Kaip fizika atsako į filosofinius klausimus [Mokslo populiarinimo konkursas]

Darbai į konkurso pašto dėžutę plūsta taip, kad vos spėju skelbti. Štai ir keturioliktasis darbas. Jo autorius – Ignalinos gimnazijos dešimtokas Giedrius Pakalka. Giedrius mums pasakoja apie tai, kaip fizika padeda atsakyti į filosofinius klausimus. Skaitykite, kaip visada, po kirpsniuku. O perskaitę pagalvokite, gal norite sudalyvauti ir patys; konkursas pratęstas, taigi laiko turite dar nemažai.

 

Kaip fizika padeda atsakyti į filosofijos klausimus?

Giedrius Pakalka

Fizika dažnai laikoma technikos pagrindu, o moderniosios fizikos specialistai, kalbantys apie nemažai visuomenės daliai nesuvokiamus dalykus laikomi keistuoliais, kurių darbas visiškai nenaudingas. Visgi, fizika gali padėti atsakyti į klausimus, dėl kurių nuo senų laikų ginčijasi filosofai. Pavyzdžiui, šiuolaikinė fizika, ypač astronomija, kosmologija, paaiškina ar bent jau bando atsakyti į klausimą kas yra laikas, kodėl jo kryptis yra tokia, o ne kitokia. Galima priartėti prie atsakymo į klausimą ar žmogus turi laisvą valią ir ar gamtoje būna begalinių objektų…

Taigi, kas tas laikas, kuo praeitis skiriasi nuo ateities? Fizikams gana sienai žinomas Jungo arba dvigubo plyšio eksperimentas. Jo esmė tokia: lazeriu šviečiama ant plokštelės su dviem plyšiais. Pro plyšius praėjusi šviesa interferuoja – vadinasi, šviesa yra banga. Visgi, naudojant fotonų detektorius, aptinkami fotonai – atrodo, kad šviesa yra dalelių srautas. Kad ir kaip neįprasta, jeigu ieškoma banginių šviesos reiškinių, tai šviesa „elgsis“ kaip banga, o jeigu ieškoma dalelių, šviesą sudarys dalelės. Atrodo, kad šviesa „žino“, koks eksperimentas atliekamas. Amerikiečių fizikas J. A. Vileris (J. A. Wheeler) 2006 metais atliko kiek kitokį eksperimentą: jau šviesai perėjus per plyšius apsispręsdavo ar ieškoti dalelių, ar bangų. Pasirodo, šviesa „žino“ ir apie vėlesnius eksperimentus! Kosmologas G. Ellis bando tai paaiškinti tuo, kad Visata laikui bėgant „kristalizuojasi“: galima pakeisti ateitį, kuri dar „nesusikristalizavusi“, bet praeities – ne. Tuo tarpu dabartis dar nėra visiškai „susikristalizavusi“, galima pakeisti ir netolimą praeitį.

Paprastai mums atrodo, kad laikas juda į priekį. Iš tiesų, ledo kubelis, ištirpęs šiltame vandenyje niekada nebeatsikurs. Tai nulemia antrasis termodinamikos dėsnis, kuris nurodo, kad entropija (sistemos „netvarka“) nuolat didėja. Tačiau tai nenurodo laiko „tekėjimo“ krypties – iš tiesų laikas niekur nejuda, tai tiesiog nurodo pasaulio asimetriją laike. Visgi, kiti fizikos dėsniai, kaip energijos tvermės dėsnis, galioja laike tiek į priekį, tiek atgal. Kyla klausimas: kodėl Visatos pradžioje entropija buvo maža? Kodėl laikas turi kryptį? Vienas galimų atsakymų į šį klausimą (sukurtas fizikės L. Mersini-Houghton) – tai, kad gyvename multivisatoje, sudarytoje iš daugelio Visatų. Nors multivisatoje laikas krypties neturi, atsiradusioje naujoje Visatoje informacija apie multivisatą prarandama ir laikas įgyja kryptį. Negana to, šią hipotezę galima patvirtinti eksperimentiškai, nes multivisatoje esančios Visatos veikia viena kitą! Kitas galimas paaiškinimas, sukurtas fiziko R. Penrouzo (R. Penrose), teigia, jog mūsų gyvenamas Visatos laikotarpis tėra viena iš daugelio buvusių ir būsiančių erų. Šioje eroje entropija didėja, bet tai yra ne pirminė būsena, o ankstesnio Visatos vystymosi rezultatas.

Daugeliui žmonių atrodo, kad jų veiksmai yra nulemti protingo ir laisvo apsisprendimo. Tuo paremta mūsų moralė, teisė ir netgi kultūra. Klasikinė, Niutono, fizika teigė, kad jeigu žinai viską apie konkrečią sistemą tam tikru laiko momentu, gali pasakyti, kas bus ateityje. Vadinasi, Visata deterministinė ir viskas nulemta iš anksto. Vis dėlto, mes negalime žinoti pakankamai, kad nustatytumėme, kas bus ateityje. Tam reikėtų žinoti viską apie Visatą tam tikru metu. S. Hokingas (S. Hawking) teigia, kad laisva valia yra efektinė teorija, kuri nors ir nėra tiksli, paaiškina mūsų pasaulį, ir mums pakanka laisvos valios iliuzijos. Tačiau XX amžiuje sukurta kvantinė mechanika sukėlė abejonių determinizmu. Remiantis kvantine mechanika, galima tik pateikti vieno ar kito įvykio tikimybę. Matematikos profesorius J. Konvėjus (J. Conway) įrodė, kad jeigu žmonės turi laisvą valią, tai ir fizikinių dalelių „veiksmai“ negali būti nulemti praeityje. Visgi šis mokslininkas atkreipia dėmesį į tai, kad atsitiktinumas nėra tas pats kaip ir laisva valia, nors ir atsitiktinumas, ir laisva valia yra ne nulemti iš anksto, o „atsiranda“ vykstant veiksmui. Tai, jog Visata nėra deterministinė, nebūtinai reiškia, kad turime laisvą valią. H. Everetas (H. Everett) pasiūlė tokią idėją: po kiekvieno veiksmo pasaulis „suskyla“ į kelis. Viename pasielgta vienaip, kitame – kitaip. Prieš pasirinkimą atrodo,  kad  laisvos valios nėra (iš tiesų įvyks abu įvykiai), bet vienoje pasaulio „atšakoje“ atrodo, kad buvo pasirinkta laisvai.

Dar vienas filosofijos ir fizikos bendras klausimas – begalybės. Aristotelis begalybes skirstė į tokias, kurių stebėti realiai neįmanoma (kaip neįmanoma pamatyti begalinio dydžio Visatos). Antroji begalybių rūšis – tai tokios begalybės, kurias įmanoma pastebėti ir išmatuoti. Pavyzdžiui, juodoji skylė – tai begalinio tankio objektas. Visgi, šių, realiųjų begalybių, begalinių objektų egzistavimas yra diskutuotinas. Fizikai mano, kad yra mažiausias įmanomas ilgis – Planko ilgis (maždaug 10-35 metrų). Negali būti be galo mažo ilgio objektų. Fizikas J. D. Barou (J. D. Barrow) siūlo skirti matematines, fizikines ir transcendentines begalybes (pastarosios – tai tos, kuriomis domisi filosofai). Kiekvienu tipu galima tikėti arba ne. Jeigu esame tikri, kad egzistuoja matematinės begalybės, tai nereiškia, jog egzistuoja ir fizikinės. Tai, ar Visata yra begalinė, ar ne, turi įtakos temperatūros svyravimams foninėje mikrobangų spinduliuotėje. Tokiu būdu ateityje galbūt bus galima atsakyti į šį klausimą.

Tai tik keli iš daugelio galimų pavyzdžių. Šiais laikais yra daug mokslinių tyrimų ir daug galimybių juos apžvelgti, interpretuoti. Ankstesniais laikais filosofai galėjo tik kelti klausimus apie tai, kaip Visata atsirado ir ar ji begalinė. Šiuolaikinės technologijos leidžia bent jau priartėti prie atsakymo į šiuos klausimus. Kaip teigia J. Barou, tai Niutonas būtų pavadinęs eksperimentine filosofija, kur į filosofinius klausimus galima atsakyti pateikiant įrodymų.

 

Informacijos šaltiniai:

http://plus.maths.org/content/science-fiction-science-fact-what-time-0
http://plus.maths.org/content/science-fiction-science-fact-there-free-will
http://plus.maths.org/content/establishing-philosophy-cosmology
http://plus.maths.org/content/puzzle-time-0
http://plus.maths.org/content/do-infinities-exist-nature-0
http://www.fqxi.org/community/articles/display/152
http://www.fqxi.org/community/articles/display/135
S. Hawking, L. Mlodinow. Didysis projektas

9 komentarai

  1. Sveikinu Giedrių, kaip dešimtokui tai super rašinys. Ateity galbūt sužinosi, kad yra ir tokių filosofijos sričių, kurios neprašo fizikos pagalbos.
    Mano subjektyvia nuomone yra viena klaidelė – Planko ilgis yra ne mažiausias, o mažiausias, kurį galime išmatuoti.

    1. Tiksliau būtų sakyti „mažiausias ilgis, turintis fizikinę prasmę“. Su šiuolaikinėmis technologijomis dar labai toli mums iki Planko ilgių matavimo.

  2. Ačiū už patikslinimą, Laiqualasse.
    Papildymas Giedriui – yra daug filosofinių mokyklų. Tu čia aprašei empiristinės filosofijos santykį su mokslu. Ir labai gerai.

  3. Blemba jus zmones ismoksit kada nors gerai saltinius padaryt? Ko jus metat bloka nukopintu site’ u linku? Jau bloga net ziuret. Jei nieko kito be interneto nenaudojat tai bent pasidomekit kaip Bibliografija normalia padaryt. Kad ir elementariausias http://www.bibme.org/

    1. Na jau, nereikia taip piktai :) Gal žmonėms tai pirmas bandymas kažką panašaus rašyti?

    2. kad jau žmonės pyksta(si), tai negaliu nepastebėti, kad konkurso sąlygose parašyta: „kartu su tekstu turi būti pateikiami informacijos šaltiniai, kuriais remiantis parengtas tekstas. Naudotų šaltinių sąrašas neįeina į 10 tūkst. ženklų limitą ir viešai publikuojamas NEBUS, nebent autorius to pageidauja.“ Ar visi autoriai to tikrai pageidavo?..

      1. Pageidavo ne visi, tik kai kurie. Tačiau kiekvienam autoriui, paskelbęs jo tekstą, daviau nuorodą ir paprašiau parašyti, jei kažkas nepatinka. Niekas neprikibo prie šaltinių viešinimo.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *