Andrzej Łukasik: Dialog 8. Demokryt, Platon i ontologia mikroświata

Im głębiej rozumiemy prawa fizyki, tym dalej wkraczamy w świat matematyki i matematycznych pojęć.

Tekst ukazał się w „Filozofuj!” 2024 nr 5 (59), s. 29–30. W pełnej wersji graficznej jest dostępny w pliku PDF.

Małgosia: Jasiu, nasze rozmowy o atomach rozpoczęliśmy od starożytnej koncepcji Demokryta, który twierdził, że w rzeczywistości istnieją tylko atomy i próżnia. Obecnie wiemy, że wszystko składa się z atomów, ale świat atomów i cząstek elementarnych opisywanych przez mechanikę kwantową w ogóle nie przypomina ani starożytnych, ani nawet dziewiętnastowiecznych wyobrażeń. Jaką zatem wiedzę posiadamy na temat ontologii mikroświata?

Jaś: Cóż, zdania fizyków i filozofów są na ten temat podzielone. Jednak wielu fizyków teoretyków głosi pogląd zwany platonizmem.

Małgosia: Ale czy Platon nie był przeciwnikiem koncepcji Demokryta? Podobno wyrażał nawet życzenie, aby wszystkie dzieła Demokryta spalono…

Jaś: Platon był przeciwnikiem materializmu atomistycznego, ale w swoim dialogu Timajos sformułował koncepcję budowy świata fizycznego, którą można uznać za pewną odmianę atomizmu, nazywaną niekiedy atomizmem geometrycznym. Otóż, zdaniem Platona, wszystkie gatunki ciał powstają z brył elementarnych, ich wzajemnych kombinacji i przemian. Ogień, powietrze, ziemia i woda, zwane również żywiołami albo pierwiastkami, zbudowane są z cząstek przybierających formy wielościanów foremnych, zwanych bryłami Platońskimi. Są to, odpowiednio, czworościan, ośmiościan, sześcian i dwudziestościan foremny. Ich ściany zbudowane są z określonej liczby trójkątów, zwanych przez Platona elementami matematycznymi – są one Platońskim odpowiednikiem atomów Demokryta.

Małgosia: Ale przecież rzeczy nie są zbudowane z trójkątów! Trójkąty to abstrakcyjne obiekty matematyczne, a nie rzeczywiste cząstki elementarne, jakie badają fizycy…

Jaś: Trójkąty, jak zresztą wszelkie obiekty matematyczne, istnieją w inny sposób niż drzewa czy kamienie. Jednak zdaniem Platona świat bytów matematycznych jest w pełni obiektywny, całkowicie niezależny od ludzkiego umysłu. Choć istnieje w inny sposób niż świat rzeczy materialnych – poza czasem i przestrzenią – to jest jak najbardziej rzeczywisty, a nawet bardziej podstawowy niż zmienne rzeczy.

Małgosia: Rozumiem, że jest to jedno ze stanowisk w filozofii matematyki. Platonicy głoszą, że matematyka bada pewną obiektywną rzeczywistość, a nie ludzkie konstrukcje pojęciowe – struktury matematyczne są odkrywane, a nie tworzone, i istniałyby nawet, gdyby nie było na świecie matematyków. Ale co to ma wspólnego z cząstkami elementarnymi?

Jaś: Bardzo wiele, przynajmniej zdaniem wielu fizyków teoretyków. Na przykład Werner Heisenberg twierdził, że rezultaty mechaniki kwantowej pozwalają na rozstrzygnięcie sporu między materializmem a idealizmem. Według Demokryta, którego powszechnie uznaje się za materialistę, podstawowym rodzajem bytu są materialne atomy, którym przypisywano określone cechy, takie jak nieprzenikliwość, kształt, wielkość – uzupełnione później o własności takie jak masa, bezwładność, ładunek elektryczny, spin i inne. Według Platona, reprezentującego tu stanowisko idealizmu, podstawowym rodzajem bytu są struktury matematyczne – szczególnie własności symetrii, chociaż we współczesnej fizyce są to znacznie bardziej skomplikowane symetrie niż symetrie geometryczne wielościanów foremnych. W każdym razie cząstki elementarne we współczesnej fizyce muszą być opisane nie w kategoriach ontologii filozofii materialistycznej, lecz jedynie w języku matematyki. W istocie – zdaniem Heisenberga – atom czy cząstka elementarna to rozwiązanie pewnego równania. W tym sensie idee, czyli struktury matematyczne, stanowią ontologię mikroświata, a poznać świat to poznać panujące w nim zależności matematyczne. Tak głosili pitagorejczycy i Platon. Własności elementarnych składników materii są pojmowalne wyłącznie w języku matematyki – matematyczna struktura świata, a nie zbiór ostatecznych materialnych składników materii, stanowi ontologię naszego świata.

Małgosia: To dlatego Heisenberg twierdził, że uprawia „przyrodoznawstwo Platońskie”?

Jaś: Tak. Heisenberg pisał: „Struktura fundująca zjawiska dana jest nie przez obiekty materialne, jak atomy Demokryta, lecz przez formę, która obiekty materialne określa. Idee są bardziej fundamentalne niż obiekty”.

Małgosia: A co na to inni fizycy?

Jaś: Jak już wspomniałem, wielu z nich uznaje się za zwolenników ontologii Platona, przynajmniej jeśli chodzi o fundamentalne znaczenie struktur matematycznych. Oto przykłady: Carl F. von Weizsäcker pisał, że gdy współczesny fizyk mówi o atomie czy cząstce elementarnej, to kryje się za nimi matematyczna forma, podobnie jak w przypadku okręgu czy brył Platońskich; Steven Weinberg twierdził, że pojęcie materii nie odgrywa już żadnej roli we współczesnej fizyce, jej miejsce zajęły matematyczne zasady symetrii; Roger Penrose pisał, że im lepiej rozumiemy świat fizyczny, im głębiej poznajemy prawa natury, tym bardziej wydaje się nam, że świat fizyczny gdzieś „wyparowuje” i pozostaje nam tylko matematyka. Im głębiej rozumiemy prawa fizyki, tym dalej wkraczamy w świat matematyki i matematycznych pojęć.

Małgosia: Teraz wydaje mi się, że rozumiem, dlaczego przy wejściu do Akademii Platona wisiał napis: „Niech nie wchodzi tu nikt, kto nie zna geometrii”. Jaś: Wielu fizyków podkreśla również rolę piękna struktur matematycznych i wielu żywi przekonanie, że jeżeli teoria jest piękna, to jej abstrakcyjne piękno matematyczne jest również wskaźnikiem jej prawdziwości. Małgosia: A zatem teoria powinna być nie tylko zgodna z doświadczeniem, lecz także piękna?

Jaś: Paul Dirac twierdził nawet, że ważniejsze, aby teoria była piękna, niż aby zgadzała się z doświadczeniem.

Małgosia: To niezmiernie interesujące, ale to już temat na inną rozmowę…

Andrzej Łukasik – absolwent fizyki i filozofii, dr hab. prof. UMCS. Jest pracownikiem Instytutu Filozofii Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej. Zainteresowania naukowe: filozofia przyrody i filozofia fizyki, głównie filozoficzne zagadnienia mechaniki kwantowej i teorii względności. Zainteresowania pozanaukowe: klasyczna muzyka gitarowa. E‑mail: lukasik@poczta.umcs.lublin.pl.