Realita a moderní fyzika

Vědecký obraz reality se často neshoduje s tím, co jako realitu běžně vnímáme. Vědci, filozofové i teologové si proto nutně pokládají otázku, jaký je vztah vědeckých teorií k realitě.

Co je vlastně realita? Materialističtí filozofové tvrdí, že reálné je to, co existuje nezávisle na našem vědomí, na našem poznání. Skutečnost staví do protikladu s tím, co se nám jeví jako možné. Problémem reality se filozofie zabývá již od antiky. Vznikla různá pojetí reality a na otázku reality se vyslovily různé odpovědi.

Ve fyzice vzniká problém reality na základě zjištění, že mnohé fyzikální pojmy neodpovídají běžným pojmům naší zkušenosti, jako jsou pojmy prostoru, času, současnosti atd. Lze se ptát, jakým skutečnostem fyzikální pojmy odpovídají a zda vůbec takové skutečnosti existují. Výsledky fyzikálního poznání nejsou určeny pouze nezávislou skutečností, ale také subjektivními faktory. V kvantové teorii hraje významnou roli vztah mezi pozorujícím systémem a pozorovaným objektem. Již Niels Bohr zdůrazňoval, že zkoumaný kvantový systém nelze oddělovat od uspořádání vlastního pokusu a proto neexistuje ostrý rozdíl mezi procesem pozorování a objektem pozorování. (viz článek "Vesmír jako hologram, Natura 03/95).

Uvedené obtíže vedou četné vědce k závěru, že nezávislá skutečnost je buď nepoznatelná nebo že vůbec neexistuje. Často se také mylně předpokládá, že fyzika a filozofie používají stejný pojem reality. Fyzika však pojem skutečnosti definuje jinak než filozofie. Jako experimentální věda své pojmy definuje pomocí měření a pozorování. Albert Einstein, Podolski a Rosen definovali realitu následovně:

Můžeme-li, aniž jakkoli narušíme (daný) systém, s jistotou predikovat hodnotu určité fyzikální veličiny, pak existuje prvek reality, který odpovídá této veličině [d'Espagnat, B.: Auch der Suche nach dem Wirklichen, něm. překlad A. Ehlers, Berlin 1983, str. 72].

Uvedená definice realitu nevymezuje, ale pouze určuje, co se má ve fyzice za realitu pokládat. Předpokládá existenci nezávislé skutečnosti a otázka reality se klade zcela prakticky: za jakých podmínek lze říci, že určitému fyzikálnímu pojmu odpovídá nějaký prvek reality.

V uvedené definici o realitě rozhoduje experimentální ověření predikované (předpovězené) hodnoty. Za skutečné se tedy považuje pouze to, co lze ověřit experimentem. Otázkou však zůstává, zda prvky reality neodpovídají také některým pojmům, které byly vytvořeny na základě smyslové zkušenosti, ale přitom nejsou experimentálně ověřitelné.

Je tedy vidět, že problém reality nelze řešit pozorováním nebo měřením. Vztah mezi fyzikálním poznáním a skutečností musí vycházet z nějaké filozofické teorie poznání.

Někdy se tvrdí, že poznáváme pouze jevy, nikoliv skutečnost o sobě. Přírodní vědy jsou vědy o jevech. Analyzují skutečnost specifickým způsobem, zkoumají realitu, pokud je měřitelná a pozorovatelná a snaží se tyto jevy vysvětlit. Vždy však zůstávají na rovině jevů v tom smyslu, že spojují jeden jev s druhým, ikdyž k tomu používá matematického aparátu.

Touto empirickou analýzou skutečnosti se přírodní vědy odlišují od věd, které realitu analyzují ontologicky, tedy zkoumají ji jako bytí. Přírodní vědy, tedy i fyzika, poznávají skutečnost tak, jak se jeví.

Pojem "jev" má různý význam. Obecně jevem nazýváme to, co nám podávají smyslové vjemy, co je nám názorně dáno. Nejčastěji se proti sobě staví jev a věc. Jev je pak smyslový obraz, který vzniká v poznávacím subjektu působením věci. Podle Immanuela Kanta poznáváme pouze jev věci, nikoliv věc samotnou v jejím bytí o sobě.

Co však znamená poznávání jevů, pokud jev chápeme v uvedeném smyslu? Buď věci nezávislé na myšlení vůbec neexistují a poznáváme jen stavy svého vědomí, anebo věci nezávislé na našem myšlení sice existují, ale my nepoznáváme, co tyto věci jsou sami o sobě. Předmětem našeho poznání jsou jen přijaté jevy. Proč však jsou věci o sobě nepoznatelné? Soudí se, že jevy jsou odděleny od věcí o sobě a poznání jevů tak nemůže být současně poznáním věcí o sobě.

Jevem ve druhém významu může být samotný předmět, pokud je poznán ve svých smyslových kvalitách, ne však ve své podstatě. Smyslový obraz pak není pouze jev, ale znázornění samotné věci. Jev v tomto významu se liší od předchozího významu ve dvou skutečnostech: 1. Jev nevylučuje skutečné bytí. 2. Jev není oddělen od věci o sobě, protože věc o sobě je poznávána zároveň s jevem. Podstata věcí o sobě není sic v jevu poznávána sama v sobě, ale je v jevu spoludána. Lidský rozum tak může poznávat podstatu věcí na základě jevů.

Pokud popřeme existenci věcí o sobě, ztrácí slovo jev smysl, protože není nic, co se jeví. Pokud poznáváme pouze dojmy našeho vědomí, pak je otázkou, jak poznáváme existenci věcí o sobě a jak je možné rozlišit to, co za pravdivé je od toho, co za pravdivé pokládáme.

Do přírodovědeckých teorií vstupují prvky, které nejsou reálné. Fyzika zkoumá ontologickou skutečnost a analyzuje ji empiricky. Za skutečnost považuje pouze to, co je měřitelné a pozorovatelné a hledá fyzikální příčiny jevů. Pokud fyzika má výsledky měření, snaží se tato empirická data spojit pomocí matematických vztahů. Od takových vztahů se pak požaduje, aby jejich numerické výsledky s určitou přesností odpovídaly měřeným veličinám. K vysvětlení jevů a věcí fyzikové používají různých entit a příčin, které umožňují experimentální empirická data vysvětlit.

Entity jsou různé povahy. Jsou to jednak reálné věci, které mohou existovat samostatně a odpovídají pozorovaným kauzálním vztahům a pozorovatelným strukturám skutečnosti. Reálné jsou například akustické vlny a pohyb molekul. Dále jsou entity, které se jeví jako reálné, pokud se ptáme, zda existují, ale mají pouze symbolický charakter, pokud se ptáme, co jsou. Příkladem jsou kvarky, které se jeví jako součásti nukleonů. Ve fyzikálních teoriích se však vyskytují také entity, které nejsou reálné. Jde o pomyslná jsoucna (entia rationis). V běžné řeči jsou pomyslná jsoucna častá, když např. říkáme "Tam není nic.", "Bach trpěl slepotou.", "Slunce zapadá.". Nic, slepota jsou pomyslná jsoucna, která nemají v sobě žádné bytí, ale pouze něco popírají. Nic popírá bytí, slepota popírá zrak. Matematika často vytváří pojmy, které lze pouze myslet, ale nic jim neodpovídá, jako jsou komplexní čísla.

Pomyslné jsoucno (ens rationis) je něco, co existuje jen jako obsah myšlení a nikoliv o sobě, tedy není to jsoucno nezávislé na myšlení. Pomyslné jsoucno tedy je "jsoucnem" jen v nevlastním smyslu, protože ho myslíme na způsob jsoucna či věci.

Přitom ovšem pomyslné jsoucno není nutně pouhý klam nebo zdání, ale má naopak určitý základ v bytí (fundamentum in re), k němuž přistupuje čistě myšlenkové určení. Například obsahem pojmu euklidovský prostor je pomyslné jsoucno a jeho základem v bytí je rozsažnost těles. Rozsažnost těles je myšleno jako samostatné jsoucno, které může do sebe pojmout nejrůznější tělesa. Toto "osamostatnění" rozsažnosti je myšlenkový přídavek, který umožňuje vypovídat o poloze těles. Realita je zdrojem daností a faktů a fyzika je může zjišťovat. Realita je také základem pro pojmy, které nazýváme pomyslnými jsoucny.

Fyzikální teorie dnes ve svých interpretacích používají abstraktních pojmů, jako jsou neprostorové a nečasové útvary, indeterministické procesy, multidimenzionální prostory. Někteří realisticky smýšlející vědci váhají takové pojmy přijmout. Mezi fyzikální realitou a ontologickou realitou existuje významná diference. Fyzik a filozof zkoumají tytéž věci. Někdy používají stejné pojmy. Fyzik se však před každým pojmem ptá, co tento pojem pro fyziku znamená. Pojem má pro fyziku význam pouze tehdy, lze-li jej interpretovat jako výsledek měření nebo pozorování.

Fyzik tedy každý pojem posuzuje z hlediska jeho použitelnosti na základě experimentálního ověření. Filozof se však ptá, zda daný pojem skutečně nemá význam, pokud jej nelze experimentálně ověřit. Odhalujeme experimentální metodou také ontologický obsah pojmů? Definujeme tímto způsobem také vnitřní povahu věcí? Mnozí fyzikové na tyto otázky odpovídají kladně. Filozofové však poukazují na to, že podmínky měření a pozorování nejsou totéž co podmínky věci. Možnost měření nedefinuje ontologický obsah.

Příkladem může být definice současnosti ve speciální teorii relativity. Podle této teorie neexistuje absolutní současnost, neboť současnost závisí na pohybovém stavu pozorovatele vzhledem k pozorovanému objektu. Je tedy relativní podle vztažného rámce, k němuž vztahujeme.

Fyzikální pojem současnosti se tak liší od běžného pojmu z naší zkušenosti. Dvě události považujeme za současné, pokud nastanou ve stejném okamžiku. Filozofie tento pojem upřesňuje a tvrdí že dvě události jsou současné, pokud existují ve stejném okamžiku. Dvě věci v daném okamžiku buď jsou nebo nejsou. Takto definovaná současnost je absolutní, protože věc nemůže současně být a nebýt.

Pokud se oba pojmy současnosti liší, lze se ptát, zda existují dvě na myšlení nezávislé skutečnosti, z nichž jedna odpovídá filozofickému a druhá fyzikálnímu pojmu. Filozofická definice současnosti je reálná, zatímco fyzikální představuje pomyslné jsoucno. Filozofický pojem říká, co současnost je, fyzikální, jak se současnost zjišťuje experimentálně, co je tedy fyzikálním kritériem současnosti. Základem rozdílu mezi oběma pojmy tedy spočívá v definici.

Fyzikální skutečnost je nejen popisována pomocí měření, ale charakterizuje ji také její matematizace. Fyzika dává jevům matematickou formu a spojuje měřené veličiny matematickými vztahy, které jsou vlastním objektem fyziky. Jako entity fyzika ve své matematické formě používá nejen reálné prvky, ale také pomyslná jsoucna, která podporují dedukci. Tyto matematické vztahy jsou pak doplňovány hypotetickou rekonstrukcí fyzikální reality. Jediným požadavkem je souhlas s experimentem, tedy souhlas numerických výsledků s měřením.

Fyzika hledá pravdu a pravda je pro ní shoda mezi našimi soudy a tím, co je. Teorie je pravdivá, pokud se matematické vztahy shodují ve všech numerických závěrech s naměřenými veličinami. Přitom není nutné, aby každému matematickému objektu odpovídala nějaká fyzikální entita.

Fyzikální a ontologická skutečnost nemůže být jednoduše ztotožněna. Této chyby se dopouštějí teoretikové a fyzikové tím, že pokládají empirické pojmy za ontologické a domnívají se, že operační definice vyjadřují vnitřní obsah věcí. To vede k mylnému závěru, že pokládají za reálné to, co jsou pouze měřící postupy nebo pomyslná jsoucna. Je třeba mít stále na paměti, že fyzika není přírodní filozofie a že věci nezačínají existovat tehdy, když jsou ověřeny měřícími přístroji. 

 

převzato z časopisu Natura Plus (https://natura.baf.cz)