Teoria naukowa a technologia

    Nauki, w szczególności ścisłe (sciences), składają się z zapisów liczbowych i opisujących je teorii (interpretacji fizycznych). Zapisy liczbowe (wzory, równania) są przybliżeniem oczekiwanych zachowań otoczenia, dotyczą zjawisk mierzalnych. W oparciu o zapisy liczbowe można przewidywać zachowania różnych obiektów (ciał stałych, cieczy, gazów) oraz projektować urządzenia mechaniczne, elektryczne, elektroniczne etc. Natomiast teorie naukowe opisujące te zapisy liczbowe (wzory, równania) są fizycznymi ich interpretacjami i pozwalają nam zrozumieć sens zapisu liczbowego. Upraszczając: zapis liczbowy mówi o mierzalnych relacjach pomiędzy wybranymi zjawiskami, a teoria naukowa odpowiada na pytanie dlaczego takie mierzalne relacje występują.

    Dla przykładu, prześledźmy czym jest grawitacja w mechanice klasycznej, a czym w  teorii względności. I jakie konsekwencje wynikają z fizycznej interpretacji wzorów obydwu teorii dla fizyki kwantowej.

Mechanika klasyczna (Newtona)

.

    Grawitację można zapisać za pomocą wzorów mechaniki klasycznej w następujący sposób:

.

.

.

gdzie:
G – stała grawitacji,
M – masa pierwszego ciała,
m – masa drugiego ciała,
d – odległość między ciałami.

    Powyższy zapis liczbowy informuje w sposób przybliżony o zachowaniu ciał, uczą tego już chyba nawet w wyższych klasach szkoły podstawowej. Wzór jest prawdziwy, bo pozwala w sposób przybliżony przewidzieć zachowania ciał. Ten zapis liczbowy odnosił się do geometrii euklidesowej (przez punkt nie leżący na prostej można poprowadzić tylko jedną prostą, która by jej nie przecinała).

    Fizyczna interpretacja tego wzoru wymaga jednak zastosowania kilku pojęć m.in. siły, ale także masy, stałej grawitacyjnej, wektora. Siła to wymysł naszej wyobraźni, tylko wyobraźni. Nie można jej występowania stwierdzić, w szczególności zmysłami. Można się jedynie umówić, że coś takiego jak siła istnieje, prawda?

 Teoria względności (Einsteina)

    Grawitację, w sposób bardziej dokładny, można opisać za pomocą wzorów teorii względności.  Opis matematyczny grawitacji w teorii względności polega na określeniu związku pomiędzy tensorem metrycznym, opisującym lokalne stosunki długości i interwałów czasowych w czasoprzestrzeni, a energią zawartą w określonym obszarze czasoprzestrzeni. Grawitacja jest konsekwencją zakrzywienia czasoprzestrzeni, które można opisać wzorem:

 

gdzie  gμν jest tensorem metrycznym definiującym w czasoprzestrzeni odległość między dwoma punktami o współrzędnych xμ i xμ + dxμ

Sferycznie symetryczną czasoprzestrzeń opisuje element długości:

Gdzie: 

U(r) = m2φ(r)    jest potencjałem grawitacyjnym.

Ten zapis liczbowy odnosił się do geometrii Riemanna (przez punkt nie leżący na prostej nie można poprowadzić żadnej prostej, która by jej nie przecinała).

    Fizyczna interpretacja tego wzoru wymaga jednak zastosowania innych pojęć niż w teorii Newtona m.in. potencjału grawitacyjnego, czasoprzestrzeni, tensora metrycznego. Potencjał grawitacyjny to wymysł naszej wyobraźni, tylko wyobraźni. Nie można jego występowania stwierdzić, w szczególności zmysłami. Można się jedynie umówić, że coś takiego jak potencjał grawitacyjny istnieje, prawda?

    Statki kosmiczne, łodzie podwodne, maszyny latające, komputery, telefony komórkowe etc budujemy w oparciu o zapisy liczbowe (wzory, równania). W ten sposób powstaje technologia. Zapisy liczbowe są użyteczne.

    Inaczej ma się rzecz z interpretacją fizyczną. Interpretacje fizyczne to naukowe teorie, prawa, reguły etc. Tworzone dla wyjaśnienia zapisów liczbowych. Nowe terminy służące do opisu wzorów powstają stale, na tym polega postęp. Terminy to używany język czyli inaczej sposób postrzegania otoczenia. Nie można za pomocą terminologii Arystotelesa wyjaśnić grawitacji Newtona, a za pomocą terminologii Newtona nie można objaśnić grawitacji Einsteina.

Fizyka kwantowa

    Zastosowanie terminologii Arystotelesa, Newtona czy Einsteina do zjawisk kwantowych czyli zapisów liczbowych (wzorów, równań) świata tzw. cząstek elementarnych powoduje wykreowanie następujących twierdzeń:

1. Obiekty materialne i energia mogą powstawać w idealnej próżni z niczego.

2. Ten sam obiekt może być w wielu miejscach jednocześnie i wykonywać różne rzeczy.

3. Obiekt obserwowany nie wykazuje tych samych właściwości jakie wykazywałby nie będąc obserwowanym.

4. Obiekty w rzeczywistości nie mają żadnych określonych właściwości i dopiero w wyniku pomiaru właściwości obiektu powstają (tzw. kolaps funkcji falowej).

5. Odległość nie istnieje. Niektóre obiekty komunikują się w sposób natychmiastowy bez względu na odległość, nawet jeśli znajdują się akurat na przeciwległych krańcach wszechświata.

6. Nie istnieje mechanizm przyczynowo – skutkowy, zachowanie obiektów można przewidzieć tylko z pewnym prawdopodobieństwem.

7. Nie można równocześnie wyznaczyć położenia i prędkości obiektu (zasada nieoznaczoności Heisenberga).

    Zapisy liczbowe fizyki kwantowej są jak najbardziej „prawdziwe”, choć stosowniejszym byłoby stwierdzenie „użyteczne”. Ale interpretacja fizyczna tych zapisów jest czymś innym niż zapis liczbowy. Interpretacja fizyczna pozostaje w zasadniczej sprzeczności z logiką codziennych obserwacji.

W podsumowaniu:

  1. Zapisy liczbowe są użyteczne i dzięki nim rozwija się technologia.
  2. Teorie naukowe czyli fizyczna interpretacja zapisów liczbowych są fałszywe z założenia, bo stale będą pojawiać się coraz to nowi („Arystotelesy”, „Newtony”, „Einsteiny”), którzy coraz to innymi zapisami liczbowymi będą coraz precyzyjniej opisywać zachowania naszego otoczenia. A interpretacje fizyczne tych zapisów będą się za każdym razem różnić diametralnie.