Arogancja fizyków ma się przejawiać w stwierdzeniach, że chemia już dawno
stała się czymś w rodzaju części fizyki, reszta to „tylko” technologia,
też zresztą przerośnięta fizyką. Powoli to samo zaczyna się dziać z biologią,
a na resztę nauk również przyjdzie kolej.

czyli o zakusach fizyki wobec innych nauk

Andrzej Fuliński

W tekście niniejszym będzie mowa o tym, jak fizyka się rozpełza, jak infiltruje inne dziedziny, ale też o tym, dlaczego infiltracja przez fizykę jest „zła”, a przez matematykę – „dobra”, a więc czy owo wchodzenie fizyki do innych dziedzin jest tylko przejawem arogancji właściwej fizykom, czy też przejawia się w tym dążenie do jedności nauk, do jednolitego obrazu świata, do jednolitej rekonstrukcji świata przez zespół nauk przyrodniczych. Problem ten pozostawię do rozstrzygnięcia Państwu. Będzie też mowa o scjentyzmie, redukcjonizmie, fizykalizmie i innych grzechach fizykom przypisywanych.

KONKWISTA FIZYKÓW

Czy zakusy fizyki wobec innych nauk rzeczywiście istnieją, a jeśli tak, to na czym polegają? Mogę Państwu opowiedzieć, jak to wygląda z perspektywy dziedziny, którą sam uprawiam. Otóż na przykład fizycy zawłaszczyli odkryty około 20 lat temu przez klimatologów tzw. rezonans stochastyczny (zjawisko wzmacniania efektu przez szum), a obecnie wykorzystują ten efekt w analizie najrozmaitszych problemów, łącznie z problemami chemicznymi, biologicznymi, medycznymi etc. Publikacje na te tematy, podpisane przez fizyków nieraz bardzo wybitnych, ukazują się zaś w najważniejszych czasopismach fizycznych (np. w „Physical Review Letters”). Trzeba zresztą dodać, że wewnętrzne mechanizmy prowadzące do efektu rezonansu stochastycznego zostały zbadane i wyjaśnione przez fizyków. W podobny sposób fizycy zawłaszczyli w dużej mierze metody geometrii fraktalnej i teorię chaosu deterministycznego. Tzw. kontrola chaosu (sterowanie procesami poprzez chaos) jest w zasadzie problemem matematycznym, aczkolwiek stosowanym. Pierwsze prace na ten temat opublikowali matematycy, ale w czasopiśmie fizycznym (we wspomnianym „Physical Review Letters”), a większość prac z tej dziedziny ukazuje się obecnie również w czasopismach fizycznych. Metody matematyczne są od dawna częścią fizyki (wykłady na ten temat prowadzą zazwyczaj fizycy, nie matematycy); na ogół zresztą to raczej fizycy niż matematycy wprowadzają metody matematyczne i ilościowe do innych nauk przyrodniczych, chociaż w informatyce, w ekonomii i w bankowości przewagę mają wciąż matematycy. Prof. Lasota mówił, że zastosowania matematyki w biologii i medycynie są rzadsze niż np. w ekonomii – otóż takie zastosowania istnieją, ale za pośrednictwem fizyki. W czasopismach fizycznych można na przykład znaleźć artykuły o badaniu pracy serca metodami kontroli chaosu. No, ale matematykę fizycy zawłaszczyli na swoje potrzeby już bardzo dawno, mając zresztą nieraz istotny udział w jej tworzeniu (Newton i rachunek różniczkowy).

W kwietniu i maju brałem udział w dwu konferencjach. Na pierwszej byli sami fizycy (niektórych z nich znam od wielu lat) – i prawie każdy (ja też) nawiązywał do jakiegoś problemu biologicznego. Druga to były „warsztaty”: biologowie, biofizycy, chemicy i fizycy-teoretycy dyskutowali pewien problem biofizyczny. Jest to zapewne również świadectwo jedności nauki.

PRZYGODA I TORTURA

Dlaczego tak się dzieje? Dlaczego to właśnie fizycy tak chętnie wchodzą na cudze podwórko? Jedną z istotnych przyczyn jest zapewne to, że na ogół fizycy lepiej niż matematycy „czują” – intuicja? – realny świat. (W tym kontekście bankowość byłaby mniej „realna” niż biologia?) Inną przyczynę wskazał niedawno fizyk, recenzent „Nature”, pisząc, że w chwili, gdy wielkie obszary tradycyjnej fizyki są prawie wyczerpane, biologia okazuje się kopalnią złota dla fizyka-teoretyka. Można to powiedzieć nieco inaczej. Prof. Lasota mówił o tym, że matematyka jest przygodą. Fizyka też. Physics is fun dla fizyka, dla nieszczęsnych uczniów bowiem, zamęczanych bezsensownymi i niezrozumiałymi dla nich zadaniami, fizyka jest, niestety, torturą. Może i z tego powodu fizycy chętnie zajmują się cudzymi problemami, realizując w tej sposób – na ogół nieświadomie – dążność do jedności nauki?

Arogancja fizyków objawia się również w tym, że fizycy fascynują się innymi naukami oraz zawłaszczają np. techniki matematyczne, traktując je wszystkie po swojemu, to znaczy stosując metody rachunkowe wzięte z fizyki: matematyka + modele + przybliżenia. No i fizycy twierdzą, że dzięki temu mają sukcesy. Że dlatego wchodzą na przykład w biologię, by robić to porządnie (ściśle) – uważamy, że biologowie, używając pojęć i rozumowań przejętych od fizyków, robią to nazbyt „machając rękami” (np. gdy powołują się na koncepcje Prigogine’a) i w dodatku, dodając czasami do fizyki różne fantazje, takie jak np. hipoteza Gai. Zapewne matematycy podobnie myślą o fizykach...

ZACZĘLI OD JABŁKA

Dlaczego metody fizyki są skuteczne? Fizycy postępują – od zawsze – tak: najpierw jest analiza najprostszych sytuacji (układów, modeli), potem stopniowe komplikowanie, gdy te prostsze modele są już dobrze poznane, zrozumiane, przyswojone. Nowoczesna fizyka zaczęła się od analizy ruchu spadającego jabłka – i od spostrzeżenia, że te same prawa rządzą ruchem i jabłka, i planet. Nawiasem mówiąc, matematycy – historycznie rzecz biorąc – chyba postępowali podobnie, tyle że zaczęli około dwa tysiące lat wcześniej, ale też przejście do komplikacji zajęło im około dwa tysiące lat więcej niż fizykom (por. rozwój geometrii). No i w tym stopniowym komplikowaniu – przynajmniej w „mojej” przegródce, zwłaszcza w teorii procesów stochastycznych – fizycy doszli do modeli, których realizacje można było znaleźć w sąsiednich „przegródkach”: najpierw w chemii (np. struktury dyssypatywne), a obecnie w biologii. Co więcej, w niektórych zagadnieniach biologicznych, zwłaszcza w opisie procesów sensu stricto fizycznych, ale zachodzących w żywych komórkach i będących fundamentalnie ważnymi dla życia (przekazywanie sygnałów, transport materiału poprzez błony komórkowe, działanie białek powodujących ukierunkowany ruch itp.), koncepcje pochodzące z fizyki teoretycznej są niezbędne dla zrozumienia ich mechanizmów.

CO JEST CZYM CZEGO?

Dlaczego mówi się o arogancji fizyków a nie matematyków? Przecież to w końcu matematyka „przeniknęła” całą fizykę, czy też fizyka powstała dopiero z chwilą użycia matematyki (metod ilościowych). Może dlatego, że matematycy uważają, iż to, co robią fizycy nie jest matematyką, natomiast to nie biolog używa fizyki teoretycznej, ale fizyk „zagarnia” problemy biologiczne. Matematyk nie sądzi, by fizyka teoretyczna była częścią matematyki, natomiast fizyk mówi „chemia jest częścią fizyki” etc. Nawiasem mówiąc, chemik z kolei mówi „biochemia”. Pytanie do Państwa: Która z tych dwu postaw wynika z pychy? A może jest tak, bo matematyka „to tylko język?”

Inne pytanie: Czy wchodzenie fizyki i matematyki z sukcesem do innych dziedzin, innych nauk jest przejawem jakiejś jedności (głębokiej struktury) świata, czy tylko wynikiem paskudnych tendencji redukcjonistycznych właściwych fizykom? A czy jedność nauki to scjentyzm? Innymi słowy, czy to dobrze, czy źle? I te pytania postawię innym.

STRZASKANE ZWIERCIADŁO

To jedna strona medalu. Jest i druga: w samej fizyce jedności brak! Jeden z moich kolegów, prof. Andrzej Staruszkiewicz, wymyślił metaforę lustra, którą lubię się posługiwać. Otóż sto lat temu fizyka była jak prymitywne lustro: odbijała świat trochę mętnie, obraz był nieco rozmazany i zdeformowany tu i ówdzie, ale był to jeden obraz. Dziś lustro fizyki jest bardzo dobre, widzimy w nim obraz świata ostro, z wielką ilością szczegółów, lecz niestety lustro jest rozbite i nie potrafimy poszczególnych fragmentów obrazu złożyć w jedną całość. Mechanika kwantowa nie składa się z ogólną teorią względności, mechanika (jakakolwiek) nie składa się z termodynamiką, by wymienić tylko główne wielkie teorie fizyki. Oczywiście, wszyscy mają dziś nadzieję, że być może kwantowa teoria grawitacji (albo „jednolita teoria pola”, czy, jak mówią niektórzy, „ogólna teoria wszystkiego”) rozwiąże oba te problemy, ale teorii takiej ciągle nie ma. Podobnie pojęcie przyczynowości, a także związane z nim pojęcie celowości pochodzą spoza fizyki, choć to pierwsze jest używane w fizyce, drugie zaś budzi wielkie emocje wśród biologów, aczkolwiek z punktu widzenia fizyki nie różni się od pierwszego.

GROŹBA PROSTYCH MODELI

Poszukiwanie jedności w fizyce oraz wprowadzanie fizyki do innych nauk powoduje często oskarżenia fizyków o redukcjonizm. Ten ostatni jest rozumiany często jako chęć wyjaśniania wszystkiego (włącznie z dziedziną wartości, samoświadomości itd.) jednym prostym modelem. Innymi słowy, redukcjonizm bywa utożsamiany – błędnie – z mechanicyzmem lub scjentyzmem. Naprawdę zaś fizycy szukają czegoś innego. Wspominany tu kilkakrotnie prof. Lasota mówił również, że matematyka szuka systemu twierdzeń. Podobnie fizycy szukają spójnej teorii wszystkich zjawisk fizycznych, co najwyżej nazywając taką teorię – niezbyt serio – ogólną teorią wszystkiego. Czy taki redukcjonizm jest groźny? Pisałem kiedyś: Nie ma sprzeczności pomiędzy redukcjonizmem fizyki, poszukującym zunifikowanego opisu świata przyrody, a istnieniem transcendującego go świata wolności, którego wytwory nie są w pełni określone przez prawa przyrody, zawierając element ludzkiej kreacji. (...) Nie w sprowadzaniu np. biologii do chemii czy fizyki, podkreślaniu roli przypadku w ewolucji itp. widzę niebezpieczeństwa grożące dzisiejszej refleksji nad światem. Pułapki leżą dziś raczej w tym, że silnie ugruntowane wśród bardzo szerokich kręgów myślących ludzi są tendencje do myślenia prostymi modelami: walki o byt, samolubnego genu, walki klas, rynku, działalności agenturalnej etc. Do klasy takich uproszczeń należy też ujmowanie świata w kategoriach celowości, przyczynowości, ślepego losu, konieczności historycznej. Niebezpieczeństwo zaś polega na tym, że wiara w proste modele prowadzi do wiary w proste recepty na zrozumienie świata, ujarzmienie go i – co gorsza – na naprawę wszelkich jego grzechów i niedoskonałości. Tymczasem świat jest znacznie bardziej skomplikowany niż się to śniło waszym filozofom, znacznie bardziej skomplikowany, by mógł się pomieścić w jednym prostym modelu, czego właśnie uczy – paradoksalnie – fizyk zajmujący się zredukowaniem świata.

Prof. dr hab. Andrzej Fuliński, fizyk, pracuje w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego. Tekst został wygłoszony na V Krakowskiej Konferencji Metodologicznej „Jedność nauki – jedność świata”, 6-8 maja 1998.

Uwagi.