Historia naukowa i lekcje dla dzisiejszych wschodzących pomysłów

Za sto lat historycy nauki i technologii spojrzą wstecz na nasz wiek i będą podziwiać teorie, eksperymenty i przełomy, które charakteryzują naszą epokę.

Ale będą też zastanawiać się nad naukowymi zaułkami naszych czasów: teoriami i ideami, które odeszły na bok, ponieważ okazały się błędnie pojmowane, błędne lub po prostu bzdury.

Nieuchronnie rodzi to interesujące pytanie: ile z tego, co uważamy za badania głównego nurtu, będzie należało do tej kategorii najlepiej zapomnianej nauki?

Jednym ze sposobów podejścia do tego pytania jest zbadanie naszego własnego stosunku do nauki na przełomie XIX i XX wieku.

Popularne konto wygląda trochę tak. Era ta charakteryzowała się poczuciem, że wszechświat można mniej lub bardziej całkowicie opisać prawami mechaniki Newtona, prawami termodynamiki i teorią elektromagnetyczną Maxwella.

Wszystko było w porządku, z wyjątkiem jednego lub dwóch drobnych pęknięć, o których wszyscy oczekiwali, że można je łatwo zatrzeć. Oczywiście doprowadziły one ostatecznie do dwóch największych rewolucji w myśli naukowej: teorii kwantowej Maxa Plancka w 1900 roku i teorii szczególnej i ogólnej teorii względności Einsteina kilka lat później.

Jednak ta popularna relacja umniejsza w dużej mierze złożoność debaty naukowej w tamtych czasach. W szczególności nie jest w stanie uchwycić stopnia, w jakim wiele idei naukowych głównego nurtu okazało się spektakularnie błędnych. Idee te były szeroko dyskutowane, bardzo cenione iw wielu przypadkach szeroko popierane. Teraz te ślepe zaułki nauki są w dużej mierze zapomniane.

Dziś Helge Kragh z Aarhaus University w Danii stawia sprawę jasno, ponownie przyglądając się fizyce końca wieku, czyli fin-de-siecle, i ideom, które w niej dominowały. Z opowiadanych przez niego historii można się wiele nauczyć.

Jednym z zapomnianych epizodów było ogólne niezadowolenie w tym czasie z pojęcia „materii”. Różne linie myślenia zdawały się sugerować, że idea atomistycznego wszechświata zbudowanego z podstawowych jednostek materii była błędna.

Na przykład prawa termodynamiki miały sens tylko wtedy, gdy atomy były ciałami sztywnymi bez wewnętrznej struktury. A jednak dowody z eksperymentów spektroskopowych sugerowały, że atomy muszą mieć strukturę wewnętrzną. Fraza materia jest martwa stała się wówczas powszechnie używanym hasłem i najwyraźniej coś musiało dać.

Jedno z głównych rozwiązań tego problemu opierało się na założeniu, że materia nie jest podstawową właściwością wszechświata, ale właściwością wyłaniającą się. Zbiegło się to z rosnącym zrozumieniem, że różne formy energii – kinetyczna, potencjalna, chemiczna, cieplna itd. – były przejawami tego samego. Może więc materia była też tylko inną formą energii.

Idea ta, która zyskała miano energetyki, cieszyła się przez wiele lat silnym poparciem. Utrzymywał, że skoro prawa Newtona można opisać wyłącznie w kategoriach energii, nie ma potrzeby stawiania hipotezy o atomach. Była to wielka zunifikowana teoria wszechświata, a jednym z jej głównych orędowników był Willhelm Ostwald, który później zdobył nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za pracę nad katalizatorami.

W przemówieniu w 1895 roku Ostwald powiedział: „Najbardziej obiecującym darem naukowym, jaki zamykające się stulecie może zaoferować wschodzącemu stuleciu, jest zastąpienie materialistycznego światopoglądu światopoglądem energetycznym”.

Inne rozwiązanie pochodziło z pojęcia świetlistego eteru, które zdominowało myśl naukową w sposób, który dziś trudno sobie wyobrazić. Podstawowym problemem nie było to, czy eter istniał, czy nie, ale natura eteru i jego interakcja z materią, mówi Kragh.

Powszechnie uważano, że eter jest podstawowym podłożem wszechświata, z którego wyłoniły się wszystkie inne rzeczy. Wielu fizyków głosiło, że eter będzie podstawą wielkiej zunifikowanej teorii wszystkiego, między innymi, jak na ironię, Alberta Michelsona.

Jedną z teorii szeroko dyskutowanych przez kilka lat przedstawił William Thomson, znany również jako Lord Kelvin, który uważał, że atomy są wirami w eterze. Co ciekawe, fizycy nigdy nie udowodnili, że ten pomysł jest błędny. Zamiast tego po prostu zabrakło pary.

Potem były różne odkrycia, które okazały się niczym więcej niż myśleniem życzeniowym. Odkrycie promieni rentgenowskich przez Williama Roentgena w 1895 roku doprowadziło do ogłoszenia oszałamiającego zakresu innych promieni, na przykład promieni N, czarnego światła, promieni dodatniej elektryczności, promieni Moser, promieni selenowych i promieni magnetycznych.

Wszystkie te okazały się wytworami płodnej wyobraźni zaangażowanych fizyków; wynik pewnego rodzaju histerii promieni.

Kraghe opisuje różne inne epizody z fascynującymi szczegółami. Interesujące jest oczywiście to, w jakim stopniu można nakreślić paralele między nurtami w nauce wtedy i teraz.

W ciągu ostatnich 20 lat narastało poczucie, że różne formy informacji – genetyczne, cyfrowe, entropiczne itd. – są przejawami tego samego. Co więcej, istnieje duże zainteresowanie rolą, jaką informacje mogą odgrywać w prawach fizyki. Czy to możliwe, że informacja jest bardziej fundamentalna niż pojęcia masy, a nawet energii. Może prawa fizyki muszą wywodzić się z jej właściwości, gdybyśmy tylko mogli je rozszyfrować?

Potem jest poszukiwanie ciemnej materii, tajemniczej substancji, która wypełnia wszechświat, mimo że nie możemy jej zobaczyć, poczuć ani nawet zmierzyć.

I oczywiście istnieją różne teorie wszystkiego, które skupiają się na jednoczeniu mechaniki kwantowej i względności przy przewidywaniu różnych dodatkowych wymiarów, innych wszechświatów, a nawet nieskończonej ich liczby.

Ile z tego będzie wydawać się nieistotne, dziwaczne lub błędne za sto lat? Trudno powiedzieć, ale podobieństwa z niektórymi epizodami sprzed stu lat stanowią zabawne spekulacje.

Kragh wyraźnie pokazuje, że tylko niewielki ułamek debaty naukowej głównego nurtu w latach 90. XIX wieku ma dziś znaczenie. I nie ma powodu, by sądzić, że to samo nie będzie prawdą, gdy historycy dokonają ponownej oceny nauki XXI wieku za sto lat.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1207.2016 : Poczucie kryzysu: Fizyka w erze Fin-De-Siècle'u

ukryć