Porządek i Przygodność ebook

Porządek i przygodność

Krystian Zawistowski

Porządek i przygodność

1

Teza główna i streszczenie.

1.1

Porządek i przygodność.

1.2

Znaczenie filozofii Duhema w historii fizyki

2

Fizyka do XIII w.

2.1

Filozofowie jońscy

2.2

Od Heraklita do Platona

2.3

Fizyka Arystotelesa

2.3.1

Formy i zasada indukcji

2.3.2

Problem “arche”.

2.3.3

Cztery przyczyny

2.3.4

Natura.

2.3.5

Ruch naturalny i miejsce.

2.3.6

Konieczność, błędy natury i czas.

2.4

Arystoteles oczami fizyka.

2.5

Problemy fizyki Arystotelesa.

2.6

Wszystko według miary liczby i wagi.

2.7

Dynamika Jana Filopona.

2.8

Scholastycyzm

3

Fizyka od XIII w.

3.1

Rewolucja naukowa 1277 roku.

3.2

Scholastyczna teoria wielkości fizycznej.

3.3

Czas i abstrakcja

3.4

Teoria Impetu

3.5

Miejsce, wielość światów i grawitacja

3.6

Prawo spadku swobodnego

3.7

Porządek świata u Newtona i Eulera

Title Page

Table of Contents

1 Teza główna i streszczenie.

1.1 Porządek i przygodność.

Pośród prekursorów fizyki XX w. trzeba wymienić książkę “Teoria fizyczna”1 Pierre Maurice Duhema, wydaną w 1908. Praca trafnie wskazała wady sensualizmu2 i mechanicznej wizji świata i przywróciła na nowo wizję abstrakcyjnego, matematycznego opisu porządku świata. Metoda Duhema pasuje dobrze do współczesnej fizyki3, według opinii samych jej twórców45.

Metoda ta znajduje też uzasadnienie w historii nauki. Duhem, jako wybitny historyk fizyki6, jest głównym adwokatem historycznej ciągłości fizyki. By zobaczyć tą ciągłość, należy oczyścić fizykę z tego co nie jest możliwe do rozstrzygnięcia przez doświadczenie. Zostawić należy to, co jest niezbędne, by teoria mogła przewidywać nowe zjawiska: abstrakcyjną, matematyczną formulację teorii i procedury pomiarowe.

Oto główne poglądy Duhema na metodę fizyki.

W tym sensie teorie naukowe są prawdziwe; możemy to stwierdzić przez doświadczenie9:

Najwyższym testem uznania klasyfikacji za prawdziwą jest zażądać, by przewidziała ona zawczasu rzeczy, które staną się wiadome dopiero w przyszłości. Gdy wynik eksperymentu potwierdza predykcje, jakie otrzymaliśmy z teorii, czujemy wzrost przekonania, że relacje ustalone przez nasz umysł między abstrakcyjnymi koncepcjami istotnie odpowiadają relacjom między rzeczami.

Opisowa, matematyczna część teorii jest prawdziwa – w takim sensie, że opisuje prawdziwy porządek świata.

Duhem jest więc realistą, uznając, że teorie zdradzają prawdę o naturze. Pogląd ten był krytykowany: np. Popper odpowiada, że prawdziwość jest poza zasięgiem nauki; teorie to domysły, które poddajemy testom, by je obalić. To zarazem przekreśla nadzieje na prawdziwość teorii, nieważne ile razy do tej pory zadziałała. Duhem znalazł o wiele bardziej elegancką odpowiedź na to zagadnienie10:

Gdy postęp fizyki eksperymentalnej idzie przeciwko teorii i zmusza ją do modyfikacji albo transformacji, czysto reprezentacyjna część teorii wchodzi niemal w całości w skład nowej teorii, przynosząc do niej spadek całego wartościowego dobytku starej teorii, podczas gdy część wyjaśniająca jest odrzucona, by zrobić miejsce dla nowych wyjaśnień.

Poznanie porządku świata nie ulega obaleniu, lecz ciągle poznajemy go coraz dokładniej. To część wyjaśniająca jest czasem zastępowana. Oto teza druga, według której wyjaśnienia praw fizyki są przygodne:

Różne wyjaśnienie zjawisk fizyki są możliwe, o ile dają się uzgodnić z doświadczeniem. Teorie fizyczne opisują uporządkowane zależności między mierzalnymi wielkościami, nie zaś wyjaśnienia przyczyn tych zależności. Ta teza może być pozornie kontrowersyjna, nawet dla fizyków, (albo też szczególnie dla nich). A Duhem formułuje ją nawet bardziej “radykalnie”:

Wszystko co dobre w teorii, dzięki czemu teoria wydaje się reprezentować prawo natury i co umożliwia przewidywać nieznane fakty, możemy znaleźć w części opisującej; wszystko to zostało odkryte przez fizyka, gdy nie pamiętał o szukaniu wyjaśnień. Z drugiej strony cokolwiek jest fałszywe w teorii i obalane przez fakty jest znalezione ponad wszystko w części wyjaśniającej11.

Duhem wskazuje na nieusuwalną wątpliwość i nieokreśloność powyższych wyjaśnień i zbyteczne przywiązanie fizyki do metafizyki12. Obrazy mogą być cennym narzędziem, ale to nie sprawia, że są prawdziwe. Duhem jako fizyk był teoretycznym purystą, zainteresowanym abstrakcyjnymi systemami aksjomatów. To jednak osobisty wybór, a nie zasada metodologiczna13:

Nie chcę sugerować braku intelektualnego liberalizmu u Duhema: “Najlepszy sposobem promowania postępu nauki jest pozwolić każdemu rodzajowi intelektu rozwijać się na własnych zasadach i spełniać się po swojemu; to znaczy, pozwolić silnym umysłom karmić się pojęciami abstrakcyjnymi i ogólnymi zasadami i pozwolić obfitym umysłom konsumować rzeczy widoczne i namacalne” Duhem krytykuje sensualistów za mylenie słomy słów z ziarnem istoty rzeczy.

Można rzec więcej: intuicyjny umysł może skorzystać z tych zasad, by zmaksymalizować swoje szanse; im więcej obrazów wymyśli i im swobodniej nimi manipuluje i im bardziej szuka w nich defektów tym lepiej. Ograniczenie się do jednego zestawu obrazów równa się stagnacji, a uznanie go za całkowicie prawdziwy i ogólny jest błędne. Podamy parę przykładów zastosowania Tezy 2.

By w ogóle uważać wyjaśnienia za prawdziwe należałoby odrzucić stare, Newtonowskie (jako obalone) i przyjąć nowe na gruncie teorii Einsteina. W praktyce jednak fale mechaniczne, planety Układu Słonecznego14, wahadła, samochody i wiele innych systemów opisujemy nadal równaniami Newtona. Co więcej, inżynierowie i fizycy, którzy się tym zajmują, posługują się obrazami fizyki klasycznej i istnienie Ogólnej Teorii Względności jest dla nich prawie bez znaczenia15. Obrazy powstałe na gruncie teorii Newtona są nadal niezbędne do rozwiązywania problemów, mimo, że teoria ta jest rzekomo obalona. Podsumowując, uważanie obrazów za prawdziwe, albo fałszywe tworzyłoby problemy.

Kolejny przykład jaki podamy był kluczowy dla sformułowania filozofii Duhema:

W efekcie mechanikę można sformułować w sposób czysto abstrakcyjny, bez odniesienia do wyjaśnień, obrazów i przyczyn. Zasadę wariacyjną wynaleziono w XVIII w. jako ogólną zasadę, z której można wyprowadzić równania wielu układów fizycznych (nie odnosząc się przy tym do istniejących teorii). Wybitni fizycy XIX w. (np. Maxwell, Poincare)16 uznali to za potwierdzenie starego projektu zredukowania fizyki do mechaniki: jeśli można coś opisać lagranżjanem, to znaczy, że jest to równoważne systemowi mechanicznemu.

Duhem zwalczał ten punkt widzenia. Jego zdaniem to abstrakcyjny formalizm tworzy dobrą teorię, nie zaś mechaniczne wyjaśnienia. “Dobra teoria” to taka, którą da się przetestować i ewentualnie obalić, zaś wyjaśnienia mechaniczne falsyfikowalne nie są17. Ta właśnie cecha jest kluczowa dla postępu, sądzi Duhem18:

...[fizyk, którego nie zadowala znajomość fizyki z aktualnych plotek] zobaczy, że abstrakcyjna teoria, dojrzała dzięki cierpliwej pracy, weźmie w posiadanie nowe terytoria odkryte przez doświadczalników (...) Zobaczy też jasno, że fizyka atomistów, skazana na ciągłe starty od zera, nie wydaje się zmierzać przez ciągły postęp do doskonałej formy teorii fizycznej.

Odkrycia XX wieku przyznały jego metodzie rację: teoria eteru w swojej XIX-wiecznej formie została obalona, cząstki materii nie oddziałują według zasad mechaniki klasycznej, a zasada wariacyjna może być użyty do sformułowania Ogólnej Teorii Względności, mechaniki kwantowej i kwantowej teorii pola – bez związku z mechaniką klasyczną. Duhem mylił się, będąc sceptycznym wobec Szczególnej Teorii Względności i mechaniki statystycznej, ale zarazem po paru dekadach jego zasady zatryumfowały w fizyce.

Jako fizyk zastosował tą zasadę do sformułowania termodynamiki w oparciu o formalizm wariacyjny, przez co też włączył się w głośny spór fizyki końca XIX w. traktujący o tym, czy atomy istnieją, czy nie. Nie odpowiedział wprost, za to wskazał, że atomy nie są konieczne dla termodynamiki.

Abstrakcyjną, matematyczną teorię trzeba połączyć z rzeczywistością: zmierzyć i zinterpretować wielkości liczbowe, które zostaną przypisane symbolom. Duhem sądzi, że:

Oto przykład:

To jeszcze nie wszystko20, bo bez skali wysokość słupa cieczy informuje nas o zależności relatywnej: jedno ciało jest cieplejsze, inne chłodniejsze. By mierzyć ciepłotę w sensie absolutnym trzeba stworzyć skalę termometru przez odniesienie się do konkretnych faktów: np. punktu topnienia i wrzenia wody, jak to się przyjęło w zwyczajowej skali Celsjusza. To tworzy kolejne powiązania teoretyczne (przemiany fazowe wody zależą np. od ciśnienia).

Inny przykład Duhem pożycza od Poincare21:

Poincare zauważa, że “prąd nie płynie bo galwanometr wskazuje 0” znaczy zupełnie coś innego, niż w codziennym francuskim, natomiast fizycy mówią między sobą w ten sposób, ze względu na wygodę. Asystent myśli o całym układzie, nie o zależności prądu od wskazań galwanometru. Galwanometr może podać bardzo dokładną wartość natężenia, ale jest to złożony instrument, który może nie zadziałać (np. można go łatwo spalić, puszczając zbyt wielki prąd). Żarówka i bąble w elektrolicie są pewniejszą wskazówką tego czy prąd płynie, czy nie, bo są proste (choć nie dają dokładnej wartości prądu).

Duhem podsumowuje23, że doświadczalnik myśli o dwóch różnych reprezentacjach swojego eksperymentu; jedna z nich to konkretny układ, który zbudował i którym manipuluje, drugi to teoretyczna interpretacja: abstrakcyjny, wyidealizowany schemat układu, do którego stosuje formuły fizyczne. Postęp fizyki tworzy coraz doskonalszą odpowiedniość układów rzeczywistych i abstrakcyjnych schematów.

Ta własność wydaje się szczególna dla fizyki nowożytnej. Zobaczymy, że starożytna astronomia i geometria świeciła tryumfy akurat tam, gdzie teoretyczna interpretacja jest prosta: by mierzyć kąty i odległości wystarczy pojęcie przestrzeni. Powyższa dyskusja o teoretycznej interpretacji jest ściśle związana z kolejną kluczową obserwacją Duhema:

Asystent Poincare widząc zero na galwanometrze i świecącą żarówkę nie może być natychmiast pewien, co się zepsuło. Może obwód jest przerwany? Cewka spalona? Obok jest inny magnes? Dopiero gdy przetestuje przyrząd w izolacji, albo użyje innego miernika może odkryć przyczynę. Ostatnio widzieliśmy taki problem w eksperymencie OPERA w 2012, gdzie początkowe doniesienia o anomalnej prędkości nadświetlnej neutrin wyjaśniono przez problemy w układzie synchronizacji zegarów.

Gdy zaś eksperymentator widzi ewidentną anomalię, która wytrzymuje wszelkie testy, należy zmienić interpretację teoretyczną: zebrać dane o nowym zjawisku i spróbować je opisać. To jest na ogół pracochłonne, bo nawet wtedy24:

Poprawne działanie galwanometru w przedstawionym obwodzie wymaga założeń: prawdziwości prawa Ampera, prawa sprężystości Hooke (cewka jest na sprężynie), tezy, że bateria produkuje prąd stały i innych. By opisać tor komety prawem Newtona25 należy znać jej prędkość, masy i pozycje ważniejszych ciał Układu Słonecznego (i założyć, że innych istotnych mas nie ma). Należy też założyć opory ruchu (lub ich brak), wpływ promieniowania Słońca (lub jego brak). Gdy wynik obserwacji jest inny od oczekiwań, jakiekolwiek z tych założeń może ulec modyfikacji, którą tylko dalsze badania mogą wskazać. Fizyka jest złożonym systemem połączonych i niemożliwych do rozseparowania hipotez, wskazuje Duhem – i odróżnia ją to od innych dziedzin nauk przyrodniczych.

Rozwój tego systemu jest możliwy kosztem mozolnych wysiłków na polu teorii, coraz większej precyzji pomiarów i coraz doskonalszych interpretacji doświadczenia. To wszystko zaś jest możliwe tylko dlatego, że pomiary i interpretacje stworzone dawno temu zachowują swą aktualność: istnieje bowiem niezmienny i uniwersalny porządek świata, jak wskazuje Teza 1, i fizyka nie istniałaby gdyby go nie było. Einstein ujął tą prawdę następująco26:

Ktoś mógłby (tak, nawet powinien) oczekiwać świata podlegającego prawom tylko na tyle, na ile porządkujemy go w naszej inteligencji. Uporządkowanie takie byłoby jak alfabetyczne ułożenie słów w języku. Kontrastuje z tym na przykład porządek stworzony przez teorię grawitację Newtona, który jest zupełnie inny. Nawet jeśli aksjomaty teorii są zaproponowane przez człowieka, sukces takiego projektu zakłada wysoki stopień uporządkowanie obiektywnego świata i to nie może być oczekiwane a priori.

1.2 Znaczenie filozofii Duhema w historii fizyki

Tezy powyższe 1 i 2 – o uporządkowaniu świata i przygodności wyjaśnień nie zostały wymyślone pod koniec XIX w.. Są to fundamenty obecne w pracy różnych wybitnych naukowców takich jak Newton, Ampere, Euler, a później także Einstein i odkrywcy mechaniki kwantowej. Duhem uzasadnił to w swoich pracach historycznych. Pod koniec życia dostarczył też zdumiewających odpowiedzi, jak ta metoda powstała.

Grecy, Babilończycy, Egipcjanie i inne starożytne nacje znały podstawową arytmetykę, geometrię i elementy astronomii. Próby opisu całej reszty świata nie były jednak wcale podobne do astronomii i rzadko różniły się od mitów i fantazyjnych spekulacji. Pojęcie zrozumiałej organizacji świata pojawiało się okazjonalnie, ale dopiero u Platona stało się kluczowe, w teorii form i teorii porządku celowego. Ta zmiana orientacji usunęła jednak w cień doświadczenie; świat widzialny nie zdradza bowiem o sobie nic pewnego i niezmiennego; Platon bardziej cenił rozum i intuicję, niż doświadczenie. Świat widzialny Platon uznawał za niedoskonałe odbicie wiecznego i niezmiennego świata form.

Arystoteles powziął projekt pogodzenia myśli Platona z wnioskowaniem opartym na doświadczeniu i realnością świata widzialnego. Formy i porządek celowy były fundamentem nowego systemu. Formy Arystotelesa istniały jednak wyłącznie w rzeczach i odkryć je można było przez obserwację rzeczy. Dla Arystotelesa obserwacje odkrywają prawdę, bo świat widzialny jest prawdziwy. O ile więc Platon uznawał tylko matematykę i intuicyjną kontemplację form, Arystoteles proponuje nową naukę opartą o doświadczenie i parającą się widzialnymi rzeczami. Rzeczy podlegają przemianom, ale z uwagi na porządek celowy istnieją niezmienne, uniwersalne regularności. Odkrycie tych regularności jest celem fizyki Arystotelesa.

Pokażemy, że ten program badawczy odniósł sukcesy i niektóre elementy pozostają wpływowe nawet po dziś dzień. Miał również wiele wad i wady te wiążą się z Tezami 1 i 2. Porządek celowy jako dążenie rzeczy i organizmów do tego, co najlepsze, jest nietrafionym wyjaśnieniem porządku fizyki. Np. zdaniem arystotelików planety powinny poruszać się po koncentrycznych kołach, bo tak jest idealnie, pomimo trudności pogodzenia tej tezy z obserwacjami27. Podobnie księżyc powinien być ciałem jednorodnym, bo materia niebieska jest idealna, pomimo obserwacji, że na księżycu widać plamy. Celowość przywróciła wiarę w doświadczenie, ale zarazem brała nad nim górę, gdy np. odrzucano rzadkie obserwacje jako błędy w naturze.

Inny problem związany jest z Tezą 2. System logicznych relacji między obrazami obiektów nigdy nie będzie całkiem dokładną teorią fizyczną. Ani w fizyce Arystotelesa, ani w teorii Newtona, ani w innej – taki jest nasz świat. Jest to bardzo mylące(Arystoteles otwarcie krytykuje przygodność jako absurd28), a póki tego nie zrozumiano, fizyka trafiała na szklany sufit. Zobaczymy, że teoria ruchu naturalnego Arystotelesa nie tylko jest zgodna z doświadczeniem, ale również spójnie i precyzyjnie sformułowana; to jednak jest przyczyną zarówno sukcesów, jak i porażek.

Sytuacja się zmieniła dopiero wtedy, gdy odkryto tezę bardzo zbliżoną do Tezy 2. Oto ona:

Na przykład: Mógłbym usunąć z Ogólnej Teorii Względności założenie o zakrzywionej czasoprzestrzeni, o ile predykcje nowej teorii byłyby zgodne ze znanymi już eksperymentami29. Mogę nawet pomyśleć, że grawitacja tworzy efekt odpychania, a nie przyciągania. To jest sprzeczne z doświadczeniem, ale mogę sobie wyobrazić inny wszechświat, w którym to zachodzi i stworzyć teorię takiego wszechświata30. Tak oto Teza 6 jest narzędziem metody fizyki po dziś dzień. Oto zaś rozumowanie, z którego wyprowadzono tezę 6:

Teologowie scholastyczni opracowali powyższą tezę do II połowy XIII w. i zastosowali ją do wszelkich stwierdzeń o logicznej niemożliwości w świecie widzialnym. W efekcie niektóre tezy Arystotelesa odrzucono, a inne stały się jednymi z wielu, fizyka bowiem przeobraziła się w system konwencji i hipotez. Zarazem organiczno-celowy obraz świata, jaki wytyczył Platon i Arystoteles stracił aktualność, ustępując miejsca nowemu obrazowi świata działającego według niezmiennych i zrozumiałych praw, narzuconych przez Stwórcę. To również jest wnioskiem teologii.

Jednym z pierwszych wniosków była definicja wielkości fizycznej. Przez teorię form Arystoteles stworzył podstawy, by postrzegać własności i relacje obiektów jako coś istniejącego, torując drogę interpretacjom teoretycznym Tezy 3. Było parę kluczowych ograniczeń. Teologowie nadali wielkości liczbowe intensywności dowolnej formy i wykorzystali tą doktrynę, by formułować formy drugiego rzędu (np. prędkość) i prawa proporcjonalności między formami. W ten sposób odkryto m.i. prawo drogi w ruchu przyspieszonym i prawo spadku swobodnego.

Te nowe zasady stały się podstawą rozwoju nowej nauki – dynamiki, kinematyki i kosmologii scholastycyzmu. Buridan, Oresme, de Soto, da Vinci i inni, dokonali szeregu kluczowych odkryć, torując drogę do dynamiki Newtona. Wpływ tych odkryć na szkołę Galileusza jest łatwy do wykazania31.

Oto więc wniosek, który nazwiemy historyczną tezą Duhema:

(Pierre Duhem 1954)↩︎

tzn. przypisywania intuicyjnym obrazom zjawisk fizycznych prawdziwości↩︎

(Dugas 1937)↩︎

Wybitny fizyk Louis de Broglie (zm. 1987) pisząc w 1952 przedmowę do (Pierre Duhem 1954) s. ix, stwierdza, że poglądy te zostały zaadaptowane przez wielu fizyków kwantowych.↩︎

O wpływie Duhema na Einsteina pisze (Howard 1990)↩︎

de Broglie w (Pierre Duhem 1954), s. viii↩︎

(Pierre Duhem 1954), s. 28↩︎

(López Ruiz and Woollard 2016), s. 322, cyt. z “Filosofía de la Ciencia” M. Artigasa↩︎

(Pierre Duhem 1954), s. 28↩︎

(Dugas 1937) s. 5, op. cit. (Pierre Duhem 1954)↩︎

(Pierre Duhem 1954), s. 32↩︎

(Pierre Duhem 1954), s. 9-15↩︎

(Dugas 1937)↩︎

wyjątkiem jest precesja apsydalna Merkurego i parę podobnych zjawisk używanych np w satelitach; ale to również przez długi czas liczono stosując równania Newtonowskie i poprawiając rozbieżność na gruncie Ogólnej Teorii Względności, zob. (Narlikar and Rana 1985)↩︎

a jeśli trafi się jakiś efekt OTW, to praktyk uwzględnia po prostu niewielką poprawkę na gruncie teorii Newtona – np. w systemie GPS.↩︎

(José and Costa 2017), s. 42↩︎

(José and Costa 2017), s. 48↩︎

(José and Costa 2017), s. 50↩︎

(João 2017), s. 148↩︎

(Pierre Duhem 1954), s. 117↩︎

(Pierre Duhem 1954), s. 150↩︎

Galwanometr mierzy wielkość i kierunek niewielkich natężeń prądu elektrycznego; tradycyjnie przyrząd zawierał cewkę przez którą płynął prąd, umieszczoną między dwoma magnesami. Na cewce była wskazówka, albo lusterko, do pomiaru wychylenia.↩︎

(P. Duhem and Ariew 1987), s. 155,156↩︎

(Ladyman 2002), s. 77, (Pierre Duhem 1954), s. 183, s. 187↩︎

(Ladyman 2002), s. 77↩︎

(Albert Einstein 1987)↩︎

Inaczej, niż w systemie Ptolemeusza czy Kopernika, które są bardzo dokładne, ale planety nie poruszają się po koncentrycznych kołach.↩︎

(Arystoteles, n.d.) 1047b↩︎

Np. można sformułować teorię grawitacji w oparciu o zmienną prędkość światła, i teoria taka będzie równoważna rozwinięciu OTW w 1-rzędzie (Broekaert 2008), a więc zgodna z prawie wszystkimi obserwacjami. Różnica będzie tylko dla bardzo silnych pól grawitacyjnych, np niektórych pulsarów.↩︎

Przykład niemal autentyczny, dziś w fizyce rozważa się takie nierealistyczne pomysły, by szukać rozwiązań problemów teoretycznych. Przykładem jest korespondencja AdS/CFT z (Maldacena 1999). Jest to obecnie najczęściej cytowany artykuł z fizyki.↩︎

(Pierre Duhem and Aversa 2018), s. 252↩︎

2 Fizyka do XIII w.

2.1 Filozofowie jońscy

Oto pierwsze pytanie nauki Starożytnych Greków1:

Z czego jest zrobiony świat i jak z tego czegoś powstają oddzielne rzeczy?

Jońscy filozofowie przyrody (physiologoi) byli pierwszymi, którzy spróbowali odpowiedzieć, czym to jest, tak zwane “arche”. Tales mówił, że“woda”, Anaksymenes “powietrze”, Anaksymander, że “bezkres”.

Tales nie miał tu na myśli czegoś w rodzaju “czystego H2O“, związku który widzimy jako parę, lód, czy płynną wodę‘. Raczej chodzi o płynny stan skupienia i rolę w przemianach w naturze, jako element najbardziej podatny na zmiany2. Wynika to z wizualnej analogii – woda wlana do garnka przybiera zawsze kształt naczynia, zaburzona wiatrem faluje, wylana rozlewa się na wszystkie strony. ’’Płynna kosmiczna materia była dla Talesa w ciągłym ruchu.“

Obrazowe spekulacje dominują w nauce filozofów jońskich. Wyobrażali sobie płaską Ziemię unoszącą się na wodzie, podobnie do tratwy, albo też gwiazdy jako dziury w wielkiej obręczy pełnej ognia – podobnie jak ognisko widziane przez sito z wikliny. Materia ”arche“ była też nośnikiem wszelkich zmian i aspektów ożywionych świata (”O siłach poruszających materią i różnych od niej Tales nie nauczał niczego“3. Filozofowie jońscy pozostawali pod wpływem nauki Egipcjan4); od nich zapewne Tales przejął przypisywane mu twierdzenie o proporcjach trójkątów.

Wiemy o nauce physiologoi niewiele. Pisma autorów się nie zachowały, znamy te doktryny z nielicznych wzmianek. Więcej wiadomo o głośnym sporze filozoficznym, który nastał niedługo potem, na gruncie przeciwności między tradycyjnym panteonem antropomorficznych bożków, a monizmem filozofów jońskich. Wędrowny poeta i filozof Ksenofanes głosił, że podobne do człowieka bożki są wymysłem, uczynionym przez ludzi na swoje podobieństwo5. Doktrynę physiologoi Ksenofanes rozwinął po swojemu – stwierdził bowiem, że ”arche“, początek wszystkich rzeczy, to panteistyczny Bóg czy też Bóstwo. Bóg Ksenofanesa jest identyczny ze światem, nie ma początku i końca. Wszystkie widzialne rzeczy są ”jedną, niezmienną, uniwersalną esencją“. Pojawia się pewien problem: jeśli ”esencja rzeczy” się nie zmienia, a mimo to widzimy zmiany w przyrodzie, to czymże one są? Ksenofanes nie dał odpowiedzi, ale myśl kontynuował Parmenides.

Parmenides, wskazując że negatywne stwierdzenia o istnieniu są problematyczne. Myśl odnosi się do czegoś istniejącego. Nieistnienia nie da się pomyśleć, więc coś co istnieje, nie może nie istnieć. W efekcie nie sposób myśleć o przemianie, przemiana bowiem jest przejściem z nieistnienia czegoś do istnienia (albo odwrotnie). Oto fragmenty poematu Parmenidesa6

Co ma być powiedziane i pomyślane, musi z konieczności być. Jest bowiem być, nic natomiast nie jest. (...) Nigdy nie było ani nie będzie, bo jest teraz, całe razem, jedno, ciągłe. Jakich bowiem jego narodzin szukałbyś? Jak i skąd wzrosło? Nie pozwolę ci pomyśleć ani powiedzieć, że z nie istniejącego. Ani bowiem powiedzieć, ani pomyśleć nie można, że nie jest. I jaka potrzeba sprawiłaby, że później raczej niż wcześniej wzrosłoby, poczynając od niczego? Dlatego też musi być albo całkowicie, albo wcale. Siła przekonywania nigdy też nie dopuści, by poza nim powstało cokolwiek z nie istniejącego.

Jasne jest zdanie “istnieje słoń afrykański” – możemy wskazać na słonia w ZOO. Trudniej zrozumieć coś w rodzaju “nie istnieje Wielka Stopa”. Ktoś mógłby powiedzieć: Wielka Stopa to pewien nieznany gatunek małpy, ale to nadal nie jest dokładne. Ktoś inny może wyobrazić sobie Wielką Stopę jako coś innego. Niejasność pojawia się, gdy chcemy mówić o czymś, czego nie znamy, wyciągając wnioski z obrazów w naszych myślach. Ziemia może sobie dryfować w bezkresnym oceanie według przepisu Talesa, albo też, jak woleli Hindusi opierać się na grzbiecie czterech słoni, które z kolei stoją na wielkim żółwiu. Jedno i drugie jest obrazem namalowanym z obiektów znanych z doświadczenia. Nie znamy jednak zależności między obiektami: czy płaska Ziemia pływa po wodzie, czy może raczej powinna w niej tonąć? Powstawanie obiektów z “arche” nastręcza większych trudności. Myśląc o nieistnieniu słonia musimy przywołać istniejącego słonia – na to właśnie wskazuje Parmenides. Nie sposób myśleć o przemianie, mimo, że przemiany są wokół nas. W efekcie doświadczenie świadczy coś niezgodnego z myślą. Albo myśl, albo doświadczenie jest w błędzie. Parmenides uważa, że to doświadczenie wiedzie na manowce.

Kolejni filozofowie przyrody: Empedokles, Anaksagoras i Demokryt próbowali sobie poradzić7 z powyższym problemem. Przyznali, że nie można pomyśleć by coś co “jest” tzn. esencjalnie istnieje, nie istniało wcześniej. Ale to nie szkodzi, opisując przemianę możemy rozumieć “jest” inaczej. “Jan został lekarzem” to pewna przemiana. Jan istniał zanim został lekarzem i istnieje nadal. Podobnie w każdej innej przemianie można założyć, że to, co widzimy jako ginięcie i powstawanie jest w rzeczywistości zmianą własności substratu który istnieje wiecznie (materii, atomów itd).

2.2 Od Heraklita do Platona

Pomysł istnienia zrozumiałego porządku świata przyszedł nie od filozofów przyrody, a od pitagorejczyków, Heraklita, Sokratesa i Platona; filozofów zajmujących głównie się etyką i metafizyką. Heraklit twierdził, że istnieje Logos, racjonalny rozum rządzący całym światem8. Zdaniem Heraklita człowiek może poznać Logos badając wnętrze swojego umysłu i dostrzec ukrytą harmonię w rzeczywistości zarówno moralnej, jak i też fizycznej.

Sokrates podał oryginalną krytykę spekulacji filozofów przyrody. Wskazaliśmy, że podawali oni wyjaśnienia w rodzaju: Ziemia jest nieruchoma, bo ma płaski spód, utrzymywany przez masę powietrza. Planety to małe dziurki w “wielkiej obręczy wypełnionej ogniem”9. Sokrates nie uznaje tego za prawdziwe wyjaśnienia; nic z tego nie odpowiada na pytanie, dlaczego lepiej by Ziemia spoczywała, dlaczego lepiej dla planet poruszać się tak, jak się poruszają. Sokrates nie był przy tym wcale zwolennikiem badania natury, porównuje raczej physiologoi do ludzi, którzy stracili wzrok patrząc na zaćmienie Słońca. To ostatnie jest przytykiem wobec egzystencjalnego bezsensu materialistycznego świata10. Opinię Sokratesa znamy od Platona, który ją twórczo rozwinął w ramach własnego systemu filozoficznego11. Platon wskazuje, że na gruncie przypadku i nieożywionej materii nie sposób pojąć świata biologii. Drzewo jest czymś więcej niż materia z której się składa drzewo. Jeśli porżniemy drzewo na trociny i wióry, to sterta trocin, złożona z tej samej materii, już nie będzie drzewem. Drzewo rośnie, wypuszcza liście, zwraca liście ku słońcu, tworzy nasiona i orzechy z których mogą wyrosnąć kolejne drzewa. Dla Platona drzewo to przede wszystkim forma; “projekt” drzewa, który raz po raz urzeczywistnia się w materii. Tak oto w naturze istnieją przyczyny celowe, które “działają inteligentnie, by tworzyć to, co dobre i porządne”.

Powszechnie uznanym wkładem Platona do filozofii jest teoria form właśnie; nie ogranicza się ona bynajmniej do form odnoszących się do przestrzennej czy przyczynowej organizacji rzeczy i istot żywych (forma kota, forma drzewa, forma domu itd.). Wstępnym gruntem pod teorię są dialogi Sokratejskie12 i pytania, czym są sprawiedliwość, pobożność, odwaga itd. (to właśnie będą przykłady form). Następnie Platon rozwija doktrynę, że formy istnieją rzeczywiście w świecie pozazmysłowym, niezmienne, poza czasem i przestrzenią. Człowiek zaś jest nieśmiertelnym duchem uwięzionym w ciele, i ten duch przypomina sobie formy13. W “Republice” Platon twierdzi, że sprawiedliwość czy pobożność to właśnie przykłady wiecznych form w świecie idei. Twierdzi, że wrażenia zmysłowe nie są wiedzą; świat widzialny jest jakby niedoskonałym odbiciem świata idei – to świat idei jest bardziej prawdziwy, a poznanie form jest prawdziwą wiedzą. Słynna jest analogia jaskini14: więźniowie przykuci łańcuchami w jaskini, patrząc w stronę ściany, widzą tylko cienie osób przechodzących obok wejścia. Cienie to świat zmysłowy, jedynie niejasne odbicie prawdziwego świata idei.

Powyższy antyempiryzm nie pomaga Platonowi interesować się obserwacjami i doświadczeniem. W “Timajosie” podał spekulacyjną, teleologiczną kosmologię15, według której świat jest produktem “racjonalnej, celowej i dobroczynnej siły sprawczej”. Kosmologia ta jest w dużej części kosmologią Pitagorejczyków. twierdzi, że: świat ma rozum i duszę, Ziemię otacza 8 sfer niebieskich i istnieją 4 żywioły: ziemia, ogień, powietrze i woda. Różne aspekty tłumaczy w oparciu o porządek celowy: na przykład każdy z 4 żywiołów składa się z cząstek w kształcie wielościanów foremnych, bo tak jest idealnie16. Platon także pod koniec życia zaadaptował rodzaj “heliocentryzmu”, inspirując się doktryną Pitagorejczyków17. Ci uważali, że w środku świata znajduje się ogień, jako bardziej szlachetny, a Ziemia krąży wokół niego. W tym właśnie środku Platon umieszcza Duszę Świata, jako w najbardziej godnym miejscu.

2.3 Fizyka Arystotelesa

Do tej pory na filozoficznym horyzoncie nie ma niczego, co przypominałoby fizykę. Dominują dalekosiężne spekulacje, wątpliwości wobec wartości poznania zmysłowego i liryczne formy literackie. Najbliżej fizyki jest Platon, obserwując, że świat jest regularny i zorganizowany. Platona jednak również mało obchodzi doświadczenie18. Sens jego argumentu jest taki: chcemy posiąść wiedzę która jest wartościowa: np. pewna, precyzyjna i niezmienna. Przykładem są twierdzenia matematyki i geometrii: są koniecznie prawdziwe na podstawie dowodu i nie ulegają zmianom, niezależnie od faktów w świecie. Świat fizyczny jednak nie zdradza takiej wiedzy; rzeczy wszak powstają i giną – nie mogą być wieczne, a poznanie zmysłowe jest niedokładne. Należy więc się raczej skupić na wiecznym i idealnym świecie form. W efekcie platonistów interesuje tylko matematyka i “intuicyjna kontemplacja wiecznych form” – teologia.

Arystoteles stworzył nowy system, uznając poznawczą wartość doświadczenia i jednoznaczny realizm świata widzialnego, a zarazem adoptując wiele od Platona (przede wszystkim pomysł porządku celowego i teorię form). Streśćmy krótko najważniejsze jego tezy, które zaraz wyłożymy w szczegółach.

Ekstrapolacja powyższych zasad przy pomocy logiki i doświadczenia będzie metodą fizyki Arystotelesa. Wśród jej podstawowych wniosków znajdziemy teorie miejsca, czasu, próżni i wielu światów – wszystko to będzie nas interesować później.

2.3.1 Formy i zasada indukcji

U podstaw systemu leży teoria form Platona, ale formy Arystotelesa są inne: istnieją tylko i wyłącznie w widzialnych obiektach. Pomysł pozazmysłowego świata idei Arystoteles krytykował19