1. Początki nowoczesnej nauki

1. Początki nowoczesnej nauki
Opis całej przyrody jest zbyt trudnym zada­
niem dla jednego człowieka, a nawet dla ca­
łego pokolenia. Lepiej jest czynić to z odro­
biną pewności i pozostawić resztę innym, którzy
przyjdą po nas, niż wyjaśniać wszystko za po­
mocą domysłów, bez pewności o czymkolwiek.
Isaac Newton, nieopublikowana
przedmowa do Optyki, 1704
ales z Miletu, żyjący w VI wieku przed Chrystusem, jest
uważany za pierwszego zwolennika koncepcji unifikacji
i pierwszego myśliciela, który zaproponował teorię wszystkiego,
w tym przypadku wyrażoną zwodniczo prostym równaniem
świata „H20 = TOE”1. Zdaniem Arystotelesa Tales twierdził, że
podstawą wszystkich substancji, zarówno żywych, jak i nieoży­
wionych, jest woda. Jednak mimo że hipoteza Talesa była prosta,
atrakcyjna i zunifikowana, brakowało jej jednej kluczowej wła­
ściwości: nie była naukowa.
Oparta na faktach historycznych relacja o n a u k o w y c h
teoriach, mających na celu wyjaśnienie całej przyrody lub
znacznej jej części, nie może sięgać dowolnie daleko w prze­
szłość. W pierwszej kolejności musiała narodzić się sama na-
T
1 TOE (ang. Theory o f Everything) - teoria wszystkiego (przyp. tłum.).
22
Wielkie spekulacje
uka, co oznacza, że czas powstania tego rodzaju teorii (w od­
różnieniu od czysto filozoficznych koncepcji) jest dość wyraźnie
ograniczony przez rewolucję naukową, do której doszło w Eu­
ropie Zachodniej w okolicach 1600 roku. Historycy niekiedy
ograniczają ten okres publikacjami dzieł O obrotach sfer niebie­
skich Kopernika w 1543 roku oraz Pryncypiów Newtona w roku
1687, jednak rozciągłość czasowa i znaczenie rewolucji nauko­
wej ma w tym kontekście mniejsze znaczenie. Prawdopodobnie
najlepszym przykładem naukowej wielkiej spekulacji pochodzą­
cej z tego wczesnego okresu jest cyklopowa teoria wszystkich
zjawisk przyrodniczych stworzona przez Kartezjusza, jednego
z gigantów owej rewolucyjnej epoki. Kartezjańska mechaniczna
koncepcja świata, prawdziwa teoria wszystkiego, opierała się
wyłącznie na materii i ruchu, i z tego powodu była czasem po­
dejrzewana o materializm, a nawet niejawny ateizm. Był to sys­
tem, który dostarczał zasadniczego wyjaśnienia nie tylko dla
całej materii nieożywionej, ale również pełnego bogactwa przy­
rody organicznej, w tym istot ludzkich.
Sto lat po śmierci Kartezjusza ten projekt naukowy uległ
stabilizacji, a nauka o mechanice dokonała znaczących postę­
pów, wówczas już w ramach paradygmatu newtonowskiego,
który przekształcił się w ważny element światopoglądu epoki
rozumu. Fizyka stała się głębsza i bardziej matematyczna, a jed­
nocześnie nowe nauki o cieple, elektryczności i magnetyzmie
znacząco rozszerzyły jej zakres. Fragmentaryczny postęp i stop­
niowa specjalizacja, które nastąpiły w epoce oświecenia, nie
oznaczały, że ambitne i wszechogarniające teorie zostały porzu­
cone. Wręcz przeciwnie - niezwykłym przykładem naukowego
spekulanta o umyśle dorównującym swą wielkością Kartezjuszowi był chorwacko-włoski astronom i filozof przyrody Roger
Bośković, który opracował pomysłowy system materii bez defi­
niowania jej jako podstawowego i niezależnego bytu. Bośković
nie był jednak jedynym filozofem przyrody okresu oświecenia,
1. Początki nowoczesnej nauki
23
który uważał, że jest w stanie zrozumieć świat fizyczny na pod­
stawie pierwszych zasad. W rzeczy samej, niektóre z osiągnięć
XX wieku można traktować jako kontynuację pomysłów pier­
wotnie zaproponowanych w dobie oświecenia.
Podczas gdy na płaszczyźnie duchowej wielkie projekty
Kartezjusza i Boskovicia były z sobą powiązane, mój trzeci przy­
kład wyższej spekulacji wywodzi się z całkiem innego nurtu.
Filozofia naturalna epoki romantyzmu lub inaczej f i 1oz o f i a
p r z y r o d y (Naturphilosophie) pojawiła się około 1800 roku
jako reakcja przeciwko nauce i mentalności oświecenia. Wiel­
kie zagadnienia nie były z pewnością obce romantycznym my­
ślicielom, bez względu na to, czy byli to naukowcy, poeci czy
filozofowie, miały jednak odrębny charakter od wcześniejszych
rozważań. Były wyraźnie odmienne, choć nie mniej okazałe.
System ten, opracowany przez niemieckiego filozofa Friedricha
Schellinga, nie był naukowy w tradycyjnym tego słowa znacze­
niu, ale też nie takie były jego założenia. Wręcz przeciwnie odrzucając tradycyjny, empiryczny sposób postępowania w na­
uce, on i jego zwolennicy chcieli stworzyć ramy alternatywnej
koncepcji nauki. Zgodnie z tym poglądem „duch świata” był in­
tegralną jej częścią, a wyobraźni przypisano znacznie większą
wagę niż w tradycyjnej nauce. Dzięki Schellingowi i dziełu Na­
turphilosophie, zainspirowanemu jego systemem, „fizyka spekulatywna” zyskała nowe i pozytywne znaczenie.
1.1. Sen Kartezjusza
Kartezjusz - pionier w dziedzinie filozofii i matematyki - pod­
jął się zadania racjonalnego i naukowego wyjaśnienia całego
systemu świata, którego to celu jego wielcy poprzednicy, Ke­
pler i Galileusz, nie starali się osiągnąć ani do niego nie dążyli.
Przedstawił on swoje przemyślenia, oparte na racjonalnej fi łozo-
24
Wielkie spekulacje
fii naturalnej, zasadniczo w trzech głównych dziełach, z których
tylko dwa pojawiły się za jego życia. Były to Rozprawa o meto­
dzie z 1637 roku i Zasadyfilozofii z 1644 roku. Trzecia i najbar­
dziej kontrowersyjna spośród jego najważniejszych prac, Świat
albo Traktat o świetle, została opublikowana pośmiertnie w 1664
roku, choć zaczął ją pisać już w 1629. Po uzyskaniu wykształ­
cenia w kolegium jezuickim w La Fleche we Francji Kartezjusz
spędził znaczną część życia intelektualnego w bardziej liberalnej
Holandii, gdzie stworzył większość swoich filozoficznych i na­
ukowych dzieł. W 1649 roku przyjął zaproszenie szwedzkiego
dworu i został prywatnym nauczycielem młodej królowej Kry­
styny. Niestety po roku zmarł w Sztokholmie na zapalenie płuc.
Jeszcze przed ukończeniem czterdziestego roku życia Kar­
tezjusz doszedł do wniosku, że świat można zrozumieć w kate­
goriach racjonalnie pojmowanych idei, korzystając z minimalnej
ilości danych empirycznych. Tym zadziwiającym poglądem po­
dzielił się ze swym przyjacielem i mentorem, francuskim księ­
dzem i filozofem Marinem Mersenne’em:
Teraz starcza mi odwagi, by poszukiwać przyczyny położenia
każdej gwiazdy stałej. Bo choć ich rozmieszczenie wydaje się
nieregularne w różnych częściach wszechświata, nie mam wątpli­
wości, że istnieje pomiędzy nimi naturalny i ustalony porządek.
Zrozumienie tego ładu jest kluczem i fundamentem najwyższej
i najdoskonalszej nauki o rzeczach materialnych, którą ludzkość
jest w stanie kiedykolwiek osiągnąć. Jeśli ją posiądziemy, bę­
dziemy mogli odkryć a priori wszystkie odrębne formy i istoty
ciał ziemskich, podczas gdy bez niej musimy się zadowolić od­
gadywaniem ich a posteriori oraz wnosić o nich ze skutków, ja­
kie powodują2.
2 Cyt. za: Gaukroger 1995, s. 249. Na temat matematyczno-fizycznej teorii
świata Kartezjusza zob. również: Gaukroger 2002; Gaukroger, Schuster i Sut­
ton 2000; Barbour 2001, s. 406-450.
1. Początki nowoczesnej nauki
25
Ostatecznie Kartezjusz oparł swój system filozoficzny na
stwierdzeniu „myślę, więc jestem”, wyrażonym po raz pierwszy
w 1637 roku. Była to pierwotna, niepodważalna zasada, z której
można czerpać dalszą obiektywną wiedzę za pomocą racjonal­
nego rozumowania. Ten rodzaj precyzji i pewności, do których
Kartezjusz bez wątpienia dążył, nie ograniczał się do egzysten­
cjalnych stwierdzeń w rodzaju cogito ergo sum, ale obejmował
również wiedzę dotyczącą materialnego wszechświata. Jego
zdaniem taką znajomość filozofii naturalnej można uzyskać po­
przez „dowodzenie matematyczne”. Zasady a priori, na których
oparł swoją filozofię przyrody, zawierały prawo bezwładności,
nieistnienie atomów i pustki, a także zakładały, że wszystkie od­
działywania między ciałami są przekazywane za pomocą zde­
rzeń. Działanie na odległość uznawał za niemożliwe z założenia.
Celem Kartezjusza było podanie racjonalnego wyjaśnienia
w s z y s t k i c h zjawisk świata fizycznego wyłącznie na podsta­
wie własnej koncepcji materii, będącej pierwotną wielkością obdarzonąjedynie wymiarami i ruchem. Dzieło Świat albo Traktat
o świetle rozpoczął od rozważania hipotetycznego, a nie rzeczy­
wistego świata, choć uważał, że postulowane przez niego kon­
cepcje i prawa muszą nieuchronnie doprowadzić do ewolucji
takiego abstrakcyjnego świata w świat nieodróżnialny od tego,
który znamy. Po przedstawieniu podstawowych prawideł, któ­
rych działanie „obejmuje łącznie wszystkie zjawiska w Natu­
rze”, stwierdził, że „nie moglibyśmy nie uznać ich za oczywi­
ste, jeśli pojmujemy je wyraźnie; ani wątpić w to, że jeśli Bóg
stworzyłby wiele światów, to one byłyby w nich tak samo praw­
dziwe, jak są tutaj”3. Temat ten poruszał również w swoich in­
nych dziełach.
1 Descartes 1979, rozdz. 7 (wyd. polskie: s. 68-69). Cytat z angielskiego
przekładu dostępnego na stronie: http://www.princeton.edu/~hos/mike/texts/
descartes/world/worldfra.htm.
26
Wielkie spekulacje
Teleologia stanowiła w tamtych czasach popularną koncep­
cję i w takiej czy innej formie była akceptowana przez prawie
wszystkich filozofów przyrody. Nie było jednak dla niej miej­
sca w kosmogonii Kartezjusza, która ściśle przestrzegała proce­
sów mechanicznych wynikających z nienaruszalnych praw. Jak
to wyraził w Zasadach filozofii, „(...) niemniej przeto nie jest
wcale prawdopodobne, jakoby wszystko gwoli nam tak zostało
zrobione, że już żadnego innego ponadto nie ma zastosowania”4.
Kartezjusz szczerze przyznał, że „zbożną rzeczą” jest uważać,
jakoby Bóg stworzył wszystko dla dobra człowieka; ale jedno­
cześnie wskazał, że istniało lub istnieje wiele rzeczy na świecie,
które nie mają związku z ludźmi i których nie są oni nawet świa­
domi. Będąc pobożnym katolikiem, w rzeczywistości nie wie­
rzył w teleologiczną koncepcję inteligentnego projektu. Stwier­
dził, jak gdyby chciał skomentować zasadę antropiczną końca
XX wieku: „A już wprost śmieszną i niewydarzoną jest rzeczą
zakładać to [teleologię - przyp. tłum.] w rozważaniach przyrod­
niczych”5.
Choć wszechświat Kartezjusza był oczywiście stworzony
przez Boga, nie został wykreowany zgodnie z dosłowną in­
terpretacją Księgi Rodzaju, lecz stopniowo e w o l u o w a ł
ze stanu początkowego chaosu do uporządkowanego układu
gwiazd, planet i komet. Francuski filozof i naukowiec z dumą
ogłosił, że udało mu się wykazać, ,jak to największa część ma­
terii tego chaosu będzie musiała, w następstwie tych praw, roz­
mieścić się i ułożyć w określony sposób, który ją czyni podobną
naszemu niebu; i jak równocześnie niektóre jej części będą mu­
siały utworzyć ziemię, inne planety i komety, inne zaś jeszcze
słońce i gwiazdy stałe”6. Stanowiło to jednak bardziej stwier­
dzenie niż dowód.
4 Descartes 1983, s. 85 (wyd. polskie: s. 82-83).
5 Ibid.
6 Descartes 1996, s. 27 (wyd. polskie: s. 64-65).
1. Początki nowoczesnej nauki
27
Co zaś się tyczy przyczyny ruchu, „to jasną wydaje mi się
rzeczą, że jest nią tylko sam Bóg, który od początku stworzył
materię wraz z ruchem i spoczynkiem, i już przez samo zwy­
czajne swoje współdziałanie tyleż w niej, wziętej jako całość,
utrzymuje ruchu i spoczynku, ile wtedy w nią włożył. (...) za­
chowuje w niej także zawsze tę samą ilość ruchu”7. To, co Kar­
tezjusz nazywał ilością ruchu, należy rozumieć jako iloczyn
wielkości bądź objętości ciała oraz jego szybkości (wielkości
skalarnej [tzn. będącej liczbą, w odróżnieniu od wektora, którym
jest prędkość - przyp. tłum.]), a niejako rodzaj pędu w obecnym
znaczeniu tego terminu. Dopiero później Nicolas Malebranche,
filozof wywodzący się ze szkoły kartezjańskiej, zinterpretował
„ilość ruchu” wprowadzoną przez Kartezjusza jako „pęd”. We­
dług Kartezjusza zachowanie ilości ruchu było bezpośrednią
konsekwencją niezmienności Boga. Na początku Bóg wprowa­
dził pewną ilość ruchu do wszechświata, ale nie pozostawił go
w tym stanie. Nadal był zaangażowany w historię wszechświata
poprzez zapewnienie zachowania jego ilości ruchu. Bóg jednak
stworzył wyłącznie ruchy w linii prostej, lecz nie skupiska ma­
terii, które sprawiają, że ruchy stają się nieregularne lub zakrzy­
wione. Nie był odpowiedzialny za fakt, że pewne szczególne
wzorce ruchu wynikały z dzieła stworzenia zamiast innych sche­
matów, które mogły prawdopodobnie zostać utworzone.
Co by się stało, zapytuje Kartezjusz w Rozprawie o meto­
dzie, gdyby Bóg stworzył materię nowego świata „w urojonych
przestrzeniach, [gdzie byłoby - przyp. tłum.] dosyć materii, aby
go wytworzyć, gdyby poruszył, bez ładu i porządku, rozmaite
części tej materii w ten sposób, iżby z niej stworzył chaos równie
mętny, jak tylko poeci zdołają wyobrazić, i gdyby później uczy­
nił nie co insze, jak tylko użyczył naturze swej zwyczajnej po­
mocy i pozwolił jej działać wedle praw, jakie ustanowił”. Odpo7 Descartes 1983, s. 58 (wyd. polskie: s. 69-70).
28
Wielkie spekulacje
wiada na to, że prawa mechaniki nieuchronnie doprowadziłyby
do takiego samego świata, jaki zamieszkujemy:
Ale to pewne - i jest to mniemanie powszechnie przyjęte wśród
teologów - że czynność, przez którą Bóg go [świat - przyp. tłum.]
obecnie utrzymuje, jest ta sama co ta, mocą której go stworzył.
Gdyby więc nawet z początku nie dał mu innej formy, jak tylko
formę chaosu, byleby tylko, ustaliwszy prawa natury, użyczył
jej pomocy do działania takiego, jakie jej jest zwyczajne, można
mniemać, nie ujmując cudu stworzenia, że przez to samo wszyst­
kie rzeczy czysto materialne mogły z czasem stać się takie, jakimi
widzimy je obecnie8.
Jeśli jednak Bóg mógł stworzyć inne światy, co Kartezjusz
uważa za pewnik z punktu widzenia wszechmocy boskiej, czy
nie mógł On wyposażyć niektórych z tych światów w prawa
przyrody całkowicie inne od naszych? Nie było to nowe pytanie,
gdyż stawiali i dyskutowali je już średniowieczni filozofowie,
lecz Kartezjusz odpowiada na nie w odmienny sposób niż wcze­
śniejsi myśliciele. Według niego kosmiczna twórczość Boga zo­
stała zasadniczo ograniczona wyłącznie do sfery materii świa­
tów. Prawa natury, jego zdaniem, „są takie, że gdyby nawet Bóg
stworzył więcej światów, nie mógłby istnieć żaden, gdzie by te
prawa nie zachowały swej mocy”. Oznacza to, że bez względu
na początkowy chaos prawa mechaniki zagwarantująjego ewo­
lucję w kierunku naszego świata lub świata nieodróżnialnego od
naszego. Ta „zasada identyczności” nadal odgrywa rolę w nowo­
czesnej kosmologii, z tą różnicą, że prawa te obecnie nie są wy­
łącznie mechaniczne9.
* Descartes 1996, s. 26-28 (wyd. polskie: s. 66-67).
9 Zasada identyczności jest analizowana w McMullin 1993. Zob. też Barbour
2001, s. 432.
1. Początki nowoczesnej nauki
29
Isaac Newton i Gottfried Wilhelm Leibniz, dwaj wielcy na­
stępcy Kartezjusza, nie zgadzali się z poglądem, że Bóg mógł
być ograniczony prawami przyrody. Wprost przeciwnie - New­
ton podkreślał absolutną wolność Boga w tworzeniu wszelkich
bytów, łącznie z różnymi prawami i warunkami początkowymi.
W czwartym wydaniu swojego dzieła Optyka Newton wdał się
w niezwykłą spekulację dotyczącą wieloświata, używając obec­
nie stosowanego terminu: „Ponieważ przestrzeń jest podzielna
w n i e s k o ń c z o n o ś ć , a materia niekoniecznie znajduje się
we wszystkich miejscach [w przeciwieństwie do tego, co twier­
dził Kartezjusz], można również dopuścić myśl, że jest w mocy
Boga stworzenie cząstek materii o wielu rozmiarach i formach,
jak również w wielu proporcjach do przestrzeni, tudzież o różnych
gęstościach i siłach, a przez to dokonanie zmiany praw przyrody
oraz powołania do życia odrębnych światów w wielu częściach
wszechświata”101. Leibniz poszedł krok dalej, twierdząc - przy za­
łożeniu konieczności istnienia Boga - że prawa przyrody oraz ma­
teria obecna w przyrodzie mogłyby mieć zupełnie inną formę od
obecnie posiadanej: „Oczywiste jest, że czas, przestrzeń i materia,
połączone i jednolite w samych sobie oraz obojętne na wszystko
inne, mogły otrzymać całkowicie inne wartości i kształty, i to
w zupełnie innym porządku”". Bóg jednak powołał do życia
tylko ten świat, najlepszy ze wszystkich możliwych, gdyż łączy
on w sobie prostotę i płodność. Leibniz zasugerował, że ponieważ
nasze prawa natuiy są maksymalnie uproszczone, obecny wszech­
świat zawiera największe bogactwo obiektów i zjawisk.
Kosmiczna maszyneria kartezjańskiego świata była napę­
dzana mechanicznymi oddziaływaniami nieuchwytnych czą­
stek materii z innymi cząstkami, co powodowało powstawa­
nie ruchów wirowych o dowolnej wielkości i rodzaju (rys. 1.1).
10 Newton 1952, s. 403—404. Po raz pierwszy opublikowano w 1730 r.
11 Leibniz 2008, s. 93. Po raz pierwszy opublikowano w 1710 r.
30
Wielkie spekulacje
Rys. 1.1. M echaniczny w szechświat Kartezjusza opisany w dziele Świat albo
Traktat o świetle, opublikow anym pośm iertnie w 1664 r. Ilustracja przedsta­
wia sąsiadujące wiry - każdy z w łasnym słońcem i planetami. Sym bolem S
oznaczone jest nasze Słońce z krążącymi w okół nie go sześcioma planetami.
Tor powyżej Układu Słonecznego sym bolizuje kometę.
Choć materia Kartezjusza składała się z wielkości korpuskularnych, były one podzielne w nieskończoność. Odrzucił koncep­
cję istnienia najmniejszych cząstek - atomów - która w tamtym
okresie przeżywała powtórny rozkwit, przypominający czasy jej
wprowadzenia do filozofii naturalnej przez starożytnych Gre­
ków, i stała się popularna wśród wielu zwolenników nowej fi­
zyki mechanicznej. W przypadku kolejnej, choć powiązanej
1. Początki nowoczesnej nauki
31
z poprzednią, kontrowersyjnej kwestii istnienia próżni Kartezjusz podzielał pogląd filozofów ze szkoły arystotelesowskiej,
jednak z całkowicie odmiennych powodów. Według Kartezju­
sza „rozciągłość” jest pierwotną własnością, która definiuje fi­
zyczną rzeczywistość, co oznacza, że ciało z konieczności musi
być rozciągłe. I odwrotnie, rozciągłość pozbawioną materii na­
leżało traktować jako sprzeczność, skąd wynikała niemożność
istnienia pustej przestrzeni. Świat kartezjański stanowił pełnię.
Fizyka stworzona przez Kartezjusza była bardziej kinema­
tyczna niż dynamiczna. Stosował on pojęcie siły, ale pojmo­
wanej jako zdolność ciała znajdującego się w ruchu do oddzia­
ływania na inne obiekty za pomocą zderzenia. Nie łączył siły
rozumianej jako aktywny czynnik sprawczy z materią ani nie
traktował masy jako jej własności. W jego rozumieniu materia
była bytem całkowicie pasywnym. Na przykład nie uważał gra­
witacji za rzeczywistą właściwość materii, lecz za wtórną włas­
ność tego samego rodzaju co kolor danego ciała.
Kartezjusz rozróżniał trzy elementy bądź rodzaje materii,
którym niekiedy przypisywał atrybuty jasności, przejrzystości
i matowości. W stworzonym przez niego obrazie wszechświata
niesferyczne cząstki materii były rozłożone równomiernie i jed­
norodnie do momentu, gdy Bóg obdarzył je ruchem obrotowym.
W wyniku tarcia spowodowanego tym ruchem pojawiły się
nowe rodzaje materii elementarnej. Cząstki drugiego elementu,
globule, miały kształt sferyczny i tworzyły wiry kosmiczne. Po­
nieważ sferyczne cząstki nie mogą zostać upakowane w taki
sposób, aby nie pozostało między nimi wolne miejsce, a prze­
strzeń nie może być pusta, musi istnieć coś, co wypełni puste
obszary. To zadanie spełniały drobne odpryski materii pierwot­
nej, tworzone podczas wzajemnych zderzeń cząstek tej mate­
rii. Pierwszy element materii Kartezjusza, wypełniający cały
wszechświat, składał się z takich bardzo małych i szybko poru­
szających się odprysków. Niezwykle aktywne i drobne cząstki
32
Wielkie spekulacje
„materii subtelnej” posiadały dużą powierzchnię w stosunku do
swojej objętości. Wreszcie trzeci element składał się z więk­
szych cząstek materii pierwotnej o nieregularnych kształtach.
Podczas gdy planety i komety były zbudowane z trzeciego
elementu, pierwszy element tworzył substancję Słońca i gwiazd
stałych. Z racji tego, że cząstki drugiego elementu były więk­
sze niż pierwszego, mogły oddalać się od środków wirów, po­
zostawiając w centralnych częściach wyłącznie cząstki pierw­
szego elementu. Jest to zasadniczo kartezjański opis scenariusza
powstawania gwiazd. Ukazał on również procesy formowania
komet i planet mające wynikać z praw ruchu. Aby wytłuma­
czyć tworzenie plam słonecznych, wynalazł specjalny mecha­
nizm oparty na oddziaływaniu cząstek pierwszego i drugiego
elementu.
W sposób tutaj przedstawiony Kartezjusz podjął próbę wy­
jaśnienia wszystkich zjawisk i ciał występujących w kosmosie.
Jego teoria była szalenie ambitna - obejmowała nie tylko zjawi­
ska astronomiczne, fizyczne, chemiczne i geologiczne, ale do­
tykała również sfery życia codziennego. Przykładowo zapro­
ponował on dość szczegółową teorię pływów, wyjaśniającą ich
powstawanie za pomocą ruchu wirowego materii kosmicznej
wokół Ziemi. Ponadto dzięki swojej teorii wirów wytłumaczył
magnetyzm. Bardzo interesowały go też zjawiska powstawania
ognia i światła. Światło było traktowane przez niego jako rodzaj
fali ciśnieniowej wywołanej tendencją do ruchu odśrodkowego;
w założeniu miało się rozchodzić natychmiastowo. Przezroczy­
stość szkła, eksplozja prochu strzelniczego, piorun, tęcza, cie­
pło wytwarzane przez przechowywane siano, natura dymu oraz
słabo rozumiana elektryczność statyczna wytwarzana przy po­
cieraniu bursztynu - to tylko niektóre ze zjawisk, któiych wy­
jaśnienia dostarczała kartezjańska teoria wszystkiego. Zasady
filozofii zawierają fragmenty dotyczące tak szczegółowych te­
matów, jak na przykład „Dlaczego alkohol zapala się z najwięk­
1. Początki nowoczesnej nauki
33
szą łatwością?”, „Dlaczego stal bardziej niż pospolite żelazo
nadaje się do nabywania siły magnetycznej?” albo „Dlaczego
niektóre gwiazdy stałe znikają lub niespodziewanie zjawiają
się?”. Z niecierpliwością czekam na dzień, w którym teoria superstrun wytłumaczy te zjawiska!
W Zasadachfilozofii Kartezjusz dowodzi nie tylko, że atomy
nie mogą istnieć, ale także że wszechświat jest nieskończenie
rozległy i że „Jedna i ta sama jest też materia nieba i ziemi. I nie
może być wiele światów” 12. Podczas gdy pierwsze twierdzenie
dotyczące jedności materii stało w ostrej opozycji do kosmolo­
gii Arystotelesa, drugie zasadniczo pokrywało się z grecką wizją
filozofii. Ponieważ Kartezjusz utożsamiał przestrzeń z materią,
a istniały wyłącznie takie same formy materii, uznał za niemoż­
liwe przypuszczenie, że mogłaby istnieć przestrzeń mieszcząca
inne światy. Jak już wspomniano, przyznawał jednak, że Bóg
m ó g ł b y je stworzyć. Jeśli przestrzeń byłaby nieskończona a z perspektywy Kartezjusza ciężko byłoby temu zaprzeczyć z utożsamienia przestrzeni z materią wynika, że tak samo nie­
skończony musi być wszechświat materialny. Ponieważ jedynie
Bóg jest prawdziwie nieskończony, Kartezjusz wolał mówić
raczej o nieograniczonym niż nieskończonym świecie, co za­
znaczył we wstępie do Zasad'3. Był to jednak wyłącznie zabieg
taktyczny. Z pewnością wierzył on, że świat jest nieskończony
w takim sensie, iż nie jest możliwe wyobrażenie sobie jakiego­
kolwiek ograniczenia nałożonego na materię, z której się składa:
„I ponieważ nie można pomyśleć takiej liczby gwiazd, aby nie
uwierzyć, że Bóg mógł ich jeszcze więcej stworzyć, przypusz­
czamy, że liczba ich też jest nieograniczona”14.
Descartes 1983, s. 49 (wyd. polskie: s. 21).
' 1 W rzeczywistości kwestia rozróżnienia między nieskończonością i nieograniczonością jest podejmowana w części I, w punkcie 26 (przyp. tłum.).
M Descartes 1983, s. 14 (wyd. polskie: s. 37).
34
Wielkie spekulacje
Ramy fizyki stworzone przez Kartezjusza były racjonali­
styczne i wzorowane na przejrzystości matematycznej. Opierały
się na kilku pojęciach i prawach, które traktował nieomal jako
oczywiste, a aparat matematyczny miał posłużyć do wyprowa­
dzenia z nich wszystkich możliwych wniosków. „Nie inne za­
sady dopuszczam i obieram w fizyce - pisał - jak w geometrii
i matematyce czystej, bo w ten sposób wyjaśnia się wszystkie
zjawiska przyrody i można odnośnie do nich dać jakieś pewne
dowody”15. Wnioskowanie matematyczne miało znacznie więk­
szą wartość poznawczą niż postrzeganie zmysłowe i z tego
względu badania empiryczne nie miały wielkiego znaczenia
w ramach snu Kartezjusza o rozumowej fizyce. Ten rodzaj fi­
zyki opierał się na pewnych podstawowych zasadach i „Gdyśmy
już wykryli niektóre zasady rzeczy materialnych, których się do­
magały nie przesądy zmysłów, lecz światło rozumu, tak iż nie
możemy wątpić o ich prawdzie, [z kolei] zbadać należy, czy na
ich wyłącznie podstawie potrafimy wyjaśnić wszystkie zjawiska
przyrody”16. Kartezjańska fizyka matematyczna była jednak za­
sadniczo programem badawczym, który nie wykroczył poza po­
ziom retoryczny. W rzeczywistości matematyka nie odgrywała
realnej roli w jego argumentach fizycznych, które rzadko wzno­
siły się ponad surowe analogie. Fizyka Kartezjusza była nauką
jakościową, wykorzystującą matematykę w niewiele większym
stopniu niż fizyka Arystotelesa. Na pojawienie się prawdziwej
fizyki matematycznej trzeba było poczekać do czasów Newtona
i jego następców. Podobnie, mimo iż teoria kosmosu Kartezju­
sza miała wielkie znaczenie dla przyjęcia kosmologii heliocentrycznej, była ona bezsilna w zakresie zagadnień dotyczących
astronomii ilościowej i predykcyjnej.
15 Ibid., s. 76 (wyd. polskie: s. 81).
16 Ibid., s. 84 (wyd. polskie: s. 82).
1. Początki nowoczesnej nauki
35
Mimo niezaprzeczalnego klimatu dedukcyjnego i metafi­
zycznego obecnego w kartezjańskim systemie filozofii natural­
nej, nie był on w gruncie rzeczy oparty na metafizycznych zasa­
dach w żadnym ścisłym sensie. Kartezjusz zdawał sobie sprawę,
że wnioski wypływające z aksjomatów bądź zasad podstawo­
wych nie mogą prowadzić do wiedzy o świecie zjawisk fizycz­
nych, lecz jedynie do praw ogólnych. Te prawa ruchu nie wio­
dły jednoznacznie do opisu przebiegu procesów fizycznych,
gdyż wiele różnych mechanizmów było z nimi zgodnych. Aby
wywnioskować określone zjawisko lub proces, koniecznie na­
leżało podać informacje o właściwych niego okolicznościach.
Czynniki te były w większym stopniu faktami empirycznymi
o warunkowym charakterze niż bezpośrednimi konsekwencjami
praw ogólnych. Właśnie w taki sposób obserwacje i ekspery­
menty wkroczyły do skądinąd zamkniętego i nieempirycznego
systemu kartezjańskiego. Sam Kartezjusz jednak nie określił ja ­
sno swojego podejścia do obserwacji, wywołując zamęt u wielu
czytelników, zarówno wówczas, jak i obecnie. Mimo że uzna­
wał konieczność stosowania obserwacji, zaprzeczał (podobnie
jak Einstein 300 lat później), jakoby prawa natury można było
wywnioskować z zestawienia i porównania zaobserwowanych
zjawisk. Traktował eksperymenty bardziej jako pomoc w for­
mułowaniu uzasadnień niż testy decydujące o prawdziwości lub
adekwatności danego wyjaśnienia.
W opinii filozofa Patricka Suppesa „Kartezjańska teoria fi­
zyczna jest przykładem redukcjonizmu w jego najgorszym wy­
daniu”. Stanowi przykład szczególnego rodzaju teorii, która bę­
dąc niewątpliwie imponująca i atrakcyjna, nie przyczynia się
w pozytywny sposób do zwiększenia wiedzy o przyrodzie.
„Idea fizyki zbudowanej na podstawie kilku jasnych koncep­
cji była od zawsze pociągająca, ale może być empirycznie so­
lidna i technicznie interesująca jedynie wówczas, gdy posiada
potężną nadbudowę matematyczną, która jest dokładnie tym,
36
Wielkie spekulacje
czego Kartezjusz nie zapewnił własnej teorii”17. Spotkamy póź­
niej inne koncepcje fizyczne, które są co najmniej tak samo redukcjonistyczne jak teoria Kartezjusza, lecz opierają się na so­
lidnej matematycznej podstawie. Zobaczymy jednak również, że
potrzeba czegoś więcej niż rozbudowanej konstrukcji matema­
tycznej, aby tego typu teorie miały mocną empiryczną podstawę.
1.2. Świat punktów i sił
Urodzony w Chorwacji erudyta, astronom i filozof przyrody Ro­
ger Joseph Boskovid był jednym z najznamienitszych jezuickich
naukowców epoki oświecenia. Po wstąpieniu do zakonu jezu­
itów w 1725 roku studiował w Collegium Romanum w Rzymie,
gdzie został mianowany profesorem matematyki w 1740 roku.
Jego główne dokonania w tej dziedzinie dotyczyły teorii praw­
dopodobieństwa. Bośković był mocno zaangażowany w przygo­
towania do obserwacji przejścia Wenus na tle tarczy słonecznej
w 1761 oraz 1769 roku. W związku z tym projektem, a także in­
nymi zadaniami astronomicznymi studiował teorię teleskopów
i innych instrumentów optycznych. W 1767 roku opublikował
rozprawę o optyce, w której wyjaśnił rzekome obserwacje sate­
lity Wenus jako złudzenia optyczne. Wielu astronomów, w tym
słynny dyrektor Obserwatorium Paryskiego, Jean Dominique
Cassini, dostrzegło tajemniczego towarzysza Wenus, lecz BoSković odrzucił te obserwacje jako błędne. W innej ze swoich
licznych prac, De lunae atmosphaera z 1753 roku, dokonał sta­
rannych badań hipotez dotyczących rzekomej atmosfery Księ­
życa. Jego analizy dowiodły, że przypuszczenia te były błędne.
Pomimo znaczącego wkładu w dziedziny matematyki,
astronomii i optyki obecnie Bośković jest najlepiej znany jako
17 Suppes 1954, s. 152.
1. Początki nowoczesnej nauki
37
twórca zunifikowanej teorii materii, opierającej się wyłącznie na
hipotezie punktowych atomów podlegających uniwersalnemu
prawu sił. Podstawowe właściwości tej niezwykłej teorii można
odnaleźć w traktacie z 1745 roku De Viribus Vivis, a bardziej
szczegółowo zostały one przedstawione w rozprawie z 1748
roku zatytułowanej De Lumine. Jego sława opiera się przede
wszystkim na znacznie bardziej obszernym opisie opublikowa­
nym w 1758 roku pod tytułem Theoria philosophiae naturalis.
To ważne dzieło fizyki teoretycznej doby oświecenia pojawiło
się w poprawionym wydaniu w 1763 roku, a na język angielski
przetłumaczono je dopiero w 1922.
Niektóre z koncepcji Bośkovicia zostały niezależnie zapro­
ponowane w roku 1754 przez angielskiego bibliotekarza18 i do­
świadczalnego filozofa przyrody Gowina Knighta. Przydługi
tytuł książki Knighta: Próba wykazania, iż wszystkie zjawiska
w naturze można wytłumaczyć za pomocą dwóch prostych za­
sad czynnych, przyciągania i odpychania (An Attempt to De­
monstrate That A ll the Phenom ena in Nature May Be Explai­
ned by Two Simple Active Principles, Attraction and Repulsion)
nie pozostawia złudzeń co do ambicji jej autora Knight uzasad­
niał, że redukcja materii do funkcji siły wymaga dwóch odręb­
nych rodzajów materii pierwotnej19. Oprócz zwykłej materii gra­
witującej postulował istnienie odpychających cząstek materii,
aby opisać tak odmienne zjawiska jak ciepło, światło, spręży­
stość, kohezję, elektryczność i magnetyzm. Uważał, że wszyst­
kie te zjawiska oraz grawitację można wyjaśnić w kategoriach
jakościowych. System świata Knighta był zasadniczo filozo­
ficzny i nie obejmował ani matematyki, ani argumentów ilo­
ściowych. Oba wyżej wymienione dzieła pochodzące z połowy
XVIII wieku były spekulatywne, jednak podczas gdy Theoria...
'* Knight był pierwszym bibliotekarzem Muzeum Brytyjskiego (przyp. tłum.),
1,1 Opis teorii Knighta w odniesieniu do współczesnych teorii materii można
znaleźć w Schofield 1970, s. 175-181.
38
Wielkie spekulacje
1. Początki nowoczesnej nauki
39
BoSkovicia była wszechstronna i przejrzysta, Próba... Knighta
była niejasna i nie zyskała szerszego rozgłosu.
Pierwotnym celem Bośkovicia było stworzenie zunifiko­
wanej teorii materii i przestrzeni, zawierającej zarówno aspekty
newtonowskiego działania na odległość, jak i konkurencyjnego
prawa ciągłości Leibniza. W swym magnum opus od samego po­
czątku jasno przedstawił ambitny cel. „Drogi Czytelniku - pi­
sał w przedmowie - masz przed sobą teorię filozofii naturalnej
wywiedzioną z pojedynczego prawa s i ł ” 20. Wynikiem tego po­
dejścia była imponująca próba zrozumienia wszechświata przy
użyciu jednej podstawowej koncepcji - istnienia punktowych
atomów oddziałujących z sobą zgodnie z prawem składania sił.
Zasadniczo Bośković nigdy nie określił wprowadzonych przez
siebie elementów materii mianem atomów i najczęściej nazy­
wał je puncta, czyli punktami. (Zgodnie z tradycyjnym poję­
ciem atomów najmniejsze cząstki materii były rozciągłe i mogły
posiadać różne kształty). Utrzymywał, że te atomy lub punkty
są wszystkim, co istnieje we wszechświecie. Zjawiska fizyczne,
zarówno na poziomie mikroskopowym, jak i makroskopowym,
są przejawem zmian strukturalnych w konfiguracji niezmien­
nych atomów punktowych zgodnie z pojedynczym prawem sił.
„W mojej koncepcji elementy mają taką właściwość, że ani one
same, ani rządzące nimi prawo sił nie mogą się zmienić - pod­
kreślał - gdyż są proste, niepodzielne i nie posiadają atrybutu
rozciągłości”21. Teoria materii i sił Boskovicia stanowi wczesny
przykład teorii wszystkiego.
Podczas gdy fizyka newtonowska dotyczyła materii utwo­
rzonej z przestrzennie rozciągłych korpuskuł, system monistyczny „atomizmu pitagorejskiego” Boskovicia nie zakładał od­
rębności materii i przestrzeni22. Jego atomy punktowe nie tylko
nie posiadały wymiarów przestrzennych, ale jako punkty były
również identyczne. Korpuskułom lub atomom znanym z fi­
zyki newtonowskiej można było przypisać objętość oraz masę,
co w późniejszym czasie uczynił John Dalton, gdy powiązał
pierwiastki chemiczne z poszczególnymi masami atomowymi.
W systemie Bośkovicia pojedynczy atom punktowy nie miał
masy, wymiarów, ładunku elektrycznego ani żadnego innego
parametru fizycznego oprócz własności bezwładności. Była to
absolutnie pierwotna cząstka. Podobnie jak Newton, Bośković
nie zajmował się pochodzeniem bezwładności, wystarczyło mu
przypisanie jej „pewnemu arbitralnemu prawu Najwyższego
Architekta”23. Materia jednak posiada masę, którą to własność
Bośković interpretował jako liczbę atomów punktowych w da­
nym ciele. Dziwna może się wydawać koncepcja, w której duża
liczba bezmasowych cząstek tworzy masywne ciało, lecz w teo­
rii BoSkovicia masa była definiowana przez siły działające po­
między cząstkami, a niejako pierwotna i addytywna własność.
To samo dotyczy innych zjawisk fizycznych, które są
w pełni określone w teorii Bośkovicia za pomocą prawa sił oscy­
lacyjnych, opisującego oddziaływanie między dowolną parą ato­
mów punktowych (rys. 1.2). Siła jest na przemian przyciągająca
i odpychająca w zależności od dystansu między parą atomów.
Dla dużych odległości siła jest przyciągająca i zmienia się jak
prawo grawitacji Newtona, czyli odwrotnie proporcjonalnie do
kwadratu odległości. Na małych odległościach siła ta oscyluje
między przyciąganiem i odpychaniem, aby stać się gwałtownie
odpychającą przy bardzo małych odległościach. Ponieważ siła
odpychająca dąży do nieskończoności, gdy odległość zmierza
do zera, dwa atomy punktowe nie mogą znajdować się w tym
20 Bośković 1966, s. 8. Barrow 1992, s. 17-19, umieszcza teorię BoSkovicia
w historycznym kontekście teorii wszystkiego.
21 BoSkovid 1966, s. 144.
22 ..Atomizm pitagorejski” został opisany w Whyte 1961. Temat teorii materii
BoSkovicia jest poruszany również w Schofield 1970, s. 235-242.
21 BoSković 1966, s. 21.
40
Wielkie spekulacje
B
Rys. 1.2. Prawo sił działających pom iędzy d w o m a atom am i punktowymi,
przedstaw ione przez Bośkovicia dziele Theoria philosophiae naturalis. G dy
dwa atom y znajdują się bardzo blisko siebie (w pobliżu A), siła jest o d p y­
chająca i d ąży d o nieskończoności, kiedy odległość zmierza d o zera. Z tego
p ow od u dwa atom y nie m ogą zajm ować tego sam e go punktu w przestrze­
ni. Jeśli odległość się zwiększa, siła oscyluje m iędzy przyciąganiem (poniżej
linii AC) i odpychaniem (powyżej tej linii). Dla dużych odległości siła jest w y ­
łącznie odpychająca.Tak jak w przypadku prawa grawitacji Newtona, w tym
zakresie siła zm ienia się odw rotnie proporcjonalnie d o kwadratu odległości.
Źródło: Bośković 1966, s. 22.
samym punkcie przestrzeni. Bosković podsumował swoją teo­
rię materii następująco:
Pierwotne elementy materii są w mojej opinii doskonale niepo­
dzielnymi i nierozciągłymi punktami. Są rozłożone w olbrzymiej
próżni w taki sposób, że każde dwa z nich pozostają w określo­
nej odległości, [która] nigdy nie może całkowicie zniknąć bez
wzajemnego nałożenia się samych punktów; gdyż nie dopusz­
czam możliwości jakiegokolwiek bliskiego kontaktu między
nimi. Wprost przeciwnie, jestem pewien, że jeśli odległość po­
między dwoma punktami stanie się absolutnym zerem, wtenczas
ten sam niepodzielny punkt przestrzeni, zgodnie z jego zwykłym
rozumieniem, musi być zajmowany przez oba naraz i mamy do
czynienia z rzeczywistym nakładaniem pod każdym względem.
1. Początki nowoczesnej nauki
41
Dlatego w rzeczy samej nie dopuszczam koncepcji próżni prze­
platającej materię, ale traktuję materię jako przeplatającą próżnię
i unoszącą się w niej24.
Rzeczywiste ciało składa się z bardzo wielkiej, lecz skoń­
czonej liczby puncta rozmieszczonych w konfiguracji przypo­
minającej siatkę, a jego własności fizyczne są określone przez
wszystkie działające na to ciało siły. Jak większość współczes­
nych mu filozofów przyrody, Boskovic akceptował newtonow­
ską koncepcję wyznaczania sił z ruchów ciał i uzyskiwania
obrazu zjawisk z działania sił. Zasadniczo nieskończone możli­
wości jego krzywej sił nie pozwalały jednak na praktyczne za­
stosowanie tej koncepcji i uzyskanie opisu określonych zjawisk.
Można było tego dokonać jedynie w bardzo ogólny sposób, który
miał niewiele wspólnego z poprawnym wyprowadzeniem. Bo­
skovic nie był w stanie obliczyć własności materii i zjawisk na
podstawie postulowanych pierwszych zasad. Nie tylko nie okre­
ślił szczegółów prawa sił ani nie zapisał go za pomocą funkcji
matematycznych, ale nie zdołał również nic powiedzieć na te­
mat liczby i konfiguracji atomów punktowych choćby w zwy­
kłej kostce cukru. Rozważał jednak matematycznie tego typu
problem dla bardzo prostych układów i utrzymywał, że znale­
zienie rozwiązania w przypadku bardziej złożonych struktur jest
teoretycznie możliwe. Natomiast pomimo wszelkich starań i ca­
łej pomysłowości nie potrafił podać choćby jednego wyjaśnie­
nia lub przewidywania jakościowego. Jego wielką teorię otacza
odium nierealności w konfrontacji z konkretnymi problemami
dotyczącymi świata fizycznego.
Nie oznacza to wcale, że Bośković nie był zainteresowany
zastosowaniem i konsekwencjami swojej teorii. Odnosząc się
do „obfitego plonu, [który] zostanie zebrany na szerokim polu
24 Ibid., s. 20.
42
Wielkie spekulacje
fizyki ogólnej”, nieskromnie stwierdził, że „dzięki tej teorii
otrzymujemy wyjaśnienia wszystkich głównych własności ciał
i zjawisk w przyrodzie”25. Zasadniczo główna część dzieła Theoria... dotyczy zastosowań mechanicznych lub fizycznych, jak
nazywano je w tamtych czasach. Choć zastosowania astrono­
miczne i kosmologiczne były częścią jego teorii, Bośković nie
potrafił zbyt wiele powiedzieć czytelnikowi o tych obszarach.
Wśród rozważanych przez niego zastosowań znalazły się me­
chaniczne własności, takie jak zderzenia bądź ciśnienie pły­
nów. Zajmował się ponadto zjawiskami fizycznymi obejmują­
cymi grawitację, kohezję, lepkość, sprężystość, rozchodzenie się
światła, elektryczność, magnetyzm i ciepło26. Uważał, podob­
nie zresztą jak Kartezjusz, że jego zunifikowana teoria wyjaśnia
także procesy chemiczne. Sugerowano, że teoria BoSkovicia
przewidziała pewne zjawiska odkryte dużo później, choćby takie
jak stany materii o bardzo wysokiej gęstości (białe karły), lecz
zostało to jedynie dorozumiane oraz dostrzeżone z perspektywy
czasu. W żaden sposób takie ahistoryczne sugestie nie mogą być
punktem odniesienia do zgłębienia jego systemu fizyki.
Bośković był gorącym zwolennikiem determinizmu mecha­
nicznego. Choć zakładał, że materia podlega „koniecznej i nie­
zbędnej sile bezwładności oraz prawu działających sił”, jednak
„aby w każdym następnym momencie posiadała określony stan,
w którym faktycznie się znajduje, musi zostać przypisana do
tego stanu ze stanu bezpośrednio poprzedzającego; a jeśli po­
przedzający stan był inny, odmienny również będzie stan nastę­
pujący po nim”27. W kolejnym fragmencie dzieła Theoria... wy­
raził swój pogląd na determinizm w bardzo podobny sposób, jak
określił go słynnymi słowami Pierre Simon de Laplace w swoim
25 Ibid., s. 49.
26 Teoria kohezji BoSkovicia została opisana w Rowlinson 2002, s. 49-51.
27 BoSković 1966, s. 193.
1. Początki nowoczesnej nauki
43
dziele Exposition du Systeme du Monde z 1796 roku. Oto wersja
BoSkovicia demona Laplace’a:
Umysł, który posiada moc konieczną do zmierzenia się z takim
problemem w odpowiedni sposób i jest na tyle błyskotliwy, aby
dostrzec jego rozwiązania, (...) mógłby, z ciągłego łuku opisanego
w danym przedziale czasu, nieważne jak małym, przez wszyst­
kie punkty materii, uzyskać prawo sił samo w sobie (...). A za­
tem gdyby znane było prawo sił, położenia i kierunki prędko­
ści wszystkich punktów w pewnym dowolnym momencie, umysł
tego rodzaju mógłby przewidzieć wszystkie konieczne następne
ruchy i stany, jak również zjawiska, które muszą z nich wynikać.
Byłoby możliwe określenie z pojedynczego łuku opisanego przez
dowolny punkt w ciągłym przedziale czasu, nieważne jak ma­
łym, wystarczającym do objęcia przez taki umysł, wszystkich po­
zostałych elementów takiej ciągłej krzywej, przedłużonej w nie­
skończoność po obu stronach. Jednak nie będzie nam dane tego
osiągnąć, nie tylko dlatego, że nasz ludzki umysł nie jest w sta­
nie sprostać temu zadaniu, ale również dlatego, że nie znamy ani
liczby, ani też położenia i ruchów każdego z tych punktów28.
Nawiasem mówiąc, Bośković nie był pierwszą osobą, która
sformułowała ten rodzaj laplasjańskiego determinizmu, tak bardzo
obcego umysłowi Newtona (choć już nie jego późniejszym naśla­
dowcom). Leibniz wyraził ten pogląd dużo wcześniej i bardziej
dosadnie. Przekonany o tym, że „wszystko przebiega pod dyk­
tando matematyki - czyli nieomylnie - w całym świecie”, napisał:
„Jeśli ktoś miałby wystarczającą wiedzę dotyczącą wewnętrznych
elementów każdego przedmiotu, a dodatkowo posiadałby pamięć
'* Ibid., s. 141-142. Determinizm BoSkovicia różnił się od determinizmu La­
place’a w tym aspekcie, że BoSković, będąc jezuitą, zakładał istnienie bytu
transcendentnego i ruchów swobodnych wytwarzanych przez działania du­
chowe.
44
Wielkie spekulacje
i inteligencję na tyle duże, aby rozpatrzyć wszystkie okoliczności
i wziąć je pod uwagę, stałby się prorokiem i widziałby przyszłość
odbitą w teraźniejszości jak w lustrze”29.
Dzieło Theoria... zawiera wiele interesujących wniosków
oraz koncepcji i jest zrozumiałe, że mogłyby się one spodobać
współczesnym czytelnikom. Bośković twierdził na przykład, że
wieczność w przyszłości różni się od wieczności w przeszło­
ści i że tylko ten pierwszy rodzaj nieskończonego czasu może
być realny. Twierdzenie to było nie tylko argumentem filozoficz­
nym, ale również pozostawało w zgodzie z założeniem stwo­
rzenia wszechświata przez istotę boską. To argument, który na­
dal jest obecny we współczesnej kosmologii (zob. rozdział 10).
W niektórych fragmentach dzieła Theoria... BoSkovic rozważa
możliwość istnienia światów innych niż ten, którego doświad­
czamy. Wyobrażając sobie odmienne rodzaje substancji powią­
zane za pomocą innych praw sił, wyjaśnia:
1. Początki nowoczesnej nauki
45
współistnieją tu i teraz. W uzupełnieniu do dzieła Theoria...,
dotyczącym natury przestrzeni i czasu, powrócił do wspomnia­
nego scenariusza:
A co jeśli istnieją inne rodzaje rzeczy, albo inne od tych występu­
jących obok nas, albo nawet dokładnie takie same jak nasze, po­
siadające, by tak rzec, inną nieskończoną przestrzeń, która nie jest
oddalona od naszej nieskończonej przestrzeni o skończoną lub
nieskończoną odległość, lecz jest tak odmienna od naszej i znaj­
duje się, że tak powiem, wszędzie w taki sposób, że nie ma żadnej
łączności z naszą przestrzenią; dlatego też nie posiada żadnego
związku z odległością. Tę samą uwagę można poczynić wobec
czasu pozostającego poza całością naszej wieczności31.
Prowadzi to, jak wyłącznie teoretycznie sugeruje Bośković,
do scenariusza wielu wszechświatów, w którym różne światy
Takie rozważania dotyczące wieloświata, składającego się
z odrębnych światów, są naprawdę fascynujące, lecz nie ma po­
wodu, aby przypuszczać, że Bośković rozpatrywał je jako coś
więcej niż spekulacje bez oparcia w rzeczywistości.
Wielu naukowców i filozofów interpretowało dynamiczną
teorię materii Boskovicia jako przewidywanie współczesnej wie­
dzy. Sugerowano na przykład, że przewidział on ważne właści­
wości kwantowej teorii atomów Nielsa Bohra z 1913 roku, jak
również późniejszą mechanikę falową Erwina Schródingera.
Podczas międzynarodowego sympozjum w Dubrowniku z okazji
dwustulecia wydania dzieła Theoria... Werner Heisenberg pogłę­
bił mit Bośkovicia jako prekursora nowoczesnej fizyki. Według
twórcy mechaniki kwantowej wielką zasługą BoSkovicia było
to, że „klucz do zrozumienia materii dostrzegał w prawie natuiy,
które określało siły pomiędzy cząstkami elementarnymi, [który
to] pogląd jest bardzo bliski naszemu obecnemu rozumieniu”32.
29 Cyt. za: Cassirer 1956, s. 12.
30 Bo5ković 1966, s. 184.
31 Ibid., s. 199.
12 Marković 1958, s. 29.
Byłoby możliwe dla jednego rodzaju [substancji - przyp. tłum.]
połączenie z innym za pomocą prawa sił wiążącego je z trzecim
rodzajem, bez zakładania istnienia jakiegokolwiek wzajemnego
prawa sił pomiędzy nimi, lub te dwa rodzaje mogłyby nie mieć
związku z jakimkolwiek trzecim. W tym ostatnim przypadku mo­
głaby istnieć wielka liczba materialnych i postrzegalnych wszech­
światów istniejących w tej samej przestrzeni, oddzielonych od
siebie w taki sposób, że każdy jeden byłby doskonale niezależny
od pozostałych i nie mógłby nigdy uzyskać jakiejkolwiek infor­
macji wskazującej na istnienie innych wszechświatów30.
46
Wielkie spekulacje
Inny uczestnik tej konferencji stwierdził, że „Bośković był pre­
kursorem współczesnej teorii cząstek elementarnych. Potencjał
[jego prawa sił] został odkryty przez mechanikę kwantową pod­
czas obliczania własności cząsteczek”33. Zunifikowana teoria sił
i materii Bośkovicia była oryginalnym wkładem do osiemnasto­
wiecznej filozofii przyrody i jest ciekawa sama w sobie. Trakto­
wanie jej jednak jako prekursora współczesnej fizyki świadczy
o ignorowaniu kontekstu historycznego i błędnym interpretowa­
niu prawdziwego znaczenia tej koncepcji.
BoSkovic był uznawany nie tylko za pioniera teorii atomu,
ale jego dzieło postrzegano również jako przewidywanie nie­
których istotnych aspektów teorii względności, w tym relatywi­
stycznej współzmienniczości i kontinuum czasoprzestrzennego.
Wnioski te oparto głównie na nieco wcześniejszej jego pracy,
De Spatio et Tempore z 1755 roku, która została dołączona jako
uzupełnienie do wydania dzieła Theoria... z 1763 roku. Jezuic­
ki filozof przyrody stwierdził w niej, że stan ruchu obserwatora
względem obserwowanego świata stanowi pierwotną rzeczywi­
stość. Obserwator nigdy nie może obserwować świata, jakim
w rzeczywistości jest, lecz jedynie opisywać związek między
sobą a światem. W De Spatio et Tempore BoSkovic wyraził tę
myśl w następujący sposób:
Gdyby cały dostrzegany przez nas Wszechświat przemieścił się
ruchem równoległym w dowolnym kierunku i jednocześnie obró­
cił się o pewien kąt, nigdy nie bylibyśmy świadomi tego ruchu ani
obrotu (...). Co więcej, mogłoby zdarzyć się również tak, że cały
postrzegalny Wszechświat codziennie by się kurczył lub rozsze­
rzał, a jednocześnie w tym samym stopniu skala sił zmniejszałaby
się lub zwiększała. W takim przypadku nie zaszłaby modyfikacja
33 Ibid., s. 71-73.
1. Początki nowoczesnej nauki
47
pojęć w naszych umysłach, a zatem nie mielibyśmy poczucia, że
taka zmiana nastąpiła34.
Jest to oczywiście ciekawa, choć nie całkiem oryginalna
spekulacja. W Le Livre du Ciel et du Monde, dziele napisanym
prawie 300 lat przed BoSkoviciem, średniowieczny paryski filo­
zof i teolog Nicolas Oresme (Mikołaj z Oresme) podjął to samo
zagadnienie. Oresme wyobrażał sobie, że gdyby świat nagle stał
się tysiąc razy większy bądź mniejszy niż obecnie i „wszystkie
jego części uległyby proporcjonalnemu zwiększeniu lub zmniej­
szeniu”, wszystko wyglądałoby „dokładnie tak samo jak teraz,
jak gdyby nie zaszły żadne zmiany”35.
Podczas gdy związek między BoSkoviciem i współczes­
ną fizyką jest mityczną rekonstrukcją, jego teoria rzeczywiście
wywarła znaczny wpływ na fizyków i chemików w okresie do
lat czterdziestych XIX wieku. W gronie naukowców, którzy
interesowali się tą teorią, byli Joseph Priestley, John Michel],
Humphry Davy, Michael Faraday i William Rowan Hamilton36.
W interpretacji Faradaya, największego twórcy współczesnego
pojęcia pól, z atomizmu BoSkovicia wynika, że można stworzyć
fizykę, całkowicie rezygnując z odniesienia do materii. W wer­
sji Faradaya materia stanowi epifenomen sił działających pomię­
dzy punktami matematycznymi, a siły lub pola były wszystkim,
co istniało w przyrodzie. Rozważając zagadnienie masy, napi­
sał on: „nie możemy zakładać rozróżnienia między jej atomami
i rozdzielającą je przestrzenią”. Jest tak dlatego, że „każdy atom
rozciąga się, by tak rzec, na cały Układ Słoneczny, choć zawsze
zachowuje swój środek siły”37. Jeszcze w 1902 roku Lord Kelvin14*67
14 BoSkovic 1966, s. 203.
33 Cyt. za: Grant 2007, s. 227-228.
16 Informacje na temat Faradaya i BoSkovicia można znaleźć w Kargon 1964
i Spencer 1967. Związek z Davym jest omawiany w Siegfried 1967.
17 Faraday 1844, s. 142-143.
48
Wielkie spekulacje
(William Thomson) odwołał się do koncepcji materii Boskovicia w celu wyjaśnienia, jak atomy składające się z identycznych
elektronów mogą posiadać różne właściwości chemiczne38.
Inną ambitną i spekulatywną teorią epoki oświecenia był
system zaproponowany przez Georges’a-Louisa Le Sage’a,
szwajcarskiego filozofa przyrody działającego w Genewie. Le
Sage wykorzystał wcześniejsze koncepcje Nicolasa Fatio de
Duilliera, bliskiego przyjaciela Newtona, który w 1690 roku
przedstawił Towarzystwu Królewskiemu korpuskularną teorię
grawitacji, lecz nie opublikował swoich pomysłów. Podstawą
teorii Le Sage’a było założenie, że cała przestrzeń jest wypeł­
niona malutkimi particules ultramondaines („pozaziemskimi
cząstkami”), nazwanymi tak dlatego, że miały pochodzić spoza
widzialnego wszechświata. Te hipotetyczne cząstki były nie­
zwykle lekkie, całkowicie niesprężyste i poruszały się z wielką
prędkością we wszystkich kierunkach. Ponadto nie oddziały­
wały grawitacyjnie. Na tej podstawie był on w stanie wyjaśnić
uniwersalną grawitację jako efekt ciśnienia wywieranego przez
pozaziemskie cząstki i otrzymać prawidłowe prawo odwrot­
nych kwadratów. Główną zaletą teorii Le Sage’a było zapew­
nienie mechanicznego wyjaśnienia grawitacji jako alternatywy
dla problematycznego postulatu działania na odległość, przyję­
tego przez konwencjonalną fizykę newtonowską39. Główną jej
wadę stanowił fakt, że teorię ową zbudowano na podstawie czy­
sto hipotetycznych wielkości, których istnienia nie można było
niezależnie udowodnić.
38 Thomson 1902, s. 2. „Gdy rozważamy ogromne i zadziwiające bogactwo
jakości i powinowactwa objawiające się w różnorakich substancjach, (...) mu­
simy powrócić do ojca BoSkovicia i zażądać od niego wyjaśnienia różnicy
jakości poszczególnych substancji chemicznych za pomocą odrębnych praw
obowiązujących między poszczególnymi atomami”.
39 Informacje na temat teorii grawitacji Le Sage’a można znaleźć w Rowlinson 2003 oraz fragmenty w Edwards 2002. Pouczający artykuł internetowy
dotyczący tej teorii znajduje się w Wikipedii (w jęz. angielskim).
1. Początki nowoczesnej nauki
49
Choć koncepcja Le Sage’a sięga roku 1748, opublikował ją
dopiero 10 lat później w cenionym szkicu zatytułowanym Essai de Chymie Mechanique. Jak sugerował tytuł, była to próba
wyjaśnienia reakcji i własności chemicznych w ujęciu mecha­
nicznym i tym samym ustanowienia związku między chemią
i fizyką grawitacyjną. Może to brzmieć nieco dziwnie dla dzi­
siejszego czytelnika, natomiast zupełnie nie miało takiego wy­
dźwięku dla Le Sage’a i jemu współczesnych. Choć Le Sage
jest dzisiaj pamiętany wyłącznie ze względu na swoją heroiczną,
lecz niefortunną teorię grawitacji, wspomniana wyżej koncepcja
posiadała bardziej uniwersalny charakter i miała na celu opisa­
nie zarówno zjawisk makroskopowych, jak i mikroskopowych.
Z tego względu wykorzystał ją do próby wyjaśnienia w ujęciu
mechanicznym problemu powinowactwa chemicznego, czyli od­
powiedzi na pytanie, dlaczego pewne substancje łatwiej wcho­
dzą z sobą w reakcje, podczas gdy inne reagują dużo wolniej lub
wcale. Według Le Sage’a kohezja, powinowactwo chemiczne
i grawitacja były przejawami tego samego ogólnego zjawiska.
W 1784 roku Le Sage opublikował bardziej obszemąi szcze­
gółową wersję swojego mechanizmu grawitacji. To właśnie ten
traktat, zatytułowany Lucrece Neutonien, sprawił, że jego teo­
ria stała się znana wśród filozofów przyrody tamtego okresu40.
Jego kinetyczne wyjaśnienie grawitacji cieszyło się również du­
żym zainteresowaniem w XIX stuleciu, kiedy zostało ponownie
odkryte przez Samuela T. Prestona, Lorda Kelvina i kilku in­
nych fizyków. Z perspektywy późniejszej fizyki pierwotna teo­
ria okazała się jednak nie do utrzymania. Przykładowo Henri
Poincare wykazał, że teoria Le Sage’a wymagałaby poruszania
się cząstek z prędkością 2,4 x 1018 razy większą od prędkości
40 Tytuł nawiązywał do rzymskiego poety i filozofa Lukrecjusza, który w dziele
De Rerum Natura napisanym około 50 r. p.n.e. opracował system świata oparty
wyłącznie na atomach w ruchu. Teoria Le Sage’a przedstawiała grawitację new­
tonowską w kategoriach cząstek atomowych, stąd „newtonowski Lukrecjusz”.
50
Wielkie spekulacje
światła (!), a ilość wytwarzanego przez nie ciepła podniosłaby
kolosalnie temperaturę Ziemi41. Niemniej nawet dzisiaj popra­
wione teorie grawitacji opierające się na teorii Le Sage’a nadal
przyciągają uwagę małej grupy fizyków. Tego typu koncepcje
zostały zaproponowane między innymi przez Toma Van Flandema i Toivo Jaakkolę, lecz nie są traktowane zbyt poważnie
przez fizyków i astronomów głównego nurtu.
Bośković dobrze znał system Le Sage’a, z którym kore­
spondował. Ale choć przyznał, że pozwala on na pewnego ro­
dzaju wyjaśnienie grawitacji, uznał tę teorię za niemożliwą do
zaakceptowania ze względów metafizycznych i metodologicz­
nych. Przede wszystkim nie mógł zaaprobować postulatu istnie­
nia ogromnej liczby pozaziemskich cząstek, z których większość
była bezużyteczna. Szkocki matematyk i filozof przyrody John
Playfair w późniejszym czasie sparafrazował sprzeciw BoSkovicia wobec olbrzymiej liczby „ważkich atomów”:
Działania tych atomów zakładają wielki nadmiar materii i nie­
skończoność cząsteczek (...). Ogromna mnogość atomów, któ­
rych celem jest odbywanie niekończącej się podróży przez nie­
skończone obszary przestrzeni bez zmiany kierunku lub powrót
do miejsca, z którego wyruszyły, stanowi przypuszczenie w bar­
dzo małym stopniu odzwierciedlane przez zwykłą ekonomię przy­
rody. Gdzie znajduje się źródło tych niezliczonych strumieni; czy
nie musi się to wiązać z bezustannym wysiłkiem mocy twórczej,
nieskończonej zarówno w przestrzeni, jak i w czasie? Zastoso­
wane tutaj środki wydają się większe niż uzasadniany cel, bez
względu na to, jak byłby doniosły42.
Oznacza to, że teoria Le Sage’a naruszyła zasadę prostoty
wyjaśnień, znaną również pod nazwą brzytwy Ockhama.
41 Poincarć 1952, s. 247. Pierwotnie opublikowano w 1908 r.
42 Playfair 1807, s. 148.
1. Początki nowoczesnej nauki
51
1.3. Romantyzm i fizyka spekulatywna
Mój trzeci przykład wczesnego systemu fizycznego obejmują­
cego całość zjawisk jest całkowicie inny od dwóch wcześniej
omawianych przypadków. Podczas gdy systemy zbudowane
przez Kartezjusza i Bośkovicia były pomyślane jako teorie na­
ukowe, w zamierzeniu mające wyjaśnić przyrodę w jej barwnej
różnorodności za pomocą kilku podstawowych zasad, system
Friedricha Schellinga i jego zwolenników był przede wszystkim
filozoficzny, choć miał również ważne konsekwencje naukowe.
Zainspirowany przez Kanta i Schellinga, ruch romantycznej fi­
lozofii przyrody, znany również jako f i l o z o f i a p r z y r o d y ,
rozwinął się na obszarze północnej Europy na początku XIX
wieku. Jego ośrodkiem były Niemcy, choć miał on także wpływ
na naukę w Skandynawii, Anglii, Austro-Węgrzech i Holan­
dii. Wśród naukowców, którzy znaleźli się pod mniejszym bądź
większym wpływem nowego sposobu pojmowania natury, było
kilku czołowych fizyków i chemików, w tym Johann Wilhelm
Ritter, Hans Christian 0rsted, Christian Samuel Weiss, Thomas
Johann Seebeck, Humphry Davy i Michael Faraday. Ich koncep­
cje dotyczące nauki różniły się w tak samo dużym stopniu od
idei, które zdominowały epokę oświecenia, w jakim różnią się
od przyjętych obecnie poglądów. Co więcej, istniały znaczące
różnice między ich podejściami - zarówno Davy, jak i Faraday
nie znajdowali się pod wpływem niemieckiej filozofii przyrody.
Tym, co budzi zainteresowanie owymi koncepcjami w aktual­
nym kontekście, jest fakt, że traktowały spekulacje i uczucia
estetyczne nie lylko jako uzasadnioną część nauki, ale również
jako jej nieodzowny element.
Romantyzm był w dużej mierze ruchem przeciwnym do
oświecenia oraz stawianego przez tę epokę nacisku na ujedno­
licenie i „chłodną”, racjonalną kalkulację. Zamiast uzyskiwać
wiedzę o przyrodzie za pomocą jej kontrolowania i wnikliwego
52
Wielkie spekulacje
analizowania, naukowcy należący do ruchu romantycznego pra­
gnęli nawiązać z nią spokojną i harmonijną relację. W tym pro­
cesie nie tylko natura, ale też wnętrze ludzkiej osobowości miało
być zrozumiane na głębszym i bardziej realnym poziomie. We­
dług Davy’ego i jego naśladowców prawdziwe zrozumienie
przyrody wymaga szacunku i podziwu, a nawet miłości:
0 najwspanialsza i szlachetna Naturo!
Czyż nie wielbiłem Cię taką miłością,
Jakiej nigdy żaden śmiertelnik Ci nie okazał?
Czyż nie czciłem Cię w majestacie widzialnego stworzenia,
1 nie szukałem Twych ukrytych i tajemniczych ścieżek
Jako Poeta, jako Filozof i jako Mędrzec?43
Schelling i inni piewcy romantycznego objawienia zwra­
cali tyle samo uwagi na człowieka, co na przyrodę, gdyż oba te
byty postrzegano jako ściśle powiązane. W mitologicznym zło­
tym wieku człowiek i natura stanowili jedność, dopiero w póź­
niejszym okresie zostali rozdzieleni. Teraz nadszedł czas, aby
ponownie połączyć człowieka z naturą.
Choć brakowało jedności wśród romantycznych naukow­
ców, wielu z nich podzielało zbiór wartości i idei, które można
traktować jako cechę charakterystyczną filozofii przyrody, two­
rzącej rdzeń ruchu romantycznego44. Przede wszystkim materia­
lizm i mechanicyzm zostały wyklęte. Materię traktowano jako
naturalnie dynamiczną, w sensie posiadania lub nawet składa­
43 Wiersz, którego autorem jest Humphry Davy, po raz pierwszy opublikowa­
ny przez jego syna Johna Davy’ego w 1858 r. Cyt. za: Cunningham i Jardine
1990, s. 14.
44 Tło zostało opisane np. w Cunningham i Jardine 1990; Gower 1973; Caneva 1997; Wilson 1993. Niekiedy filozofię przyrody (Naturphilosophie)
w tradycji niemieckiej odróżnia się od szerszego ruchu romantycznej filo­
zofii przyrody.
1. Początki nowoczesnej nauki
53
nia się z sił. Substancje naturalne i siły fizyczne - na przykład
woda i magnetyzm - były przejawami, które ostatecznie nale­
żało rozumieć jako objawy jednej podstawowej siły pierwotnej
( Urkraft). Mechanistyczny pogląd oparty na bliźniaczych poję­
ciach próżni i materialnych atomów był pogardliwie odrzucany
jako ideologicznie niepoprawny, koncepcyjnie niespójny i meto­
dologicznie niewystarczający. Prawdziwe obiekty przyrody nie
są ustalone i niezmienne, lecz wprost przeciwnie - stanowią dy­
namiczne i wiecznie zmieniające się objawy przeciwstawnych
sił znajdujących się w równowadze.
Inną ważną cechą była wiara w fundamentalną jedność, nie
tylko pomiędzy różnymi siłami natury, ale także między umy­
słem i przyrodą. Tak jak umysł, lub niekiedy rozum, był zawoalowaną przyrodą, tak samo przyroda była zakamuflowanym
umysłem - oba te byty nie mogły bez siebie istnieć. Właściwie
rozumiana przyroda stanowiła aktywną i twórczą całość - jeden
organizm, który nie może być pojmowany wyłącznie za pomocą
zmysłów. Filozofia przyrody Schellinga zakładała poszukiwa­
nie jedności zjawisk przyrodniczych na podstawie dynamicz­
nej teorii materii Kanta, a jej główną płaszczyznę zainteresowań
tworzyły zjawiska chemiczne, elektryczność, magnetyzm, cie­
pło i optyka. Efekty fizykochemiczne zostały wyjaśnione i opi­
sane za pomocą oddziaływania przeciwstawnych sił. W ide­
alnym przypadku wszystkie zjawiska przyrodnicze miały być
traktowane w odniesieniu do całościowego i połączonego siłami
systemu, który z kolei był dynamiczny i nieustannie aktywny.
Materia - a nawet przyroda jako całość - była uważana za byt
składający się z sił lub działań.
Ruch romantyczny opierał się na intensywnej wymianie
koncepcji między filozofią, nauką, sztuką, poezją, teologią i po­
lityką - czyli zasadniczo między wszystkimi aspektami funk­
cjonowania życia, przyrody i społeczeństwa. Zakorzenieni we
własnej wierze w jedność natury i ludzkiego ducha, romantycy
54
Wielkie spekulacje
odkryli spekulację jako ważną metodę prowadzenia badań na­
ukowych, na równi z testami empirycznymi lub nawet je prze­
wyższającą. Wewnętrzny charakter przyrody był nierozerwalnie
związany z ludzkim umysłem i duchem i z tego powodu mógł
być intuicyjnie - lub spekulatywnie - zaakceptowany przez
szczególnie utalentowanych myślicieli. Zatem czysto s p e k ul a t y w n a f i z y k a stanowiła jedną z ewentualności, a w rze­
czywistości jedyną możliwą drogę dla tych, którzy poszukują
możliwości uzyskania dostępu do przyrody na jej najgłębszym
poziomie. Ten rodzaj natury, który może być obiektywnie do­
świadczany za pomocą obserwacji i eksperymentów, był uwa­
żany za nieco bezduszne opakowanie, które zawierało, ale jed­
nocześnie zasłaniało, prawdziwy i nieobiektywny charakter
przyrody. Jedyna droga do uzyskania wglądu w te właściwości
prowadziła przez fizykę spekulatywną. Hans Christian 0rsted,
odkrywca elektromagnetyzmu i niekwestionowany zwolennik
oraz współtwórca ruchu romantycznego, wyjaśnił tę doktrynę
następująco:
Badacz przyrody stara się objąć swymi dociekaniami całość da­
nej koncepcji, aby z tej perspektywy mieć szerszy pogląd na jej
części, by w najdoskonalszy możliwy sposób umieścić je we wła­
ściwym dla nich kontekście. To właśnie dzieje się w przypadku
filozofii przyrody. Nauka ta dąży do ustalenia charakteru świata
na podstawie koniecznych właściwości rzeczy. Jest to najwyższa
forma spekulacji, która nie zapożycza niczego z doświadczenia,
podobnie jak i na odwrót - empiryczna nauka nie powinna mie­
szać się w spekulatywne rozważania45.
45 0rsted 1809, s. 6. Informacje na temat koncepcji fizyki romantycznej
Orsteda można znaleźć w Brain, Cohen i Knudsen 2007.
1. Początki nowoczesnej nauki
55
Najważniejszym z filozoficznych prekursorów romantycz­
nej nauki był Friedrich Schelling, niemiecki filozof mieszka­
jący w Jenie. Po ukończeniu studiów z zakresu filozofii, teolo­
gii i nauk ścisłych, około 1800 roku opracował schemat, który
nazwał transcendentalnym systemem filozofii przyrody. Jed­
nym z konkretnych rezultatów było założenie czasopisma o fa­
scynującym tytule „Zeitschrift fur spekulative Physik” („Perio­
dyk Fizyki Spekulatywnej”), mającego na celu włączenie badań
naukowych w koncepcję romantycznej filozofii przyrody. Cza­
sopismo to, które istniało tylko dwa lata, zawierało miesza­
ninę recenzji i ogólnych artykułów badawczych charakteryzu­
jących się sążnistymi argumentami jakościowymi oraz niemal
całkowitym brakiem obliczeń matematycznych i eksperymen­
tów ilościowych. Większość jego treści była pisana przez sa­
mego Schellinga. Porównując fizykę spekulatywną z fizyką em­
piryczną, Schelling objaśniał, że ta pierwsza „zajmuje się tylko
i wyłącznie pierwotnymi przyczynami ruchu w przyrodzie, czyli
wyłącznie zjawiskami dynamicznymi”. Natomiast fizyka empi­
ryczna „dotyczy jedynie ruchów wtórnych, a jeśli ma styczność
z ruchami pierwotnymi, to traktuje je tylko jako mechaniczne”.
Ponadto „Fizyka spekulatywną w istocie dąży zasadniczo do
poznania wewnętrznego mechanizmu przyrody i jej cech nie­
obiektywnych, podczas gdy fizyka empiryczna dotyka jedynie
powierzchni przyrody, jej cech obiektywnych i - by tak rzec jej warstwy zewnętrznej”46.
Fizyka spekulatywną Schellinga była zbudowana na kon­
cepcjach i zasadach, które mogły zostać odkryte a priori, nie­
mniej jednak miały się stosować do świata doświadczanego lub
fizycznego. Będąc zakorzeniona raczej w intelektualnej niż zmy­
słowej intuicji (używając jego określeń), stała w bezpośredniej
opozycji do fizyki empirycznej, która obejmowała wyłącznie
Schelling 2004. s. 196.
56
Wielkie spekulacje
świat zjawisk. Jego filozofia przyrody była próbą powiązania
rozważań fizyki spekulatywnej z badaniami przyrody w zakre­
sie dostępnym eksperymentom i innego rodzaju zmysłowej in­
tuicji. Schelling postrzegał przyrodę jako dynamiczną i samoorganizującą się strukturę, w której nierównoważne siły były
źródłem naturalnych procesów i zjawisk na głębszym poziomie
niż tradycyjny, związany z fizyką empiryczną. Z tego względu
jest on czasem traktowany jako prekursor współczesnego pro­
gramu badawczego opartego na złożoności i samoorganizacji47.
Choć był to system filozoficzny, Schelling starał się zasto­
sować go do konkretnych problemów naukowych. Wiedział, że
samą filozofią nie będzie w stanie przekonać chemików i fizyków
do swoich pomysłów. Jego opublikowana w 1797 roku książka
zatytułowana Koncepcje filozofii przyrody (Ideen zu einer Philosophie der Natur) zawierała rozdziały dotyczące składu wody,
natury zjawisk elektrycznych, teorii światła, procesów spalania,
fizyki mechanicznej, hipotezy atomowej i wielu innych zagad­
nień. Nie popadając w nadmierną skromność, Schelling uważał,
że stworzył podwaliny nowej, „absolutnej nauki o przyrodzie”,
która mogła prowadzić do prawdziwego zrozumienia wszyst­
kiego, co fizyczne, ale również wszystkiego, co organiczne,
metafizyczne, umysłowe i duchowe. Stanowiła ona ramy no­
wego systemu naukowego, prawdziwej rewolucji. Wystarczyło
tylko dopracować ją w szczegółach.
Według Schellinga filozofia przyrody różniła się w istotny
sposób od zwykłego rodzaju nauki, która próbuje ustanowić
prawa ze zjawisk za pomocą doświadczeń i rozumowania induk­
cyjnego. „Bezowocne starania” tradycyjnej nauki mogą w naj­
lepszym razie ustalić, że niektóre rzeczy są możliwe, ale nigdy
nie będą w stanie stwierdzić, czy są one konieczne. To właśnie
47 Sugerowano, że filozofia przyrody Schellinga „jest pod wieloma względa­
mi zadziwiająco podobna do naszego dzisiejszego obrazu przyrody, który kry­
je się za paradygmatem samoorganizacji” (KOppers 1990, s. 54).
1. Początki nowoczesnej nauki
57
tych koniecznych prawd ambitnie poszukiwał Schelling. Cza­
sami porównywał swój system z dowodzeniem matematycz­
nym, jak na przykład wtedy, gdy pisał:
W filozofii przyrody wyjaśnienia odgrywają tak samo niewielką
rolę jak w matematyce; postępuje ona według zasad pewnych sa­
mych w sobie, bez przypisania im jakiegokolwiek kierunku do pewnego stopnia - przez dane zjawiska. Jej kierunek nada­
wany jest przez nią samą, a im bardziej pozostaje mu wierna,
z tym większą pewnością zjawiska te same się pojawią w miejscu,
w którym samodzielnie mogłyby być postrzegane jako konieczne,
a to właśnie miejsce w systemie jest jedynym ich wyjaśnieniem,
które istnieje (...). Dla kogoś, kto uchwycił spójność jako taką
i samodzielnie osiągnął punkt widzenia na całość, wszystkie
wątpliwości zostają usunięte; osoba ta zdaje sobie sprawę, że zja­
wiska mogą występować tylko w ten sposób i muszą również ist­
nieć w sposób prezentowany w tym kontekście: jednym słowem,
posiada ona przedmioty poprzez ich formę48.
Choć filozofia przyrody Schellinga stanowiła pod wieloma
względami kompletne przeciwieństwo racjonalistycznego sys­
temu przyrody Kartezjusza, obie koncepcje miały pewne cechy
wspólne.
Biorąc pod uwagę, iż filozofia przyrody lub fizyka spekulatywna Schellinga była całkowicie niematematyczna, niezwykłe
jest, że mimo to przyrównywał ją do dowodzenia matematycz­
nego. Wielu późniejszych fizyków używało podobnej analogii
z głębszym uzasadnieniem, a nawet zdefiniowało fizykę jako
z natury matematyczną, ale ich motywacje znacząco się róż­
niły od pobudek Schellinga. Pomimo wszelkich różnic istnieje
pewne podobieństwo między retoryką fizyki przyrody Schellinga
48 Schelling 1988, s. 53.
58
Wielkie spekulacje
i koncepcjami fizyki fundamentalnej, które Arthur Eddington
forsował ponad sto lat później i którym będziemy się przyglądać
w rozdziale 4. W pracy z 1799 roku zatytułowanej Pierwszy pro­
je k t systemów filozofii naturalnej {Erster Entw urf eines Systems
der Naturphilosophie) Schelling powtórzył swojąmyśl, że nasza
wiedza o naturze jest w zasadzie wiedzą a p r i o r y c z n ą i że
pochodzi ona z wielkiego prawa, które obejmuje i łączy wszel­
kie zjawiska:
Zakładamy, że wszystkie zjawiska są współzależne w jednym, ab­
solutnym i koniecznym prawie, z którego można je wszystkie wy­
wnioskować. Jednym słowem wszystko, co jest nam znane w na­
ukach przyrodniczych, znamy całkowicie a priori. A zatem to, że
wykonywanie doświadczeń nigdy nie prowadzi do takiej wiedzy,
wyraźnie wynika z faktu, że nie może ono wykroczyć poza siły
przyrody, które wykorzystuje jako środek do osiągnięcia celu49.
Dla większości filozofów przyrody związanych z romanty­
zmem tradycyjna teoria atomowa była niestrawna, szczególnie
w konkretnej wersji wprowadzonej przez Daltona. Koncepcja
niepodzielnych i niezmiennych cząstek materii jako ostatecz­
nych cegiełek była naukowo owocna, ale filozoficznie nie do
przyjęcia. Postrzegano ją często jako przejaw czystego mate­
rializmu i już z tego powodu była odrażająca dla prawdziwych
zwolenników filozofii przyrody. Z drugiej strony nie mogli oni
zaprzeczyć, że teoria atomistyczna Daltona zastosowana w che­
mii działała bardzo dobrze i miała ogromny potencjał wyjaśnia­
jący. Przykładowo dostarczała naturalnego wytłumaczenia sto­
sunków masowych pierwiastków w związkach chemicznych
składających się jedynie z dwóch pierwiastków (takich jak NO,
N 0 2 i N20 ). W związku z tym niektórzy z naukowców epoki ro­
49 Schelling 2004, s. 197.
1. Początki nowoczesnej nauki
59
mantyzmu starali się sformułować alternatywne teorie atomowe,
na przykład przez wprowadzenie ziarnistych elementów jako
zlokalizowanych centrów sił, która to koncepcja miała wspólną
płaszczyznę z teorią opracowaną przez Boskovicia. W rzeczy
samej 0rsted odnosił się z pewną dozą sympatii do projektów
Bośkovicia i Knighta, które przedkładał nad idee sformułowane
przez Daltona. Orsted i Weiss znajdowali się wśród zwolenni­
ków czysto dynamicznej teorii budowy atomu, nie byli jednak
w stanie przenieść swoich pomysłów (które omawiali korespon­
dencyjnie) na grunt rzeczywistej teorii. Schelling również mógł
zaakceptować koncepcję budowy atomu jedynie w wersji atomizmu dynamicznego, uwolnionego od swych związków z mate­
rializmem i fizyką mechanistyczną.
Podczas gdy Schelling był filozofem, lecz nie naukowcem,
0rsted był sławnym fizykiem i chemikiem, a jednocześnie zde­
klarowanym zwolennikiem nowej romantycznej filozofii przy­
rody. Z drugiej strony w większym stopniu został zainspirowany
przez Kanta niż przez Schellinga, a ostatecznie zdystansował
się od filozofii przyrody w wersji tego ostatniego. Podkreślał,
że eksperymenty odgrywają ważną rolę w nauce i że nie ma
sprzeczności między romantycznym postrzeganiem przyrody
a dokładną pracą doświadczalną wykonywaną w laboratorium.
Zasadniczo, jeśli tylko właściwie interpretować eksperymenty,
mogą one wspierać dynamiczny i całościowy pogląd na naturę,
co uważał za sedno programu romantycznego.
W przeciwieństwie do innych filozofów przyrody, 0rsted
miał pełną świadomość, że postęp w nauce zależy od właściwej
równowagi między tradycyjnym i nowym sposobem prowadze­
nia badań. Spekulacje w stylu romantycznym były konieczne,
lecz niewystarczające. W artykule z 1830 roku zamieszczonym
w Encyklopedii edynburskiej zestawił z sobą dwie podstawowe
postawy w stosunku do nauki, które można nazwać podejściem
spekulatywnym i systematycznym. Podczas gdy naukowcy
60
Wielkie spekulacje
z pierwszej grupy koncentrowali się na zasadach i kompletno­
ści, druga grupa postrzegała naukę wyłącznie jako badanie fak­
tów. Pracowali metodycznie w swoich laboratoriach, ,jednak
w swym chwalebnym zapale często tracili z oczu całość, która
jest właściwością prawdy”. 0rsted charakteryzował naukę jako
owocny spór między tymi dwiema postawami, które uważał za
wzajemnie się uzupełniające, a nie wykluczające: „Ci, którzy
szukają boskiej pieczęci na każdej otaczającej ich rzeczy, trak­
tują przeciwne dążenia jako niegodziwe, a nawet bezbożne; na­
tomiast ci, którzy są zaangażowani w poszukiwanie prawdy,
patrzą na swych przeciwników jak na entuzjastów bez jakiej­
kolwiek filozofii, a być może nawet jak na dziwacznych osobni­
ków pogardzających prawdą”50.
Zgodnie z naukowym poglądem podtrzymywanym przez
0rsteda i kilku innych zwolenników romantycznej filozofii
przyrody, ostatecznym celem fizyki jest znalezienie systemu sił,
które przejawiają się w obiektach materialnych i je tworzą. Sama
materia była postrzegana jako epifenomen i dlatego była mniej
interesująca. W jednej ze swoich głównych prac o charaktery­
stycznym tytule Dusza w przyrodzie (Der Geist in der Natur)
0rsted napisał: „Materia sama w sobie jest jedynie przestrzenią
zajmowaną przez pierwotne siły przyrody, dlatego też to z praw,
zgodnie z którymi przedmioty są kształtowane, czerpie swoje
niezmienne właściwości (...) [i] osobliwą istotę”51. Prawa natury
nie wyrażały ograniczonego rozumowania obecnego w ludzkim
myśleniu, lecz wyższą inteligencję, która została ucieleśniona
w przyrodzie, co z kolei stanowiło przejaw myślenia Boga, któ­
rego ludzkość stanowiła część i w którym współuczestniczy.
Całą naturę postrzegano jako porządek rozumu, a zadaniem fi­
lozofa przyrody było poszukiwanie i zgłębienie tego intelektu.
50 0rsted 1998, s. 543.
51 0rsted 1852, s. 450.
1. Początki nowoczesnej nauki
61
Istniał wyraźnie racjonalistyczny, a nawet kartezjański ele­
ment koncepcji praw przyrody 0rsteda, które starał się przed­
stawić jako prawa rozumu; dostęp do nich miało jedynie kilka
wybranych jednostek - geniuszy. Nacisk kładziony na umysł
lub „duszę” przyrody doprowadził go do przekonania, że pewne
prawa fizyki są prawdziwe a p r i o r y c z n i e . Przykładowo
uważał (niesłusznie), że prawo bezwładności jest spełnione
a priori, iż jest to „oczywista konieczność rozumu”. W dziele
Dusza w przyrodzie wyraził swój pogląd w następujący sposób:
Widzimy, że one [prawa natury] tak doskonale harmonizują z Ro­
zumem, że możemy założyć zgodnie z prawdą iż harmonia praw
przyrody polega na ich dostosowaniu do dyktatu Rozumu, lub ra­
czej przez zgodność praw Przyrody i praw Rozumu. Szereg praw
przyrody, które w swoim działaniu stanowią istotę wszystkiego,
może być postrzeganych jako naturalna myśl lub bardziej popraw­
nie jako naturalna koncepcja; a ponieważ wszystkie razem prawa
przyrody tworzą nic innego jak jedność, cały świat jest wyrazem
nieskończonej wszechogarniającej idei, która jest nierozerwalnie
powiązana z nieskończonym Rozumem, żyjącym i działającym
we wszystkim. Innymi słowy, świat jest objawieniem połączo­
nych mocy Stworzenia i Rozumu Bóstwa52.
Ten fragment podsumowuje wiele elementów filozofii wła­
ściwej dla romantycznej koncepcji nauki i przyrody, w tym jej
wymiarów religijnych. Sugeruje również, że dążenia naukow­
ców epoki romantyzmu nie były całkowicie odrębne od poszuki­
wań ostatecznej teorii prowadzonych przez innych naukowców.
Schelling w swym dziele ldeen... poświęcił cały rozdział
teorii Le Sage’a, którą wykorzystał do całościowej krytyki pod­
staw fizyki mechanicznej. Widział w systemie Le Sage’a rodzaj
52 Ibid., s. 450-451.
62
Wielkie spekulacje
1. Początki nowoczesnej nauki
63
fizyki teoretycznej - fizykę „hiperfizyczną”, jak ją nazywał która była abstrakcyjna, hipotetyczna i kompletnie dystansowała
się od doświadczenia. „Cały ten system wyrasta z abstrakcyj­
nych pojęć, których nie można wyrazić za pomocąjakiejkolwiek
intuicji - narzekał. - Jeśli odwołamy się do sił ostatecznych,
to w ten sposób bezwarunkowo przyznamy, że stoimy na gra­
nicy możliwego wyjaśnienia”. Ponadto krytykował całościowe
podejście fizyka z Genewy, które „rozpoczyna się p o s t u l a ­
t a m i , następnie na tych postulatach buduje m o ż l i w o ś c i ,
a na końcu twierdzi, że rzekomo stworzyło system, który nie
pozostawia miejsca na wątpliwości”53. W zastrzeżeniach Schellinga do systemu Le Sage’a nie chodziło tak naprawdę o jego
spekulatywność - nie miał nic przeciwko tej jakości - lecz ra­
czej o to, że prezentował abstrakcyjny i mechanistyczny rodzaj
spekulacji zamiast prawidłowego w postaci romantycznej fizyki
spekulatywnej.
Zwolennicy romantycznej filozofii naturalnej uważali ją za
ruch rewolucyjny, odważną próbę obalenia starej i ustanowienia
nowej nauki na podstawie ideałów holistycznych i antymaterialistycznych. Chociaż ta rewolucja nie powiodła się, nie przeszła
zupełnie bez echa. Przynajmniej częściowy postęp w tym okre­
sie, zwłaszcza w elektrochemii, elektrodynamice i wczesnej ter­
modynamice, nastąpił bezpośrednio pod wpływem romantycz­
nego podejścia do nauki. Najistotniejszym jego aspektem było
prawdopodobnie odkrycie elektromagnetyzmu przez 0rsteda,
który w dużej mierze opierał się na swojej romantycznej wierze
w jedność sił. Innym ważnym rezultatem było zaobserwowanie
przez Rittera światła ultrafioletowego i jego pionierskie prace
w dziedzinie elektryczności woltaicznej, wówczas powszechnie
znanej jako galwanizm.
Pomimo tych i innych osiągnięć, w latach czterdziestych
XIX wieku filozofia przyrody zaczęła chylić się ku upadkowi
i ostatecznie została zastąpiona pozytywistyczną koncepcją na­
uki. Wkrótce zaczęła być ukazywana w niekorzystnym świetle
jako fantazyjne i spekulatywne podejście, które było bardziej
antynauką niż alternatywną nauką. To właśnie w ten sposób
wielki chemik Justus von Liebig przedstawił ją w 1840 roku,
gwałtownie atakując pozostałych zwolenników „fałszywej Bo­
gini” o imieniu filozofia przyrody, która „obiecuje im światło,
ale nie trudzi się otwarciem im oczu [i] dostarcza im wyniki
bez wykonywania obserwacji lub eksperymentu”. Według Liebiga działalność romantycznych filozofów przyrody można było
określić jako „czarną śmierć stulecia”54.
53 Schelling 1988, s. 169 i 161.
M Przemówienie z 1840 r., cyt. za: Brock 1997, s. 68.