jesu li fizikalne konstante konstantne? (ulomak iz Rupert Sheldrake, Science Set Free)

Neke se konstante smatraju temeljnijima od drugih, uključujući i … univerzalnu gravitacijsku konstantu, fizičarima poznatu kao veliko G… Za razliku od konstanti matematike, kao što je π, vrijednosti prirodnih konstanti ne mogu se izračunati samom matematikom: one ovise i o laboratorijskim mjerenjima. Kao što naziv implicira, fizičke konstante bi trebale biti nepromjenjive. Smatra se da odražavaju temeljnu postojanost prirode. Standardna pretpostavka je da su zakoni i konstante prirode zauvijek fiksni.

Jesu li konstante doista konstantne? U stvari se vrijednosti navedene u priručnicima fizike s vremena na vrijeme promjene. Neprestano ih podešavaju međunarodni odbori stručnjaka poznatih kao metrolozi. Na temelju najnovijih podataka iz laboratorija širom svijeta stare se vrijednosti zamijene novim “najboljim vrijednostima”. Unutar svojih laboratorija, metrolozi nastoje za sve većom preciznošću. Pritom odbacuju neočekivane podatke na temelju toga da to moraju biti pogreške. Zatim, nakon što su izbačena devijantna mjerenja, računaju prosjek vrijednosti dobivenih u različitim vremenima, te konačnu vrijednost podvrgavaju nizu korekcija. Konačno, da bi došli do najnovije “najbolje vrijednosti”, međunarodni odbori stručnjaka odabiru, prilagođuju i računaju prosjeke iz podataka laboratorija širom svijeta.

Mada se vrijednosti zapravo promijene, većina znanstvenika uzima zdravo za gotovo da su same konstante stvarno konstantne; varijacije njihovih vrijednosti naprosto su rezultat eksperimentalnih pogrešaka. Najnovije vrijednosti su najbolje, dok se prethodne vrijednosti zaborave. Međutim neki su fizičari, posebno Paul Dirac (1902.-1984.), nagađali da bi se barem neke od temeljnih konstanti mogle mijenjati s vremenom. Konkretno, Dirac je predložio da bi se univerzalna gravitacijska konstanta mogla malo smanjivati kako se svemir širi. Ali Dirac nije doveo u pitanje ideju vječnih matematičkih zakona: on je samo predložio da bi neki matematički zakon mogao određivati postupnu varijaciju te konstante.

Najstarija od konstanti, Newtonova univerzalna gravitacijska konstanta veliko G je ona koja pokazuje najveće varijacije. Krajem dvadesetog stoljeća, kako su metode mjerenja postajale preciznije, razlike u mjerenjima G među različitim laboratorijima su se povećale a ne smanjile. Između 1973. i 2010. godine najniža vrijednost G bila je 6.6659, a najviša 6.734, što je 1.1% razlike. Te su objavljene vrijednosti dane na najmanje tri decimalna mjesta, a ponekad i do pet, s procijenjenim pogreškama od nekoliko dijelova na milijun. Ili je tako prikazana preciznost iluzorna, ili se G uistinu mijenja. Razlika između nedavne visoke i niske vrijednosti je preko četrdeset puta veća od procijenjenih pogrešaka (izraženih kao standardna devijacija).

Shel_9780770436711_epub_002_r1

Što ako se G stvarno mijenja? Možda zato jer na mjerenja utječu promjene Zemljinog astronomskog okoliša, dok se Zemlja giba oko Sunca a solarni sustav unutar galaksije. Ili možda postoje neke svojstvene fluktuacije u G. Takve se promjene ne bi primijetile sve dok se mjerenja uprosječuju, u vremenu i preko različitih laboratorija. Godine 1998., američki Nacionalni institut za standarde i tehnologiju objavio vrijednosti G izmjerene na različite dane, a ne uprosječene tako da se izglade varijacije, otkrivajući izvanredan raspon: na primjer, jednom je vrijednost bila 6.73, nekoliko mjeseci kasnije bila je 6.64, 1.3% niža. Godine 2002., tim na čelu s Mikhailom Gershteynom, iz Massachusetts Institute of Technology, objavio je prvi sustavni pokušaj studiranja promjene G u različito doba dana i noći. G je izmjerena svakih sat vremena sedam mjeseci, pomoću dvije neovisne metode. Našli su jasan dnevni ritam, s maksimalnim vrijednostima G svakih 23.93 sata, što je u skladu duljinom sideričkog dana, perioda rotacije Zemlje u odnosu na zvijezde. Gershteynov tražio je samo dnevne fluktuacije, ali G možda također varira tijekom dužih vremenskih razdoblja; već postoje neki dokazi godišnje varijacije. Usporedbom mjerenja s različitih mjesta trebalo bi biti moguće naći više dokaza o obrascima u podlozi. Takva mjerenja već postoje, zakopana u podatcima mjeriteljskih laboratorija. (…)

Postojeće teorije varirajućih konstanti, poput one Paula Diraca, pretpostavljaju da su promjene male, spore i sustavne. Druga je mogućnost da konstante osciliraju unutar relativno uskih granica ili čak variraju kaotično. Navikli smo na kolebanja u vremenskim prilikama i ljudskim aktivnostima: novine i web stranice rutinski objavljuju promjene vremena, indeksa burzi, valutnih tečajeva i cijena zlata. Možda konstante također fluktuiraju, pa će jednog dana znanstveni časopisi redovito izvještavati o njihovim najnovijim vrijednostima.

Implikacije varirajućih konstanti bile bi ogromne. Tijek prirode više ne bi izgledao ravnomjerno ujednačen; u srcu fizičke stvarnosti bile bi fluktuacije. Ako bi različite konstante varirale različitim tempom, te bi promjene stvorile različite kvalitete vremena. …

U staromodnom platonizmu smatralo se da su matematički zakoni jedinstvene istine koje nadilaze prostor i vrijeme, a ipak se primjenjuju svugdje i uvijek. … Alternativa platonizmu je evolucija pravilnosti prirode. One su više poput navika, i jačaju ponavljanjem. Postoji neka vrsta memorije u prirodi: to što se događa sada pod utjecajem je onoga što se dogodilo prije.

Neke su navike urezane vrlo duboko i uspostavljale su se milijardama godina, poput navika fotona, protona i elektrona koje su postojale još prije pojave prvih vodikovih atoma, oko 370 milijuna godina nakon Velikog praska. Kako su ti prvi atomi nastajali, zračili su ono što danas opažamo kao kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje. Zatim su se tijekom milijardi godina pojavile molekule, zvijezde, galaksije, planeti, kristali, biljke i čovječanstvo. Sve je evoluiralo u vremenu, čak i kemijski elementi. U nekom trenutku u povijesti svemira nastao je prvi atom ugljika ili joda ili zlata.

“Konstante” povezane s tim atomskim navikama, poput konstante fine strukture ili naboja elektrona, također su vrlo stare. Među molekulama, vodikova Hje vjerojatno najstarija; prethodi zvijezdama i njome obiluju galaktički oblaci iz kojih nastaju nove zvijezde. “Zakoni” i “konstante” povezani s tim arhaičnim obrascima organizacije tako su dobro uspostavljeni da danas pokazuju malu ili nikakvu promjenu.

Nasuprot tome, neke molekule su sasvim nove, poput stotina spojeva koje su po prvi put izradili sintetski kemičari u dvadeset i prvom stoljeću. Tu se navike i nadalje oblikuju. Isto je je i s novim obrascima ponašanja kod životinja, te novim ljudskim vještinama.

U kasnom devetnaestom stoljeću, američki filosof Charles Sanders Peirce (1839.-1914.) istaknuo da su fiksni zakoni nametnuti svemiru od samoga početka u neskladu s evolucijskom filosofijom. On je bio jedan od prvih koji je predložio da su “zakoni prirode” više poput navika, te da tendencija oblikovanja navika raste spontano:

Postojale su neznatne tendencije za poštivanjem pravila, i njih se slijedilo, pa su te tendencije bivale pravilima koja se sve više i više slijedilo…

Peirce je smatrao da “zakon navike je zakon uma” i vidio rastući svemir kao živ.

Materija je tek um umrtvljen razvojem navike do točke na kojoj je razbijanje tih navika vrlo teško.

Njemački filosof Friedrich Nietzsche (1844.-1900.), koji piše otprilike u isto vrijeme, otišao je dotle da kaže kako su “zakoni prirode” prošli prirodnu selekciju:

Na početku stvari možda bismo trebali pretpostaviti, kao najopćenitiji oblik postojanja, svijet koji još nije bio mehanički, koji je bio izvan svih mehaničkih zakona, mada je imao pristup njima. Tako bi podrijetlo mehaničkog svijeta bilo neka igra bez pravila koja bi u konačnici stekla takvu dosljednost kakvu se sad čini da imaju organski zakoni … Svi naši mehanički zakoni ne bi bili vječni, nego evoluirani, te bi nadživijeli nebrojene alternativne mehaničke zakone.

Psiholog i filosof William James (1842.-1910.) napisao je u sličnom tonu kao Peirce:

Uzme li se teoriju evolucije radikalno, valja je primijeniti ne samo na slojeve stijena, životinja i biljaka, nego i na zvijezde, kemijske elemente i zakone prirode. Moralo je postojati pradavno doba, u iskušenju smo pretpostaviti, kad su stvari bile doista kaotične. Malo po malo, iz svih slučajnih mogućnosti toga vremena, izniklo je nekoliko povezanih stvari i navika, i započeli su korijeni pravilnosti.

Slično i Alfred North Whitehead,

Vrijeme se razlikuje od prostora činovima nasljeđivanje uzoraka iz prošlosti.

To nasljeđe uzoraka značilo bi da se navike nadograđuju. Whitehead je rekao:

Ljudi griješe govoreći ‘prirodnim zakonima’. Nema prirodnih zakona. Postoji samo privremene navike prirode.

Ti su filosofi bili daleko ispred svog vremena. Mislili su da je cijeli svemir evolucijski. Ali njihovi suvremenici fizičari i dalje su vjerovali u jedan vječni svemir, izrađen od trajne materije i energije, upravljan nepromjenjivim zakonima, koji devoluira prema toplinskoj smrti prema drugom zakonu termodinamike. Teorija Velikog praska postala je ortodoksna tek 1960. Kao što su Peirce, James i Whitehead jasno vidjeli, evolucijska kosmologija podrazumijeva evoluciju navika.

ulomak iz Rupert Sheldrake, Science Set Free, 2013., preveo: ja

Oglasi

9 misli o “jesu li fizikalne konstante konstantne? (ulomak iz Rupert Sheldrake, Science Set Free)

  1. Pa sada, postoje razna mišljenja i pitanja, npr kako je univerzum toliki koliki jeste, ako je brzina svetlosti takva, odnosno kako se širio nadsvetlosnom brzinom, postoje i pretpostavke da se c menjalo u istoriji svemira (za sada to su teorijski modeli).

    Sa druge strane, otprilike sve u svemiru je na osnovnom nivou poređeno na 6 konstanti i neverovatno je kako su fino podešene, jer pomeranje jedne ili druge moglo bi da uzrokuje nemogućnost postojanja svemira.

    Ono što je najbitnije je da se teorija i eksperiment slažu do na neku decimalu, jer to naravno nije moguće 100% poklapanje.

    Sviđa mi se

    • Da, jasno je da poklapanje nije moguće 100%, ali ovdje imamo 1. to da razlike u izmjerenim vrijednostima debelo izlaze iz očekivanoga (prema standardnoj devijaciji), i 2. da se poboljšavanjem načina mjerenja kroz desetljeća te razlike ne smanjuju. Osobito ovo drugo sugerira da možda nije riječ o konstanti. Međutim, metodološki je u mjerenje upisana a priorna, dakle metafizička, pred-postavka da se radi o konstanti, budući da se mjerenja napravljena u različito vrijeme poravnavaju, računanjem prosječne vrijednosti.

      Ova Sheldrakeova knjiga dovodi u pitanje neke takve metafizičke pred-postavke (točnije deset pretpostavki) koje se samorazumljivo održavaju u znanosti. On ih najprije eksplicitno iskazuje (budući da su one često tek implicitne) i potom ih pretvara u pitanja. Jer one ni nemaju znanstveno porijeklo, nego su metafizičke, nepropitano prihvaćene iz nekih slika svijeta (npr. platonizma, ili materijalizma, ili empirizma, itd.) koje nisu nužan dio znanosti. U tom smislu on govori o ”oslobađanju znanosti” od takvih slika svijeta.

      Ovo o konstantama je dio šireg pitanja o izvan-vremenskim prirodnim zakonima, koji su matematički i koji zapravo prethode vremenu (Big Bangu), na koje ne utječe vrijeme, a koji određuju vremenito zbivanje. Očito je to platonizam, zakoni su nešto poput ideja. Sheldrake pita: što ako u evoluirajućem svemiru evouliraju i prirodni zakoni?

      Sviđa mi se

  2. Čini mi se da nešto nedostaje u ideji promjene prirodnih zakona. Nije jasno kako nastaje promjena zakona. Nasumce? Ili možda ipak trebaju biti pretpostavljene pravilnosti u samim promjenama zakona, neki „nadzakoni“ koji upravljaju promjenama/evolucijom zakona?
    I kako su, nakon Big Banga, nastale prve formulacije zakona/navika? Odmah nakon Big Banga je ono što se pojavilo počelo nekako (među)djelovati. Budući da se još nisu oblikovali zakoni, kako se to (među)djelovanje odvijalo do trenutka kada se ono stabiliziralo kao navika? Nasumce?

    Sviđa mi se

    • Živio, Marijane, uvijek mi je drago kad komentiraš. 🙂

      Novo izdanje prve Sheldrakeove knjige iz 1981. sad nosi naslov Morphic resonance – The Nature of Formative Causation (link). Evo par navoda:

      ”The hypothesis of formative causation accounts for the repetition of forms but does not explain how the first example of any given form originally came into being. This unique event can be ascribed to chance, or to creativity inherent in nature, or to a transcendent creative agency. A decision between these alternatives can be made only on metaphysical grounds and lies outside the scope of the hypothesis.” (str. 109.)

      ”On this view, the unique form taken up by a system would not be physically determined in advance of its first appearance. Nevertheless it would be repeated, because the form of the first system would itself determine the form taken up by subsequent, similar systems. Imagine, for instance, that out of several different possible forms, P, Q, R, S . . . all of which are equally probable from an energetic point of view, a system happens to take up form R on the first occasion. Then on subsequent occasions similar systems will also take up form R because of a trans-spatial and trans-temporal influence from the first such system.

      In this case, what determines the form on the first occasion? No scientific answer can be given: the question concerns unique and energetically indeterminate events that, ex hypothesi, once they have happened are unrepeatable because they themselves influence all subsequent similar events. Science can deal only with regularities, with things that are repeatable. The initial choice of a particular form could be ascribed to chance, or to creativity inherent in matter, or to a transcendent creative agency. But there is no way in which these different possibilities could be distinguished from each other by experiment. A decision between them could be made only on metaphysical grounds.” (str. 90., 91.)

      U zadnjem poglavlju knjige obrazlaže četiri različita moguća metafizička polazišta s kojih bi se moglo pokušati odgovoriti na to pitanje.

      Sviđa mi se

  3. Dosad sam pročitao dio knjige. Zanimljivo štivo, iako su mi neki dijelovi previše stručni i nerazumljivi. Niti ne znam procijeniti drže li njegove hipoteze vodu. Ipak, nekoliko komentara…

    Izbjegava li Sheldrake potpuno ideju o nepromijenjivim zakonima? Npr. kada govori o sjećanju: “I suggest a new possibility. The regularities of nature are not imposed on nature from a transcendent realm, but evolve within the universe. What happens depends on what has happened before. Memory is inherent in nature. It is transmitted by a process called morphic resonance, and works through fields called morphic fields.” Ovo mi izgleda upravo kao neki “zakon sjećanja”, koji upravlja morfičkim fenomenima, a koji sam nije nastao evolucijom već je morao biti prisutan i djelatan od početka, te se ne mijenja s vremenom (“inherentan” je). Isti je slučaj valjda i s uzročnošću. Ili npr.: “According to this hypothesis, systems are organized in the way they are because similar systems were organized that way in the past. For example, the molecules of a complex organic chemical crystallize in a characteristic pattern because the same substance crystallized that way before; a plant takes up the form characteristic of its species because past members of the species took up that form; and an animal acts instinctively in a particular manner because similar animals behaved like that previously.” Nije li to već neki zakon: da obrazac, putem morfičke rezonancije, preuzimaju jedinke iste vrste, supstance iste tvari. Itd.

    Vezano za značaj teleološke morfogeneze. Pitanje nastanka novih oblika i novih morfogenetskih polja S. ostavlja kao načelno znanstveno neobjašnjivo i ne bavi se time, kako si već i citirao. Ali izgleda da je upravo to ključan dio. To je mjesto/trenutak “kreacije” novog oblika i polja, koji potom služe kao osnova za daljnju dinamiku koja u biti sadrži varijacije na osnovnu temu koja je zadana tim znanstveno neobjašnjivim početkom. U tom smislu mi se i morfička teleologija čini nekako sekundarna: “virtualna” forma konačnog sustava utječe na morfogenezu, ali je sama u neku ruku derivirana i nije u istoj razini kao npr. “zakon sjećanja” i uzročnost. Ili?

    Sviđa mi se

    • Ne mogu ništa nego se složiti s tobom. Ne dijelim Sheldrakeovu skepsu spram platonizma, pa mi ne smeta to da uvođenje ”navika” na mjesto ”zakona” zapravo samo premješta zakonitost malo dublje. Sheldrake sebe prije razumije kao aristotelovca, ali po pitanju onoga što se može znanstveno znati Aristotel je, čini mi se, dobar platonist (vidi episteme).

      Budući da nemam ništa pametno za dodati tvom komentaru, evo nešto drugo što mi je palo na pamet, a možda ti je zanimljivo. Jesi li opazio kako bi hipoteza o morfičkoj rezonanciji poduprla, čak djelomično ”naturalizirala”, Kantov kategorički imperativ (barem 1. i 3. formulu)? ”Postupaj prema onoj maksimi za koju možeš poželjeti da postane оpći zakon.” ”Postupaj uvijek prema onoj maksimi koju bi odredio kada bi bio zakonodavac u kraljevstvu ciljeva.” Jer, ako je morfička rezonancija istinita, svaki postupak doslovno i jest doprinos tome da takvo postupanje postane opći zakon, ili, po Sheldrakeu, opća navika.

      Sviđa mi se

      • Bit će da tako slijedi. Jedino ne znam bi li Kantu bilo drago povratno djelovanje zbog utjecaja na autonomiju. 🙂 Kako bilo, očito je u prošlosti malo ljudi postupalo sukladno kategoričkom imperativu jer je povezano morfičko polje (ako postoji 🙂 ) prilično slabašno. 😦

        Sviđa mi se

Komentiraj

Popunite niže tražene podatke ili kliknite na neku od ikona za prijavu:

WordPress.com Logo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš WordPress.com račun. Odjava / Izmijeni )

Twitter picture

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Twitter račun. Odjava / Izmijeni )

Facebook slika

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Facebook račun. Odjava / Izmijeni )

Google+ photo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Google+ račun. Odjava / Izmijeni )

Spajanje na %s