Michał Heller

Filozoficzne zagadnienia unifikacji fizyki

Wszystkie dotychczasowe rewolucje w fizyce były związane z głębokimi zmianami pojęciowymi. Pozostaje to słuszne zarówno w odniesieniu do wielkich rewolucji - wówczas zmiany pojęciowe obejmują duże obszary nauki, jak i w odniesieniu do mniejszych rewolucji - wówczas przemiany pojęciowe mają charakter "lokalny". Przykładami wielkich rewolucji są: powstanie fizyki klasycznej u progu czasów nowożytnych i kwantowo-relatywistyczna rewolucja na początku XX w. Należy sądzić, że gdy wreszcie znajdziemy ostateczną teorię unifikującą, będzie ona miała rangę wielkiej rewolucji co pociągnie za sobą daleko idące przeobrażenia językowe. (...)

Trudno więc już teraz wyciągać filozoficzne wnioski z nieistniejącej jeszcze teorii. Można jednak zaryzykować kilka filozoficznych uwag.

I tak przede wszystkim wdaje się, że samo istnienie teorii unifikującej całą fizykę będzie miało duże znaczenie filozoficzne. Od dawna bowiem filozofowie snuli rozważania na temat jedności świata i dopatrywali się jej bądź w metodzie naukowej, bądź w ogólnych zasadach, na których nauka się opiera, bądź też w jakiś systemowych przesłankach filozoficznych. Z chwilą, gdy będziemy dysponować unifikującą teorią, jedność ta przybierze bardzo konkretny kształt - nie będzie rezultatem "porządkującej analizy", lecz wynikiem samej nauki. Oczywiście, charakteru tej jedności nie możemy dekretować a priori; jego ujawnienie będzie zadaniem unifikującej teorii.

Korelatem jedności jest wielość. Wielość stanowi ewidentny atrybut fizycznego świata: wielość jednostek, wielość chwil w czasie i miejsc w przestrzeni, wielość cech, które możemy wyrażać liczbowo. Wielość ta - rzecz jasna - nie może zostać zlikwidowana przez teorie unifikacyjną. Przeciwnie - od teorii unifikującej będziemy oczekiwać, że ukaże źródło wielości w otaczającym nas makroskopowym świecie. Jeżeli fundamentalna teoria fizyczna jest teorią unifikującą, to musi ona wyjaśniać, w jaki sposób z podstawowej jedności wyłania się obserwowana wielość.

Wszystko wskazuje na to, że czas i przestrzeń są związane z wielością. Od dawna istnieją mocne przesłanki (druga zasada termodynamiki), by sądzić, że kierunek upływania czasu ma charakter statystyczny, i wydaje mi się, że zajmowanie miejsca w przestrzeni jest warunkiem istnienia jednostek fizycznych. Prawie wszystkie próby zunifikowania fizyki prowadzą do wniosku, że poszukiwana teoria będzie miała wiele do powiedzenia na temat czasu i przestrzeni. Być może będzie to teoria aczasowa i aprzestrzenna, ale ukazująca, w jaki sposób czas i przestrzeń wyłaniają się z podstawowego poziomu; być może czas i przestrzeń będą istnieć, ale w jakiejś innej niż obecnie "konfiguracji" (np. jako jedne z wielu wymiarów jakiejś geometrycznej struktury). Wydaje się mało prawdopodobne, by czas i przestrzeń (czy ogólniej - czasoprzestrzeń) w swojej obecnej postaci przetrwały unifikującą rewolucję. Te hipotetyczne przewidywania nie są całkiem pozbawione racji. Są one bowiem sugerowane - lub nawet bardziej sugerowane - przez częściowe wyniki w różnych programach, zmierzających do znalezienia teorii fundamentalnej (teoria superstrun, M-teoria, teoria pętli) i wynikających z nich roboczych modeli.

Z czasem i przestrzenią wiąże się problem przyczynowości. Przyczynowo-skutkowe łańcuchy zdarzeń rozciągają się w czasoprzestrzeni. Zmiana jej statusu musi pociągać za sobą daleko idące zmiany w rozumieniu przyczynowości. Np. w aczasowym i aprzestrzennym świecie przyczynowość nie może dotyczyć poszczególych zdarzeń - bo te identyfikuje się przez podanie chwili i miejsca, w którym zachodzą - lecz musi mieć jakiś bardziej globalny charakter.

Nie trzeba dodawać, że głębokie zmiany w rozumieniu czasu, przestrzeni i przyczynowości będą miały znaczenie wychodzące daleko poza obszar samej fizyki. Są bowiem kategorie, które przenikają faktycznie wszystkie dziedziny filozofii.