Spis treści

Karta redakcyjna

SPOTKANIA Z NAUKĄ

Spotkania z nauką 2000plus

Spotkanie

1. Czy matematyka jest poezją?

2. Przyroda jest matematyczna

3. Dialogi o matematyce

4. Tautologie i eksperymenty

5. Z suwmiarką na gwiazdy

6. Postęp i przemijanie

7. Epoka kapłanów wiedzy

8. Epoka etatowych pracowników nauki

9. Współczesna fizyka i bogowie Homera

10. Operacjonizm w fizyce i w życiu

11. O czym się nie śniło filozofom

12. Nowa postać racjonalizmu

13. Złośliwość czy wyrafinowanie?

14. Przed fizyką jest człowiek

15. W co nie wierzą fizycy?

Modlitwa o unitarną teorię pola

JAK BYĆ UCZONYM

1. Ciemność i światło umysłu

2. Uwagi o etyce i metodyce pracy naukowej

3. Jak być uczonym? Ascetyka pracy naukowej

4. Czy filozofia może być sposobem na życie?

Sztuczne oddychanie

Przypisy

Copyright © by Michał Heller & Copernicus Center Press, 2024

Redakcja
Artur Figarski

Projekt okładki i stron tytułowych
Michał Duława

Skład
Artur Figarski

ISBN 978-83-7886-761-6

Wydanie I w tej edycji

Kraków 2024

Wydawca: Copernicus Center Press Sp. z o.o.
pl. Szczepański 8, 31-011 Kraków
tel. (+48) 12 448 14 12, 500 839 467
e-mail: redakcja@ccpress.pl
www.ccpress.pl

Konwersja: eLitera s.c.

Spotkania z nauką 2000plus

Dziś nie potrafiłbym napisać takiej książki. Aby w ten sposób spojrzeć na naukę, trzeba być młodym i mieć jeszcze wiele lat przed sobą. Że nauka od tamtych czasów bardzo się zmieniła... Oczywiście, zmieniła się. Chórem mówimy o jej postępie. W to nie można wątpić. Jednakże postęp był możliwy właśnie dlatego, że przez cały czas nauka pozostawała sobą. Nie zdradziła swojej metody, jedynie znacznie wyostrzyła środki, jakimi się ta metoda posługuje. Książka Spotkania z nauką (rok wydania 1974) nie straciła swojej aktualności, ponieważ głównym jej tematem była naukowa metoda, i to w swoich najbardziej podstawowych warstwach. W czasach, w których pisałem tę książkę, metoda naukowa ciągle jeszcze znajdowała się w centrum zainteresowań wielu myślicieli. Radykalne twierdzenia pozytywistów logicznych stopniowo łagodniały i przyjmowały postać ogólnie akceptowanych prawd, ale ten proces nie zaszedł jeszcze tak daleko, by nie pozostawić miejsca na nowatorskie dopracowywania i oryginalne przyczynki.

Nauka miała wówczas dla mnie czar nowości. Stawiałem pierwsze, bardziej samodzielne kroki na terenach badawczych i równocześnie mogłem je konfrontować z tym, o czym pisali i nad czym dyskutowali filozofowie nauki tamtych czasów. Z tych konfrontacji i z tych fascynacji powstały Spotkania. Rzeczywiście, moje konfrontacje miały w sobie coś z charakteru spotkań. Nie przypadkowych, na tramwajowym przystanku lub na rogu ulic, lecz starannie zaplanowanych, by przedyskutować – może przy kawiarnianym stoliku lub w naukowym gabinecie – jakiś ważny temat. Bo spotkania z nauką zawsze mają osobisty charakter. Mało jest spraw w życiu człowieka, które by tak angażowały jak zmierzenie się z naukowym problemem. Nie tylko „na wysokich obrotach” i w nastroju zdobywcy, również w chwili porażki i zniechęcenia.

Dziś nie potrafiłbym napisać takiej książki, ponieważ nie da się wskrzesić dawnych spotkań. Można je tylko zastąpić nowymi, chociażby to były spotkania z tymi samymi ludźmi, co kiedyś. Zresztą i oni nie są już ci sami. Czynnik czasu jest nieubłagany. I bynajmniej nie musi w nim dominować nostalgiczna nuta przemijania. Zwłaszcza gdy chodzi o spotkania z nauką, trzeba się również wsłuchać w te tony, których przedtem nie było, a które wzbogacają i zwiastują dalszy postęp.

Dziś refleksja nad nauką niewątpliwie osiągnęła nowy etap dojrzałości. Zagadnienia, stanowiące kiedyś przedmiot gorących dyskusji, przybrały obecnie formę niemal podręcznikowych opracowań. Naturalną koleją rzeczy uwaga filozofów nauki przesunęła się z ogólnych i bardziej podstawowych zagadnień do opracowywania konkretnych przypadków (case studies) i konfrontowania dotychczasowych rozwiązań z tym, jak naprawdę toczyła się historia danego zagadnienia. Zbliżyło to wyraźnie analizy nauki, dokonywane przez filozofów, do poglądów przedstawicieli poszczególnych nauk, a w każdym razie warsztat filozofów nauki (zwłaszcza tych z pierwszej linii) coraz bardziej przypomina teoretyczne wyposażenie fizyków czy biologów.

Wszystko to nie unieważnia refleksji i analiz zawartych w Spotkaniach z nauką; raczej je po prostu zakłada. Dzisiejsze analizy budują bowiem na tym, co wypracowano dawniej, stosunkowo w niewielu tylko miejscach wprowadzając odpowiednie korekty. Sięganie do podstaw zawsze jest pożyteczne, a w przypadku tych, którzy dopiero rozpoczynają swoje spotkania z nauką, jest wręcz koniecznością.

Dziś nie napisałbym takiej książki jeszcze z innego powodu – upływanie czasu dotknęło również moje spojrzenie na naukę. Paranie się nauką przez ponad pół wieku nie mogło nie zmienić perspektywy. Grubo upraszczając, mogę powiedzieć, że teraz spoglądam na naukę bardziej „z jej wnętrza” niż na początku mojej drogi.

Co to znaczy „z wnętrza”? Nauki doświadczalne badają świat i gdy się je czynnie uprawia, wnosi się do tego badania swoją cząstkę. Choćby to była cząstka bardzo niewielka, daje ona poczucie udziału w czymś ważnym. I nie tylko poczucie – pozwala ona na tym małym wycinku osobiście doświadczyć sposobów, jakimi nauka penetruje strukturę świata. Sposoby te są nieco różne w różnych obszarach badawczych, ale mają pewną wspólną logikę. Posługując się tą logiką w jednym obszarze, nabywa się swoistego rozumienia całości, lub przynajmniej wyobrażenia całości. To właśnie nazywam perspektywą „z wnętrza nauki”.

Sama nauka jest także interesującym przedmiotem badania. Profesjonalnie zajmuje się nim filozofia nauki. Musi się ona oczywiście posługiwać metodami odpowiednio przystosowanymi do tego celu. Z natury rzeczy interesują ją inne aspekty badawcze niż samą naukę. Filozof nauki nie stara się zrozumieć świata, lecz stara się zrozumieć, jak nauki rozumieją świat.

Wydawałoby się, że te dwie perspektywy powinny się nawzajem wspierać. Niewątpliwie powinny. Ale nie zawsze tak się dzieje. Naukowcy zarzucają filozofom, że zajmują się abstrakcyjną nauką, która nijak ma się do tego, jak się naukę naprawdę robi. Filozofowie mają pretensję do naukowców, że nie starają się zrozumieć, na czym polega zadanie filozofii nauki i stawiają jej wymagania, które nie leżą w jej kompetencjach. Może dopiero całkiem ostatnio uczeni zaczęli sięgać do niektórych analiz filozoficznych w poszukiwaniu użytecznych dla siebie wskazówek i inspiracji. Dzieje się to zwłaszcza w tych dziedzinach badań, które w swoich spekulacjach tak daleko odeszły od obszarów, jakie można jeszcze kontrolować doświadczeniem, że nie pozostaje nic innego, jak tylko odwoływanie się do kryteriów filozoficznych. Do takich obszarów należy poszukiwanie kwantowej teorii grawitacji i unifikacji wszystkich podstawowych oddziaływań fizycznych. To w trakcie tych poszukiwań narodziły się takie koncepcje, jak teoria superstrun czy wielowymiarowych membran (tak zwanych n-bran), które w kosmologii doprowadziły do idei nieskończenie wielu wszechświatów. Ponieważ „inne wszechświaty” są na ogół przyczynowo rozłączne (to znaczy nie istnieją pomiędzy nimi oddziaływania przyczynowe), nie ma szans na obserwacyjną weryfikację (lub falsyfikację) ich istnienia. Jedynie w tych koncepcjach, które dopuszczają zderzanie się wszechświatów-bran, można by mieć nadzieję na znalezienie jakichś śladów tych kosmicznych katastrof. Nadzieje na to są jednak skrajnie mało realistyczne. Zwolennicy tych koncepcji bronią ich naukowości, odwołując się do Popperowskiego kryterium falsyfikacji: teoria jest naukowa, jeżeli można ją obalić przez porównanie z doświadczeniem (to znaczy jeżeli można ją sfalsyfikować). Jednakże propozycje „doświadczeń”, które miałyby obalać koncepcje wieloświatów, są tak odległe od tego, co wymagają analizy filozofów nauki, że posługując się nimi, idee wieloświatów można by uznać za naukowe tylko pod warunkiem bardzo tolerancyjnego rozumienia nauki.

To, że dziś nie napisałbym takiej książki jak Spotkania z nauką nie znaczy, że uważam, iż utraciła ona swoją aktualność. I nie tylko dlatego, że – jak już wspomniałem – traktuje ona o sprawach dla nauki podstawowych, które nawet jeżeli się zmieniają, to nie w skali dziesięcioleci. Już wtedy pisałem tę książkę bardziej z perspektywy kogoś, kto uprawia naukę, niż to zwykle czynią filozofowie nauki. Dziś moje spojrzenie na naukę „z jej wnętrza” pogłębiło się, chociażby przez sam fakt, iż czynię to przez długi czas. Wszystko to sprawia, iż książkę tę poleciłbym szczególnie tym, którzy – jak autor, kiedy ja pisał – dopiero stawiają pierwsze kroki na drodze naukowej przygody.

Istnieje jeszcze jeden powód, dla którego uważam Spotkania z nauką za warte wznowienia. Wspomniałem o dzisiejszych tendencjach rozluźniania kryteriów naukowości tak, żeby pod pojęciem nauki zmieściły się różne spekulacje, mające nikłą nadzieję na konfrontację z doświadczeniem (nawet tylko w dalekiej przyszłości, a w krańcowych przypadkach bez takiej nadziei). W czasach, w jakich pisałem Spotkania, takie myśli nikomu nie przychodziły do głowy. Owszem, dyskutowało się, i to gorąco, na temat kryteriów naukowości oraz o problemie demarkacji nauki od nie-nauki (świadectw tych dyskusji jest wiele w Spotkaniach), lecz nie chodziło o to, żeby kryteria rozluźnić, ale o to, be je jaśniej sprecyzować. Przypomnienie tych dyskusji w nowym naukowym klimacie może dać efekt odświeżający.

*

Gdy zrodziła się myśl wznowienia Spotkań z nauką, myślałem o tym, by uzupełnić te książkę kilkoma esejami, które by ukazywały stan nauki i filozoficzną refleksję nad nimi w nowym tysiącleciu. Nawet już miałem tytuł dla tej części – Spotkania z nauką 2000plus. Odstąpiłem jednak od tego pomysłu, gdyż – jak to już wyżej wyłuszczyłem – nie potrafiłbym dziś pisać w tamtym stylu i nowa część odstawałaby od reszty. Lepiej więc pomysł zachować na nową książkę (jeżeli czas i siły pozwolą). Tym bardziej, że temat jest ciekawy i nie warto traktować go jako dodatku do czegoś innego. O jednym wszakże zjawisku z obszaru 2000plus muszę wspomnieć już teraz. Tak bardzo zmieniło ono naukowy krajobraz, że nie wspomniawszy o nim w tym wstępie, naraziłbym nowe wydanie Spotkań na zarzut anachronizmu. Mam na myśli rewolucję informatyczną, z jaką nauka weszła w nowe tysiąclecie.

Wystarczy uświadomić sobie, jak komputery i informatyka zmieniły nasze życie. (Wnuczka mojego kolegi ogląda razem z dziadkiem stary film. Rozbitkowie w miotanej falami szalupie nie mogą skontaktować się z „brzegiem”. „Dziadku – mówi wnuczka – dlaczego oni nie skorzystają z komórki?) A to, czego używa się w życiu codziennym, jest tylko odpryskiem dokonań informatyki w nauce. I nie chodzi jedynie o niebywałe wprost osiągnięcia technologiczne (pomyślmy o lądowaniu na Marsie), ale przede wszystkim o rezultaty, sięgające w najgłębsze tkanki nauki, takie jak: rozszyfrowanie ludzkiego genomu, ogromne postępy w genetyce i neuronaukach, czy wyznaczenie z wielką dokładnością wartości parametrów, określających strukturę Wszechświata w jego największej skali. Nie mogę się powstrzymać, aby spośród mnóstwa innych przykładów nie zacytować jednego – zmierzenia niewielkiego zaburzenia geometrii czasoprzestrzeni, czyli detekcji fali grawitacyjnej powstałej ze zderzenia dwóch czarnych dziur. Ażeby to osiągnąć, trzeba było informacyjnie przetworzyć trudną do wyobrażenia ilość danych pomiarowych. Nie dałoby się tego dokonać bez pomocy sztucznej inteligencji.

Nawiasem mówiąc, samo pojęcie sztucznej inteligencji uległo ewolucji. W czasach pisania Spotkań przez sztuczną inteligencje rozumiano ni mniej, ni więcej tylko zdolność świadomego myślenia przez „sztuczne mózgi” (tak wówczas niekiedy nazywano komputery). To był ewentualny cel do osiągnięcia. Zawzięcie dyskutowano, czy to w ogóle jest możliwe, czy nie. Dziś termin „sztuczna inteligencja” nabrał bardziej „operacyjnego” znaczenia. Inteligentnymi nazywa się takie systemy, które na podstawie penetracji swego otoczenia (przeczesywania wielkich baz danych) podejmują działania, zmierzające do maksymalnego zwiększenia prawdopodobieństwa, że zadany cel zostanie osiągnięty (problem zostanie rozwiązany). Tak rozumiana sztuczna inteligencja stała się niezastąpionym asystentem uczonych w wielu dziedzinach nauki. Jednak na razie tylko asystentem, gdyż zrąb zasadniczej pracy koncepcyjnej ciągle jeszcze należy do człowieka.

Rewolucja komputerowo-informatyczna dokonała także inwazji na codzienną rutynę naukowca. Podobnie zresztą jak zmieniła nasze codzienne życie, z zastrzeżeniem, że codzienna rutyna naukowca ma swoją wyraźną specyfikę. Sam jestem pod tym względem dobrym przykładem, gdyż znaczną część mojego naukowego życia przepracowałem jeszcze w przedkomputerowym reżimie. Pamiętam zakup pierwszego komputera (Commodore 64) i zmagania się z topornymi programami do jego obsługi, pisanymi w „basicu”. Teraz żyjemy w innym świecie. Wydaje się on nam normalny (właśnie, dlaczego tamten człowiek w szalupie nie skorzystał z komórki?). Pisząc artykuł przeglądowy lub monografię, trzeba przewertować masę publikacji. Jednym z ówczesnych celów zagranicznych podróży było odwiedzanie bibliotek w celu dotarcia do niezbędnych pozycji literaturowych. Wiele nowoczesnych podówczas bibliotek pozwalało buszować pomiędzy półkami. Bardzo to lubiłem. Czuło się niejako ciężar myśli zawartych w tych woluminach. Pierwsze sygnały informatycznej inwazji pojawiły się w katalogach, gdy tekturowe fiszki zamieniły się na ekrany komputerów. Dziś odwiedzanie bibliotek mija się z celem (chyba, że dla przyjemności). Praktycznie wszystkie pozycje, nawet białe kruki, zdygitalizowane, mam w zasięgu kilku kliknięć myszką na własnym komputerze. A ogromne bazy naukowych czasopism, jeżeli nie są dostępne bezpośrednio w Internecie, są osiągalne internetowo poprzez biblioteki naukowych instytutów. Można do nich wejść bez wstawania od biurka, jeżeli tylko dysponuje się odpowiednim hasłem.

Najbardziej pozytywnie w codziennej pracy naukowej „era komputerowa” zaznaczyła się w szybkim upublicznianiu swoich wyników naukowych i możliwości współpracy z naukowcami, których być może nigdy nie spotkało się „na żywo”. Jeżeli mój artykuł naukowy „włożę” na odpowiednią stronę internetową (czyni się to na długo przed formalnym opublikowaniu w naukowym czasopiśmie), niemal natychmiast staje się on[1] widoczny dla wszystkich zainteresowanych. A gdy chodzi o kontakty z innymi, to nieocenione usługi oddaje poczta elektroniczna i możliwość „zdalnej” rozmowy. Do tego ostatniego wybitnie przyczyniła się pandemia – zdalne seminaria i konferencje stały się czymś powszechnym. Ale bezpośrednich spotkań nie da się jednak całkiem wyeliminować. Gdzieś przecież trzeba nawiązywać kontakty i zawierać przyjaźnie z ludźmi, z którymi się potem zdalnie współpracuje.

*

Spotkania z nauką kończą się wierszem – Modlitwą o unitarną teorię pola. Nic bym dziś w tym wierszu nie zmienił, poza może tytułem: obecnie mówi się nie tyle o „unitarnej teorii pola”, ile raczej o „ostatecznej teorii fizycznej” lub o „teorii wszystkiego”. Mimo ogromnego nakładu pracy i odważnych, niekiedy desperackich, pomysłów, nadal moja modlitwa pozostaje niewysłuchana.

Tarnów, 12 listopada 2021 roku

SPOTKANIE

Bywają różne spotkania. Nic nieznaczące: na ulicy, w pociągu. I SPOTKANIA, które zmieniają bieg życia, wielkie miłości od pierwszego spojrzenia, przyjaźnie zwyciężające wszelkie próby czasu. Naukę SPOTKAŁEM..., sam nie wiem kiedy. To było na pewno spotkanie rozciągnięte w czasie. Podczas studiów byłem już bardzo zaangażowany, ale na razie bez wzajemności. Nauka jest wymagającym kandydatem na przyjaciela. Kilkoma pierwszymi pracami zdołałem się jej jakoś przypodobać. Nie tyle dzięki osiągniętym wynikom, ile raczej przez pokazanie dobrych chęci. Raz nawiązana znajomość wciąga. Nauka na pewno by się beze mnie obeszła, ale mnie bez niej byłoby trudno.

Od szeregu lat zajmuję się kosmologią. Jest to nauka przyrodnicza z pogranicza fizyki teoretycznej i astronomii pozagalaktycznej. Wprawdzie warsztat dzisiejszego kosmologa drastycznie różni się od potocznych wyobrażeń na temat pracy „tych, co odkrywają tajemnice Wszechświata”, ale – muszę przyznać – moje obecne zainteresowanie kosmologią w jakiś sposób zaspokaja tęsknoty, jakie się kiedyś budziły w gimnazjalnym uczniu, gdy spoglądał na „niebo roziskrzone tysiącami gwiazd”.

Uprawianie nauki (bardziej lub mniej twórcze) to nie tylko posmak przygody. Przez pryzmat współczesnych nauk przyrodniczych zupełnie inaczej widzi się świat – a więc i siebie samego – niż zwykłym, nieuzbrojonym okiem. Nie tyle idzie tu o wyniki tych nauk, ile raczej o metody, jakie wypracowały i jakimi się posługują. Wiara w skuteczność metod zmatematyzowanych nauk empirycznych (zresztą wiara poparta niebłahymi sukcesami) jest tak głęboka, że badacz mimo woli usiłuje posługiwać się nimi daleko poza obszarami samych nauk.

Każde spotkanie dostarcza nowej terra incognita i wzbudza chęć rozszyfrowania nieznanego. Współczesne nauki i ich metody też stanowią pewną rzeczywistość, na temat której można snuć refleksje, którą można badać. W ten sposób powstaje filozofia nauk.

Każde spotkanie, nawet najbardziej przypadkowe, jest zawsze trochę szukaniem. Być może właśnie dlatego książka ta przybrała postać nieco „bezładnego” zbioru felietonów. Zawierają one moje osobiste poszukiwania z dziedziny, którą najchętniej zaliczyłbym właśnie do filozofii nauk. Nie są to wcale poszukiwania oryginalne. Filozofia nauk bujnie rozwija się w naszych czasach i byłoby rzeczą bezcelową odkrywać na nowo to, co już jest dobrze znane. Dlatego w wielu miejscach nie wahałem się referować poglądów innych ludzi. Jednakże przez cały czas usilnie starałem się patrzeć na naukę nie z pozycji filozofa, lecz z pozycji kogoś czynnie zajmującego się nauką. Wydaje mi się, że filozofowie zbyt często mówią o takiej nauce, jaką by chcieli mieć, a nie o takiej, jaką jest rzeczywiście.

Dziś nie można nauki uprawiać w izolacji. Spotkanie z nauką to przede wszystkim spotkanie z ludźmi. Mogę śmiało powiedzieć, że książka ta powstała z rozmów z moimi przyjaciółmi, naukowcami uprawiającymi różne dziedziny nauk ścisłych. W wielu wypadkach już dziś nie potrafiłbym powiedzieć, która z przedstawionych myśli jest moja własna, a którą zawdzięczam jakiejś rozmowie, a może tylko zdaniu rzuconemu gdzieś mimochodem. Często moja rola ograniczała się tylko do sekretarzowania. Widać to wyraźnie na przykładzie rozdziału „Złośliwość czy wyrafinowanie?”, który został spisany w formie jawnego dialogu. W wielu innych rozdziałach dialog jest ukryty, z łatwością jednak rozpoznają go moi dyskutanci. Szczególnie dużo zawdzięczam niezapomnianym rozmowom z doc. Andrzejem Staruszkiewiczem. Jego oryginalne prace z dziedziny fizyki relatywistycznej są wynikiem głębokiego filozoficznego spojrzenia na podstawy nauk. Nasze „krótkie” wypady na kawę bardzo często zamieniały się w kilkugodzinne sesje dyskusyjne. W tak niewielkim stopniu czuję się autorem tej książki, że z czystym sumieniem włączam do niej fragment (w rozdziale „Epoka etatowych pracowników nauki”), który także jest sprawozdaniem z dyskusji, i to sprawozdaniem spisanym nie przeze mnie.

Naukę spotyka się w laboratorium fizyka, pod kopułą teleskopu, w pracy komputera, ale także w zaciszu biblioteki. Cała zdobyta przez nas wiedza jeszcze ciągle jest zmagazynowana w książkach i czasopismach. Zresztą spotkanie z książką to także spotkanie z człowiekiem, który ją napisał, z jego myślami i poszukiwaniami. Kilka rozdziałów niniejszej książki to wręcz sprawozdania z lektury. Dobór tych lektur był – muszę przyznać – trochę przypadkowy, właśnie na zasadzie spotkania. Robiłem notatki z tych lektur, które „wpadły mi w ręce”, ale które jakoś leżały na linii moich myślowych poszukiwań.

Czy czasem nie „maskowałem się” przydługimi cytatami? Owszem, z premedytacją. Wbrew pozorom w nauce liczą się autorytety. Na prelekcję laureata Nobla przychodzi więcej słuchaczy niż na wykład początkującego stażysty. Chętnie zatem oddawałem głos autorytetom. A niekiedy po prostu fachowym sprawozdawcom – w partiach, w których bądź referowałem czyjeś stanowisko, bądź przedstawiałem ogólnie przyjęte poglądy. Mam nadzieję, że nie przeszkodziło mi to, tam gdzie trzeba, wystarczająco wyraźnie ujawnić własne przemyślenia.

O spotkaniu z nauką nie można myśleć tylko w kategoriach osobistych. Nauka jest Wielką Przygodą ludzkości. Przygodą tym większą, że w każdej chwili zdolną zmienić się w dramat. Przygoda ta dokonuje się przede wszystkim w czasach, w których nam żyć wypadło. Bez historii sięgającej starożytnych Greków i Babilończyków nie byłoby współczesnej nauki, ale nauka jest głównie faktem teraźniejszym. „Kiedy mówi się o polityce i wojnach można bardziej żyć przeszłością, niż kiedy się mówi o nauce. Dopiero tego rodzaju porównanie teraźniejszości nauki z teraźniejszością całej populacji pozwala nam uświadomić sobie, że mamy do czynienia z eksplozją, na tle której eksplozja demograficzna i wszystkie inne tego rodzaju eksplozje ilościowe, w innych poza nauką sferach ludzkiej działalności, wydają się nikłe”[1].

Socjologowie nauki podkreślają, że 80 do 90% wszystkich osiągnięć naukowych ludzkość zdobyła za życia naszego pokolenia, a jedynie 10 do 20% otrzymaliśmy w spadku po naszych poprzednikach[2]. Taki eksplozyjny rozwój nauki nie jest wszakże wyłącznym przywilejem naszych czasów. Badania nad nowożytną nauką wykazują, że dotychczas rozwijała się ona według krzywej wykładniczej. Zgodnie z prawem wykładniczego wzrostu ludzie każdego pokolenia w przeszłości mieli prawo sądzić, że większość naukowych osiągnięć dokonano za ich życia. „Pod tym względem, choć może nas to dziwić, świat nauki nie różni się dziś do tego, jakim był zawsze, począwszy od XVII w. Nauka zawsze była nowoczesna, zawsze w stadium eksplozji i zawsze na skraju rewolucyjnej ekspansji. Zawsze też uczeni mieli wrażenie, że toną w oceanie literatury fachowej, bowiem tak samo powiększa się ona w każdym dziesięcioleciu, jak powiększała się dawniej”[3].

Jednak w przyrodzie żaden wzrost nie może się odbywać w nieskończoność. Nieograniczony rozwój nauki według krzywej wykładniczej musiałby doprowadzić do paradoksów. Np. po jakimś czasie liczba uczonych przewyższyłaby liczbę wszystkich ludzi żyjących na Ziemi, masa zadrukowywanego corocznie papieru stałaby się większa niż masa kuli ziemskiej itp. Krzywa wykładnicza musi osiągnąć pewien „stan nasycenia”, od którego począwszy gwałtowny wzrost zostanie wyhamowany. Taka „wyhamowana” krzywa wykładnicza często występuje w badaniach statystycznych i nosi nazwę krzywej logistycznej.

Kształt krzywej logistycznej przedstawia się następująco (por. rysunek). Startuje ona od punktu zerowego. Początkowo rozwój odbywa się wykładniczo. Po jakimś czasie następuje „punkt przegięcia”, rozwój zostaje systematycznie hamowany, po czym asymptotycznie zbliża się do stanu nasycenia. Rzecz charakterystyczna – bardzo wiele procesów w przyrodzie zachodzi według krzywej logistycznej, np. tempo wzrostu rośliny (stanem nasycenia są rozmiary dorosłego osobnika) czy szybkość rozmnażania się muszek owocowych (stanem nasycenia jest ilość muszek, które środowisko może wyżywić).

Różne symptomy wskazują na to, że rozwój współczesnej nauki jest bliski stanu nasycenia. Podkreśla się, że jeżeli wkrótce nie nastąpi silne hamowanie, to w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat muszą dać znać o sobie paradoksy nasycenia. Rzecz charakterystyczna – eksplozyjna wyjątkowość (w stosunku do poprzednich stuleci) naszej nauki polega nie na gwałtownym wzroście, lecz na samoczynnym hamowaniu.

Czy zjawisko to oznacza ostateczny kryzys? „...procesy wzrostu, które przez długi czas przebiegały wykładniczo, jak gdyby »nie lubią« myśli, że ich wykres ulegnie spłaszczeniu. Przed osiągnięciem punktu środkowego zaczynają się skręcać i obracać, jak złośliwe skrzaty, zmieniając kształty i definicje wykresów, aby nie pozwolić się zniszczyć przy straszliwej górnej granicy”[4]. Wydaje się, że współczesna nauka powoli wkracza w ten okres oscylacji i sprzężeń zwrotnych. Może po przeczytaniu dalszych rozdziałów Czytelnik sam dostrzeże tego typu objawy.

Jednakże nauka ze swej istoty jest czymś, co musi się rozwijać. W tym wypadku nasycenie nie oznacza śmierci, lecz tylko koniec jednego etapu rozwojowego. Istnieją bardzo poważne dane, by sądzić, że w wyniku okresu gwałtownych fluktuacji poprzedzających stan nasycenia nastąpi zupełna reorganizacja instytucji zwanej Nauką. Reorganizacja ta będzie prawdopodobnie dotyczyć głównie nowych metod pracy (m.in. komputeryzacja), administracji, zarządzania, planowania i finansowania badań (organizmy ponadpaństwowe) oraz gromadzenia, przechowywania i dostarczania danych (rewolucja informacyjna). Po tym okresie radykalnych adaptacji nauka rozpocznie nowy okres wykładniczego, a potem logistycznego, wzrostu. Badania statystyczne znają przykłady tego rodzaju przemian, a futurolodzy prorokują, że takie właśnie będą losy naszej nauki.

W każdym razie jest rzeczą pewną, że nauka – czy się nam to podoba, czy nie – wciska się w coraz bardziej „prywatne” zakątki naszego życia i mamy moralny obowiązek przynajmniej próbować zrozumieć to, co się dzieje. Nie idzie tu tylko o przemiany społeczne powodowane naukowymi osiągnięciami, zagrożenia militarne wynikające z nowych rodzajów broni dostarczanych przez naukę, czy techniczne ułatwienia życia, które też są dziełem naukowej aktywności człowieka. Nie mniej doniosłe są zmiany zachodzące w naszym sposobie widzenia świata i nas samych. Nie można już dziś tworzyć sobie „poglądu na świat” bez istotnego udziału nauk przyrodniczych. A jeżeli ktoś mimo wszystko się na to zdecyduje, to na pewno stworzy sobie zupełnie niedzisiejszy obraz świata.

Te i inne sprawy niepokoją ludzi zajmujących się nauką. Są to przecież ogólnoludzkie sprawy, oni w jakiś sposób są za nie odpowiedzialni. Są to więc bardziej ich sprawy aniżeli pozostałych mieszkańców naszego globu. Rozpocznijmy zatem rozmowy, które doprowadziły do powstania tej książki.

Kiedyś napisałem list[5]:

„Czym dla mnie jest Wszechświat? Chcę określić, przynajmniej z grubsza, moje własne »wobec«. Dla astronoma-obserwatora Wszechświat też jest obiektem badania, ale przypuszczam, że czasem astronom »przeżywa« Wszechświat. Z pewnością nieczęsto, może wtedy, gdy pod kopułą nie jest za zimno, gdy noc wpadnie w rezonans z wewnętrznym nastrojem. Ale jakie uczucia można mieć wobec kartki zapisanej wzorami? Uczucia uczniaka, który zapomniał wzoru na »delta«, a ma przed sobą równanie kwadratowe? Często właśnie tak. Wtedy, gdy uchwycenie sedna zagadnienia jest »na końcu ołówka«, a ciągle jeszcze w nie-bycie, gdy któryś tam raz z rzędu zapuszczasz się w tę samą ślepą uliczkę bez wyjścia, gdy wiesz, że najlepiej wszystko odłożyć do jutra, bo rano jaśniej się myśli. Nie zawsze jest w ten sposób. Dość często »dotknięcie« równania (nie samo patrzenie na symbole, lecz pooperowanie nimi) budzi zdumienie. Zdumienie, czy może rodzaj estetycznego zadowolenia. W tym jest myśl. To jest logiką. Bo matematyka jest po prostu logiką. I rzeczywistość tej logice ulega.

Istotnie, to szczyt zuchwalstwa – napisać kilka równań (a może nawet jedno) i twierdzić, że one są całym światem. Jeżeli nie posunęliśmy się jeszcze aż do takiego zuchwalstwa, to nie dlatego, że powstrzymuje nas pokora, lecz dlatego, że nie wiemy, jak to zuchwalstwo wprowadzić w czyn.

Właściwie jest rzeczą obojętną, czy równania, jakie mam przed sobą, przedstawiają model kosmologiczny, model atomu czy przepływ cieczy przez rurę. Ważne jest ich logiczne piękno. Wy, fizycy-eksperymentatorzy (do tej samej klasy można zaliczyć astronomów-obserwatorów), żyjecie na koszt tego piękna.

Czy w zabazgranej wzorami kartce nie dopatrzyłem się czegoś więcej niż wytrawni astronomowie przez najsilniejsze teleskopy?

A więc nie »wobec Wszechświata«, ale »wobec Nauki«. Chyba jednak te dwa »wobec« są w istocie tylko jednym. Nauka jest przecież narzędziem, bez którego Wszechświat byłby jedynie otaczającą nas, bezkształtną »resztą«. Jest rzeczą zastraszającą, jak bardzo żyje się dziś nie tylko w erze przedkopernikańskiej, ale i przednewtonowskiej. Dla wielu ludzi – niekiedy wysoko wykształconych w tzw. humanistycznych dziedzinach – Wszechświat stanowi tylko projekcję osobistych odczuć i przemyśleń »przy zielonym stoliku«. Wytworzyła się stosunkowo nieliczna kasta »wtajemniczonych«. Nazwijmy ich skrótowo Fizykami (nazwa umowna, jak tytuł komedii Dürrenmatta). Członkowie tej kasty używają wspólnego języka, który rozumieją w zasadzie całkiem jednoznacznie (por. wieżę Babel filozofów), niezależnie od koloru skóry, pochodzenia czy przekonań politycznych. Pisze się dziś wiele o kryzysie lub nawet schyłku kultury (nasz wiek, mimo wręcz przeciwnych deklaracji, lubi wielkie słowa). Jaka będzie następna kultura? Co tu dużo mówić, w dużej mierze zależy to od Fizyków. Od wyników ich pracy, od interpretacji tych wyników i od sposobu ich wykorzystywania (za to ostatnie Fizycy są najmniej odpowiedzialni, czy rzeczywiście?).

I tu rodzą się pytania: Czy mówiąc o Fizykach należy rozumieć tylko »Olimp«, czy również »szeregowych pracowników nauki«? Jakimi ludźmi są Fizycy? Jak oni sami widzą swoją rolę? Jakie pretensje zgłaszają wobec społeczeństwa?

Dlaczego mimo woli ustawiłem się poza klanem Fizyków? Chyba dlatego, żeby swobodniej zadać powyższe pytanie. Być może przemawia przeze mnie geoizm[6], ale zależy mi na przyszłości naszej planety”.

W liście tym poruszyłem sprawy, nad którymi zastanawiałem się od dawna. Widocznie nie były to tylko moje sprawy. Otrzymałem odpowiedź:

„Po Twoim liście poczułam przekorną misję postawienia Ciebie na ziemi (nie mylić z Ziemią). Podjąłeś rozważania na temat, powiedzmy, warsztatu pracy i zainteresowań. Spróbuję coś dodać od siebie. Tylko właśnie w innym tonie i niezupełnie o tych samych sprawach.

Ty możesz stawiać pytania i formułować tezy wzniosłe, a uogólniające, na temat Wszechświata, narzędzi jego badań, nauki i tych, którzy się tym bawią. Teoretyk kosmolog ma do tego wygodniejszą pozycję wyjściową. Prawie Ci zazdroszczę obiektu dociekań (że taki duży i może, przyznajmy, mało konkretny). I że możesz sobie na papierze stwarzać światy i już cieszyć się samą logiką tych operacji. Ale chyba za silnie akcentujesz ten aspekt. Dopiero prawdziwym pięknem, czy przedmiotem zadziwienia, jest fakt »że rzeczywistość tej logice ulega«. Zresztą, czy i Ty tak nie uważasz? Co jednak chcesz powiedzieć przez to, że my doświadczalnicy żyjemy na koszt logicznego piękna modeli fizycznych (teorii)? To jest właśnie odwrócenie problemu (przynajmniej o 90°). Dlaczego akurat my? Jeżeli modele są piękne, bo opisują rzeczywistość (tzn. ich przewidywania są niesprzeczne z obserwacjami), to ich urok, ten o którym mówiłam wyżej, czyli nie tylko smak »kuglowania« wzorami, widać właśnie dzięki badaniom eksperymentalnym.

Zmierzamy obecnie w wielu gałęziach wiedzy do podziału na specjalizacje. Oddzielne instytuty fizyki teoretycznej i doświadczalnej są jednak fatalnym nieporozumieniem. Współpraca jest nędzna, przynajmniej w niektórych dziedzinach. Fizyka doświadczalna wymaga podbudowy teoretycznej. A wcale nie jest prawdą, że łatwo jest porozumieć się fizykom z tych dwóch (sztucznie?) wyodrębnionych biegunów. Często jest to ich wina.

Wrócę z prób uogólnień do mojej rzeczywistości. Twój warsztat, jak pisałam, jest podatniejszy do snucia szerszych sądów. Większość fizyków, zwłaszcza moich doświadczalników, rozpracowuje maleńkie wycinki wielkich zagadnień. Czy to są właśnie ci fizycy szeregowi... Trudno, a może nie sposób widzieć swoją rolę w ogromnej rodzinie poznania. Nie widząc bezpośrednio celowości swojej pracy, musimy sobie mówić: badania podstawowe... Ale możliwości ograniczone. Wyprzedzenie w krajach większych i bogatszych. Czy przyda się to komuś? A gdyby nawet potencjalnie mogło się przydać, to czy dotrze ktoś do notatki, która utonie w powodzi informacji?”

Książka, którą adresuję nie tylko do „fizykopodobnych”, ale do wszystkich chcących pomyśleć nad zagadnieniami, jakie niesie ze sobą współczesność, jest dalszym ciągiem tej korespondencji.

*

Wspomniałem, że układ felietonów zawartych w tej książce jest trochę bezładny, przypadkowy – tak jak przypadkowe bywają ludzkie spotkania. Winienem tu kilka słów wyjaśnienia. W moich osobistych spotkaniach z nauką istniała mimo wszystko pewna logika, nazwałbym ją logiką poszukiwania. Gdybym zechciał podać Czytelnikowi gotowe wyniki moich przemyśleń, na pewno układ tej książki musiałby być inny, bardziej systematyczny. Wolałem jednak razem z Czytelnikiem jeszcze raz przejść drogę poszukiwań. Taka droga z natury rzeczy nie jest bardzo prostą drogą.

I tak zacząłem od postawienia pytania: dlaczego przyroda jest matematyczna? Pytanie to, z początku jakoś podskórnie, nurtowało mnie od dawna. Dziś jestem skłonny uważać je za centralne zagadnienie filozofii nauk. Zagadnienie „matematyczności przyrody” sformułowałem wprost dopiero w drugim rozdziale, ale zostało ono zapowiedziane już w rozdziale pierwszym: bez uświadomienia sobie, czym jest matematyka, całe zagadnienie pozostałoby zawieszone w próżni. Rozdział trzeci jest jakby uzupełnieniem, czy rozwinięciem poprzednich dwóch. Przedstawia on, między innymi, pewną, intuicyjnie najprostszą, próbę odpowiedzi na pytanie: dlaczego matematykę da się stosować do badania przyrody? Okazuje się wszakże, iż zaproponowana odpowiedź jest zbyt uproszczona, niezadowalająca. Trzeba jednak będzie zrezygnować z „odgadnięcia” odpowiedzi. Przed nami długa droga analiz. Wejdźmy na nią.

Rozdział czwarty stara się wniknąć w różnicę pomiędzy naukami formalnymi (matematyka) a empirycznymi (fizyka). Następne rozdziały są poświęcone metodologicznej charakterystyce nauk empirycznych. Empiria to przede wszystkim pomiar; zagadnienia związane z problematyką pomiarów stanowią przedmiot rozdziału piątego. Gromadzenie teoretycznie opracowywanych wyników badań empirycznych tworzy postęp nauki. Postęp jest nieodłączną cechą nauki i w pewnym sensie kryterium naukowości. Bez zrozumienia mechanizmów postępu naukowego nie można zrozumieć samej nauki (rozdział szósty).

Szczególnie wyraźny postęp dokonał się w XIX i XX wieku, przy czym przejście od nauki dziewiętnastowiecznej do nauki współczesnej nie było „gładkim przejściem”; w pełni zasługuje ono na miano rewolucji. Przemianom, jakie ta rewolucja dokonała w nauce, są poświęcone rozdziały siódmy i ósmy.

Jedną z cech nauki XX wieku jest jej wybitnie społeczny charakter. Filozofia współczesnej nauki nie może nie być równocześnie trochę socjologią nauki. Pewne związane z tym zagadnienia zostały zasygnalizowane w rozdziale ósmym, ale na pewno zbyt słabo, jeśli się zważy ich rangę. Usprawiedliwiam się faktem, że ranga ta jest tak wielka, iż wymagałaby oddzielnego opracowania książkowego. Zainteresowanych odsyłam do ciekawej (aczkolwiek miejscami dyskusyjnej) książki Johna Zimana Społeczeństwo nauki[7].

Wraz ze zmianą „bazy naukowej” nastąpiły istotne przesunięcia w jej „filozoficznej nadbudowie”. W rozdziale dziewiątym przedstawiam neopozytywistyczną interpretację nauki oraz daleko idącą ewolucję, jakiej ta interpretacja uległa w ostatnich dziesiątkach lat, a w rozdziale dziesiątym – szczególnie rozpowszechnioną wśród fizyków wersję neopozytywizmu, znaną pod nazwą operacjonizmu.

Nauka rozwija się często na przekór różnym filozofiom. W rozdziale dziesiątym starałem się pokazać, że wbrew zakazom wczesnopozytywistycznych metodologów współczesne nauki empiryczne stawiają lub implikują szereg zagadnień, powiedzmy ostrożnie, prawie-filozoficznych, ale z pewnością takich... „o których się nawet filozofom nie śniło”.

Czyżbyśmy zapomnieli o początkowym pytaniu: dlaczego przyroda jest matematyczna? Bynajmniej. Jeśli się położy nacisk na słowie „przyroda”, to próba odpowiedzi na nasze pytanie będzie nosiła piętno empiryzmu, jeśli się położy nacisk na słowie „matematyczna” – piętno racjonalizmu. Wszystkie rozdziały w mniejszym lub większym stopniu starały się wyważyć empirycystyczne i racjonalistyczne interpretacje i argumenty. Spór empiryzm – racjonalizm w zastosowaniu do nauki współczesnej jawnie został postawiony w rozdziale dwunastym.

Wydaje się, że na pytanie „dlaczego przyroda jest matematyczna?” a priori mogą istnieć trzy odpowiedzi: 1) racji matematyczności przyrody należy szukać w samej matematyce – przyroda dlatego jest, że jest matematyczna; 2) racji matematyczności przyrody należy szukać w istocie materii – dlatego istnieje matematyka, że istnieje materia (przyroda); 3) racji matematyczności przyrody należy szukać w człowieku – to człowiek rzutuje matematyczność swojego umysłu na przyrodę.

Dyskusję między zwolennikami odpowiedzi pierwszego typu a zwolennikami odpowiedzi drugiego typu przedstawia rozdział trzynasty. Argumenty za i przeciw odpowiedzi trzeciego typu rozważa rozdział czternasty.

A za jakim rozwiązaniem opowiada się autor? Nie chcę tego zdradzić Czytelnikowi już teraz i dlatego powstrzymam się od komentowania ostatniego rozdziału. Powiem tylko jedno: czasem może się okazać, że poszukiwana odpowiedź jest... nowym PYTANIEM.

*

Większość rozdziałów zawartych w niniejszej książce była publikowana jako artykuły w czasopismach „Znak” i „Tygodnik Powszechny”. Pragnę wyrazić wdzięczność Zespołom Redakcyjnym obu czasopism za zawsze życzliwe udzielanie mi gościny na swoich łamach. Zainteresowanie Czytelników moimi artykułami (przejawiające się głównie w listach, jakie otrzymuję) ośmiela mnie do opublikowania tej książki.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Przypisy

SPOTKANIA Z NAUKĄ

[1] Ostatnio z racji na ciągle rosnącą liczbę naukowych publikacji, „niemal natychmiast” może oznaczać jeden lub dwa dni.

JAK BYĆ UCZONYM

[1] Derek J. de Solla Price, Mała nauka – wielka nauka, PWN (seria Omega), Warszawa 1967, s. 21.

[2] Por. tamże, s. 11 i nast.

[3] Tamże, s. 22; zamieszczony na s. 23 wykres pochodzi również z tej książki.

[4] Tamże, s. 30.

[5] Por. Z korespondencji autora „Wobec Wszechświata”, „Znak” 215, 1972, s. 735–741.

[6] Aluzja do listu, na który ten był odpowiedzią. W tamtym liście czytałem: „Zupełnie naturalne, że dla każdego z nas »początek układu współrzędnych« leży na Ziemi. (Śmiem twierdzić, że dotyczy to również astronomów pozagalaktycznych i kosmologów). Słońce wschodzi, żeby rozpocząć nasz dzień, nasza planeta jest duża, gwiazdy małe (to, że na przykład duże, a daleko, to już reakcja wtórna). Geocentryzm. Ale niestety jeszcze coś: nazwę to geoizm (przez analogię egocentryzm-egoizm). Zawężenie zainteresowań do skromnego otoczenia punktu zerowego naszych współrzędnych. Obce są nam informacje spoza tego kręgu. Usiłujemy filozofować bez ich pomocy”.

[7] PIW, Biblioteka Myśli Współczesnej, Warszawa 1972; por. również moje omówienie tej książki w „Tygodniku Powszechnym”, nr 48, 1973.