Fizyka jest tym obszarem działalności człowieka, na którym próbuje on dociec i sformułować najbardziej fundamentalne prawa natury. Marzy się o jakiejś wszechogarniającej teorii, która za pomocą właściwego formalizmu matematycznego dobierze się do samego sedna sprawy i ogarnie wszystkie podstawowe własności materii. Czy to jest możliwe i czy kiedyś się spełni ?

Fizyka opisuje świat tworząc odpowiednie modele. Model taki to pewna konstrukcja matematyczna i zakotwiczone w niej równania. Pozwalają one ilościowo przewidywać wyniki naszych poczynań empirycznych. Jeśli zgodność przewidywań z otrzymanymi rezultatami jest wystarczająca w granicach dostępnej dokładności to model możemy uważać za satysfakcjonujący. Mechanika kwantowa uznawana jest obecnie za wysoce zadawalający model zjawisk na poziomie mikro. Również bazujący na niej tzw. standardowy model budowy materii i oddziaływań (model kwarkowo leptonowy wraz z opisem oddziaływań w języku odpowiednich grup symetrii) wprowadza sporo ładu w mrowie cząstek elementarnych. Nie brak w tym modelu pewnych luk i słabych punktów, z których fizycy doskonale zdają sobie sprawę i dążą do zbudowania jeszcze doskonalszego modelu.

Model kwarkowy zakwestionował elementarność hadronów. Cała bardzo liczna klasa cząstek straciła właściwie prawo do przymiotnika „elementarne" (tak jak wcześniej atom przestał oznaczać niepodzielność). Jednocześnie model kwarkowy postawił fizyków wobec nowej zaskakującej sytuacji. Nie możliwe okazało się wyodrębnienie pojedynczych kwarków z hadronów. Po raz pierwszy zetknięto się z sytuacją, kiedy złożony twór jakim wydaje się być hadron nie daje się rozłożyć na swoje prostsze (elementarniejsze) składniki. Postawiło to w nowym świetle problem realności istnienia kwarków. Problem ten jeszcze trudniejszy był chyba do przyswojenia przez filozofów fizyki niż przez samych fizyków, którzy w ramach matematycznego formalizmu znaleźli uzasadnienie dla tej nowej sytuacji. Istnieją wprawdzie dość mocne poszlaki sugerujące, że w pewnych ekstremalnych sytuacjach zdarzających się być może we wnętrzach gwiazd neutronowych oraz w pierwszych chwilach kosmologicznego Wielkiego Wybuchu, przy ogromnych gęstościach energii mógłby istnieć stan materii nazywany roboczo „zupą kwarkowo gluonową", jednak w skali naszych badań laboratoryjnych kwarki i gluony pozostają uwięzione w obrębie hadronu przez tzw. oddziaływania supersilne „kolorowe". Drugą grupę elementarnych składników materii tworzą leptony, które dla odmiany bardzo dobrze „czują się" jako byty indywidualne. W modelu standardowym mamy także kwanty pól przenoszących oddziaływania pomiędzy kwarkami i/lub leptonami — a więc fotony, bozony W i Z oraz gluony. Otwartym pozostaje problem wbudowania w to wszystko kwantowej grawitacji.

Czy można, patrząc na cały ten kompleks zjawisk zachodzących na poziomie modelu kwarkowo leptonowego (wraz z podstawowymi oddziaływaniami) opisywać go w terminach wspominanej tu koncepcji procesów? Wydaje się to całkiem możliwe i dość pożyteczne. Nie mam tu na myśli formalizmu matematycznego, który jest taki jaki jest niezależnie od tego co i jak mówimy słowami. Chodzi o próbę w miarę trafnego mówienia o tym co z tego formalizmu wynika i to mówienia językiem zbliżonym do potocznego. Określając leptony i kwarki (a także wymienione nośniki oddziaływań) mianem PROCESÓW (a nie obiektów) łatwiej zaakceptuje się sytuację częstych przemian jednych cząstek w drugie a także pojawianie się i znikanie cząstek. Nie jest to wyłącznie moja osobista opinia. Powtarzam tu raczej pojawiające się coraz częściej opinie innych fizyków oraz filozofów i metodologów fizyki. Hadron — według takiego obrazu — to pewien kompleks procesów, które mogą dziać się tylko w zespole (a nie oddzielnie) i które my nazwaliśmy kwarkami oraz gluonami. Leptony to procesy mogące dziać się indywidualnie ale także mogące wpływać na siebie wzajemnie generując inne procesy.

Zdaję sobie w pełni sprawę z tego, że to „procesowe" spojrzenie na składniki mikroświata to trochę objaśnianie nieznanego przy pomocy niewiadomego. Nie potrafimy odpowiedzieć na pytanie — jak i w czym taki proces się dzieje lub jaka jest właściwie jego natura. Wartość „procesowego" spojrzenia upatruje się głównie w tym, że jest ono obiecującą alternatywą dla spojrzenia atomistycznego, które stosowane na poziomie kwantowym prowadzi do różnych paradoksów i nieporozumień oraz przyprawia o dyskomfort psychiczny.

Fizyka tworzy i chyba będzie nadal tworzyć coraz oryginalniejsze modele matematyczne penetrujące coraz głębiej strukturę rzeczywistości. Odsłaniają one coraz bardziej osobliwe własności, o których coraz trudniej jest mówić potocznym językiem. Nie wiemy co ukaże się nam gdy zaczniemy ocierać się o tzw. próg skali planckowskiej. Czy będzie to proces nazywany dziś roboczo superstruną, czy też jakiś inny kompleks procesów, które na poziomie odległym od planckowskiego odbieramy jako przestrzeń i czas. Pamiętać jednak trzeba, że znakomity nawet model świata fizycznego jest tylko modelem a nie samą rzeczywistością. To trochę tak (tu znowu pewna metafora) jak manekin udający człowieka jest jakimś tam modelem, sporo bowiem mówi o tym jak zewnętrznie wygląda człowiek. Jeśli nawet wypełnimy tego manekina superelektroniką i automatyką tak, że będzie chodził, mówił i symulował wiele innych ludzkich zachowań to jednak samym człowiekiem on nie będzie. Będzie tylko jego modelem oddającym pewne aspekty człowieka. Modele fizyczne też są po trochu takimi manekinami. Coraz doskonalszymi i oddającymi coraz szerszy zakres zjawisk, ale jednak bliżej im do tego manekina. Już staruszek Kant z Królewca uświadamiał nam, że poznawać świat możemy jedynie poprzez modele zaś tzw. przez niego „rzecz sama w sobie" nie jest w tym procesie poznawana (i być może nie jest poznawalna). Wydaje się, że rezultaty współczesnej fizyki coraz bardziej przyznają mu rację w tym zakresie.

Cóż to bowiem znaczy, że tworzymy modele. To nasz mózg, otrzymując mnóstwo rozmaitych informacji o zjawiskach jakoś to porządkuje i przetwarza. Nie wiemy zbyt dobrze jak to się dzieje. To także jakiś niezwykle złożony kompleks procesów. Jeśli kiedyś uda nam się je poznać i zrozumieć (zamodelować) to być może lepiej wówczas zrozumiemy, jak mają się tworzone przez nas modele do rzeczywistości — do owej „rzeczy samej w sobie". Jednak my sami wraz ze swoimi mózgami jesteśmy częścią całej tej rzeczywistości rozpiętej pomiędzy skalą planckowską a skalą Wszechświata. Jesteśmy częścią usiłującą ogarnąć całość. Nie wiem czy i na ile taki ambitny program najgłębszego poznania ma szansę powodzenia. Być może chociaż w pewnym zakresie da się go kiedyś zrealizować. W końcu nauka i jej rozwój to także ciągły proces.

• M. Heller — Filozofia świata; wyd. Znak, 1992.
• M. Heller — Wszechświat u schyłku stulecia; wyd. Znak, 1994.
• M. Heller — Mechanika kwantowa dla filozofów; wyd. Biblos, 1996.
• R. Penrose — Makroświat, mikroświat i ludzki umysł; wyd. Prószyński & S-ka, 1997.
• L. Smolin — Trzy drogi do kwantowej grawitacji; wyd. CiS, 2001.
• M. Tempczyk — Fizyka a świat realny; PWN, 1986.

Po przeczytaniu tego tekstu, czytelnicy często wybierają też: Kwantowa szarlataneria Światło ludzkie na zdjęciach

Comment on this article..   See comments (9)..

Send text to e-mail address..

Print-out version..    PDF    MS Word