Unii spun că ştiinţa descrie lumea atât de bine încât ar trebui să acceptăm că entităţi cum ar fi particulele atomice există cu adevărat. Alţii spun că atât de multe teorii şi entităţi au apărut în lumina reflectoarelor şi apoi au dispărut, încât nu ar trebui să le privim, oricare ar fi ele, ca reale.
Nu te panica, spune Eric Scerri, ar putea exista o modalitate mai bună de a privi lucrurile.
Eşti tentat câteodată să te întrebi dacă entităţi cum ar fi electronii, găurile negre sau particula Higgs există cu adevărat? În calitate de chimist, sunt interesat de ceea ce este real şi demn de încredere în domeniul meu. Sunt “entităţile” sau “teoriile” chimiei şi mecanicii cuantice cele care explică în mare măsură tabelul periodic? De asemenea, îmi pasă pentru că toate acestea au legătură cu o mai veche şi importantă – încă nerezolvată – dezbatere asupra modului în care ar trebui să privim descoperirile ştiinţifice.
Există două tabere principale în această dezbatere: realismul ştiinţific şi anti-realismul. Realismul ştiinţific susţine că dacă ştiinţa a realizat mari progrese prin invocarea unor entităţi cum ar fi electronii, atunci ar trebui să facem următorul pas spre acceptarea faptului că ele există cu adevărat, că lumea descrisă de ştiinţă este lumea “reală”. Teoriile noastre curente au avut un prea mare succes pentru a fi apărut prin întâmplare: cumva trebuie să fi dobândit acces la modelul universului.
Aceasta nu este pe gustul oricui. Anti-realiştii acceptă progresul realizat de ştiinţă, dar se opresc înainte de a face pasul următor, necesar pentru a crede în materialitatea lucrurilor pe care nu le pot vedea. Anti-realistul prezintă în mod tipic un contraargument prin următoarele rânduri: atât de multe teorii şi entităţi teoretice din trecut au apărut pe scena ştiinţifică şi apoi au dispărut cu totul (aduceţi-vă aminte de eter sau flogiston); de ce ar trebui să privim pe vreuna dintre ele ca fiind “reale”? Este dificil de spus cât de mulţi oameni de ştiinţă aparţin uneia sau alteia dintre tabere – în plus, tu ai putea fi un realist faţă de unele teorii, dar un anti-realist faţă de unele teorii mai abstracte cum ar fi mecanica cuantică.
Anti-realiştii, de asemenea, argumentează că abordarea lor îi plasează într-o mai bună poziţie pentru a se adapta schimbării atunci când o anumită teorie sau particulă devin redundante. A nu da credit unei anumite teorii, pretind ei, le permite să acceadă mult mai uşor la alternative.
Realiştii răspund că o astfel de abordare este egoistă, sau chiar periculoasă. Ştiinţa progresează bazându-se pe adevărul despre lume: dacă teoriile succesive s-ar mulţumi doar să se înlocuiască una pe cealaltă, acel progres ar fi cu adevărat miraculos. Îngrijorarea vine ca urmare a faptului că anti-realismul ar putea conduce la o perspectivă care să prezinte toate teoriile ca fiind relative şi astfel ar putea ameninţa însuşi noţiunea de progres ştiinţific. Ai putea crede că acesta este doar un argument rezervat filozofilor ştiinţei, dar este, de asemenea, extrem de important pentru modul în care oamenii de ştiinţă se prezintă pe ei înşişi şi pentru modul în care toţi ceilalţi văd statutul ştiinţei.
Există cu adevărat o ieşire din acest impas? În 1989, John Worrall, filozof al ştiinţei la London School of Economics, a publicat articolul “Structural Realism: The Best of Both Worlds?” în revista Dialectica. În acest articol, el a prezentat realismul structural, o abordare pe care el a urmărit-o înapoi în timp până la matematicianul francez Henri Poincaré, printre alţii. Pentru Worrall, ceea ce supravieţuieşte atunci când teoriile ştiinţifice se schimbă nu este atât de mult conţinutul (entităţile), cât structura matematică subiacentă (forma).
Worrall a folosit exemple din teoriile optice ale secolului XIX pentru a-şi susţine acest punct de vedere. De exemplu, în 1812, inginerul francez Augustin-Jean Fresnel a dezvoltat o teorie despre natura luminii, pe baza căreia s-au putut realiza predicţii încununate de succes. Fresnel credea că undele luminoase erau un element perturbator într-un mediu mecanic care străbătea totul. Dar această teorie a fost desfiinţată de teoria radiaţiei electromagnetice a lui James Clerk Maxwell, în care lumina este văzută ca un element perturbator într-un mediu electromagnetic.
În ciuda acestei înfrângeri, Worrall şi alţii argumentează că Fresnel deţinea structura corectă a luminii, dacă nu şi entitatea corectă, având în vedere că unele dintre ecuaţiile sale au fost adoptate cu succes în teoria lui Maxwell şi că comportamentul luminii în teoria lui Maxwell ascultă de legi similare celor din teoria lui Fresnel.
Worrall este sprijinit de James Ladyman, filozof la Universitatea Bristol şi de filozofi ai fizicii cum ar fi Steven French de la Universitatea Leeds şi Simon Saunders de la Universitatea Oxford. Ca urmare a colaborării pe care aceştia au realizat-o, ei au putut extinde aria de acoperire a realismului structural încât să includă tranziţia de la mecanica clasică la relativitate şi de la mecanica clasică la cea cuantică. Ideea că particulele nu sunt entităţile ultime nu este cu totul nouă, dar unii critici au sugerat că teoretizarea stringurilor cuantice din teoria stringurilor înlocuieşte pur şi simplu o entitate cu o alta. Realismul structural merge încă şi mai departe, îndepărtând atenţia de la orice formă de entitate.
Iar în 2007, Ladyman şi alţii au publicat o carte provocatoare intitulată Every Thing Must Go. În aceasta, ei argumentează pentru abandonarea ontologiei ştiinţifice bazată pe “lucruri” cum ar fi particulele şi pentru centrarea atenţiei doar pe structura matematică fundamentală.
Este corect să menţionăm faptul că, dacă prin realismul structural se doreşte a se oferi o cale de a merge înainte, el trebuie să funcţioneze, de asemenea, şi pentru alte domenii ale ştiinţei. Tabelul elementelor este un sistem de clasificare al comportamentului tuturor elementelor chimice şi, în unele cazuri, ale compuşilor acestora. Aranjate conform numărului atomic în creştere (numărul de protoni), proprietăţile elementelor prezintă repetiţii aproximative după intervale regulate variate (2, 8, 8, 18, 32, 32 şi aşa mai departe).
În 1869, atunci când Dmitri Mendeleev şi-a publicat tabelul periodic, nimeni nu cunoştea substructura atomului sau că acesta conţinea protoni, electroni şi neutroni. Această cunoaştere, care ne ajută să explicam motivul pentru care tabelul periodic funcţionează aşa cum o face, a rezultat ca urmare a teoriei cuantice dezvoltate în timpul anilor 1920 de Niels Bohr, Wolfgang Pauli, Werner Heisenberg şi Erwin Schrödinger.
Vorbind la modul general, electronii se prezintă sub forma unor straturi cuantice. Numărul electronilor aflaţi în afara straturilor cuantice guvernează chimia unui element şi determină cărei coloane din tabelul periodic îi aparţine. Iniţial, teoria specială a relativităţii dezvoltată de Albert Einstein a avut un impact redus asupra chimiei, dar în prezent este aproape indispensabilă chimiştilor, în special în cadrul calculelor teoretice asupra tuturor felurilor de proprietăţi ale atomilor şi moleculelor. De exemplu, teoria relativităţii a fost folosită pentru a explica motivul pentru care aurul prezintă culoarea sa galbenă unică, spre deosebire de elementele aflate în jurul său. Şi, prin aplicarea relativităţii, precum şi a mecanicii cuantice asupra chimiei, noi compuşi au fost prezişi – incluzând aici noua moleculă de fulerenă WAu12, care conţine wolfram.
Ceea ce a supravieţuit şi probabil va supravieţui este relaţia dintre elemente care este întruchipată de tabelul periodic. Aceasta este propriu-zis structura, sau principiul de organizare al chimiei, mai degrabă decât conţinutul său. Dar este această structură de natură matematică? Acest aspect nu este clar, iar universitarii încearcă să descopere răspunsul prin studierea matematicii tabelului periodic folosind teoria grupurilor. Presupunerea mea e că se va dovedi a fi exact aşa – urmăriţi problema pe viitor.
Mergând mai departe, în cazul biologiei moderne are vreun rol realismul structural? În unele privinţe, a avut o traiectorie similară cu cea a chimiei. Atunci când Charles Darwin şi-a publicat teoria evoluţiei prin selecţie naturală în 1859, teoriei îi lipsea un mecanism fizic influenţat de selecţie. Acesta a fost furnizat eventual de descoperirea ADN-ului, care a jucat un rol similar în biologie cu cel jucat de electron în chimie.
Dar ADN-ul duce lucrurile până atât de departe: pentru a merge şi mai în adânc, trebuie să avem o abordare matematică. ADN-ul determină codul genetic pe baza secvenţei de baze A, T, G şi C. Aceasta devine o chestiune de combinări matematice, după modelul problemelor computaţionale abordate în timpul proiectului genomului uman din perioada anilor 1990, iar în prezent în genomică.
Realismul structural al lui Worrall este pe drumul cel bun – nu numai cu fizica, dar, de asemenea, şi cu chimia sau biologia. Dacă am dreptate, el şi colegii săi merită un respect real pentru oferirea unei soluţii la această atât de îndelungată, disputată şi extrem de fundamentală întrebare.
Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului What truly exists? Structure as a route to the real, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Alexandru Hutupanu
