Nowoczesna fizyka oferuje niezwykłe spojrzenie na rzeczywistość. W zaledwie ponad stulecie zdekodowała architekturę atomów, prześledziła wczesną historię wszechświata i stworzyła prawa, które wydają się obowiązywać wszędzie, od skorupy ziemi po odległe galaktyki. Kuszące jest sądzić, że teorie te nie tylko są trafne, ale i nieuniknione – że każda dostatecznie inteligentna cywilizacja ostatecznie odkryje te same prawdy.
Kiedyś też w to wierzyłem. Ale ostatnio zacząłem się zastanawiać, czy fizyka jest mniej oknem na uniwersalną rzeczywistość, a bardziej lustrem, odzwierciedlającym konkretny rodzaj umysłów, jakie akurat mamy.
To niepokojące myślenie nasuwa się, gdy zadamy pozornie proste pytanie: czy obcy naukowcy, ukształtowani przez inna biologię lub kulturę, doszliby do takiej samej fizyki, jaką mamy? Czy mogliby opracować coś równie skutecznego, ale zupełnie obcego – opartego na koncepcjach i założeniach, których trudno byłoby nam rozpoznać?
To pytanie leży u podstaw mojej książki „Czy Obcy Mówią Fizyką?”, która wyobraża różne scenariusze pierwszego kontaktu, z każdym zaprojektowanym w celu zbadania fundamentalnego założenia nowoczesnej fizyki. Opracowując ją – często w rozmowach z filozofami nauki – uświadomiłem sobie coś zaskakującego: wiele filarów fizyki, które wydają się zabezpieczone, może rzeczywiście zależeć od okoliczności. Ale uznanie tego nie osłabia nauki. To może sprawić, że stanie się ona lepsza.
Spędziłem całe życie na fizyce. Kiedy nie uczę na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine, pracuję w laboratorium fizyki cząstek CERN w pobliżu Genewy w Szwajcarii, analizując dane z Wielkiego Zderzacza Hadronów. Ale kilka lat temu rozmowy z filozofami zmusiły mnie do ponownego rozważenia pytania, które poważnie nie brałem pod uwagę od lat studenckich: czym tak naprawdę jest fizyka?
Fizyka ma na celu wyjaśnienie, jak działa wszechświat – nie tylko to, co obserwujemy, ale to, co kryje się za tymi obserwacjami. Poszukuje wzorców, buduje modele, które ujawniają ukrytą strukturę i, idealnie, sprowadza wszystko do niewielkiego zestawu zasad, z których wszystko wynika. Według tego miernika, odniosła spektakularny sukces.
Jednak fizyka nigdy nie opisuje wszechświata w całości. Opisuje starannie wybrane wersje tego.
Rozważ prognozowanie ścieżki komety. W zasadzie moglibyśmy uwzględnić każde pociągnięcie grawitacyjne, powolną utratę materiału w wyniku sublimacji lodu, nawet sposób, w jaki nieregularny kształt sprawia, że kometa się kiwa. W praktyce musimy zdecydować, co uwzględnić, a co pomijać. Nie ma jednego poprawnego modelu – są tylko modele wystarczające do danego pytania.
To prawda w całej fizyce. Nawet nasze najbardziej precyzyjne teorie polegają na przybliżeniach i założeniach, które czynią matematykę przystępną. I nie jest jasne, czy teorie, które traktujemy jako fundamentalne, naprawdę nimi są. Mogą po prostu być opisami skutecznymi na ludzką skalę. Nie ma gwarancji, że, penetrując naturę coraz bardziej dokładnie, ostatecznie dotrzemy do fundamentów.
Jeśli fizyka zależy od wyborów – dotyczących uproszczeń, reprezentacji i podkreślenia – obcy fizycy mogliby uzasadnienie wykonać inaczej.
