme, a potem Galileusz, Newton i inni (o czym za chwilę).

Drugi ważny filozof, Epikur miał (jak to Jaki określił) “naprawdę schizofreniczne podejście do nauki”, co ma związek z wysoce depresyjnym fatalizmem tejże filozofii o cyklach i Wielkim Roku. Jeśli bowiem do fatum zapisanego w gwiazdach, dorzuci się powiązanie zjawisk fizycznych racjonalnymi prawami, można dojść do wniosku, że wszystko jest kontrolowane przez fatum. Epikur więc podkreślał bardzo swoją zasadę wielu możliwych wyjaśnień, co z kolei było przez niego wykorzystane by ratować resztki pocieszenia jakie można było znaleźć w greckiej religii pogańskiej. Bożkowie tej religii musieli być postawieni poza nieubłaganym mechanizmem cykli, by ofiary i modlitwy mogły być jakkolwiek skuteczne, gwarantując Starożytnym Grekom odrobinę psychicznego komfortu. Zakusy filozofów natury mogły ten wątły porządek tylko zburzyć i zostawić człowieka w beznadziejnych ciemnościach. Widzimy tutaj, że nauka Stoików i innych naturalistów niekoniecznie była uważana za coś godnego pochwały, mogła być też logicznie uznana za działalność wrogą ludzkiemu dobrostanowi.

Oto dwa przykłady niszczącego wpływu idei wiecznych powrotów na naukę, które też powtórzyły się nie raz w innych kulturach. Z resztą stoicy i ogólnie Grecy wskórali na naukowym polu więcej, niż jakakolwiek inna antyczna kultura. Można to powiązać z wiarą w Logos – racjonalny porządek twórczy świata. Wiara w Logos implikuje, że świat może rządzić się racjonalnymi prawami i można te prawa odkryć. Ta idea jednak natrafiła na znaczny opór ze strony pogańskiego otoczenia (np. Epikur wyżej). W późnym antyku Grecka i Rzymska nauka usunęła się w cień, nie znaleźli się na czas następcy, którzy mogliby napisać kolejną kartę, albo chociaż przechować bez błędu, to co im przekazano.

Jaki wskazuje, że inne kultury były nawet słabsze pod względem naukowego zacięcia od wymienionych Greków i Rzymian. Niezmiennie powodzeniem cieszyło się wróżbiarstwo z gwiazd, a badanie przyrody miało jeszcze mniej zwolenników, niż w basenie Morza Śródziemnego. Wieczne cykle, fatalizm i przekonanie o otaczającym chaosie nadawały intelektualny ton.

Jednym z bardziej intrygujących przypadków są kontynuatorzy myśli antycznej, islamscy Arabowie, a to dlatego, że religia Mahometa zakłada między innymi, że Wszechświat został stworzony przez islamskiego Boga i ma też definitywny koniec. Mogłoby to dać lepszą szansę by wyzwolić się z przekleństwa wiecznych cykli, niż stoicki Logos. Tak jednak się nie stało i wśród uczonych przeważał wpływ antycznej filozofii, czy też utrzymywano, że tak filozofia jak i islam mogą współistnieć bez istotnej sprzeczności, zarazem twierdząc jednocześnie co innego. Słynny tamtejszy uczony Awerroes na przykład utrzymywał, że jeśli dociekania filozofii stoją w sprzeczności z księgami islamu, to znaczy, że nie rozumiemy odpowiednio tych drugich (nietrudno znaleźć dobre argumenty za takim podejściem, gdyż Koran zawiera wersety sugerujące rzeczy w oczywisty sposób nieprawdziwe, np że słońce wschodzi w bagnistym stawie, albo, że gwiazdy są bliżej Ziemi niż Księżyc). Paradoksalne, że Awerroes sam był jednym z najwybitniejszych lekarzy średniowiecza i stosował z sukcesami badania empiryczne do medycyny, jednocześnie podchodząc służalczo do Arystotelesa w filozofii. Podobnie inny słynny lekarz Awicenna który zdaniem Jakiego zarazem zrobił więcej, niż jakikolwiek inny Muzułmanin by zgasić płomyk nauki w świecie Islamu.

W efekcie bardzo bezkrytycznie przyjęto grecką filozofię, na czele z Arystotelesem – zarówno w tym co u niego było wartościowe, jak i w jego zabetonowanej na postęp i na ogół mało efektywnej nauce. Od przyjrzenia się tej ostatniej zaczniemy kolejny rozdział.

2 Średniowieczna rewolucja w fizyce

Arystoteles ze Stagiry, najbardziej szacowny logik, przyrodnik i filozof starożytności, położył też istotne zasługi na polu fizyki. Skazą jednak na tych ostatnich kładą się “zamaszyste i często błędne uogólnienia”, które w niej wprowadzał, czysto a priori. Zakładał na przykład, że ruch potrzebuje przyczyny, przyłożenia stale (czegoś w rodzaju) siły motorycznej. Nie jest to zły pomysł, jeśli zauważymy, że większość poruszających się przedmiotów w jego czasach podlegała znacznym oporom ruchu: statki, wozy, zwierzęta juczne itd. Problem oczywiście z tym, co do tego schematu nie pasuje, a co trzeba było zamieść pod dywan ad hoc.

Oto więc strzała wypuszczona z łuku zdaniem Stagiryty była poruszana również przez stałą siłę motoryczną i ta siła miała być przenoszona przez “zaburzone powietrze”. “To powietrze, uderzone ręką albo przez maszynę balistyczną, podtrzymuje i popycha pocisk” pisze Jaki. Jest to blisko związane z innym poglądem Arystotelesa, że ruch w próżni jest niemożliwy. Jak trafnie zauważy dalej Jean Buridan, łatwo udowodnić błąd tego rozumowania doświadczeniem. Otóż gdy nabierzemy rozpędu i wykonamy długi skok, to będziemy czuli opór powietrza z przodu, a nie jego popychanie z tyłu.

Innym problemem był ruch ciał niebieskich – Arystoteles stwierdził, że są one uwięzione w krystalicznych sferach otaczających Ziemię i te sfery dla odmiany muszą rotować ze stałą prędkością, bo są zrobione z innego rodzaju materii. Jedne sfery są umieszczone w innych, co sprawia, że “gwiazdy wędrujące” (znane starożytnym 5 planet Układu Słonecznego) poruszają się nieregularnie.

Ważną starożytną innowacją powyższego systemu było zastąpienie koncentrycznych sfer niekoncentrycznymi przez wspomnianego Ptolemeusza (epicykle, deferenty), co pozwoliło stworzyć wysoce precyzyjny system predykcji planet – nie spowodowało to jednak większych zmian w podanym rozumieniu fizyki ruchu.

Przewija się tu błąd nadmiernego dodawania złożoności, by uzgodnić teorię z rzeczywistością – problem w tym, że postępując w ten sposób zawsze można uzgodnić system z rzeczywistością. Arystoteles nie miał powodu by szukać czegoś prostszego, jego następcy przez 1500 lat również. Dopiero w późnym średniowieczu naukowcy będą wiedzieli, czego szukać (jak zaraz zobaczymy).

W V-VI. wieku pierwszą i przez długi czas jedyną krytykę tych poglądów napisał chrześcijanin Jan Filopon. Na temat problemu strzały z łuku napisał on, że strzała porusza się bez żadnej siły, bo struna luku wygenerowała energię, “wielkość ruchu” – co jest poprawnym opisem. Jaki wynotował więcej jego rewolucyjnych na jego czasy tez. ([SC], s. 186) “wszystkie ciała poruszają się w próżni z taką samą prędkością niezależnie od ich wagi”. “ciała o bardzo różnej masie spadają z tej samej wysokości w tym samym czasie”. Co więcej ([SC] s. 187) zaatakował pogańską Arystotelesową kosmologię, “rzekomą boskość niebieskiej materii i wieczny ruch w panteistycznym kosmosie”. Napisał na przykład “Czyż słońce, księżyc, gwiazdy nie mogłyby przez Boga, ich Stwórcę, być obdarzone pewną energią kinetyczną, w ten sam sposób jak ciężkie i lekkie przedmioty są obdarzane tendencją ruchu?“. Podał również argumenty przeciwko wieczności wszechświata. Zdumiewające może się wydawać, że Filopon, który odgadł jako jedyny te fakty, zrobił to z jawnym odniesieniem do Chrześcijańskiego Objawienia. Widać, że w tej epoce było ono niezbędne by rozwinąć taką ideę – Filopon znany był też filozofom arabskim, natomiast brali oni stronę Greków.

Z dużym opóźnieniem wybór spuścizny antyku dotarł na Zachód Europy i wzbudził prędko wielki spór. Scholastycy, interpretując chrześcijańskie Objawienie metodami logiki ustalili, że musi wynikać z niego początek wszechświata w czasie. Z drugiej strony cała rzesza zwolenników filozofii Arystotelesa i Awerroesa (stąd nazwa Awerroiści), utrzymywała, że według dowodu logicznego wszechświat musi być wieczny. Spór zakończył się tak, że przekonująco obalił ten dowód Św. Tomasz z Akwinu. Według samej filozofii, zdaniem Tomasza, nie da się rozstrzygnąć, czy Wszechświat jest wieczny, czy nie. Z objawienia jednak wynika, że nie. Tak oto po raz pierwszy europejski człowiek na dobre przekonał się, że wszechświat wieczny nie jest – a wraz z wiecznym wszechświatem zniknęło też przekleństwo wielkich cykli. W 1277 biskup Paryża Tempier potępił oficjalnie listę poglądów typowych dla tejże filozofii pogańskiego antyku: o uniwersalnym intelekcie (wszyscy ludzie mają ten sam intelekt), o wiecznym wszechświecie, o tym, że niebiosa są ożywione boską mocą, że ciała niebieskie są żywymi organami jak np ludzkie oczy i uszy, o tym, że wszystkie wydarzenia wiecznie powtarzają się co 36 tysięcy lat. Cóż za przewrotna odmiana losu. Średniowiecze dziś uchodzi za wieki ciemne pośród liberalnych akademików także przez takie sytuacje, gdzie ograniczano “wolność akademicką”. Niezbitym faktem jednak jest, że wtedy to właśnie katolicka teologia i kościelne klątwy popchnęły ogromnie ludzkość do przodu. Uderzono w błędy pogańskie, które krępowały wszelkie innowacje i których nie udało się przezwyciężyć przez tysiące lat w żaden inny sposób żadnej innej kulturze.

Z poglądów na stworzenie wszechświata wynika prosto kolejna, bardziej nawet istotna kwestia. Otóż Wszechświat stworzony przez Mądrość Przedwieczną powinien rządzić się racjonalnymi prawami i powinno dać się te prawa odkryć. Dobrze ujął to wybitny filozof i logik XX wieku, A.N. Whitehead (cyt. [SC] 231.):

“Nie sądzę abym wspomniał największy wkład mediewalizmu do formacji ruchu naukowego. Mam na myśli niewymazywalne przekonanie, że każde szczególne wystąpienie można skorelować z jego poprzednikami w idealnie zdefiniowany sposób, ilustrując ogólną regułę. To instynktowne przekonanie, żywo postawione przed oczami wyobraźni, które jest motywem badań, to jest sekret”.

“Gdy porównamy ten ton myśli w Europie z podejściem innych cywilizacji, o ile były zostawione samym sobie, wydaje się być jedno źródło jego powstania. Musi to pochodzić ze średniowiecznego nacisku na racjonalność Boga”

“Moje wyjaśnienie jest takie, że wiara w możliwość nauki, wytworzona jako poprzednik nowoczesnej nauki, jest nieświadomą pochodną średniowiecznej teologii”.

Powyższy fakt został po raz pierwszy w wielkich szczegółach udowodniony przez francuskiego fizyka Pierre Duhema i jest znany jako teza Jakiego-Duhema. Za ’Systeme du Monde’ tego pierwszego stwierdzić należy nawet więcej niż Whitehead ([SC], s.231):

• “wiara w możliwość zrozumienia natury ma logiczne uzasadnienie w średniowiecznej teologii o Stwórcy i stworzeniu.”
• “wiara w możliwości nauki”, konieczna by skupić na niej ludzkie wysiłki, jest “najbardziej świadomym skutkiem zasad średniowiecznej teologii”.

Dalej wypiszemy co istotniejsze postępy, które podłożyły konieczne podwaliny pod rewolucję naukową XVI-XVII wieku.

Jan Buridan (zm. 1359-1362), ksiądz i profesor Uniwersytetu Paryskiego, wymyślił bliskiego poprzednika dynamiki Newtona – teorię impetu. Impet był wielkością wprost proporcjonalną do prędkości ciała, dostarczano go przez popychanie ciała, a wytracano przez opory ruchu. Buridan pisze [SC] (s. 233) “(impet także tłumaczy dlaczego) ktoś kto chce skoczyć dalej cofa się by nabrać prędkości, aby przez bieg nabrać impetu, który poniesie go dłuższy dystans podczas skoku. Toteż osoba tak biegnąca i skacząca nie czuje by powietrze ją poruszało ale czuje powietrze z przodu mocno stawiające opór”.

Buridan uderzał też w arystotelesową astrofizykę: “Co więcej, gdyż Biblia nie twierdzi by stosowne inteligencje poruszały ciała niebieskie, nie wydaje się koniecznym zakładać żadnych inteligencji tego rodzaju, bo Bóg mógłby, podczas stwarzania świata, poruszyć każde z ciał niebieskich jak chciał, a ruszając je nadał im impety, które poruszały nimi (…)”

Biskup Robert z Lincoln (Grosseteste) ([SC], s. 222), pierwszy kanclerz Uniwersytetu W Oksfordzie pierwszy dostrzegł siłę matematycznego (geometrycznego) opisu natury. Głównym jej przedmiotem było światło – rozchodzące się po liniach prostych i podlegające załamaniu i odbiciu najłatwiej zdradzało matematyczny charakter. Biskup Lincoln zajął się więc optyką – pozwoliło mu to trafnie stwierdzić, że tęcza jest zjawiskiem refrakcyjnym, (w przeciwieństwie do Arystotelesa), co “było niezastąpionym krokiem do trafnego rozwiązania, które podał niecały wiek później Teodoryk z Freibergu (zm. 1311)”. Ta obserwacja jest niezmiernie ważna, jeśli rozpatrzymy poprzednie 2000 lat. W antyku istniały, i to na zdumiewającym stopniu zaawansowania, geometria, matematyczna astronomia i inżynieria. Grecy dowiedli, że Ziemia jest okrągła, zmierzyli jej obwód w oparciu o pozycję słońca i stworzyli system predykcji ruchów planet równie precyzyjny, co ten Kopernika. Jednak rozszerzenie tego na otaczającą przyrodę nie budziło zainteresowania, a intelektualną niszę tego typu badań zajęło wróżbiarstwo z gwiazd. Tak jak późnośredniowieczny myśliciel szukał korelacji efektu z jego poprzednikami, tak starożytny szukał korelacji zjawiska z ruchami “gwiazd wędrujących” (planet). Jedno jest podejściem stricte naukowym, drugie dusi naukę w zarodku.

Przejdźmy do początków ilościowej kinematyki i dynamiki – takiej jak poznajemy obecnie w szkole. Pierre Duhem ([D] s. 59) wskazuje, że reguła kwadratowej zależności w ruchu przyspieszonym [s=a*t^2 md] została odkryta w Paryżu lub Oksfordzie i znaleźć ją można w pracy biskupa Oresme (zm. 1382) o geometrii analitycznej. Do XVI wieku powtórzono ją w wielu traktatach. Po raz pierwszy zastosowanie jej do ciał spadających podaje hiszpański dominikanin Soto w 1545, nie twierdząc bynajmniej, że ją wynalazł.

Oresme udowodnił też, że ciało poruszające się w ruchu jednostajnie przyspieszonym porusza się ze średnią prędkością równą średniej prędkości początkowej i końcowej. Wprowadził przy tym wczesną formę całkowania.

Należy tu podkreślić, że prawo spadku swobodnego przypisywane Galileuszowi nie zostało po raz pierwszy wymyślone przez Galileusza. Co więcej, sama reguła matematyczna była powszechną wiedzą naukową dużo wcześniej i Galileusz musiał o tym dobrze wiedzieć.

Wcześniej na temat metodologii nauki i eksperymentów pisali Robert Bacon, Św Albert Wielki i wspomniany bp Grosseteste. Skupmy się ponownie na tym ostatnim i jego roli jako filozofa nauki, który wyprzedził bardzo swoje czasy dokonując poniższych innowacji.

1. Pierwszy opis kontrolowanego eksperymentu.
2. Zasadę demonstracji poprawności hipotezy naukowej przez metodę falsyfikacji.
3. Wskazanie na matematykę, jako aparat do opisu przyrody.

Można do tego dodać wyrafinowaną teorię pomiaru, o której wspomina Jaki. Ci, którzy znają filozofię nauki, mogą się w tym momencie mocno zdziwić – poruszono tu problemy, które filozofia nauki rozwiązywała po omacku aż do połowy XX wieku. Głównie pod wpływem Francisa Bacona uznano, że metodą nauki jest indukcja: wyprowadzenie ogólnej zasady z obserwacji wielu podobnych wypadków (bez żadnego pokrycia w rzeczywistości). Potem Hume zauważył, że indukcja nie daje żadnego logicznego uzasadnienia czy weryfikacji hipotez, co nazwano problemem indukcji. Przez kolejne 150 lat usiłowano ten problem bezskutecznie rozwiązać, po czym w XXw. pojawił się Karl Popper i stwierdził, że indukcja nie ma żadnego znaczenia dla nauki i metoda naukowa opierać się musi na testowaniu i falsyfikacji. Tak oto historia zatoczyła ogromne koło.

Predyktywne testowanie było standardem na długo przed Popperem. Stosowali je różni wybitni uczeni: na przykład w XVIw. Tycho Brahe, do stwierdzenia (na podstawie m.i. prób obserwacji paralaksy gwiezdnej), czy Ziemia jest stacjonarna względem gwiazd stałych (wedle ówczesnego mu stanu wiedzy odpowiedź była twierdząca). Potem zaś Lavoisier, Le Verrier, Mapertuis (słynna ekspedycja do Ekwadoru), Kepler i wielu innych.

Podnosi się czasem dyskusja, czy nauka naprawdę potrzebuje filozofii. Ja odpowiadam, że gdyby nauka opierała się na świeckiej filozofii, to dalej siedzielibyśmy przy świecach i jeździli furmankami. Pierwszy powód jest taki, że ci filozofowie uznawali za metodę empiryczną (za Baconem, Millem i innymi specami od indukcji) jej wypaczoną wersję. Mówię tu o tej bardziej światłej i wyrafinowanej stronie tejże filozofii, która reprezentowali Hume, Russell, Carnap, czy Mach a u nas np Kotarbiński, nie o kontynuacjach opisanego wyżej zabobonu pogańskiego jak Hegel, Nietzsche czy Marks.

Po drugie, kontekst odkrycia jest tu jeszcze gorszą porażką niż kontekst uzasadnienia, przez zaciekłe zwalczanie jedynej sensownej odpowiedzi na pytanie, dlaczego w ogóle miały być jakiekolwiek prawa naukowe, tzn racjonalnego Stwórcy. Za czasów rewolucji naukowej od XVI do XIX wieku prawie wszyscy naukowcy wierzyli w Stwórcę i to bardziej żarliwie niż większość populacji. Ojciec chemii Lavoisier, jeden z najwybitniejszych matematyków Cauchy i najwybitniejszy astronom XIXw Le Verrier – wszyscy ci byli dobrymi katolikami w rewolucyjnym klimacie przełomu XVIII/XIXw. Le Verrier i Cauchy bronili odważnie wiary i katolickiej wizji świata. Wyjątkowo wyraziste poglądy na ten temat miał Issac Newton, niezmiennie uznawany za jednego z najwybitniejszych fizyków. Nawet jego czysto naukowe prace nie mogą obejśc się bez odniesień do Stwórcy i Jego nadrzędnej roli w istnieniu praw natury. Prywatnie Newton wyznawał formę nieortodoksyjnego chrześcijaństwa i miał wielką obsesję na punkcie wertowania Biblii, w której jego zdaniem kryły się jakieś sekrety. Dalej można wymienić wielu innych wierzących chrześcijan, katolików i protestantów: Galileusza, Leibnitza, Keplera, Voltę, Faradaya, Maxwella, Mendla, Brache, Eulera, Boyle’a, Riemanna. Jeśli usunąć tych ludzi, to z podręczników podstaw fizyki niewiele zostanie.

Zauważmy z resztą, że nawet w wolnomyślicielskich kręgach oświecenia wiara w stwórcę była trudna do uniknięcia, w sytuacji, gdy główną inspiracją “mechanicznej filozofii” Voltaire’a był Newton. Być więc ateistą w XVIII wieku to wyrzucić do śmieci jedyną odpowiedź na najbardziej palące pytania epoki. Voltaire, d’Alembert, Montesqieu, Trembecki, Jefferson, Franklin, E. du Chatelet czy Robbenspierre byli deistami (wierzyli w Stwórcę, ale generalnie nie w to, że będzie On sądził żywych i umarłych). Ateizm w XVIII wieku pojawia się u takich ludzi jak d’Holbach, de Sade, Diderot (pod koniec życia) czy Casanova – łączy tych panów niewielka wiedza naukowa w parze z niskim poziomem moralnym, zwłaszcza pod względem rozpustności.

Naukowcy-ateiści pojawili się później. Notabene, jeśli nie można odpowiedzieć na pytanie “skąd prawa naukowe” w sposób zgodny z naszymi przekonaniami, to trzeba wymyślić coś innego, na przykład, że pytanie jest bez sensu. Tak oto dochodzimy do filozofii pozytywistycznej, wedle której nauki stanowią najdoskonalszy wzór dochodzenia, a to, z czym nie są w stanie sobie poradzić, jest bez sensu. Wśród fizyków jednym z wczesnych głównych proponentów był Ernst Mach. Jego ideologia (np o tym, że dopuszczalna wiedza składa się z tego, co obserwowalne) doprowadziły do wściekłych ataków na Ludwiga Boltzmanna i jego statystyczną termodynamikę. Boltzmann miał jednak rację – nie tylko dlatego, że wszyscy fizycy dziś się zgadzają z jego teorią, ale także dlatego, że sam poprawnie zastosował metodologię empirycznego testowania. Widzimy więc, że pozytywistyczny zabobon wchodził w paradę nauce nie tylko przez indukcjonizm, ale także przez poglądy na to jaka wiedza jest dopuszczalna (program by uspójnić z rzeczywistością to ostatnie przy pomocy filozofii języka zawalił się w połowie XX wieku). Im dalej w las, tym więcej drzew. Im dalej naukowcy odpływali od lampy Objawienia, tym bardziej po omacku musieli poruszać.

Co do indukcji, natrafiłem na ciekawy epilog pod postacią teorii inferencji indukcyjnej Raya Solomonoffa z lat 60. XX wieku. Jest to złożony model znajdujący zastosowanie w teoretycznej informatyce i nie będę dyskutował go szerzej, natomiast chcę zauważyć jeden szczegół.

Otóż metoda ta przyjmuje jako założenie, że jeśli dany zbiór obserwacji jest wygenerowany przez algorytm – wtedy można odkryć ten algorytm. Tak właśnie powróciliśmy do punktu wyjścia – metoda ta musi więc przyjąć, że wszechświat rządzi się racjonalnymi prawami, by móc go badać. Dlaczego więc mielibyśmy to robić? Większość wybitnych naukowców miała prostą odpowiedź – bo tak został stworzony przez Stwórcę. I tylko dzięki tej odpowiedzi nauka mogła się narodzić w późnym średniowieczu.

3 Epilog: Multiverse

Popper i jego następca Imre Lakatos precyzyjnie wyjaśnili kontekst uzasadnienia nauki. Dzieje się to niezmiennie przez testowanie hipotez poprzez istotne predykcje i poprawianie, zastępowanie tych, które nie działają. Myślałby kto, że postęp ten powinien być przywitany w świecie naukowym z otwartymi ramionami. Problem jednak nie w odkryciu metody – wszak jej prymitywną wersję odkrył już dawno temu bp Lincoln. Przyjrzyjmy się, dla przykładu, fizyce teoretycznej – tradycyjnie jednej z najbardziej wyrafinowanych metodologicznie dziedzin. Od ponad 40 lat jednym z głównych pomysłów w teorii oddziaływań fundamentalnych jest teoria superstrun. Ostatnio popularna jej wersja, Multiverse, postuluje istnienie wielkiej liczby wszechświatów równoległych. Mimo tych znaczących wysiłków możliwości jej przetestowania nie ma i na razie nie będzie, a 40 lat to akurat tyle by ludzie, którzy robili z tego pierwsze dyplomy zdążyli się mocno zestarzeć. Co dalej? Prawowierny falsyfikacjonista (w sensie teorii programów badawczych Lakatosa), Peter Woit grzmi, że teoria strun jest “nawet nie błędna”, a nawet gorzej, i dalsze zajmowanie się nią bez przyznania się do porażki tylko hamuje postęp:

“Wiele pomysłów ’nawet nie błędnych’ w sensie braku opcji by je przetestować może być nadal owocna np otwierając nowe pola badań (…). Ale problem z takimi rzeczami jak teoriostrunowe teorie Multiverse jest taki, że “Multiverse” jest nie tylko nietestowalny, ale też wymówką dla fiaska. Zamiast otworzyć postęp nauki w nowym kierunku, takie teorie są stworzone by go zgasić przez usprawiedliwianie przegranego programu badawczego. “

Opozycja względem tego pomysłu jest jednak znaczna, zarówno od strony badaczy teorii strun, jak i na zewnątrz fizyki. Ci pierwsi (np. S. Carroll, R. Dawid) uważają, że empiryczna testowalność jest “przeceniana” i teoria strun może być “potwierdzona” również w sposób nieempiryczny. Sprowadza się to do pewnego rodzaju metafizyki postawionej na piedestale nauki.

Znaczenie Multiverse jest jednak większe na zewnątrz fizyki jak za chwilę zobaczymy. Po dziś dzień można udowodnić istnienie Stwórcy ze świata stworzonego, postrzegając porządek celowy we Wszechświecie, a także złożoność Kołmogorowa w świecie biologicznym. Parametry fizyczne Wszechświata są akurat takie by umożliwić powstanie życia (fine tuning), pierwsze żyjące komórki nie mogły powstać bez udziału inteligentnego architekta (abiogeneza). Ludzki inteligentny umysł nie mógł powstać w sposób przypadkowy i nie ma po nim śladu w DNA. To wszystko jest właśnie dowodem teleologicznym – nic z tego nie mogło wydarzyć się przez przypadek. Nawet jeśli będziemy czekać 9 mld lat na jednej z trylionów planet, to będzie ogromnie za mało. Musi więc istnieć Stwórca.

Na rozwiązanie jednego i drugiego problemu zaproponowano teorię Multiverse właśnie, to znaczy dowolne niemożliwości mogą się zadziać, jeśli wyobrazimy sobie bardzo wiele równoległych wszechświatów. Eugene Koonin, znany biolog, w “Logic of Chance” wyliczył prawdopodobieństwo abiogenezy na poziomie 10 do -1000 i podsumował, że normalnie to niemożliwe, natomiast założenie teorii Multiverse rozwiązuje problem. W niedawnym artykule “Physical Origins of Biological Complexity” wskazuje inne odległe analogie do teorii strun (np zasadę holograficzną) na wyjaśnienie złożoności Kołmogorowa w świecie biologicznym. Podobnie na rozwiązanie problemu teleologii przez Multiverse wskazuje etnolog Dawkins i fizyk Stenger (obydwaj wojowniczy naukowi ateiści).

Cóż za niefortunna odmiana losu, albo też niedźwiedzia przysługa, jaką zrobili kolegom naukowcy od teorii Multiverse, od wielu lat wszczynając wokół niej wielki aplauz i harmider i zapominając przy tym poinformować, że doktryna ta jest pseudonaukowa i raczej taka już zostanie. Skutkiem tego Dawkins (“God Delusion”) czy Stenger (“God: Failed Hypothesis”) budowali swoje systemy światopoglądowe, tylko po to, by oprzeć je na fundamencie Multiverse, co z kolei pozwala z łatwością je zwalić – wystarczy kopnąć w ten fundament z dykty.

Warto wspomnieć jeszcze o reperkusjach tego rodzaju pomysłów jak Multiverse. Dziś argument teleologiczny uderza z siłą o większą, niż za czasów Cycerona czy Św. Tomasza. Po pierwsze od około 100 lat wiemy, że średniowieczna teologia katolicka miała cały czas rację co do tego, że Wszechświat został stworzony w czasie, i że nie jest wieczny. Gdy stworzenie w czasie było artykułem wiary – wynikało z Objawienia, a nie z dowodu – tylną furtką dla strony przeciwnej jest założyć, że część teleologicznych niemożliwości mogło się zadziać przypadkiem, o ile wszechświat jest wieczny – kosztem pułapek fatalizmu i wiecznych cykli. Po drugie niemożliwości teleologiczne dawniej tyczyły się głównie organizmów żywych i widzialnej przyrody nieożywionej, więc istotnie można by tak przyjąć.

Gdy jednak stworzenie w czasie wynika z dowodu naukowego, a jednym z komponentów argumentu teleologicznego jest dostrojenie parametrów samego wszechświata to wyjście oparte o wieczny wszechświat jest już niemożliwe. Multiverse jest wykrętem podobnego rodzaju, tyle, że gorszym. Żeby dostać substytut wieczności Wszechświata, trzeba znacznie skomplikować – założyć nieznaną liczbę wszechświatów równoległych. Światopogląd oparty o Multiverse musi utrzymywać, że nasze istnienie jest zbiorem ogromnych przypadków, które zadziały się bez żadnego przyczyny i w ogóle powinno się zarzucić szukanie przyczyny, bo Multiverse jest rzekomo wystarczającą. Pseudonaukowość par excellence i duszenie rozwoju nauki o której pisał Peter Woit wynika samo przez się i nie ogranicza się do falsyfikowalności i kontekstu usprawiedliwienia. Myślę, że Woit trafia w to odpowiadając jednemu z krytyków:

“On (Carroll) usiłuje usprawiedliwić programy badawcze Multiverse, których modele zawodzą w naiwnych kryteriach bezpośredniej testowalności (bo innych wszechświatów nie widać). To jednak strach na wróble, problem z tymi programami nie jest problemem bezpośredniej testowalności, ale tego, że nie ma żadnego pośredniego dowodu, ani żadnego wiarygodnego planu by jakiekolwiek dostać. Carroll i inni o podobnych zainteresowaniach mają w ręku poważny problem: wydają się gadać komunały i uprawiać pseudonaukę, gdzie ’multiverse to zrobił’ nie bardziej testowalnym wyjaśnieniem niż ’Wesoły Zielony Olbrzym to zrobił’. “

Co mają wspólnego Arystoteles w późnym antyku, pozytywizm i Multiverse? Pewne pytania o przyczynę są uznane jako niedopuszczalne, bezsensowne, zbyteczne, nieciekawe i po prostu nie należy ich stawiać. Tak oto rodzi się stagnacja. Przeciwieństwo światopoglądu europejskiego średniowiecza, jak ujął go Whitehead “niewymazywalne przekonanie, że każde szczególne wystąpienie można skorelować z jego poprzednikami w idealnie zdefiniowany sposób, ilustrując ogólną regułę”.

“Science and Creation” – Stanley L. Jaki

“Parisian precursors of Galielo” – Pierre Duhem

“Why String Theory is still not even wrong”, Scientific American, interview w. P. Woit