O avtoritativnem statusu znanosti

Ena glavnih obsedenosti preteklih recimo 100 let se mi zdi tista, ki se za razna tolmačenja sklicuje izključno na znanost in znanstvena dejstva. Zato bi rad spregovoril o tem, od kod znanosti takšen avtoritativen položaj. Ko pišem o znanosti, imam v mislih predvsem fiziko, saj sem tu najbolj podkovan. Rekel bi, da se avtoriteta znanosti praktično opira predvsem na znanstvene dosežke, miselno pa je močno povezana tudi (čeprav ne samo) z vprašanjem determinizma. Da je slednje res, je razvidno tudi iz tega, da je prav znanost 19. stoletja ponovno oživila moderno debato o determinizmu.

Zgodovinsko gledano si je znanost avtoriteto pridobila s številnimi poskusi in odkritji, za izvedbo in kasnejšo aplikacijo katerih je bilo večkrat potrebno kar nekaj časa. Newtonova mehanika, ki je navidez tako elegantno povzela in popisala hkrati gibanje nebesnih teles in teles na Zemljinem površju z nekaj formulami, je od svoje predstavitve strokovni javnosti leta 1687 ostajala sicer močna teorija, ki pa se v misli ljudi ni kaj preveč vsidrala. Širše zanimanje in podporo je požela leta 1846, ko je z njeno napovedjo bil odkrit planet Neptun. Dobesedno: fizik je izračunal, kje na nebu naj astronom poišče novi planet in res je bil tam (v okviru napake instrumentov). Precej impresivno. Ostala fizika, ki se je ukvarjala z elastičnimi lastnostmi snovi, lastnostmi vodnih tokov in še s čim, je postala praktično uporabna v gradbeništvu: fiziki in matematiki so računali idealne oblike lokov, napetosti v mostovih, stvari v zvezi z usmerjanjem vodotokov in podobno. Računi so nekako pojasnjevali, zakaj nekatere stvari obstojijo, druge pa ne, čeprav je veliko ostalo tudi nepojasnjenega. Avtoritativni duh znanosti je s tem začel svoj pohod.

V 19. stoletju so se znanosti dodobra diferencirale in utrdile svoje mesto v človeški družbi. Ta vpliv se je razrasel tudi v umetnostih, kjer sta nad romantiko prevladala tokova realizma in kasneje naturalizma (vsaj v slikarstvu in književnosti). Takrat se je tudi najmočneje uveljavilo pojmovanje determinizma, ki jo je znanstveno morda najbolje povzel francoski matematik Laplace, njegov hard core zastopnik. Menil je, da če poznamo vse parametre nekega sistema, lahko s pomočjo naravnih zakonov (oblikovanih v diferencialne enačbe fizike) izračunamo vse bodoče dogajanje na Zemlji, pridobitev vseh potrebnih podatkov v ta namen pa da je samo stvar časa. Zlobno rečeno se je ta čas pridobivanja podatkov poraztegnil v neskončnost in se izkazal za nedosegljivega. Po drugi strani so mnogi kasnejši misleci izpostavili, da Laplaceov determinizem zahteva – in to nujno – nekakšnega vsevidnega opazovalca, ki je plasiran izven fizikalnega dogajanja, sicer nimamo nikogar, ki bi ta determinizem izkusil. Pomenljiva v tem kontekstu je anekdota, ki pravi, da je Laplace, na Napoleonovo vprašanje, kje v njegovem sistemu sveta pa je bog, prvi dejal, da je to „predpostavka, ki je ne potrebuje“. Dodal bi: za nedeterministično pojmovanje verjetno res ne.

Renome deterministične znanosti se je tekom 19. stoletja utrdil in na koncu stoletja so res mislili, da je znanost razložila večino dogajanja v naravi; odpravila je še nekatere stare pojme (recimo pojem etra), ostalo je še nekaj manjših pojavov za razložiti (natančneje sevanje tako imenovanega črnega telesa in izhajanje nekaj malega električnega naboja iz kovine, če nanjo posvetimo – kasneje znano pod imenom fotoefekt), sicer pa naj bi bilo vse dovršeno. In ravno ob teh navidez nedolžnih pojavih se je prekalila moderna fizika, to je kvantna mehanika in relativnostna teorija.

Kvantna mehanika je notorična tudi po tem, da je spremenila pojmovanje znanosti kot epistemološke kraljice vedenja, ravno zato, ker je zamajala deterministično pojmovanje. V običajni zavesti se to kaže nekako takole, da se ob branju poljudnoznanstvene literature pojavljajo številne fascinacije s fizikalnim opisom atomskega sveta, ki se pogosto razširijo na celotno pojmovanje sveta. Primer: Heisenbergovo načelo nedoločenosti, ki sicer govori o vzajemnem določanju nekaterih parov fizikalnih količin (npr. hitrosti in položaja, časa in energije itd.) v atomskem svetu, se jemlje kot znak majanja samih temeljev sveta. Stvar sploh ni tako nedolžna. Drznil bi si reči, da do neke mere celo res drži, namreč kolikor je naše pojmovanje sveta implicitno deterministično konstituirano. To majanje temeljev se ne kaže samo v teoretičnem, temveč pogosto tudi v praktičnem smislu. Naj razložim.

Nedavno tega sem z dobrim prijateljem vso noč debatiral o fiziki in vesolju in prišla sva tudi do kvantne fizike. Gre za povprečno nešolanega človeka, ki se tudi ni prav veliko načital o dogajanju v fiziki, njegove predstave so torej temeljile v glavnem na osnovni šoli in dokumentarcih. Ob razlaganju kvantnih načel je nastopila travma, podobna tisti, ki jo je ob razvoju kvantne mehanike doživljal Einstein. In to ob približno istih premislekih: nedoločenost, verjetnostni opis fizikalnih količin, nezmožnost predstavljanja osnovnih delcev. Živahna večurna debata se je končala z zanj precej grenkim priokusom.

Teoretični vidik stvari v precejšnji meri tiči v statistični naravi kvantne mehanike. Za potrebo pričujočega razmišljanja je dovolj, da se razpišem samo o tem vidiku kvantne mehanike. Statistika je v fiziko prišla v 19. stoletju s termodinamiko, vedo o toplotnih pojavih. Na koncu istega stoletja se je že vedelo, da je temperatura statistična količina, katere povprečje je dobro določeno na naši velikostni skali (npr. z višino stolpca živega srebra v termometru). Odnos do statističnih količin je bil takšen, da je statistika način opisa sistemov, o katerih imamo premalo podatkov/meritev. Načeloma takšen znanstveni pristop torej ni odpravljal determinizma. S kvantno mehaniko je statistika prodrla v same osnove opisa sistema, v njegovo matematično formulacijo. Takoj so nastala vprašanja, kako je sedaj na primer s potjo – ali ta mar ne obstaja sama zase in je izračun položaja zgolj slika verjetnosti, kje se bo nek delec nahajal, hkrati pa o poti ne moremo reči ničesar poljubno točnega? Načelo nedoločenosti določa tudi, do kakšne natančnosti lahko govorimo o zvezni poti, kolikšni so 'koraki' te poti, kar je odvisno od hitrosti.
Brez spuščanja v tehnične detajle lahko že ob takšnem orisu pojmovanja vidimo, da je moteči element ta, da na primer o poti delca niti načelno ne moremo vedeti vsega s popolno natančnostjo. To dejstvo zna biti (in je v resnici tudi bilo) precej moteče za tiste, ki verjamejo v determinizem in neomejen tip eksaktnosti znanosti. Eksaktnost v fiziki je vedno temeljila na pojmovanju, da s tem, ko fizik poda svojo napako ali jo vnaprej oceni nekako 'prizna' okvir svoje zmotljivosti. Vendar se je načelno menilo, da se bo lahko z boljšimi in boljšimi aparaturami doseglo neslutene natančnosti in merilo razne konstante na vedno večje število mest. Pri kvantni mehaniki pa napaka nastopa tako rekoč kot legitimen teoretični element, medtem ko je prej veljala za 'pomanjkljivost' prakse napram teoriji, odstopanje od teorije. Precej moteče za nekatere.

Ko sta statistika in napaka postali del teorije same, je determinizem pristal na ravni verjetnosti. Natančneje rečeno, v kvantni mehaniki enačbe ne determinirajo poti delca, temveč determinirajo spreminjanje verjetnosti za pojavitev delca na nekem območju. Na ravni računanja imamo nekakšen 'determinizem spreminjanj verjetnosti', kar se sliši nekako paradoksalno. Takšne izračune potrjujejo množični poskusi, pri katerih se računa povprečje meritev.

Poleg zavračanja klasičnega determinizma v kvantni mehaniki pa se je ta a posteriori začel zavračati tudi v klasični mehaniki, kar je nekoliko manj znano dejstvo; nekateri so tako razmišljali že v 19. stoletju, na primer znani fizik Ernst Mach, po katerem se imenuje enota za hitrost zvoka. V sedemdesetih letih 20 .stoletja se je začela razvijati tako imenovana teorija kaosa; s svojim zvenečim imenom je prodrla precej globoko tudi v popularnih vodah, vendar zgolj v obrisih. Gre namreč za precej hard core matematično teorijo, ki se ukvarja z nestabilnimi sistemi. Za opis sistemov potrebujemo enačbe in nekatere podatke (t.i. robne pogoje). Teorija kaotičnih sistemov je začela proučevati, katere konstelacije robnih pogojev dajo nepredvidljive rešitve enačb. V nekaterih primerih že za zelo majhne spremembe začetnih parametrov dobimo povsem drugačne končne rešitve; ta pojav je postal znan kot 'butterfly effect'. V takšnih sistemih ne moremo govoriti o determinizmu, saj ne moremo proizvesti niti ustreznih matematičnih enoličnih napovedi (te namreč preveč variirajo), da bi jih sploh preverili. Pojav nestabilnih sistemov nastopa recimo v meteorologiji, kjer je kdaj mogoče bolj zanesljiva, kdaj manj zanesljiva napoved, pač odvisno od začetnih pogojev. V tem smislu je teorija kaosa pokazala na omejen domet klasične mehanike, saj uporablja iste zakone in ista matematična orodja kot druga, le njeno področje aplikacije so prav kaotični sistemi.

Kar se tiče praktične aplikacije znanosti v tehnologiji je treba povedati, da se na tem področju vedno dela s približki. Noben fizikalni zakon se ne uporablja premočrtno, ko gre za industrijsko proizvodnjo, kjer so izdelki praviloma zelo zapleteni napram fizikalnim idealizacijam. Zato je potrebno uvesti določene približke oziroma izmerjene konstante za konkreten sistem (na primer koeficient trenja). Dalje, če pogledamo primer elektronike, ki je tako izjemnega pomena za današnjo civilizacijo, je znano, da se je mnogo prej začelo izdelovati logična vezja in jih uporabljati, kot pa so jih znali fizikalno pojasniti. Elektronika, ki je izšla iz fizikalnega področja elektromagnetizma, je praktična veja in je imela teoretizacijo lastnih aplikacij nekako v drugem planu. Danes je, kolikor vem, fizikalno teoretsko ozadje elektronike že dobro uveljavljeno. Podobno je na primer z letenjem: eden najbolj revolucionarnih načinov prevoza še danes ni povsem fizikalno pojasnjen. To je mišljeno tako, da letenja težkih letal (torej ne jadralnih) ne znamo kvantitativno razložiti v okviru klasične fizike, nimamo matematične formulacije za vse sile in učinke, ki pri tem sodelujejo. Torej tudi ne moremo reči, da je takšno letenje fizikalno (torej tudi številčno) pojasnjeno. Drugo so kvalitativni opisi.

S tem kratkim izletom na področje znanosti sem hotel nakazati nekatere od njenih pomembnejših omejitev. Glede na to, da se naravoslovne znanost še vedno pogosto pojmuje kot 'bog i batina', o njej pa je bolje informirana relativna manjšina ljudi, se mi zdi pomembno poskušati nakazati tudi njen domet, še posebej v dobi, ko se ljudje v veliki meri sklicujejo na t.i. 'znanstvena dejstva'. Sam znanosti ne odrekam legitimitete, zdi se mi celo eden najboljših pristopov spoznavanja sveta, ki jih pozna človek, vendar ne, če jo pojmujemo zgolj kot objektivno orodje (podobno kot se je v lingvistiki 20. stoletja jezik pogosto pojmovalo kot objektivno orodje). A tudi znanost ni imuna na napake. Kdaj se tudi zgodi, da še nedorečene teorije sežejo izven strokovnih krogov, kot na primer pri teoriji o človeško povzročenem globalnem segrevanju, ki temelji na predpostavki, da CO2 povzroča tolikšno segrevanje, v stroki pa glede te točke sploh ni doseženo soglasje, meni se celo, da je morda ravno obratno: da segrevanje povzroča večje sproščanje CO2. Ker soglasja na tej točki ni, je možno, da teorija o antropogenem učinku na globalno segrevanje ne drži.

Peter Lukan

Prispevek odraža mnenje avtorja in ne nujno tudi društva.