Πέμπτη, 24 Νοεμβρίου 2016

Διεπιστημονικά προβλήματα στη σύγχρονη φυσική



του Ευτύχη Ι. Μπιτσάκη*

Η φυσική είναι κατεξοχήν φιλοσοφική επιστήμη. Στις οριακές της περιοχές θέτει και αντιμετωπίζει προβλήματα, τα οποία, σε ένα άλλο επίπεδο και με άλλη γλώσσα, αποτελούν θεμελιώδη οντολογικά ερωτήματα. Τέτοια, π.χ., είναι τα προβλήματα του χώρου, του χρόνου, της αιτιότητας, των δομών της ύλης, καθώς και τα προβλήματα της αστροφυσικής και της κοσμολογίας. Αλλά και η έρευνα ειδικών προβλημάτων σε περιοχές αιχμής παρουσιάζει γενικότερο επιστημολογικό, γνωσιοθεωρητικό και οντολογικό ενδιαφέρον. Η φυσική, εξάλλου, συνδέεται οργανικά με όλες τις φυσικές επιστήμες (χημεία, βιολογία κ.ά.). Έτσι, η ειδική έρευνα στη φυσική συνδέεται ενδογενώς με επιστημολογικά και φιλοσοφικά ερωτήματα.

Η εισήγησή μου θα έχει την ακόλουθη διάρθρωση: Πρώτα θα επισημανθούν επιμέρους θεμελιώδη προβλήματα που αντιμετωπίζει η σημερινή θεωρητική φυσική. Στη συνέχεια, θα σκιαγραφηθούν τα βασικά επιστημολογικά προβλήματα που προκύπτουν από τα προηγούμενα θεωρητικά προβλήματα. Θα ακολουθήσει η επισήμανση ορισμένων διεπιστημονικών προβλημάτων, που τίθενται από την ίδια την εξέλιξη της φυσικής και των άλλων φυσικών επιστημών. Τέλος, θα επισημανθούν ορισμένα οντολογικά και γνωσιοθεωρητικά ερωτήματα που ανατροφοδότησαν οι διαδοχικές επαναστάσεις της φυσικής: θα ανιχνευθεί, δηλαδή, η φιλοσοφική εμβέλεια αυτής της επιστήμης.

Θα μπορούσαμε να πούμε ότι τα προηγούμενα προβλήματα αλληλοεπικαλύπτονται. Ο όρος όμως αυτός δημιουργεί την εντύπωση κάποιας στατικής επαλληλίας. Θα ήταν λοιπόν σωστότερο να μιλήσουμε για μια ενδογενή αλληλοσυσχέτιση, η οποία καθορίζεται ιστορικά και μεταβάλλεται μέσα στο χρόνο.


Ι. Ορισμένα θεμελιώδη προβλήματα της σημερινής θεωρητικής φυσικής

Η κλασική φυσική οικοδομήθηκε με βάση ορισμένες αρχές και αξιώματα (αρχή της αδράνειας, της στιγμιαίας αλληλεπίδρασης, της ανεξαρτησίας του χώρου και του χρόνου από την ύλη, της ομοιογένειας και της ισοτροπίας του χώρου και της ομοιογένειας του χρόνου) και φυσικά την έννοια του υλικού σημείου. Οι αρχές και οι έννοιες της κλασικής φυσικής προέκυψαν από την άμεση εποπτική εμπειρία μέσα από μια μακρά αφαιρετική διαδικασία. Η κλασική φυσική αποτέλεσε τη βάση του κλασικού ή μηχανιστικού κοσμοειδώλου, που χαρακτηρίζεται από την παραδοχή του άπειρου, απόλυτου χώρου, του παγκόσμιου χρόνου, της στιγμιαίας δράσης από απόσταση και των άτμητων και άφθαρτων υλικών σωμάτων [1]. Το κοσμοείδωλο αυτό αποτέλεσε έναν αναγκαίο σταθμό στην εξέλιξη της φυσικής [2]. Αλλά η ίδια η εξέλιξη αυτής της επιστήμης θα απεκάλυπτε και τα ιστορικά του όρια: η ανάπτυξη του ηλεκτρομαγνητισμού θα φανέρωνε την ασυμβατότητα του κλασικού κοσμοειδώλου με τον ηλεκτρομαγνητισμό, δηλαδή με τις νομοτέλειες μιας αλληλεπίδρασης που διαδίδεται με πεπερασμένη ταχύτητα [3].

Η ανάπτυξη του ηλεκτρομαγνητισμού απεκάλυψε την ανεπάρκεια του κλασικού κοσμοειδώλου. Οι βασικές παραδοχές της νέας σχετικιστικής φυσικής ήταν: α) Η επέκταση της αρχής της σχετικότητας στα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα. β) Η σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός σε όλα τα αδρανειακά συστήματα, ανεξάρτητα από την κινητική τους κατάσταση. Από τα δυο αυτά αξιώματα προκύπτει η σχετικότητα του χώρου και του χρόνου (ως προς το σύστημα αναφοράς) και ταυτόχρονα η ενότητά τους, όπως εκφράζεται στις ιδιότητες του χωροχρονικού διαστήματος. Συνέπεια της ενότητας του χώρου και του χρόνου ήταν η περιγραφή των φαινομένων σε ένα νέο χωροχρονικό πλαίσιο: το τετραδιάστατο σύμπαν του Minkowski. γ) Η διεύρυνση και συγκεκριμενοποίηση της αρχής της αιτιότητας, η οποία, με την ανάπτυξη του ηλεκτρομαγνητισμού, απέκτησε αυθεντικά φυσικό περιεχόμενο. Οι αιτιακοί καθορισμοί πραγματοποιούνται, σύμφωνα με τη σχετικότητα, στο εσωτερικό του κώνου του φωτός και η χρονική συσχέτιση των γεγονότων που συνδέονται αιτιακά έχει απόλυτο χαρακτήρα. δ) Σε αντίθεση με τη μη-τοπικότητα της νευτώνειας φυσικής (που ήταν συνέπεια της παραδοχής της στιγμιαίας δράσης από απόσταση), η σχετικότητα δέχεται την τοπικότητα των φυσικών συμβάντων, συνέπεια της πεπερασμένης ταχύτητας των αλληλεπιδράσεων. Έτσι, η αιτιότητα και η τοπικότητα συνδέθηκαν με τρόπο ενδογενή στο εσωτερικό του σύμπαντος του Minkowski. ε) Συνέπεια των προηγούμενων παραδοχών ήταν η σχετικότητα της μάζας, η οποία αποδείχτηκε συνάρτηση της ταχύτητας, καθώς και η αριθμητική αναλογία ανάμεσα στη μάζα και την ενέργεια. Στο τετραδιάστατο σχετικιστικό πλαίσιο, η μάζα και η ενέργεια αποτελούν διαφορετικές συνιστώσες ενός και μοναδικού τετραδιανύσματος: του τετραδιανύσματος ορμής-ενέργειας [4].

Οι έννοιες της κλασικής φυσικής ήταν σύμφωνες με την άμεση αισθητηριακή εμπειρία. Η σχετικιστική φυσική, αντίθετα, είναι αντιεποπτική: οι έννοιες και οι σχέσεις της αποτελούν την άρνηση της προφάνειας των εποπτικών εννοιών. Ωστόσο, οι σχέσεις της νέας φυσικής επαληθεύτηκαν στην περιοχή του ηλεκτρομαγνητισμού (που αποτέλεσε το πρώτο φυσικό της περιεχόμενο), στη φυσική των στοιχειωδών σωματίων, στην περιοχή της αστροφυσικής, καθώς και στο χώρο της τεχνολογίας (πυρηνική ενέργεια). Η ειδική θεωρία της σχετικότητας αποτελεί σήμερα μια βεβαιωμένη φυσική θεωρία, που θα μπορούσαμε να πούμε ότι διέρχεται την «κανονική» της περίοδο. Ωστόσο, επαλήθευση και «κανονικότητα» δεν σημαίνει άρνηση της ιστορικότητας, κι αυτό με δυο έννοιες. Πρώτο, σ’ ολόκληρη τη μακρά «κανονική» της περίοδο, η σχετικιστική φυσική διεύρυνε το φορμαλισμό της και επεκτάθηκε από τον σχετικιστικό ηλεκτρομαγνητισμό στη φυσική των στοιχειωδών σωματίων και (κατά συνέπεια) στην αστροφυσική. Και δεύτερο, το εντυπωσιακό οικοδόμημα της σχετικιστικής φυσικής στηρίζεται σε έννοιες και παραδοχές, που πιθανό θα αποδειχτούν ιστορικά σχετικές.

Πράγματι, τι σημαίνει η έννοια της μάζας; Η μάζα είναι ιδιότητα «καθεαυτή» των σωμάτων ή συνάρτηση της συνολικής μάζας του σύμπαντος, σύμφωνα με την άποψη του E. Mach; Και τι νόημα έχει η έννοια της μηδενικής μάζας για το φωτόνιο και ποια είναι –συνεπώς- τα όρια της αρχής της αδράνειας; Η κίνηση αποδείχτηκε ενδογενής ιδιότητα της ύλης. Αλλά τι σημαίνει ενέργεια; Και το σύμπαν είναι τετραδιάστατο, δηλαδή ο χρόνος είναι μονοδιάστατος, ή έχει περισσότερες από μία διαστάσεις; Και η ταχύτητα του φωτός είναι η ανώτερη δυνατή στο σύμπαν ή υπάρχουν μήπως υπερφωτεινές ταχυονικές ταχύτητες; Και πως μπορεί να συμβιβαστεί η αρχή της σχετικότητας με την ενδεχόμενη μετάδοση σημάτων με υπερφωτεινές ταχύτητες; Τέλος, τι σημαίνει η αρχή ότι όλες οι κινήσεις είναι σχετικές; Το παράδοξο των «διδύμων» του P. Langevin δεν υποδηλώνει τη δυνατότητα να διακρίνουμε, ενδεχομένως, ποιο από τα δυο συστήματα, που βρίσκονται σε σχετική κίνηση, είναι «πραγματικά» ακίνητο;

Τα προηγούμενα αποτελούν πραγματικά φυσικά προβλήματα [5]. Στην ειδική θεωρία της σχετικότητας διαπιστώνεται, για άλλη μια φορά, το παράδοξο μιας θεωρίας μ’ ένα ευρύ πεδίο επαληθευμένων προβλέψεων και εφαρμογών, της οποίας όμως οι βασικές παραδοχές κάθε άλλο παρά είναι σαφείς και μη αμφισβητήσιμες. Η ειδική θεωρία της σχετικότητας διανύει την «κανονική» της περίοδο. Στην περίοδο όμως αυτή εξελίχτηκε και μέσα από την εξέλιξή της έγιναν έκδηλα μια σειρά προβλήματα που απαιτούν φυσική ερμηνεία, ή ενδεχομένως μια νέα θεωρητική εξήγηση. Οι ασάφειες και τα κενά θα οδηγήσουν άραγε σε κάποια κρίση και επανάσταση, φανερώνοντας τον ιστορικό χαρακτήρα της θεωρίας του Einstein;

Όπως είναι γνωστό, ο Einstein δεν αρκέστηκε στην ειδική θεωρία της σχετικότητας, που δέχεται την ισοδυναμία μόνο αδρανειακών συστημάτων και περιορίζει, συνεπώς, το αναλλοίωτο των φυσικών νόμων σ’ αυτή την κατηγορία των προνομιούχων συστημάτων. Με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, ο Einstein επέκτεινε το αναλλοίωτο των φυσικών νόμων σε όλα τα συστήματα αναφοράς, αδρανειακά και μη. Η ειδική θεωρία της σχετικότητας είχε σαν φυσικό περιεχόμενο τον σχετικιστικό ηλεκτρομαγνητισμό. Η γενική θεωρία είναι μια χρονογεωμετρική θεωρία της βαρύτητας (Fock) [6] και αποτελεί μια θεωρία γενικευμένης μη σχετικότητας ( Fock, Alexandrov, Levich) [7].

Η γενική θεωρία της σχετικότητας ξεπέρασε τις ασυμφωνίες της νευτώνειας θεωρίας με τα παρατηρησιακά δεδομένα, πρόβλεψε νέα φαινόμενα, όπως την καμπύλωση του φωτός, και έδωσε μια νέα περιγραφή της κίνησης των υλικών μαζών, «απορροφώντας» τις δυνάμεις της βαρύτητας σε μια ρημάνεια δομή του χωρόχρονου. Η νέα θεωρία μπορεί να χαρακτηριστεί σαν η θεωρία της ενότητας του χώρου, του χρόνου, της ύλης και της κίνησης [8]. Οι προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας επαληθεύτηκαν επίσης σε ικανοποιητικό βαθμό από την παρατήρηση.

Η βασική δομή της γενικής θεωρίας της σχετικότητας διαμορφώθηκε ανάμεσα στα 1915 και 1916 από τον Einstein. Αυτό δεν σημαίνει ότι από τότε η θεωρία έμεινε στάσιμη. Στην πορεία του χρόνου τέθηκαν νέα προβλήματα και αναδύθηκαν νέες ερευνητικές περιοχές. Ο Einstein δεν κατόρθωσε να ενοποιήσει τον ηλεκτρομαγνητισμό και τη βαρύτητα, δηλαδή τις δυο «κλασικές» (προκβαντικές) φυσικές αλληλεπιδράσεις. Ωστόσο, σήμερα, μετά την ενοποίηση των ηλεκτρομαγνητικών και των ασθενών αλληλεπιδράσεων, έχει τεθεί το πρόβλημα της «μεγάλης ενοποίησης», δηλαδή της ενοποίησης όλων των φυσικών αλληλεπιδράσεων. Η θεωρία της βαρύτητας του Einstein προβλέπει την ύπαρξη κυμάτων βαρύτητας, όμοιων με τα κύματα του φωτός. Αυτή η δυνατότητα τροφοδότησε εκτεταμένες θεωρητικές και πειραματικές έρευνες. Τα κύματα βαρύτητας δεν ανακαλύφθηκαν, αλλά, πρώτο, η μελλοντική τους ανακάλυψη δεν αποκλείεται*, και δεύτερο, η σχετική θεωρητική και πειραματική εργασία αποτελεί κατάκτηση της σύγχρονης φυσικής (ανάμεσα σε άλλα, έχει προβλεφθεί η μετατροπή των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε βαρυτικά και αντίστροφα). Αντίστοιχα, τέθηκε το πρόβλημα της κβάντωσης του βαρυτικού πεδίου. Το βαρυτόνιο είναι ακόμα ένα υποθετικό σωμάτιο. Ωστόσο, υπάρχει ήδη ένα τεράστιο ερευνητικό έργο με ευρύτερη σημασία και οι σχετικές προσπάθειες συνεχίζονται.

Από τα προηγούμενα συνάγεται ότι και η γενική θεωρία της σχετικότητας δεν είναι μια κλειστή θεωρία, που έχει «εκκενωθεί» από το στοιχείο της ιστορικότητας. Βέβαια, τα προηγούμενα προβλήματα δεν θέτουν σε αμφισβήτηση τις θεωρητικές παραδοχές της θεωρίας, τις οποίες επιχειρούν μάλιστα να διευρύνουν και να ολοκληρώσουν. Ωστόσο, υπάρχουν θεωρίες ή θεωρητικές προτάσεις που θέτουν σε νέα φυσική βάση το πρόβλημα της βαρύτητας. Συγκεκριμένα, υπάρχουν θεωρίες που χρησιμοποιούν μετρικές παρόμοιες με τη μετρική του Einstein, όπως η θεωρία των Dicke Barns και Jordan, αλλά διαφέρουν από τη θεωρία του Einstein, καθώς και απόπειρες μιας ριζικής αναθεώρησης της σχετικιστικής θεωρίας της βαρύτητας. Πράγματι, ενώ ο Einstein προσπάθησε να «γεωμετρικοποιήσει» τον ηλεκτρομαγνητισμό, κατά το πρότυπο της θεωρίας του για τη βαρύτητα, σήμερα τίθεται ακριβώς το αντίστροφο ερώτημα: μήπως δηλαδή θα έπρεπε να «απογεωμετρικοποιηθεί» η βαρύτητα και να περιγραφούν τα σχετικά φαινόμενα με τη βοήθεια μιας θεωρίας όμοιας με την ηλεκτρομαγνητική, σ’ ένα χώρο Minkowski χωρίς καμπυλότητα; Μια τέτοια θεωρία θα ανέτρεπε τις σημερινές αντιλήψεις για τη βαρύτητα και για τις σχέσεις χώρου, χρόνου και ύλης, και θα ανεδείκνυε το πεδίο σε θεμελιώδη οντότητα [9].

Από τις θεωρίες του Einstein και από τη νεώτερη μικροφυσική γεννήθηκαν δυο νέες και αλληλένδετες επιστήμες: η αστροφυσική και η κοσμολογία. Πράγματι, σε αντίθεση με τη νευτώνεια κοσμολογία, η σχετικιστική κοσμογραφία μπόρεσε να διαμορφωθεί σε φυσική επιστήμη. Έχουν προταθεί διάφορα κοσμολογικά πρότυπα, τα οποία προκύπτουν σαν λύσεις των εξισώσεων του Einstein (οι διαφορετικές λύσεις προκύπτουν από διαφορετικές παραδοχές). Αλλά τα πρότυπα αυτά είναι περισσότερο μαθηματικά μοντέλα, παρά περιγραφές της δομής και της ιστορίας του σύμπαντος. Ωστόσο, η ανάπτυξη της φυσικής των μικροσωματίων και της αστροφυσικής έδωσε συγκεκριμένο φυσικό περιεχόμενο σ’ αυτά τα πρότυπα που έπαψαν να είναι καθαρές γεωμετρικές κατασκευές και φιλοδοξούν να περιγράψουν την πραγματική δομή του σύμπαντος. (Το επικρατέστερο απ’ αυτά τα πρότυπα είναι σήμερα το πρότυπο της διαστολής, που προϋποθέτει μια «αρχική έκρηξη» από χώρο μηδενικού όγκου με άπειρη πυκνότητα ύλης).

Έτσι, από τη δημιουργική συμβολή μιας κυρίως μαθηματικής και μιας φυσικής επιστήμης, γεννήθηκε η νεώτερη κοσμολογία. Στη γέννηση και στην εξέλιξη αυτής της επιστήμης πρέπει να τονιστεί ιδιαίτερα ο ρόλος της παρατήρησης (και της σύγχρονης τεχνικής) που αρχίζει από τις κλασικές παρατηρήσεις του Hubble και φτάνει μέχρι τα σημερινά ραδιοτηλεσκόπια, την ανακάλυψη νέων κατηγοριών ουρανίων σωμάτων, την ακτινοβολία των 3 απόλυτων βαθμών, κτλ. Ωστόσο, το status αυτής της επιστήμης, που προέκυψε από τη συμβολή τόσων παραγόντων, είναι ακόμα αντικείμενο διχογνωμιών και αμφισβητήσεων [10].

Αλλά η επιστήμη που αποτελεί το θεμέλιο όλων των κλάδων της νεώτερης μικροφυσικής είναι η κβαντική μηχανική. Η επιστήμη αυτή γεννήθηκε από τη μελέτη των νόμων της ακτινοβολίας και από τις ανακαλύψεις στην περιοχή του ατόμου. Γύρω στα 1925 είχε ολοκληρώσει τη μαθηματική της δομή. Στη συνέχεια, αποτέλεσε τη βάση της σχετικιστικής κβαντικής μηχανικής, των κβαντικών πεδιακών θεωριών, των θεωριών των μικροσωματίων, της φυσικής του στερεού σώματος, κτλ. Η κβαντική μηχανική έχει επαληθευτεί άπειρες φορές, από την περιοχή των πιο αφηρημένων προβλέψεων μέχρι τις τεχνικές εφαρμογές.

Ωστόσο, τα θεωρητικά θεμέλια και αυτής της επιστήμης αποτελούν αντικείμενο μιας διαμάχης που συνεχίζεται επί μισό αιώνα και περισσότερο. Πράγματι, είναι γνωστός ο πιθανοκρατικός χαρακτήρας της κβαντικής μηχανικής. Αλλά η περιγραφή αυτή είναι πλήρης και οριστική; Ο de Broglie έθεσε ήδη στη δεκαετία του ’30 αυτό το ερώτημα και η απάντησή του ήταν αρνητική (θεωρία της διπλής λύσης) [11]. Το 1935, οι Einstein, Podolsky και Rosen έθεσαν πάλι το ίδιο ερώτημα, και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η κβαντομηχανική περιγραφή δεν είναι πλήρης [12]. Από την εποχή εκείνη χρονολογούνται οι προσπάθειες για μια δυναμική περιγραφή της κίνησης των μικροσωματίων με την εισαγωγή συμπληρωματικών, λανθανουσών παραμέτρων, στην καταστατική τους εξίσωση. Το 1952 σημειώθηκε μια νέα καμπή στο πρόβλημα, με τη δημιουργία θεωριών με λανθάνουσες παραμέτρους (Bohm, Vigier και άλλοι) [13], καθώς και το 1964, όταν ο J. S. Bell απέδειξε ότι μια θεωρία τοπική και αιτιοκρατική, του τύπου δηλαδή που θα ήταν σύμφωνος με τις αντιλήψεις του Einstein, θα μπορούσε, σε ορισμένες κατηγορίες φαινομένων, να διαψεύσει τις προβλέψεις της κβαντικής μηχανικής [14]. Το ερώτημα τέθηκε λοιπόν στη δοκιμασία του πειράματος, το οποίο δεν φαίνεται να ευνοεί την ταυτόχρονη ισχύ της αιτιότητας και της τοπικότητας. Έτσι, σήμερα οι ερευνητές είναι διχασμένοι: άλλοι επιμένουν στην αντι-αιτιοκρατική και υποκειμενική ερμηνεία της Σχολής της Κοπεγχάγης, άλλοι δέχονται τη δυνατότητα αλληλεπιδράσεων που από το παρόν θα προχωρούσαν προς το παρελθόν και από κει θα έφταναν στο μέλλον και άλλοι απορρίπτουν την τοπικότητα για να σώσουν την αιτιότητα (Bohm, Visier). Τέλος, μια κατηγορία φυσικών προσπαθεί να βεβαιώσει την ισχύ της τοπικότητας και της αιτιότητας, σύμφωνα με τις αντιλήψεις των de Broglie και Einstein [15].

Η διαμάχη που αφορά τα εννοιολογικά θεμέλια της κβαντικής μηχανικής είναι χαρακτηριστική για τη φιλοσοφική εμβέλεια των επιστημών και, αντίστροφα, την επιστημολογική και γνωστική λειτουργία της φιλοσοφίας. Στην περιοχή αυτή, πράγματι, συμπλέκονται ειδικά προβλήματα φυσικής, γενικότερα προβλήματα αξιωματικής θεμελίωσης, προβλήματα μεθόδου και ευρύτερα γνωσιοθεωρητικά και οντολογικά ερωτήματα. Η Σχολή της Κοπεγχάγης συνδέεται ιστορικά και οργανικά με τη θετικιστική φιλοσοφία και γενικότερα με την υποκειμενική και την ιδεαλιστική φιλοσοφία. Η ρεαλιστική σχολή, αντίθετα, δέχεται την ύπαρξη μιας φυσικής πραγματικότητας ανεξάρτητης από τον παρατηρητή, δέχεται τον αιτιοκρατικό χαρακτήρα των φαινομένων, τη γνωσιμότητα του μικρόκοσμου και τον ιστορικό, προσεγγιστικό χαρακτήρα της αλήθειας. Οι περισσότεροι φυσικοί της ρεαλιστικής σχολής δέχονται, ευρύτερα, την υλιστική κοσμοαντίληψη. Η έρευνα των εννοιολογικών θεμελίων της μικροφυσικής αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα της ενότητας και του αμοιβαίου καθορισμού των φυσικών θεωριών, της επιστημολογίας και της φιλοσοφικής έρευνας.

Η περιοχή, τέλος, της φυσικής των μικροσωματίων είναι ανοιχτή στη φυσική, στην επιστημολογική και στη φιλοσοφική έρευνα.

Η φυσική των μικροσωματίων ξεκίνησε με την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου, των σωματίων α, του πρωτονίου και αργότερα του νετρονίου. Με τη μελέτη της κοσμικής ακτινοβολίας και τη χρήση των γιγάντιων επιταχυντών, ο αριθμός των μικροσωματίων έφτασε τις μερικές εκατοντάδες. Έτσι, το πρόβλημα της κατάταξης, της πρόβλεψης και της ενότητας των μικροσωματίων έγινε θεμελιώδες θεωρητικό πρόβλημα. Η κατάταξη σύμφωνα με τη μάζα (λεπτόνια, βαρυόνια, υπερόνια) αποδείχτηκε ανεπαρκής, γιατί η μάζα δεν είναι το βασικό χαρακτηριστικό των μικροσωματίων. Το κύριο χαρακτηριστικό είναι οι φυσικές αλληλεπιδράσεις. Έτσι, με βάση τον χαρακτηριστικό τύπο αλληλεπίδρασης, τα σωμάτια χωρίστηκαν σε λεπτόνια και σε αδρόνια (το φωτόνιο και το βαρυτόνιο δεν ανήκουν σε καμιά από τις δυο κατηγορίες). Σαν αποτέλεσμα μακρών θεωρητικών και πειραματικών ερευνών, το πρόβλημα της κατάταξης και της ενότητας των μικροσωματίων έχει σήμερα απλουστευθεί (η απλούστευση γέννησε νέα θεμελιώδη προβλήματα). Πράγματι, σήμερα είναι γνωστά 6 λεπτόνια σε ελεύθερη κατάσταση, και όλα τα αδρόνια «παράγονται» από 6 υποσωμάτια, τα κουώρκς, τα οποία δεν παρατηρούνται σε ελεύθερη κατάσταση. Υπάρχουν επιπλέον το φωτόνιο (κβάντο της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας), το υποθετικό βαρυτόνιο (κβάντο της βαρυτικής αλληλεπίδρασης), τα τρία ενδιάμεσα μποζόνια (κβάντα των ασθενών αλληλεπιδράσεων) και τα γλυόνια, σωμάτια μηδενικής μάζας, κβάντα δηλαδή των αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στα συστατικά των αδρονίων, δηλαδή τα quarks.

Η προηγούμενη «απλοποίηση» του προβλήματος της κατάταξης και της ενότητας των μικροσωματίων θα μπορούσε να θεωρηθεί ικανοποιητική. Ωστόσο, η ιστορική διαδικασία που οδήγησε σ’ αυτή την «απλοποίηση» δημιούργησε, ή άφησε αναπάντητα, περισσότερα θέματα απ’ όσα έλυσε. Πράγματι, τα λεπτόνια είναι «στοιχειώδη»; Γενικότερα, ποια είναι η νομιμότητα του όρου «στοιχειώδες»; Και τα κουώρκς και τα γλυόνια είναι υπαρκτά; Και αν ναι, είναι στοιχειώδη; Και ποια είναι η σχέση σωματίων-πεδίων σ’ αυτό το επίπεδο; Γενικότερα, η διάκριση σωματίων-πεδίων είναι νόμιμη; Και ποια θα μπορούσε να είναι η συγκεκριμένη διαλεκτική της διαφοράς και της ενότητας ανάμεσα στα πεδία και τα σωμάτια; Επίσης, οι φυσικές αλληλεπιδράσεις έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά, δρουν μέσα από ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των σωματίων και προκαλούν διαφορετικά φαινόμενα. Ήδη όμως υπάρχουν δεδομένα, θεωρητικά και πειραματικά, που τεκμηριώνουν την ενότητα (που συνυπάρχει με τη διαφορά) των ηλεκτρομαγνητικών και των ασθενών αλληλεπιδράσεων. Η ενοποίηση αυτή συνδέεται άμεσα με το πρόβλημα της κατάταξης και της δομής των μικροσωματίων. Μια ενδεχόμενη «μεγάλη ενοποίηση» θα ανατρέψει ασφαλώς πολλές παγιωμένες απόψεις για την ύλη και για τη φύση των μικροσωματίιων. Η ενιαία αλληλεπίδραση, π.χ., δεν θα σέβεται τους νόμους διατήρησης του λεπτονικού και του βαρυονικού αριθμού που αποτελούν τη φυσική βάση της διατήρησης της «ύλης» του σύμπαντος (για την ακρίβεια, των μαζικών σωματίων, συστατικών των ατόμων).

Το πρόβλημα των στοιχειωδών σωματίων και των φυσικών αλληλεπιδράσεων αποτελεί ένα από τα δύσκολα προβλήματα της θεωρητικής φυσικής. Η πρόοδος σ’ αυτό τον τομέα όχι μόνο θα θέσει νέα επιστημονικά και επιστημολογικά προβλήματα, αλλά ασφαλώς θα ανατρέψει τις αντιλήψεις μας για την ύλη. Οι συνέπειες τέτοιων εξελίξεων για τη φιλοσοφία θα είναι επαναστατικές [16].


ΙΙ. Επιστημολογικά προβλήματα που σχετίζονται με τις σύγχρονες φυσικές θεωρίες

Επισημάναμε, μέσα από τη σκιαγράφηση της ανάπτυξης των νεώτερων φυσικών θεωριών, ορισμένα επιστημολογικά και φιλοσοφικά προβλήματα που συνδέονται με τη νεώτερη φυσική. Θα προσπαθήσουμε τώρα να συγκεκριμενοποιήσουμε περισσότερο αυτά τα προβλήματα.

Ένα πρώτο ερώτημα θα μπορούσε να είναι το ακόλουθο: Ποια είναι η νομιμότητα της επιστημολογίας της φυσικής; Δεν θα επιχειρήσω ν’ απαντήσω απευθείας σ’ αυτό το ερώτημα. Θα θυμίσω μόνο ότι το φυσικό έργο του Γαλιλαίου είναι αναπόσπαστο από τα προβλήματα μεθόδου και τα γενικότερα επιστημολογικά προβλήματα που έθεσε και που έλυσε –με τον τρόπο που μπορούσαν να λυθούν στην εποχή του. Θα θυμίσω επίσης τις επιστημολογικές παραδοχές και συνέπειες του έργου του Νεύτωνα (σωμάτια, φυσικές αλληλεπιδράσεις με άπειρη ταχύτητα, απόλυτος χώρος και χρόνος), καθώς και του Maxwell (ενοποίηση της θερμότητας, του ηλεκτρισμού, του μαγνητισμού και της οπτικής, πρόβλημα του φορέα διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάνσεων, κτλ.). Η ιστορία της φυσικής μαρτυρεί για τη νομιμότητα της επιστημολογίας της φυσικής.

Ορισμένα επιστημολογικά ερωτήματα, που σχετίζονται γενικότερα με την ανάπτυξη των φυσικών επιστημών, είναι τα ακόλουθα: 1) Το πρόβλημα της γένεσης και της ανάπτυξης μιας επιστήμης, από την άποψη των γνωστικών και των κοινωνικών της προϋποθέσεων. 2) Το πρόβλημα της διαμόρφωσης του εννοιολογικού πυρήνα και του φορμαλισμού της επιστήμης, με βάση το πειραματικό ή και παρατηρησιακό υλικό και τις αντιφάσεις του προηγούμενου εννοιολογικού πλαισίου. 3) Η έρευνα της συνεκτικότητας των παραδοχών και των αξιωμάτων της θεωρίας. 4) Η έρευνα της συνεκτικότητας και της ακρίβειας του φορμαλισμού. 5) Το πρόβλημα της κατανόησης και της φυσικής ερμηνείας της θεωρίας, δηλαδή το πρόβλημα των μορφισμών ανάμεσα στα στοιχεία της φυσικής πραγματικότητας και τις σχέσεις τους, από τη μια, και το φορμαλισμό, από την άλλη. 6) Η διερεύνηση των γνωσιοθεωρητικών και ιδεολογικών επιπτώσεων της θεωρίας. 7) Ταυτόχρονα, θα μπορούσαν να διερευνηθούν τα προβλήματα της ανάπτυξης, της διαφοροποίησης και της ενότητας των επιστημών, της αλληλεξάρτησης και της αμοιβαίας ανάπτυξής τους, και το πρόβλημα της ιστορικότητας, δηλαδή της σχετικοποίησης (με την έννοια της διαλεκτικής) των εννοιών.

Μια απόπειρα διερεύνησης των προηγούμενων προβλημάτων, σε σχέση με την ανάπτυξη της φυσικής, θα ήταν αδύνατη στα πλαίσια της σημερινής εισήγησης. Γι’ αυτό, θα συγκεκριμενοποιήσω, με τη μορφή παραδειγμάτων, ορισμένες όψεις του προβλήματος.

Οι νεώτερες φυσικές θεωρίες είναι κατά κανόνα αξιωματικές. Αυτό δεν σημαίνει ότι διατυπώθηκαν ανεξάρτητα από τα πειραματικά (ή παρατηρησιακά) δεδομένα και τις αντιφάσεις τους με τις παλαιότερες θεωρίες. Η ειδική θεωρία της σχετικότητας, π.χ., θεμελιώθηκε στο αξίωμα της σταθερότητας της ταχύτητας του φωτός. Αλλά: Πρώτο, το αξίωμα αυτό ήταν, από άλλη πλευρά, πειραματικό δεδομένο και δεύτερο η θεωρία διατυπώθηκε σαν υπέρβαση της αντίφασης των κλασικών μετασχηματισμών και των δεδομένων του πειράματος Michelson-Morley, καθώς και της αντίφασης ανάμεσα στην απαίτηση για αναλλοίωτο των ηλεκτρομαγνητικών εξισώσεων και τους κλασικούς μετασχηματισμούς. Η ειδική θεωρία της σχετικότητας προέκυψε συνεπώς σαν η άρση της αντίφασης ανάμεσα στα πειραματικά δεδομένα και το κλασικό εννοιολογικό πλαίσιο. Αυτό δεν σημαίνει ότι η θεωρία δημιουργήθηκε επαγωγικά, με αφετηρία τα πειραματικά δεδομένα. Η διατύπωσή της προϋποθέτει ένα νοητικό, δημιουργικό άλμα, μέσα από το οποίο συλλαμβάνεται το νέο εννοιολογικό πλαίσιο. Το ίδιο θα μπορούσαμε να πούμε για τη γενική θεωρία της σχετικότητας η οποία είναι επίσης μια αξιωματική-απαγωγική κατασκευή που ικανοποίησε δυο αιτήματα: την άρση των αντιφάσεων ανάμεσα στη νευτώνεια θεωρία και τις αστρονομικές παρατηρήσεις και την αξίωση για αναλλοίωτο των φυσικών νόμων σε οποιοδήποτε σύστημα αναφοράς, αδρανειακό ή μη. Η κβαντική μηχανική, τέλος, είναι μια αξιωματική θεωρία, η οποία προέκυψε σαν η θεωρητική σύνθεση ενός τεράστιου πραγματολογικού υλικού, σύνθεση που υπερβαίνει όλα τα επιμέρους δεδομένα, εντάσσοντάς τα σε ένα νέο θεωρητικό οικοδόμημα [17].

Ωστόσο, μια φυσική θεωρία δεν γεννιέται σαν αποτέλεσμα μόνο των εσωτερικών αντιφάσεων της επιστήμης. Στη γένεσή της συμβάλλει η ιδεολογία της εποχής και ιδιαίτερα των δημιουργών της, καθώς και οι γενικότερες δυνατότητες για κοινωνική αποδοχή της θεωρίας. Είναι, π.χ. γνωστός ο ρόλος της θετικιστικής φιλοσοφίας στην ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής. Από την άλλη πλευρά, η υπόθεση του Κοπέρνικου μπόρεσε να διατυπωθεί στην Αναγέννηση, όχι τόσο επειδή τα παρατηρησιακά δεδομένα ήταν αποφασιστικά πιο πλούσια απ’ ό,τι τα δεδομένα του Αρίσταρχου, όσο επειδή το διαμορφωμένο τότε νέο ιδεολογικό κλίμα θα μπορούσε να δεχτεί μια θεωρία που αντιστρατευόταν την κυρίαρχη, αλλά ήδη αποσαθρωμένη ιδεολογία. Αντίστροφα, μια ορισμένη ιδεολογία μπορεί να αποτελέσει επιστημολογικό εμπόδιο στην ανανέωση και στην εξέλιξη των φυσικών θεωριών. Παράδειγμα: ο ανασταλτικός ρόλος, τόσο του θετικισμού, όσο και του απλοϊκού υλισμού, στην ανανέωση της κβαντικής θεωρίας.

Η φυσική ξεπέρασε το status της φυσικής φιλοσοφίας και μεταλλάχτηκε σε επιστήμη, από τη στιγμή που μπόρεσε να εκφράσει τις φυσικές νομοτέλειες με τη βοήθεια ποσοτικών σχέσεων. Τα μαθηματικά, ωστόσο, δεν είναι ένα απλό εργαλείο στα χέρια του φυσικού. Οι νόμοι της φυσικής δεν υπάρχουν παρά με τη μορφή μαθηματικών σχέσεων. Έτσι, ανάμεσα στα στοιχεία της φυσικής πραγματικότητας και τις σχέσεις τους, από τη μια, και στους φυσικούς νόμους, από την άλλη, υπάρχει ένα είδος μορφισμού: Οι αντικειμενικές σχέσεις μεταγράφονται με τη μορφή μαθηματικών σχέσεων. Η συνοχή του φορμαλισμού μιας θεωρίας είναι η λογικομαθηματική έκφραση του νομοτελειακού χαρακτήρα των φυσικών φαινομένων. Έτσι, το κριτήριο της εσωτερικής συνοχής μιας θεωρίας δεν είναι απλά θέμα λογικής ή μαθηματικής συνεκτικότητας.

Η αντιστοιχία ανάμεσα στη φυσική πραγματικότητα και τη μαθηματική της έκφραση έχει συνεπώς ένα αντίκρισμα στη φυσική πραγματικότητα. Αυτό δεν σημαίνει ότι η εσωτερική δυναμική των μαθηματικών δεν μπορεί να υπερβεί αυτή την αντιστοίχηση και να δημιουργήσει νέους κλάδους, χωρίς αντίκρισμα στον φυσικό κόσμο. Οι νέοι αυτοί κλάδοι μπορεί, ωστόσο, να εκφράσουν κάποτε νέες, άγνωστες στην εποχή που δημιουργήθηκαν, φυσικές σχέσεις. Αυτό, π.χ., έγινε με τη γεωμετρία του Riemann και τους χώρους Hilbert. Το αντίστροφο ισχύει σε πολλές άλλες περιπτώσεις, όπου οι φυσικοί δημιούργησαν τους πρώτους πυρήνες μαθηματικών κλάδων (διαφορικός και ολοκληρωτικός λογισμός, τανυστικός λογισμός, γενικευμένες συναρτήσεις [κατανομές], κτλ).

Ένα επιστημολογικό πρόβλημα που θα πρέπει επίσης να επισημανθεί είναι η ιστορική διαδικασία ανάπτυξης, διαφοροποίησης και ταυτόχρονα ενοποίησης των φυσικών θεωριών και των επιστημών. Η διαφοροποίηση προκύπτει από τη διεύρυνση των ερευνητικών δυνατοτήτων και την οικειοποίηση επιμέρους περιοχών της πραγματικότητας. Η ενοποίηση είναι η αναπόφευκτη συνέπεια της γενίκευσης, της αποκάλυψης γενικότερων νομοτελειών και της δημιουργίας θεωρητικών σχημάτων που αποκαλύπτουν την ενότητα φαινομένων που εθεωρούντο ανεξάρτητα στα πλαίσια των προηγούμενων θεωριών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η δημιουργία των κλάδων της θερμότητας, του ηλεκτρισμού, του μαγνητισμού και της οπτικής με την ανάπτυξη της φυσικής των αρχών του 19ου αιώνα και η ενοποίησή τους με τη θεωρία του Maxwell. Άλλο παράδειγμα είναι η ανακάλυψη των φυσικών αλληλεπιδράσεων, που ανάγεται σε μια μακρά ιστορική περίοδο, από τον Νεύτωνα και τον Maxwell, τον Yukawa και την ανακάλυψη των ασθενών αλληλεπιδράσεων, και οι σημερινές απόπειρες για την ενοποίησή τους. Η διαφοροποίηση και η ενοποίηση είναι δυο αντιθετικές και συμπληρωματικές ιστορικές διαδικασίες. Η διαλεκτική τους ενότητα αποτελεί χαρακτηριστικό των φυσικών θεωριών.

Οι φυσικές θεωρίες, συνεπώς, δεν αναπτύσσονται παράλληλα, αλλά μέσα από σχέσεις αμοιβαίου καθορισμού, που τροποποιούνται στην πορεία του χρόνου. Η κβαντική μηχανική, π.χ., γεννήθηκε με μια «κβαντική» μεταγραφή του κλασικού χαμιλτονικού φορμαλισμού. Η διερεύνηση της λογικής της δομής έγινε με τη βοήθεια της μαθηματικής λογικής και έδωσε τη δυνατότητα να επισημανθούν ή και να αποκλεισθούν ορισμένες φυσικές δυνατότητες. Η έρευνα της λογικής της δομής, αντίστροφα, συνέβαλε στην ανάπτυξη της νεώτερης λογικής. Στη θεωρητική έρευνα για την ύπαρξη λανθανουσών παραμέτρων, αξιοποιούνται τόσο οι φυσικές όψεις του προβλήματος, όσο και η λογική ανάλυση και οι δυνατότητες μιας προωθημένης πειραματικής τεχνικής [18]. Τέλος, η ανάπτυξη, τόσο της φυσικής, όσο και των μαθηματικών, πραγματοποιήθηκε μέσα από μια ιστορική διαδικασία αμοιβαίων προκλήσεων, όπου, όπως σημειώθηκε, άλλοτε προηγούντο τα φυσικά ερωτήματα και άλλοτε τα μαθηματικά υπεδείκνυαν νέες δυνατότητες στη φυσική.

Συνεπώς, οι έννοιες της φυσικής δεν είναι εξωϊστορικές. Το κύριο χαρακτηριστικό τους είναι η ιστορικότητα, άρα η σχετικότητα, με την έννοια της διαλεκτικής. Ιστορικοί δεν είναι μόνο οι επιμέρους νόμοι και οι επιμέρους φυσικές έννοιες. Ακόμα και έννοιες και αρχές καθολικές, που επανευρίσκονται στο χώρο της φιλοσοφίας, όπως οι έννοιες του χώρου και του χρόνου, οι αρχές της διατήρησης της ύλης και της κίνησης, η έννοια της αντικειμενικότητας κ.ά., μεταμορφώνονται μέσα από τα νέα δεδομένα, διαλεκτοποιούνται, γίνονται έννοιες ιστορικές. Έτσι, π.χ., οι απόλυτες έννοιες του Νεύτωνα, στις οποίες αντιστοιχούσαν οι αιώνιοι προεμπειρικοί τύποι της αίσθησης, μεταμορφώθηκαν στις ιστορικές έννοιες του χώρου και του χρόνου της σχετικιστικής φυσικής. Η έννοια της αντικειμενικότητας, αυτονόητη για την κλασική επιστημολογία, μεταλλάχτηκε από παθητική έννοια σε έννοια διαλεκτική και ιστορική, η οποία προϋποθέτει όχι μόνο τον ενεργητικό ρόλο του υποκειμενικού παράγοντα, αλλά και τις δυνατότητες της ιστορικής στιγμής˙ και αυτό χωρίς οποιαδήποτε αντιστροφή της υλιστικής θέσης για την προτεραιότητα του Είναι. Η έννοια της δυναμικής αντικειμενικότητας, σε αντίθεση με το πλάσμα της παθητικής αντικειμενικότητας, αντιστοιχεί στα δεδομένα της σημερινής φυσικής [19]. Τέλος, η κλασική φυσική και η κλασική χημεία δεν διαμόρφωσαν μόνο τη μηχανιστική αντίληψη για την ύλη. Οι αρχές διατήρησης της μάζας και της ενέργειας, που διατύπωσαν αυτές οι επιστήμες, θεωρήθηκαν από την απλοϊκή υλιστική σκέψη σαν απόδειξη της αφθαρσίας της ύλης και της κίνησης. Αλλά οι αρχές αυτές μεταμορφώθηκαν στην εποχή μας, και αποδείχτηκε η σχετικότητα και η ενότητά τους. Άλλες αρχές διατήρησης, που θεωρήθηκαν ότι αποτελούσαν το θεμέλιο της αφθαρσίας της ύλης, όπως οι αρχές διατήρησης του βαρυονικού και του λεπτονικού αριθμού, θα αποδειχτούν ενδεχομένως σχετικές και ιστορικές. Συνεπώς, η μόνη ιδιότητα της ύλης που θεμελιώνει ένα σύγχρονο υλισμό είναι η αντικειμενικότητα και η αυθυπαρξία της, σύμφωνα με τον ορισμό του Λένιν [20]. Οι επιμέρους μορφές και οι φυσικοί νόμοι δεν αποτελούν αιώνιες, αλλά ιστορικές κατακτήσεις της γνώσης.


ΙΙΙ. Διεπιστημονικά προβλήματα της σύγχρονης φυσικής

Μετά από την επισήμανση των προηγούμενων θεωρητικών και επιστημολογικών προβλημάτων της σύγχρονης φυσικής, θα προχωρήσουμε στην επισήμανση ορισμένων διεπιστημονικών προβλημάτων που συνδέονται μ’ αυτή την επιστήμη.

Θα μπορούσαμε να πούμε ότι διεπιστημονική έρευνα είναι η έρευνα των αμοιβαίων σχέσεων δυο ή περισσότερων επιστημών και, ευρύτερα, η μελέτη του γίγνεσθαι των επιστημών σαν ιστορικής διαδικασίας που προϋποθέτει την αυτονομία και την αλληλοσυσχέτισή τους. Πράγματι, κάθε επιστήμη χαρακτηρίζεται από μια εσωτερική συνοχή και μια σχετική αυτοτέλεια. Ταυτόχρονα, προϋποθέτει άλλες επιστήμες (π.χ. η φυσική προϋποθέτει τα μαθηματικά, η βιολογία τη χημεία, κ.ο.κ.), αποτελεί με τη σειρά της προϋπόθεση άλλων επιστημών, έχει κοινές οριακές περιοχές με άλλες επιστήμες. Έτσι, η διεπιστημονική έρευνα αναζητεί τους όρους γένεσης και ανάπτυξης των επιστημών, τις οποίες αντιμετωπίζει όχι σαν αυτόνομες ολότητες, αλλά σε συνάρτηση με την εξέλιξη των άλλων επιστημών, της τεχνολογίας και συνολικά των κοινωνικών όρων μιας εποχής. Η επιστήμη, μ’ αυτή την έννοια, θεωρείται σαν κοινωνική πρακτική η οποία έχει τους γνωστικούς και κοινωνικούς καθορισμούς της και ταυτόχρονα ασκεί μια δεσπόζουσα, γνωστική, και μια κοινωνικοπρακτική λειτουργία. Μ’ αυτή την έννοια, οι επιστήμες νοούνται μέσα στην ιστορία και όχι σαν αναζήτηση κάποιας απόλυτης, εξωϊστορικής αλήθειας [21].

Στη συνέχεια θα επισημάνουμε την αλληλοσυσχέτιση ορισμένων κλάδων της σύγχρονης φυσικής, χωρίς να επεκταθούμε στην κοινωνική τους διάσταση.

Η κβαντική μηχανική είχε σαν προϋπόθεση τη μελέτη της φασματοσκοπίας και τις πρώτες μορφές της ατομικής θεωρίας. Με τη σειρά της, ερμήνευσε θεωρητικά τα δεδομένα της φασματοσκοπίας και πρόβλεψε ή εξήγησε νέα δεδομένα. Αποτέλεσε τη βάση μιας αυθεντικής ατομικής θεωρίας, καθώς και της θεωρίας του πυρήνα. Οι βασικές της έννοιες αποτέλεσαν επίσης προϋπόθεση για τις θεωρίες των μικροσωματίων. Οι θεωρίες των μικροσωματίων, με τη σειρά τους, συνέβαλαν στην ανάπτυξη της αστροφυσικής και της κοσμολογίας. Έτσι, το «απειροστό» συνδέθηκε ενδογενώς με τον «μεγάκοσμο». Από την άλλη πλευρά, η κβαντική μηχανική αποτελεί τη βάση της κβαντικής χημείας, της θεωρητικής μελέτης των μεγαλομορίων και της φυσικής του στερεού σώματος. Έμμεσα επηρεάζει τη μοριακή βιολογία και τη γενετική. Καθεμιά από τις προηγούμενες επιστήμες έχει το δικό της ιδιαίτερο αντικείμενο, τις δικές της μεθόδους, τον δικό της φορμαλισμό και το δικό της σώμα γνώσεων. Ωστόσο, η ενότητα και η αλληλεξάρτηση αυτών των επιστημών είναι επίσης γεγονός. Μάλιστα, η ανάπτυξη της μιας υπήρξε πολλές φορές όχι μόνο προϋπόθεση, αλλά και επιστημολογική πρόκληση για την ανάπτυξη της άλλης και οι οριακές, κοινές περιοχές, αποδείχτηκαν συχνά ιδιαίτερα επαναστατικές.

Η ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής προϋπέθετε και ταυτόχρονα επηρέαζε την ανάπτυξη μιας σειράς κλάδων των νεώτερων μαθηματικών. Ο κλάδος αυτός δεν θα μπορούσε να δημιουργηθεί αν δεν υπήρχε ο διανυσματικός λογισμός και ευρύτερα η θεωρία των διανυσματικών χώρων, η γραμμική άλγεβρα και ανάλυση, η ανάλυση Fourier, η θεωρία των γενικευμένων συναρτήσεων, η πιθανοθεωρία, κτλ. Ταυτόχρονα, τα προβλήματα που έθεσε η κβαντική μηχανική συνέβαλαν στην ανάπτυξη των προηγούμενων κλάδων. Οι χώροι Hilbert, π.χ., βρήκαν το φυσικό τους αντίστοιχο, η άλγεβρα των τελεστών αναπτύχθηκε σε οργανική σχέση με την κβαντική μηχανική, οι γενικευμένες συναρτήσεις (κατανομές) ξεκίνησαν από την ηλεκτροτεχνία και τη κβαντική μηχανική, κτλ. Από την άλλη πλευρά, η κβαντική μηχανική, η φυσική των μικροσωματίων και γενικότερα η νεώτερη φυσική, είχε ανάγκη από τη θεωρία ομάδων για να εκφράσει φυσικές συμμετρίες και μετασχηματισμούς. Ταυτόχρονα, η νεώτερη φυσική συνέβαλε στην ανάπτυξη αυτού του μαθηματικού κλάδου. Τέλος, η έρευνα των λογικών δομών της κβαντικής μηχανικής προϋπέθετε την ύπαρξη της νεώτερης μαθηματικής λογικής. Ταυτόχρονα, έθεσε φυσικά προβλήματα που προώθησαν την ανάπτυξη της καθαυτό μαθηματικής έρευνας σ’ αυτή την περιοχή (π.χ. πλέγματα Boole και κλασικά πλέγματα, δυνατότητα ενσωμάτωσης των δεύτερων στα πρώτα, κτλ.) Έτσι, οι εξελίξεις στη φυσική και οι εξελίξεις των μαθηματικών στον αιώνα μας προχώρησαν συχνά μέσα από διαδικασίες αμοιβαίων καθορισμών και προκλήσεων.

Η ανάπτυξη της νεώτερης φυσικής, τέλος, θα ήταν αδύνατη χωρίς τις νεώτερες τεχνικές παρατήρησης, πειραματισμού και υπολογισμού, που με τη σειρά τους θα ήταν αδιανόητες έξω από την ανάπτυξη της νεώτερης βιομηχανίας. Ο έλεγχος της θεωρίας της βαρύτητας του Einstein, π.χ., θα ήταν αδύνατος χωρίς δυνατότητα κατασκευής γιγάντιων τηλεσκοπίων και πανίσχυρων ραδιοτηλεσκοπίων. Τα πειράματα τύπου Michelson-Morley, που βρίσκονται στην αφετηρία της θεωρίας της σχετικότητας, θα ήταν επίσης αδύνατα χωρίς την ανάπτυξη της οπτικής και του ηλεκτρισμού, και των αντίστοιχων πειραματικών τεχνικών. Επίσης, οι θεωρίες των μικροσωματίων θα ήταν αδύνατες ή δεν θα είχαν νόημα, χωρίς τα τεχνικά μέσα για την ανακάλυψη των «ελάχιστων» αυτών υλικών οντοτήτων και τον προσδιορισμό των φυσικών μεγεθών και των κβαντικών αριθμών που τα χαρακτηρίζουν. Οι πειραματικές μέθοδοι σ’ αυτή την περιοχή προϋποθέτουν τις νεώτερες τεχνικές κατακτήσεις της οπτικής και του ηλεκτρομαγνητισμού, ειδικά την ικανότητα για δημιουργία ισχυρών πεδίων, άρα ισχυρών επιταχυντών (με ενέργεια της τάξης των δεκάδων δισεκ. ηλεκτρονιοβόλτ), καθώς και τις πανίσχυρες λογιστικές μεθόδους που έγιναν δυνατές χάρη στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, οι οποίοι με τη σειρά τους προϋποθέτουν την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής, της λογικής κτλ. Η ανάπτυξη της φυσικής των μικροσωματίων προώθησε με τη σειρά της την ανάπτυξη της αστροφυσικής, και η τελευταία την ανάπτυξη της κοσμολογίας.

Συμπερασματικά, θα μπορούσαμε να πούμε ότι η διαφορά και η ενότητα των επιστημών είναι μια αντιθετική σχέση που εξελίσσεται ιστορικά και προσδιορίζεται από τους συγκεκριμένους όρους της κάθε εποχής. Ειδικά, στη φυσική διαπιστώνουμε την ενδογενή και γενετική αλληλοσύνδεση όχι μόνο των διαφόρων κλάδων αυτής της επιστήμης, αλλά και της φυσικής συνολικά με τα μαθηματικά, με τη νεώτερη λογική, με την informatique και με τις νέες τεχνικές στο χώρο της οπτικής, του ηλεκτρομαγνητισμού, της ηλεκτρονικής, της φωτογραφίας, της υαλουργίας, των πλαστικών υλών, κ.ο.κ. Η ενότητα αυτή, που είναι εκδήλωση της ενότητας ανάμεσα στη θεωρία και το πείραμα, αποτελεί όψη ενός γενικότερου αλληλοκαθορισμού: του αλληλοκαθορισμού θεωρίας και πρακτικής.


IV. Σχέσεις της φυσικής με τη φιλοσοφία

Οι επιστήμες ερευνούν ειδικές περιοχές της πραγματικότητας. Το ίδιο και η φυσική. Αλλά με τη δημιουργία όλο και πιο πλατειών συνθέσεων, η φυσική προσεγγίζει τα γενικότερα γνωσιολογικά και οντολογικά ερωτήματα. Ωστόσο, η διαφορά των επιστημών από τη φιλοσοφία δεν είναι εκτατική: είναι καταστατική. Τα προβλήματα, π.χ., των δομών και των μορφών της ύλης, των μορφών της αιτιότητας, των χωροχρονικών σχέσεων, κτλ., είναι καταρχήν επιστημονικά προβλήματα. Η φιλοσοφία, ωστόσο, περνώντας μέσα από το ειδικό, επιχειρεί να αναχθεί στο γενικό: να ορίσει τις γενικές κατηγορίες του Είναι και της νόησης, μέσα από τη φιλοσοφική γενίκευση των δεδομένων των επιστημών και του συνόλου της κοινωνικής πρακτικής. Μια τέτοια σχέση ενότητας και διαφοράς κάνει κατανοητή τη φιλοσοφική εμβέλεια των επιστημών, καθώς και τη γνωστική λειτουργία της φιλοσοφίας [22].

Έτσι, η ανάπτυξη της νεώτερης φυσικής αναστάτωσε την προβληματική της φιλοσοφίας στον αιώνα μας, θέτοντας νέα ερωτήματα ή φωτίζοντας με νέο φως τα παλαιά «οντολογικά» ερωτήματα [23]. Η έννοια της αντικειμενικής πραγματικότητας, π.χ., έχει σήμερα εκλεπτυνθεί: το ερώτημα για την αντικειμενικότητα έχει γίνει αχώριστο από το ερώτημα για τα μέσα προσπέλασης προς την αντικειμενική πραγματικότητα. Επίσης, το πρόβλημα της αιτιότητας τέθηκε στον 20ο αιώνα με νέους όρους, ύστερα από τις νέες μορφές αιτιοκρατίας που απεκάλυψε η θεωρία της σχετικότητας και τα προβλήματα που έθεσε ο πιθανοκρατικός χαρακτήρας της μικροφυσικής. Ειδικότερα, η μικροφυσική έθεσε το πρόβλημα των μορφών της μικροαιτιότητας και της άρσης της αντίθεσης ανάμεσα στον τυπικά αντιστρεπτικό χαρακτήρα των μικροφαινομένων και τη μακροσκοπική μη αντιστρεψιμότητα. Τέλος, είναι πλέον αδύνατο να μιλήσουμε φιλοσοφικά για το χώρο και το χρόνο, το πεπερασμένο και το άπειρο, το χαρακτήρα του σύμπαντος, κτλ., χωρίς να λάβουμε υπόψη τα δεδομένα των θεωριών της σχετικότητας, της κοσμολογίας και της τοπολογίας.

Τα προηγούμενα αποτελούν ορισμένα από τα «οντολογικά» ερωτήματα που τέθηκαν με νέους όρους χάρη στην εξέλιξη της φυσικής. Αλλά η ανάπτυξη της επιστήμης αυτής είναι οργανικά δεμένη με μια σειρά από επιστημολογικά και, ευρύτερα, γνωσιοθεωρητικά προβλήματα. Έτσι, π.χ., ο ρόλος του πειράματος στην εξέλιξη των φυσικών θεωριών, η έννοια του κρίσιμου πειράματος, ο προσδιορισμός των κοινωνικών προϋποθέσεων για την αποδοχή μιας θεωρίας, είναι προβλήματα επιστημολογικά, αλλά, σε ένα ευρύτερο πλαίσιο, είναι επίσης προβλήματα γνωσιοθεωρητικά. Το ίδιο και το πρόβλημα του περάσματος από τα πειραματικά δεδομένα, ή των αντιφάσεων του πειράματος με τη θεωρία, σε μια νέα θεωρητική σύλληψη. Επίσης, το πρόβλημα της αξιωματικής θεμελίωσης μιας θεωρίας σε σχέση με το εμπειρικό υλικό, καθώς και το πρόβλημα της λογικής της δομής, είναι προβλήματα επιστημολογικά και, σε ένα άλλο επίπεδο, γνωσιολογικά. Το ίδιο θα μπορούσαμε να πούμε για το πρόβλημα της διαμόρφωσης του εννοιολογικού πυρήνα μιας θεωρίας, της κανονικής της ανάπτυξης και για το πρόβλημα της ιστορικότητας σ’ αυτή τη φάση της θεωρίας. Το πρόβλημα των προτύπων αλλαγής των φυσικών θεωριών και η ανάλυση των ενδογενών και των εξωτερικών παραγόντων των επιστημονικών μεταλλαγών παρουσιάζει επίσης αυτή τη διπλή όψη. Η συσσωρευτική αντίληψη για την πρόοδο της επιστήμης δεν είναι απλά μια επιστημολογική άποψη. Εντάσσεται σε μια γενικότερη αντίληψη για την εξέλιξη που αγνοεί τον αλματικό της χαρακτήρα και απολυτοποιεί το χαρακτήρα της συνέχειας. Διευρύνοντας τη σχετική προβληματική, μπορούμε να διερευνήσουμε τις έννοιες της σχετικής αυτονομίας και της ιστορικής επάρκειας μιας επιστήμης και την αλματική μεταλλαγή της που γεννιέται από την όξυνση των εσωτερικών της αντιφάσεων και τη μεταβολή των κοινωνικών της προσδιορισμών. Τα προηγούμενα προβλήματα μπορούμε να τα ανιχνεύσουμε τόσο στη φάση της διαμόρφωσης της φυσικής, όσο και στις μεγάλες επαναστάσεις του 19ου και του 20ου αιώνα. Τέλος, το πρόβλημα της αντιστοιχίας ανάμεσα στις έννοιες και τους νόμους και τη φυσική πραγματικότητα, όπως και το πρόβλημα της λογικής δομής των φυσικών θεωριών, είναι αναμφισβήτητα και πρόβλημα γνωσιοθεωρητικό. Η φυσική προχώρησε από την περιγραφή στην ερμηνεία των φαινομένων. Αλλά υπάρχουν βαθμοί ή επίπεδα ερμηνείας τα οποία αντιστοιχούν στα επίπεδα οργάνωσης της φυσικής πραγματικότητας. Έτσι, η γνώση των φυσικών νόμων παρουσιάζεται σαν μια ιστορική διαδικασία που τείνει ασυμπτωτικά προς την απόλυτη αλήθεια, μέσα από την κατάκτηση αντικειμενικών αληθειών, δηλαδή αληθειών που προσδιορίζονται ιστορικά, και έτσι περιέχουν το στοιχείο της αντικειμενικότητας και ταυτόχρονα είναι ιστορικά σχετικές. Η νεώτερη φυσική αποτελεί προνομιακό πεδίο για τη μελέτη των προηγούμενων επιστημολογικών και γνωσιοθεωρητικών προβλημάτων. Αλλά εδώ θα αρκεστούμε σ’ αυτή τη συνοπτική επισήμανση ενός θεμελιακού ερευνητικού πεδίου.

Από τα προηγούμενα συνάγεται η ενότητα των επιστημών (και ειδικά της φυσικής) με τη φιλοσοφία, ενότητα που προϋποθέτει την καταστατική διαφορά. Η αντιθετική αυτή σχέση ενέχει δυο κινδύνους: 1) Την απολυτοποίηση της ενότητας, που οδηγεί στην παραγνώριση της καταστατικής διαφοράς, άρα στη νομιμοποίηση της παρέμβασης της καταστατικής διαφοράς, άρα στη νομιμοποίηση της παρέμβασης της φιλοσοφίας στα ειδικά προβλήματα των επιστημών. 2) Την απολυτοποίηση της αντίθεσης, που οδηγεί στην υποτίμηση της φιλοσοφίας και στο ιδεολόγημα που ταυτίζει την επιστημονική αλήθεια με την αλήθεια και τη φιλοσοφία με την πλάνη ή με τη διατύπωση ερωτημάτων που στερούνται νοήματος [24]. Ο θετικιστικός επιστημονισμός αποτελεί μια σύγχρονη έκδοση αυτής της πλάνης. Αλλά, καθώς προσπάθησα να δείξω, η ιδεολογία αποτελεί ενεργό παράγοντα στη διαμόρφωση των φυσικών θεωριών και, αντίστροφα, οι επιστήμες άσκησαν πάντοτε κάποια ιδεολογική λειτουργία.

Μπορούμε, συνεπώς, να διακρίνουμε τρία πεδία έρευνας: το ειδικά επιστημονικό, το επιστημολογικό και το καθαυτό γνωσιοθεωρητικό. Τα τρία αυτά πεδία δεν ταυτίζονται, αλλά και δεν χωρίζονται τυπικά. Τα ίδια προβλήματα ανήκουν συχνά σε περισσότερα από ένα πεδία, αλλά διερευνώνται σε επίπεδα διαφορετικά. Οι επιστημονικές έννοιες αντιστοιχούν σε ειδικές πραγματικότητες και συχνά εκφράζονται με ποσοτικές σχέσεις, πειραματικά ελέγξιμες. Οι φιλοσοφικές κατηγορίες δεν είναι επιστημονικά λειτουργικές, αφορούν γενικές νομοτέλειες του Είναι και της γνώσης. Ωστόσο, στις καλύτερες στιγμές της φιλοσοφίας, διαμορφώνονται μέσα από την ανάλυση και τη φιλοσοφική καταξίωση των επιμέρους επιστημών. Μια τέτοια, αντιθεωρησιακή πρακτική της φιλοσοφίας, γονιμοποιεί τόσο την επιστημονική, όσο και τη φιλοσοφική σκέψη.


* Καθηγητής, τομέας φιλοσοφίας, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Πηγή: Περιοδικό «Επιθεώρηση Κοινωνικών Ερευνών», τεύχ. 44, σ. 10-25, 1982
_______

Σημειώσεις

* Επισημαίνουμε ότι, στο μεταξύ, η ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων έχει αποδειχτεί το 2016 (ΠΓ).

[1] Newton: 1) Principia, Univ. of California Press, 1947. 2) Optics, Dover Publ.

[2] F. Engels, Dialectics of Nature, Lawrence and Wishaart, London, 1934. Ελλην. Μετ. Εκδ. Πολιτισμός, Αθήνα, 1958.

[3] Einstein, in Einstein et al., The Principle of Relativity, Dover Publ. Επίσης, Ε. Μπιτσάκη, Η δυναμική του ελάχιστου, Ι. Ζαχαρόπουλος, 1982.

[4] Einstein et al., Ibid. Επίσης, E. Bitsakis, Physique et Matérialisme, Editions Sociales, Paris, 1973.

[5] Βλ. E. Bitsakis, Ibid.

[6] V. Fock, The Theory of Space, Time and Gravitation, Pergamon Press, 1964.

[7] V. Fock, Ibid. A. Alexandrov, Rech. Intern., Physique, 4 (1957). B. Levich, Theoretical Physics. I, North Holland Publ. Comp.

[8] Βλ. Einstein, in A. Einstein et al., The principle of Relativity, op. cit.

[9] Βλ. V. L. Ginsburg, Key Problems in Physics and Astrophysics, Mir. Publ., Moscow, 1978, και J. Lequeux, στο: La Recherche en Astrophysique, Seuil, Paris, 1977. Για τη νεώτερη κοσμολογία γενικά, βλ. J. Merleau-Ponty, La Cosmologie du XXe siècle, Gallimard, 1965.

[10] Βλ. Ε. Μπιτσάκη, Η δυναμική του ελάχιστου, op. cit., κεφ. 4.

[11] Βλ. L. de Broglie, La physique quantique restera-t-elle indéterministe?. Gauthier-Villars, Paris, 1953. Του ίδιου, The Current Interpretation of Wave Mechanics, Elsevier Publ. Comp., 1964.

[12] Einstein, Podolsky, Rosen, Phys. Rev., 47, 777 (1935).

[13] Βλ., π.χ., D. Bohm, Phys. Rev., 85, 166 και 180 (1952).

[14] Βλ. J. S. Bell, Physics, 1, 195 (1964), και Rev. Mod. Phys., 38, 447 (1966).

[15] Η βιβλιογραφία σ’ αυτό το θέμα είναι τεράστια. Για μια κριτική ανάλυση, βλ. Ε. Μπιτσάκη: 1) Revue des Questions Scientifiques, 148, 205 (1977). 2) Physique et Matérialisme (Annexe). 3) Τα εννοιολογικά θεμέλια της κβαντικής μηχανικής, Ι. Ζαχαρόπουλος, θα εκδοθεί το 1983.

[16] Βλ. E. Bitsakis, Physique et Matérialisme, op. cit., κεφ. ΙΙ, ΙΙΙ και VIII.

[17] Βλ. σχετικά, A. Einstein, in A. Einstein et al., The Principle of Relativity, op. cit., Επίσης, M. Jammer, The Philosophy of Quantum Mechanics, Wiley, 1974, και Ε. Μπιτσάκη, Τα εννοιολογικά θεμέλια της κβαντικής μηχανικής, Ι. Ζαχαρόπουλος, θα εκδοθεί το 1983.

[18] Βλ. M. Jammer, The Philosophy of Quantum Mechanics, op. cit. F. J. Bellinfante, A. Survey of Hidden Variable Theories, Pergamon Press, 1970.

[19] Βλ. E. Bitsakis, Le concept de réalité en Microphysique. Πρακτικά Πρώτης Διεθνούς Συνάντησης Επιστημολογίας, Αθήνα, 1982.

[20] Βλ. V. I. Lénine, Matérialisme et Empiriocriticisme, Ed. Sociales, Paris, 1962.

[21] J. D. Bernal, Science in History, Penguin Books, Ελλην. Έκδ. Ι. Ζαχαρόπουλος, 1982.

[22] Βλ. E. Bitsakis, Physique et Matérialisme, op. cit., κεφ. 12.

[23] Η βιβλιογραφία στο θέμα αυτό είναι τεράστια. Ενδεικτικά, βλ. 1) N. Bohr, Atomic Physics and Human Knowledge, Wiley, 1958. 2) W. Heisenberg, Physics and Philosophy, Allen and Vuwin, 1958. 3) Της συλλογής: Louis de Broglie, Physicien et Penseur, Albin Michel, 1953. Albert Einstein, Philosopher and Scientist, The Library of Living Philosophers, N. Y., 1949. 4) D. Bohm, Causality and Chance in Modern Physics, Routledge and Kegan Paul, 1959. 5) M. Jammer, op. cit. 6) Flato et al., Quantum Mechanics, Determinism, Causality and Particles, Reidel, 1976.

[24] Βλ. 1) L. Althusser, Eléments d’ Autoctitique, Hachette, 1974. 2) R. Carnap, Φιλοσοφία και λογική σύνταξη, δίγλωσση έκδοση, Εγνατία. 3) M. Schlick, Εισαγωγή στη φιλοσοφική σκέψη, δίγλωσση έκδοση, Εγνατία.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.