etiudafilozoficzna

4. Ontologiczne implikacje sporu o naturę ruchu  

Na zakończenie mojej pracy chciałbym przeanalizować związki logiczne, które łączą spór o naturę ruchu z problemem ontologicznego statusu czasoprzestrzeni. Przyjmijmy, że substancjalizm jest poglądem głoszącym substancjalność czasoprzestrzeni, rozumianą w następujący sposób:

SUB    Punkty czasoprzestrzeni są indywiduami zaś czasoprzestrzeń jest teoriomnogościowym zbiorem takich punktów[23].

Jako uzupełnienie powyższej definicji oraz przedstawionych poniżej pozostałych stanowisk ontologicznych zakładam realizm naukowy, zgodnie z którym należy uznawać istnienie tych bytów, do których w nieeliminowalny sposób odnoszą się nasze najlepsze teorie naukowe. Przez relacjonizm będę rozumiał stanowisko określone przez dwie tezy, z których pierwsza jest negacją ontologicznej tezy substancjalizmu (SUB), druga zaś głosi, że punkty czasoprzestrzeni nie są własnościami lokalizacji zdarzeń. Tego typu podział nie jest dychotomią, możliwe jest bowiem stanowisko pośrednie pomiędzy substancjalizmem i relacjonizmem - atrybutywizm - zgodnie z którym punkty czasoprzestrzeni są własnościami lokalizacji zdarzeń. Atrybutywizm, jako stanowisko pośrednie, posiada pewne cechy wspólne z oboma pozostałymi stanowiskami. Z relacjonizmem łączy go negowanie substancjalności czasoprzestrzeni, z substancjalizmem zaś odrzucenie możliwości ograniczenia się w opisie zjawisk do relacji (dwu- lub więcej członowych) pomiędzy zdarzeniami lub ciałami.

            Tradycyjnie przyjmuje się, że pomiędzy sporem o naturę ruchu i ontologicznym sporem relacjonizm - substancjalizm zachodzi następujący związek logiczny:

                        ~REL Þ  SUB                                                                                              (16)

co uzasadnia się w ten sposób, że jeżeli ruch jest absolutny, to musi odbywać się względem substancjalnej przestrzeni. Przedstawione powyżej rozstrzygnięcie sporu o naturę ruchu na korzyść absolutyzmu  (~REL) prowadziłoby, w przypadku uznania (16), przez modus ponens do tezy o substancjalności czasoprzestrzeni (SUB). Ponieważ substancjalność czasoprzetrzeni negowana jest zarówno przez relacjonizm, jak i atrybutywizm, absolutność ruchu oraz (16) pozwalałyby na jednoznaczne rozstrzygnięcie sporu ontologicznego w duchu substancjalizmu.

            Przeciwko inferencji tego typu wystąpił Sklar (1976, s. 229-232). Pomysł Sklara polega na tym, aby zanegować relacyjność ruchu (~REL) przy jednoczesnym negowaniu substancjalności czasoprzestrzeni (~SUB). Można sensownie takie stanowisko utrzymywać, twierdzi Sklar, o ile uzna się absolutność przyspieszenia ale jednocześnie będzie się uważało to absolutne przyspieszenie za pierwotną, monadyczną własność cząsteczek. Standardowo przyjmuje się, że przyspieszenie jest zawsze wielkością odniesioną do czegoś, np. do innych cząsteczek, do gwiazd stałych lub też do układów inercjalnych. Propozycja Sklara zmierza do tego, aby uznać wyrażenia typu „A jest absolutnie przyspieszone” za wyrażenie kompletne, tak jak np. „A jest czerwone”. Sklar tej - co trzeba przyznać - oryginalnej propozycji nie uzasadnia, przyznając wprost, że w ramach jego koncepcji nie da się wyjaśnić tego, iż siły bezwładności występują w niektórych tylko przypadkach.

            Propozycja Sklara spotkała się z różnym przyjęciem. Np. Hoefer i Ray (1992, s. 575, 579) traktują ją jako czysto spekulatywną, a Teller (1991, s. 370) krytykuje ją jako hipotezę ad hoc. Akceptują propozycję Sklara Friedman oraz, pod pewnymi warunkami, Earman. W odróżnieniu od Sklara Friedman (1983, s. 232-236) przypisuje absolutne przyspieszenie w postaci pierwotnej, monadycznej własności nie ciałom materialnym, tylko konkretnym torom ciał fizycznych. Jednakże, na co zwraca uwagę Earman (1989b, s.163-166), Friedman nie zaproponował żadnych alternatywnych teorii, wykraczających poza instrumentalistyczne wykorzystanie już istniejących, dla używanych obecnie teorii ruchu.

            Znacznie bardziej wyrafinowaną interpretację idei Sklara proponuje Earman (1989b, s.126-128, 154, 214). Earman uważa, że w tej postaci, w jakiej idea ta została przedstawiona przez Sklara, jest ona tylko „sprytnym kuglarskim trikiem” (1989b, s. 214, p.10),  z drugiej jednak strony uważa, że pomysł Sklara można rozwinąć w taki sposób, aby stał się możliwy do zaakceptowania. Earman proponuje mianowicie tzw. manewr reprezentacjonistyczny[24]. Manewr ten polegać ma na tym, aby uznać, że rzeczywistość fizyczna jest u swych podstaw relacjonistyczna, tzn. jest opisana przez relacjonistyczne teorie fizyczne, a substancjalistyczne opisy tej rzeczywistości, proponowane przez teorie, których używamy obecnie, przypisane są rzeczywistości fizycznej przez relację, która wiąże jedną określoną, relacjonistyczną rzeczywistość z wieloma możliwymi, równoważnymi opisami substancjalistycznymi. Substancjalistyczne opisy rzeczywistości byłyby w tej koncepcji jedynie pewnymi reprezentacjami prawdziwej, relacjonistycznej rzeczywistości. Np. znany argument Leibniza przeciwko substancjalizmowi można interpretować w tym duchu mówiąc, że ten sam układ ciał, stanowiący pewną określoną rzeczywistość fizyczną dla relacjonisty, substancjalista może opisywać na wiele różnych sposobów po wprowadzeniu fikcyjnej (według relacjonisty) czasoprzestrzeni w wyniku „przesuwania” lub „obracania” tego układu względem „czasoprzestrzeni” (cudzysłowy ilustrują tu sposób myślenia relacjonisty).

            W odniesieniu do ruchu manewr reprezentacjonistyczny Earmana polega na potraktowaniu absolutnego przyspieszenia, występującego w istniejących absolutystycznych teoriach ruchu, np. absolutnego przyspieszenia z czasoprzestrzeni Galileusza, jako reprezentacji absolutnego, pierwotnego przyspieszenia Sklara. Relacjonista nie może wprost stosować istniejących teorii ruchu (newtonowskiej czy relatywistycznej), ponieważ teorie te substancjalizują czasoprzestrzeń, odwołując się do nie dającej się zredukować do rozkładu mas struktury inercjalnej czasoprzestrzeni. Może się natomiast starać stworzyć teorię ruchu z absolutnym przyspieszeniem jako pierwotną, monadyczną własnością cząstek. Teoria taka powinna zawierać, według Earmana (1989b, s. 128), pewne zasady ruchu, które byłyby analogiami absolutystycznych praw ruchu (np. newtonowskich) i które powinny pozwalać na wyjaśnianie i przewidywanie ruchów cząstek a jednocześnie nie powinny zawierać zobowiązań ontologicznych w stosunku do punktów czasoprzestrzeni. Analogie z absolutystycznymi prawami ruchu muszą być wystarczająco bliskie, aby można było zobaczyć, że reprezentacjami pewnego modelu tej nowej teorii są elementy pewnej ściśle określonej klasy równoważnych modeli absolutystycznej teorii ruchu. Earman uważa, że gdyby udało się stworzyć teorię spełniającą powyższe warunki, wówczas fakt istnienia i stosowania absolutystycznych teorii ruchu nie pociągałby za sobą substancjalizowania czasoprzestrzeni.

            Po przedstawieniu powyższego projektu manewru reprezentacjonistycznego dla problemu ruchu, Earman zapowiada (1989b, s.128) częściową realizację tego projektu w końcowej części swojej pracy. Niestety w końcowych rozdziałach wspomnianej pracy trudno jest znaleźć częściową choćby realizację owego projektu. Rozwijany jest tam tylko manewr reprezentacjonistyczny dla OTW a problem znalezienia praw ruchu z wykorzystaniem absolutnego przyspieszenia jako pierwotnej, monadycznej własności cząstek w ogóle nie jest poruszany. Sam zaś earmanowski manewr reprezentacjonistyczny w odniesieniu do OTW jest trudny do przyjęcia[25].

            Czy jednak sama potencjalna możliwość istnienia teorii, która byłaby realizacją earmanowskiego manewru reprezentacjonistycznego w odniesieniu do problemu ruchu, nie uchyla ważności (16)? Sądzę, że nie, gdyż można argumentować ogólnie, że żadna zadowalająca teoria tej postaci istnieć nie może. Aby jakaś teoria ruchu mogła zostać zaakceptowana w fizyce, musi umożliwiać ilościowe opisywanie zjawiska ruchu, np. położeń czy prędkości, która jest istotna przy obliczaniu energii i pędu. W takiej teorii przyspieszenie musi być określane liczbowo, tak jak ma to miejsce np. w teorii Newtona, gdzie przyspieszenie obliczane jest względem klasy układów inercjalnych. Nie może to być tylko czysto jakościowa teoria stwierdzająca istnienie absolutnego przyspieszenia. W teorii, która zawierałaby absolutne przyspieszenie jako pierwotną, monadyczną własność cząsteczek, przyspieszenie nie mogłoby by być określone ilościowo, gdyż nie ma względem czego go policzyć. Propozycję Sklara trudno zatem uznać za coś więcej niż „sprytny kuglarski trik”, i to bez czynienia żadnych wyjątków dla ewentualnego manewru reprezentacjonistycznego. Warto tu jeszcze dodać, że pomysł Sklara jest sprzeczny z tą podstawową cechą ruchu, którą fizycy nazywają względnością, a która polega na tym, że ruch należy zawsze odnosić do pewnego układu odniesienia.

            Należy zatem uznać ważność (16) i potraktować absolutność ruchu jako ważny argument na rzecz substancjalizmu. Nie stawia to jednak relacjonisty w sytuacji beznadziejnej, gdyż nieistnienie relacjonistycznej teorii ruchu nie zostało jak dotąd dowiedzione. Relacjonista może więc w dalszym ciągu szukać teorii ruchu spełniającej (REL) lub też skupić się na poszukiwaniu ogólniejszej, nie-substancjalistycznej teorii zjawisk fizycznych, z której relacjonistyczna teoria ruchu będzie wynikała, zgodnie z równoważną dla (16) tezą:  

                                                           ~SUB Þ  REL                                                           (17)

            Przeciwko substancjalizmowi wysuwa się ostatnio zarzut, odwołujący się do tzw. argumentu dziury[26], a mający pokazywać, iż substancjalizmu nie da się pogodzić z determinizmem. Zarzut ten ma prowadzić do uznania za indeterministyczne takich podstawowych teorii fizycznych, jak mechanika newtonowska, czy też teoria względności, które powszechnie uznawane są za deterministyczne. Argument ten jednak nie trafia w  esencjalistyczną wersję substancjalizmu, w której uznaje się za esencjalne własności punktów czasoprzestrzeni własności takie, jak metryczne i/lub absolutne (niezmiennicze względem transformacji symerii), o ile tylko weźmie się pod uwagę ograniczenia, jakie nakłada wspomniana esencjalność na aktywną interpretację ogólnej współzmienniczości[27].

5.Wnioski

W swojej pracy starałem się pokazać, czego możemy się nauczyć o czasie i przestrzeni studiując zjawisko ruchu. Problemami, które mnie szczególnie interesowały, były symetrie czasu i przestrzeni, struktury, w które są wyposażone oraz ich status ontologiczny. Problemy te analizowałem w oparciu o klasyczne teorie ruchu, jakie zawarte są w fizyce newtonowskiej oraz szczególnej i ogólnej teorii względności. Przypominając krótko, czasoprzestrzennymi symetriami wyżej wymienionych teorii są (odpowiednio) przekształcenia Galileusza, Poincarégo oraz najogólniejsza grupa wszystkich przekształceń różniczkowalnych. Wymienione przekształcenia symetrii umożliwiają wprowadzenie odpowiednich struktur dla czasu i przestrzeni i dokonanie w nich podziału na obiekty absolutne (niezmienniki przekształceń symetrii) oraz dynamiczne. Istotnym faktem, zasługującym w tym momencie również na przypomnienie, jest to, że wraz z teorią względności czas i przestrzeń, rozpatrywane osobno, zostały skazane - by użyć słów Minkowskiego - na odejście w cień a na arenie pojawił się nowy twór, którym jest czasoprzestrzeń.

W pracy swojej argumentowałem na rzecz tezy, iż wszystkie trzy teorie ruchu są abolutystycznymi teoriami ruchu i pociąga to jako swoją konsekwencję substancjalność przestrzeni (w teorii newtonowskiej) lub czasoprzestrzeni (w teorii względności). Starałem się również pokazać, że earmanowska próba uniknięcia powyższej inferencji przy pomocy tzw. manewru reprezentacjonistycznego, przeprowadzonego w oparciu o propozycję Sklara potraktowania absolutnego przyspieszenia jako pierwotnej, monadycznej własności cząsteczek, jest, w przedstawionej postaci, niemożliwa do zaakceptowania. 

REFERENCES

Augustynek, Z. (1994). Z ontologii czasoprzestrzeni. Filozofia nauki 6, 5-13.

Barbour, J. B. (1974). Relative - Distance Machian Theories. Nature 249, 328-329, erratum Nature 250, 606.

Barbour, J. B., Bertotti, B (1977). Gravity and Inertia in a Machian Framework. Nuovo Cimento 38B, 1-27.

Berkeley, G. (1752). De motu. In: D. M. Jesseph (Ed. and trans.) De motu and the Analyst.  Dordrecht: Kluwer Akademik Press (1992).

Crawford, F. S., Cresti,  M., Good, M. L., Gottstein, K., Lyman, E. M., Solmitz, F. T., Stevenson, M. L., Ticho, H. K. (1957). Detection of Parity Nonconservation in L Decay. Physical Review 108, 1102-1103.

Earman, J. (1989a). Remarks on Relational Theories of Motion. Canadian Journal of Philosophy 19, 83-87.

Earman, J. (1989b).World Enough and Space-Time. Cambridge: MIT Press.

Earman, J., Norton, J. (1987). What Price Space-Time Substantivalism? The Hole Story. British Journal for the Philosophy of Science.  38, 515-525.

Einstein, A. (1949). Autobografical Notes. In P. A. Schlipp (Ed.), Albert Einstein: Philosopher - Scientist. Evanstone Illinois: North Western University Press.

Friedman, M. (1973). Relativity Principles, Absolute Objects, and Symmetry Group. In P. Suppies (Ed.), Space, Time, and Geometry. Dordrecht: D. Reidel.

Friedman, M. (1983). Foundation  of  Space-Time  Theories. Princeton: Princeton University Press.

Galileo, G. (1632). Dialogue Concerning the Chief World Systems - Ptolemaic & Copernican. (Trans. by S. Drake), Berkeley: University of California Press (1967).

Geroch, R. (1972). Einstein  Algebras.  Communication  in Mathematical Physics 26, 271-279.

Gołosz, J. (1997). O pewnym argumencie na rzecz substancjalizmu. Filozofia Nauki 3, 15-27.

Gołosz, J. (2000). O tzw. argumencie dziury. Filozofia Nauki 1,  35-72.

Hawking,  S.W., Ellis, G.F.R. (1973). The Large Scale Structure  of Space-Time. Cambridge: Cambridge University Press.

Heller, M. (1991). Osobliwy Wszechświat. Warszawa: PWN.

Heller, M. (1993). Fizyka ruchu i czasoprzestrzeni. Warszawa: PWN.

Hoefer,  C.,  Ray, C. (1992). Review of Earman (1989). British Journal for the Philosophy of Science 43, 573-580.

Horwich, P. (1978). On the existence of Times, Space, and Space-Times. Nous 12,  396-419.

Infeld, L., Plebański, J. (1960). Motion and Relativity. Oxford - Warszawa: Pergamon Press - PWN.

Kopczyński, W., Trautman, A. (1992). Spacetime and Gravitation. Warszawa - Chichester: PWN - John Wiley.

Leibniz, G. W. (1969). Polemika z S. Clarke’iem. w Wyznanie wiary filozofa, Warszawa, PWN.

Mach, E. (1883). Die Mechanik in ihrer Entwiklung. 9 Auflage, Leipzig ,1993.

Malament,  D. (1985) A Modest Remark about Reichenbach, Rotation and Relativity. Philosophy of Science 52, 615-620.

Newton, I. (1668?). De Gravitatione. In Hall, A. R., Hall M. B. (Eds.), Unpublished Scientific Papers of Isaac Newton. Cambridge: CambridgeUniversity Press (1962).

Newton, I. (1729). Mathematical Principles of Natural Philosophy. (Trans. by A. Motte), Berkeley: University of California Press (1947).

Reichenbach, H. (1957). The Philosophy of Space and Time. New York: Dover.

Sklar, L. (1976). Space, Time and Spacetime. Berkeley: University of California Press.

Teller, P. (1991). Substance, Relations and Arguments about the Nature  of  Space-Time.  The  Philosophical Review, 3 Vol. C, 363-397.

Wald, R. M. (1984). General Relativity. Chicago: University of Chicago Press.