„Dlaczego jest raczej coś niż nic?”

Obrazek: Cząstki, fala (wizualizacja)
„Dlaczego jest raczej coś niż nic?” oraz szczypta sceptycyzmu co do zasadności tego pytania. Słynne już pytanie Arystotelesa: „Dlaczego jest raczej coś niż nic”, które przywiodło do filozofii nie tylko jego, lecz także wielu innych filozofów (m.in. Leibniza i Heideggera), stanowi do dzisiaj jedną z głównych osi, wokół których toczą się dysputy filozoficzne [zob. tekst w ramce 1].

1 Michał Heller tak to ujmuje: Są jednak pytania – można je uznać za ostateczne – które zachowują ważność na każdym etapie dociekań. Na przykład pytanie Leibniza, dlaczego istnieje raczej coś niż nic1 M. Heller, Początek jest wszędzie. Nowa hipoteza pochodzenia Wszechświata, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2002, s. 182.. Przy okazji trzeba wspomnieć, że w sprawie autorstwa omawianego pytania zdania są podzielone. Na ogół przypisuje się je Arystotelesowi, natomiast G.W. Leibniza uważa się za tego, który w nowych czasach przywrócił ważność temu pytaniu.

2 Znany fizyk i popularyzator fizyki, J.G. Taylor, w swej książce Kiedy zaczął się czas tak ujmuje stanowisko Bergsona w tej kwestii: Dlaczego uważa się nic za rzecz naturalną, podczas gdy czymś wyjątkowym miałoby być istnienie czegokolwiek? Filozof Bergson wyraził ten niepokój zwięźle. Wstępne założenie, że de jure nie powinno być niczego, wymagające tłumaczenia, dlaczego de fakto coś istnieje, jest czystą iluzją. Idea absolutnej nicości nie ma ani trochę większego znaczenia niż kwadratura koła2 J.G. Taylor, Kiedy zaczął się czas, Wyd. Amber, Warszawa 1997, s. 58..

Podobnie też jak w odniesieniu do innych wielkich kwestii typowo filozoficznych, od czasu do czasu pojawiają się wątpliwości co do sensowności tego pytania [zob. tekst w ramce 2].

Jedną z tych konsekwencji jest zacieranie fundamentalnej, zdawałoby się, różnicy między „bytem” a „niebytem”, lub – mówiąc językiem bardziej współczesnym – między realnością fizyczną a nicością.

Poniżej zostaną zarysowane pewne z tych wątpliwości nasuwające się w związku z ustaleniami współczesnej fizyki oraz kosmologii. Zasadzają się one na niektórych konsekwencjach wyprowadzanych z dwu fundamentalnych teorii XX stulecia: ogólnej teorii względności oraz mechaniki kwantowej.

Inną jest podejrzenie, że „nicość” w dosłownym sensie jest niemożliwa. To znaczy, że pojęcie nicości jest pojęciem fikcyjnym, któremu nie odpowiada żaden stan dopuszczalny przez współczesną fizykę.

1. Problem natury próżni

W sensie potocznym nicość jest przedstawiana jako stan absolutnej próżni, czyli przestrzeni, w której nic się nie dzieje. To znaczy, nie znajdują się żadne obiekty materialne ani nie zachodzą żadne procesy i zdarzenia.

1.

Jednakże filozofowie i uczeni ostrożniej podchodzili do kwestii utożsamienia nicości z próżnią. Na przykład Demokryt nazywał pustą przestrzeń (próżnię), w której poruszały się atomy – niebytem. Był to jednak niebyt jedynie dla zmysłów, które „przeszywały” pustą przestrzeń na wylot, nigdzie się na niej nie zatrzymując. Natomiast dla rozumu, „niebyt” był „bytem” (był rodzajem bytu), gdyż istniał na równi z bytem. Jedna z tez przypisywanych Demokrytowi brzmi: „Byt (atomy) i niebyt (próżnia) istnieją w równej mierze”. Dla atomistów istnienie próżni stanowiło, jak wiadomo, warunek konieczny istnienia ruchu atomów, które – będąc nieprzenikliwe – bez próżni nie mogłyby się poruszać (ciała nie mogłyby się kurczyć itp.).

2.

W fizyce klasycznej XVII i XVIII stulecia odróżniano pojęcia „próżni absolutnej” oraz „próżni względnej”. Próżnia absolutna (nazywana też próżnią Torricellego), to obszar przestrzeni pozbawiony całkowicie materii, w którym nie zachodzą żadne procesy fizyczne. Próżnia względna – to stany rozrzedzonej materii. Fizycy na ogół zgodnie uznawali istnienie próżni względnej, natomiast nie było zgodności co do istnienia próżni absolutnej.

Jedynie Kartezjusz negował istnienie zarówno próżni absolutnej jak i próżni względnej, głosząc, że gęstość materii (włączając eter) jest wszędzie jednakowa, oraz że pustymi nazywamy te miejsca („puste naczynie”, „puste akwarium”, „pusty statek”), w których nie ma oczekiwanego przez nas rodzaju materii (ale w których istnieje „wszędobylski” eter, dopełniający gęstość materii do gęstości występującej wszędzie indziej we Wszechświecie).

3.

Poczynając od XIX wieku w fizyce zaczyna dominować koncepcja, że próżnia absolutna jest niemożliwa. Stało się tak za sprawą fizyki polowej, zapoczątkowanej przez elektrodynamikę Faradaya – Maxwella. Według Faradaya w przestrzeni pozbawionej zwykłej materii (w próżni Torricellego) nieuchronnie zachodzą pewne procesy elektryczne i magnetyczne (np. między biegunami magnesu są to tzw. linie sił), które wykluczają możliwość istnienia próżni absolutnej.

W tym samym kierunku zmierzała fizyka relatywistyczna, a zwłaszcza ogólna teoria względności, według której wszędzie w przestrzeni występuje pole grawitacyjne o niezerowym natężeniu. Wprawdzie pole to jest „polem metrycznym”, które można utożsamić z krzywizną czasoprzestrzeni, jednakże jego obecność – zwłaszcza obecność fal grawitacyjnych – sprawia, że czasoprzestrzeń jest nadzielona energią (i, co za tym idzie, masą). Jako taka, nie jest pasywnym tłem, lecz aktywną areną wpływającą na przebieg zachodzących w niej procesów fizycznych.

4.

Dalszy decydujący krok w tym kierunku uczyniła mechanika kwantowa oraz oparta na niej kwantowa teoria pola (w tym kwantowa elektrodynamika), w których istotną rolę zaczęło odgrywać pojęcie próżni kwantowej. Próżnia kwantowa swą aktywność zawdzięcza nie tylko obecności pola grawitacyjnego, lecz także procesom kwantowym, takim jak fluktuacje próżni. Polegają one na nieustannym powstawaniu i zanikaniu (par) tzw. cząstek wirtualnych wszelkiego rodzaju: wirtualnych protonów (i antyprotonów), wirtualnych elektronów (i pozytonów), wirtualnych neutrin (i antyneutrin) itp. itd.

2. Problem natury realności fizycznej

Procesowi „upodobnienia” próżni do realności fizycznej zdaje się towarzyszyć we współczesnej fizyce proces odwrotny: „upodobnienia” realności fizycznej do próżni, a nawet do nicości. Jedna z fundamentalnych różnic między realnym układem fizycznym a stanem próżni (oraz nicości) według fizyki klasycznej miała polegać na tym, że dowolny układ fizyczny znajduje się w stanie o niezerowej energii i niezerowej masie. Natomiast próżnia (i nicość) to stany o zerowym bilansie masy i energii. Tymczasem na założeniach współczesnej kosmologii kwantowo-relatywistycznej daje się wykazać, że – z uwagi na ujemną energię pola grawitacyjnego – ogólny bilans energetyczny skończonego materialnie i przestrzennie Wszechświata jest zerowy. Dodatnia energia zwykłej materii dokładnie równoważy ujemną energię pola grawitacyjnego. Na mocy prawa równoważności masy i energii to samo dotyczy – rzecz jasna – ogólnego bilansu masy we Wszechświecie.

Co prawda, nie wiadomo czy Wszechświat jest materialnie i przestrzennie skończony czy też nie. Jednak, jest dość prawdopodobne, że zerowy bilans energetyczny (i masowy) charakteryzuje także Wszechświat nieskończony. Chociaż udowodnienie tego wniosku nie jest rzeczą prostą.

Analogiczne rozumowanie da się zapewne przeprowadzić (i udowodnić) dla wielu innych wielkości podlegających – uniwersalnym lub lokalnym – prawom zachowania. W szczególności dla ładunków: elektrycznego, barionowego i leptonowego, których wartości dodatnie i ujemne mogę się – dla Wszechświata ujmowanego jako całość – po prostu znosić.

W świetle tego rodzaju ustaleń oraz przypuszczeń – „zbliżających” realność fizyczną do próżni absolutnej, a nawet do nicości – rzeczywistość fizyczna zdaje się jawić jako rezultat swego rodzaju rozszczepienia nicości na dwa przeciwstawne stany fizyczne o dodatnich i ujemnych charakterystykach (dodatnich i ujemnych masach, energiach, ładunkach itp.)

Jeśli ogólny bilans Wszechświata dotyczący takich wielkości jak energia, masa, ładunki itd. jest taki sam jak bilans próżni i nicości (tzn. zerowy), to:

różnica między fizycznie „czymś” a fizycznie „niczym” jest niewątpliwie mniejsza, niż by można było sądzić na podstawie fizyki klasycznej.

Wtedy też pytanie: „dlaczego jest raczej coś niż nic?” traci na ostrości.

W tym samym kierunku zmierza geometryzacja fizyki, a w każdym razie udana redukcja pola grawitacyjnego do własności metrycznych (zakrzywienia) czasoprzestrzeni.

Do podobnego wniosku dochodzi wspomniany wcześniej John G. Taylor. W swej pracy Kiedy zaczął się czas twierdzi, że ostateczna odpowiedź na pytanie o różnicę między „czymś” a „niczym” jest niemożliwa, gdyż prowadzi do nieskończonego szeregu „coraz dokładniejszych poziomów opisu” tego co istnieje, co czyni „pytanie o istnienie czegoś zamiast niczego” nieistotnym³J.G. Taylor, dz. cyt., s. 61..

Na różnych poziomach precyzji opisu mogą występować te same cechy, podobne, na przykład, do wzajemnego znoszenia się (zanikania) energii grawitacyjnej i kinetycznej wszechświata, (…) (cień możliwości, że wszystko może być niczym?)⁴J.G. Taylor, dz. cyt., s. 61..

Reasumując swoje rozważania nad sensownością i zasadnością pytania zawartego w tytule wpisu, Taylor pisze:

Podsumowując, odpowiedź na trudne pytanie, dlaczego istnieje coś zamiast niczego?, brzmi, że opierając się na przypuszczalnej regresywnej naturze szeregu ciągu teorii materii nigdy nie będziemy mogli odpowiedzieć na to pytanie, ponieważ nigdy nie będziemy znali dokładnie natury tego czegoś, co przypuszczalnie nas otacza. To naprawdę jest pytanie bez odpowiedzi; z zasady nigdy nie będziemy zdolni jej udzielić⁵J.G. Taylor, s. 61..

3. Problematyczność istnienia nicości

Wraz z podważeniem pojęcia absolutnej próżni przez współczesną fizykę coraz bardziej problematyczna staje się także sama możliwość istnienia nicości. Jeśli zasadę nieoznaczoności Heisenberga interpretować tak, że wszystko to, co nie jest zakazane, zachodzi w rzeczywistości, to można dojść do wniosku, że „wszędzie i zawsze” mają miejsce pewne procesy kwantowe, a zatem próżnia absolutna jest niemożliwa.

Wraz z absolutną próżnią zdaje się też „znikać” nicość jako taka, którą także można uznać za fizycznie niemożliwą. Inaczej mówiąc, jeśli pojęcie próżni absolutnej traci sens, to wraz z nim zdaje się tracić sens również pojęcie nicości. Stany absolutnej nieobecności procesów fizycznych zdają się być wykluczone.

Z kolei problematyczność istnienia nicości czyni problematycznym sensowność i zasadność pytania: „Dlaczego istnieje raczej coś niż nic?” Stawiając sprawę „na ostrzu noża” można by „odpowiedź” na to pytanie sformułować tak: „Istnieje raczej coś niż nic, gdyż nicość jest (fizycznie) niemożliwa”.

4. Podsumowanie

Zarówno zatem przeprowadzona przez Einsteina częściowa geometryzacja fizyki (geometryzacja pola grawitacyjnego, czyli ujęcie go jako pola metrycznego), jak też fakt, że pozytywna energia kinetyczna materii równoważy się z ujemną energią potencjalną pola grawitacyjnego (tak jest przynajmniej dla Wszechświata materialnie i przestrzennie skończonego), tak iż z punktu widzenia prawa zachowania masy i energii powstanie świata nie naruszyło zerowego bilansu energetycznego, właściwego absolutnej próżni (pustce) – zdają się osłabiać sensowność tytułowego pytania wpisu.

Do tego samego wniosku skłaniają w pewnej mierze takie ustalenia mechaniki kwantowej, jak to, że:

• (1) Próżnia kwantowa nie jest pustką w sensie absolutnym, a tym bardziej absolutną nicością w mocnym ontologicznym tego słowa znaczeniu, gdyż kreuje nieustannie cząstki wirtualne. (Nie są one jednak realnymi cząstkami elementarnymi w pełnym tego słowa znaczeniu).
• (2) Absolutna próżnia jest w ogóle – z punktu widzenia zasady nieoznaczoności Heisenberga – niemożliwa.

Ostatnie ustalenie (2), ugruntowuje także, jak się wydaje, konkluzję, że wyobrażenie o powstaniu Wszechświata z nicości (ex nihilo) jest sprzeczne z mechaniką kwantową, a więc ze współczesną fizyką. Próżnia kwantowa wydaje się być tym minimalnym bytem fizycznym, którego istnienie jest „zabezpieczone” przez mechanikę kwantową oraz kwantową elektrodynamikę.

Dlatego rzeczywisty proces powstania świata wg współczesnej fizyki, jeśli się taki dokonał, polegał nie na powstaniu czegoś (bytu) z nicości (niebytu), lecz na przekształceniu jednej rzeczywistości fizycznej (być może uboższej we własności i relacje) w rodzaju próżni kwantowej, w inną rzeczywistość fizyczną – świat fizyczny w pełnym tego słowa znaczeniu.

Wszystko to prowadzi do wniosku, że byt („coś”) oraz niebyt („nicość”), traktowane w filozofii od czasów Parmenidesa i Arystotelesa jako absolutne przeciwieństwa zdają się w świetle współczesnej fizyki oraz kosmologii znacznie mniej różnić od siebie, niż to zakładali i zakładają filozofowie. Od tego jednak do zatarcia wszelkiej ontologicznej różnicy między bytem a nicością daleka jeszcze droga.

Tym niemniej byt zdaje się „przejawiać” pewne cechy przypisywane zazwyczaj nicości, a niebyt – pewne cechy bytu.

Czyżby znowu zwyciężała heglowska dialektyczna maksyma, że „przeciwieństwa się schodzą?”

Literatura

• Heller M., Początek jest wszędzie. Nowa hipoteza pochodzenia Wszechświata, Prószyński i S-ka, Warszawa 2002.
• Taylor, J. G., Kiedy zaczął się czas, Wyd. Amber, Warszawa 1997.

Ilustracje

Evangelista Torricelli – Wikimedia Commons
Stworzenie świata Wikimedia Commons
Parmenides, źródło: Wikimedia Commons