Determinizm fizyczny a kosmologia

Mirosław Zabierowski, Teresa

Grabińska

Determinizm fizyczny a kosmologia

S tu d ia P h ilo s o p h ia e C h r is tia n a e A T K

16(1980)1

M IR O S Ł A W Z A B IE R O W S K I, T E R E S A G R A B IŃ S K A

DETERM IN IZM FIZY C ZN Y A KOSM OLOGIA

1. O m ó w ie n ia w s tę p n e . II. M a s z y n a b a rio n o w a . II I. M a sz y n a fo to n o w a IV . D y s k u s ja . V. K o n k lu z je . L it e r a tu r a .

I. O M Ó W IE N IE W S T Ę P N E

Pogląd o m ożliw ości sprow adzenia z jaw isk fizycznych do opi­ su m echanicznego o p a rty jest na tezie P. S. L aplace’a (Traite

de m écanique celeste, 1799— 1823), że znajom ość w arun ków

początkow ych w ystarcza do tego, aby przepow iedzieć całą p rzy ­ szłość i odtw orzyć przeszłość św iata, podukładów N -ciał, gdzie N « ( 1 0 40) 8 jest liczbą w szystkich cząstek w e W szechświeeie. P odstaw ow ą tru d n o ść w p rzy jęciu tego p ro g ram u u p a tru je się w: 1) k u m ulo w aniu się błędów pom iarow ych (jednakże zauw a­ żm y, że nie przeszkadza to w k o m p u tero w y m sym ulow aniu e- wolucjd W sze c h św ia ta 1, u kładów g alak ty k i g w ia z d 2), 2) cał­ kow aniu różniczkow ych ró w n a ń m echaniki, 3) u sta le n iu d zia­ łający ch sił, czyli w y ra ż eń z n ajd u jący ch się po p raw e j stronie ró w n a ń różniczkow ych ru ch u .

P ierw szą tru d n o ść m ożna oddalić, jeżeli założym y te o re ty c z ­ n y ro zk ład n-ciał. Pozostałe dw ie tru d n o ści zw ykło się wiązać z niedoskonałym poziom em tech n ik i obliczeń num eryczn ych i tym czasow ością naszej w iedzy o działających siłach. W ram ach optym istycznego p ro g ra m u L a p lac e ’a napisano w iele prac, k tó ­ ry ch tu nie będziem y cytow ać ani om aw iać. P odstaw ow a teza L aplace’a zw iązana jest z ogólnym p roblem em redu k cjo n izm u fizycznego w nau k ach przyrodniczych. Z yskała ona poparcie w 'pracach fran cu sk ich en cyklopedystów ja k i w spółczesnych nam astronom ów 2.

1 M. K a lin o w s k i: S tu d ia F ilo zo fic zn e , n r 4 (1977).

2 M. U r b a n ik , S. Z ię b a : R e f e r a t w y g ło sz o n y n a U n iw e rs y te c ie J a g i e l­ lo ń s k im , K r a k o w s k ie K o n w e r s a to r iu m z A s tr o n o m ii P o z a g a la k ty c z n e j (1978); E. J. G trath, P . J . E . P e e b le s , M. S eidiner, M. S oineira: S c ie n tific A m e r ic a n , 237 (1977) 76; A. T o o m re , J. T o o m re : A s tr o p h y s ic a l J o u rn a l, 178 (1972) 623.

J a k w iadom o, 'niektórzy p rzy ro d n icy „ czu ją” , że nie je s t to jed y n a ani n a w e t p o p raw n a diroga b ad an ia p roblem ów kosuio- gonicznyćh i w ogóle św iata fizycznego (ostatnio np. prace T iffta 3). Sform ułow ano (mp. P . A. M. D irac 4) m etodologię h o ­ listyczną u p a tru ją c ą w k o in cy d en cjach w ielkich liczb klucz do zrozum ienia przyrody. Podejście h olistyczne zw ykło się łączyć z im ieniem E rn esta M acha 5.

Tym czasem okazuje się, że „zw y k ła” rela ty w isty cz n a kosm o­ logia o p a rta na ró w n an iach różniczkow ych (a nie kosm ologia w ielkich liczb) w y k a z u je isto tn e p ierw ia stk i holistyczne; w y ­ k o rzy sta m y je w celu p rzed y sk u to w an ia p ro g ram u L ap lace’a.

Nasza d y sk u sja będzie w ięc jednocześnie przy k ład em na to jak teorie szczegółowe w p ły w a ją n a ogólne teoriopoznaw cze poglądy.

II. M A S Z Y N A В A R IO N O W A

P o m ijając bardziej su b teln e szczegóły w eźm iem y n a w artość tzw. prom ienia W szechśw iata R w artość m inim alnej a m p litu d y zam kniętego m odelu W szechśw iata w chw ili m aksym alnego rozszerzenia, gdy jego energia p o ten cjaln a ró w n a jest jego energii całkow itej. W ówczas 6

R = R ш а х = (Зс 4/8 П Ge) (1)

gdzie с jest prędkością św iatła, G jest stałą graw itacji, ε jest gęstością energii o w artości bliskiej k ry ty c z n ej w artości gęstoś­ ci energii, tzn. około 10 “ 29g cm “3 с 2; stą d

R 10 28 cm. (2)

M odel zam kniętego W szechśw iata b y ł podstaw ą sk o n stru o w a ­ nia m odelu wiecznego W szechśw iata (model oscylujący). W k w estii w ieku oscylującego W szechśw iata w ypow iadano się 7 za

■s W. G. Tifft: A s tr o p h y s ic a l J o u r n a l, 211 (1977) 31.

4 P. A. M. Dirac: P ro c eed in g s o f R o y a l S o c ie ty London, A 165 (1938) 199; tenże, P ro ceed in g s..., A 137 (1938) 148; A. Eddington: F u n d a m e n ­

ta l T h e o r y , Cambridge 1946; S. Hayakawa: P ro g ress o f T h e o r e tic a l

P h y s ic , „ A to m is m a n d C o s m o lo g y ” (196:5); E. A. Milne: K in e m a tic r e ­

la t iv i ty , Oxford 1948; tenże: R e la tiv ity , g r a v ita tio n a n d w o r ld s tr u c tu r e , Oxford 1935; M. Sachs: In te r n a tio n a l J o u r n a l o f T h e o r e tic a l P h y sic s, Part I, 4 (1971) 433 i Part II, 4 (1972) 453; tenże: N u o v o C im e n to , 7 В (1972) 247.

5 E. Mach: T h e scien ce o f m e c h a n ic s, 1883, rozdz. 2.

0 J. B. Zeldowicz, I. D. Nowikow: S tr o je n i je i e w o lu c ija w s ie le n n o j, Moskwa 1975.

7 D. W. Sciama: T h e p h y s ic a l fo u n d a tio n s o f g e n e ra l r e la tiv ir y , O x­ ford 1969, roEdz. 3.

jego ograniczeniem . Je śli chodzi o sk ła d chem iczny m aterii, k tó ry bęidzie nas in teresow ał, p rzy po m n ijm y , że sk ład m aterii zostaje o d n aw ian y w k ażd y m cy k lu oscylacji, w pro p o rcjach g w a ra n tu ją c y c h zachodzenie re la c ji (4).

W p ra c y zajm iem y się id ealn ą m aszy n ą barionow ą (rozw ią­ zania techniczne nie są przedm iotem naszych rozw ażań), w k tó ­ re j b ario n y będą n o śn ikam i in fo rm acji. T aką m aszynę m ożna zbudow ać z m ate rii barionow ej, k tó ra stan o w i pew n ą część m a ­ terii barionow ej w e W szechświecie. M ożna także zastanaw iać się nad n a jtru d n ie jsz y m do w ykonania p rog ram em na „global­ n e j” m aszynie barionow ej w yk o rzy stu jącej 10 80 nośników in ­ fo rm acji (ilość barionów w e W szechświecie), tzn. n a d globalną mocą obliczeniow ą tkw iącą w m aterii. Liczba barionow a В w y ­ nosi

B ? » 10 80. (3)

P oniew aż liczba b ario n ow a jest niezm ien nikiem ogólnej teo rii w zględności (OTW) i p ro to n y n ie ro zp a d a ją się ani nie zlew a­ ją, przeto w całej d o stęp n ej m a te r ii8 z a w a rte jest

N s i B / b R i (10 40) 2 (4)

podstaw ow ych jed no stek elem en tarn y ch , k tó re m ożna uw ażać za nośniki inform acji; b je s t ład u n kiem bario no w ym pro ton u, ró w n y m jedności. W nieskończonym W szechśw iecie z R = oo

(np. r e f - 3) liczba nośników in fo rm acji b y łab y nieskończona

(N = oo), co w ystarcza, a b y w o p arciu o praw o w ielkich licżb

sk ry ty k o w a ć p rog ram L ap lace’a. G dyby p ro to n y b y ły idealnie trw ałe , to m oglibyśm y abstrah o w ać od zagadnienia globalnej sikali czasu i ograniczyć się tylko do w y b ran ej, lokalnej ilości m aterii, n a w e t w m odelu kosm ologicznym z nieograniczoną sk a ­ lą czasu. W rzeczyw istości p o stę p u je m y ta k samo, w y k o rz y stu ­ jąc tę w łasność, że glo b aln a sk a la czasu 1/50 k m /в M pc ?» 10 10 lat nie przekracza skali czasu g w aran tu jąceg o stabilność p ro ­ tonu.

E kspansja W szechśw iata, skończona prędkość przenoszenia oddziaływ ań i z ia r n is ta 9 s tr u k tu ra s u b s tra tu kosm ologiczne­ go, składającego się z 10 80 cząstek pozw alają, ja k zobaczym y, w yciągnąć w niosek o całkow itej ilości bitów Itot w 10 56 g «

~ 10-29 ,g o m -3 (10 28 c m ) 3 ?» m p · 10 80, gdzie m p je st m asą

p rotonu. Ilość in fo rm acji I, jak ą m oże nosić ele m en ta rn e z ia r­ no m aterii m aszyny obliczeniow ej (barionow ej) w m ożliw ie n a j­ k rótszy m czasie, zdefiniow anym przez jego w łasne rozm iary

8 M. H e lle r : A c ta C o sm o lo g ica , 7 (1978) 83. 9 H . B o n d i: K o sm o lo g ia , W a rs z a w a 1975.

i prędkość św iatła, (nazywać będziem y jed n y m bitem . In fo rm a ­ cję m ożna kodow ać (odbierać) najszybciej w czasie jednego chronom u, tzw . n a tu ra ln e j jed no stk i czasu D iraca ró w n ej oko­ ło 10 ~23 s; jeżeli ogran iczy m y się do jednego ziarn a n a jed en chronom , to o trzym am y jed en b it 1 = 1. G dyby atom ow e z ia r­ na m a te rii m ożna było tra n sfe ro w a ć n a ty c h m ia st (z prędkością nieograniczoną), to jedno ziarno m ogłoby być nośnikiem nies­ kończonej ilości b itów . W czasie 10 40 chronoimów, tj. w skali czasu d an ej p rez ek sp an sję m ate rii w e W szechśw ieeie, jedno

ziarno1 m oże tran sfero w ać 10 40 bitów , a więc cały W szechśw iat

z N e le m en ta rn y m i n ośnikam i in fo rm acji ·— barionam i w y zna­ cza górną granicę Itot w szelkiej ilości jed nostek info rm acji I (bitów),

Oczywiście, w p rzy p a d k u niezachow ania liczby barionow ej B, albo n iestabilności p ro to n ów (która od słaniałaby nieskończo­ ną h iera rc h ię b u d o w y m aterii n a w e t p rz y tej sam ej w artości ci B), albo w staty czn y m m odelu E insteina itd. nie udałoby się w prow adzić podobnego ograniczenia. M ożna je jeszcze b a r­ dziej precyzow ać przez uw zględnienie m ożliw ości w y stęp o w a­ nia b arionów w sta n a c h egzotycznych: znamy od około p ół­ w iecza parad ok s m asy w iria in ej o d k ry ty przez Z w ick y’ego 10, su g eru je istnienie m a te rii w n iezw y k ły ch stan ach — w iloś­ ci przew aższającej ilości m ate rii w odorow ej. Być może m a te ­ ria ta m oże blokow ać dużą część ogólnej liczby barionow ej B, nie d a ją c jednocześnie m ożliw ości w y k o rz y sta n ia jej do bud o­ w y id ealn ej barionow ej m aszy ny obliczeniow ej. P rzy k ład em tak ic h tajem n iczy ch cząstek m o głyby być superbariom owe czą­

stki, k tó ry c h prom ień g ra w ita c y jn y nie przew yższałby

10 ~13 cm, a w ięc o m asie M n ie przew yższającej w artości

licz-wairtość liczby M /m e w yrażona jest w tzw . n a tu ra ln y c h je d ­ nostkach m asy D iraca, m e oznacza m asę e le k tro n u , R h jest co do w artości bliskie liczbie 10~13 cm.

Zauw ażm y, że wzór na p ro m ień W szechśw iata

I < Itot = N · 10 4<> = N 3/2 bitów . (5)

by

m e G m e

Rg

stanow i w edług Seiam y postać zasady M acha i jest jednocześ­ nie k onsekw encją Diracow.skiej koincydencji łączącej sta łą G z ekspan sją m a te rii we W szechświecie. R elacja ta zaw iera sa­ m e stałe klasyczne, chociaż m ożna ją zapisać jako

pam iętając, że M«M0 80 m p. W sw ojej książce 11 Sciam a w o- p a rc iu o zasadę M acha naw iązuje do znanego z obserw acji a- stm n om iezny ch parad o ksu m asy w irialn ej w tzw. grom adach g a la k ty k o raz do k oncepcji u k ry te j m asy — koncepcji znanej na te re n ie kosm ologii i u fu n d o w an ej n a em pirycznych pom ia­ ra c h p a ra m e tru d e c e le ra c ji12.

Aczkolw iek posługiw anie się fo rm u łą na objętość V (t)~--ta, « i i 2 pyłow ego ('Ciśnienie P = 0 ) lub prom ienistego (Ρ = ε/3) W szechśw iata nie pom aga zrozum ieć w y rażenia faw o ryzow an e­ go przez Sciam ę, to uw zględnienie p raw a zm iany objętości h o ry zo n tu z czasem kosm icznym t

V ~ t 3

(czyli R ~ t i R 2 H 2; = c2, H — stała H u b b le ’a) pozw ala ostatecz­ nie zapisać fo rm u łę Seiam y w postaci

S tro n a p raw a p rzed staw ia energ ię k in te ty c z n ą W szechśw iata,

stro n a lew a odpow iednio ■— energię po ten cjaln ą. W obec tego

fo rm u łę Seiam y m ożna zin terp reto w ać w k ateg o riach r e la ty ­ w istycznego m odelu kosmologicznego jako w a ru n e k en erg ety cz­ ny. C zynniki liczbow e są tu pom inięte, jed n ak że m ożna je o- szacować w y k o rzy stu j ąc dane zaw arte w p ra c y Zeldowicza i N ow ikow a. Są one rzęd u jedności i nie m o d y fik u ją naszej in te rp re ta c ji fu n d am e n ta ln ej fo rm uły Seiam y.

Podobny w y nik do otrzym anego w punkcie II moiżna osiąg­ nąć bez pow oływ ania się n a praw o zachow ania barionów (ide­ a ln a m aszyna obliczeniow a zbudow ana z barionów ), lecz ty

l-G -/2 TO„ 1/2 R 1/2 с

M R 2 H 2.

III. MASZYNA FOTONOWA

11 D. W. S c ia m a , dz. cyt.

ko w oparciu o einsteinow skie i planc'kow skie w yrażenia na energię. To now e uogólnienie w y d aje się in te re su ją c e ze w zglę­ du n a teo re ty c z n ą ipotrzelbę przean alizo w ania id ealnej m aszyny fotonow ej ·— m aszyny obliczeniow ej posług ującej się w te c h ­ nice p rze tw a rza n ia d anych fotonam i.

Z akładam y, że w e W szechśw iecie m am y ty le sam o barionów co anty b arion ó w , В = Nb + N anty b anty= 0 . M asa W szechśw ia­ ta zaw iera energię

E t o t = 2Nm pC 2 , (6>

gdzie N jest ilością jednego ro d zaju bario nów i w ynosi około

(10 40) 2, m p = 1,67 · 10 ~27 kg, с — 3 · 10 8 m s _1. R elacja (6)

może też być stosow ana dla podzbioru m ate rii W szechśw iata. O szacow aniu zdolności obliczeniow ej m aszyny id ealn ej, w r a ­ m ach podobnej p ro ce d u ry ja k w p u nk cie II sp rzy ja fak t, że energia istn ieje i m oże być p rze tw a rza n a dzięki kw antom , z k tó ry c h k ażd y zaw iera energię daną przez w zór P la n ck a

E = h · f, (7)

gdzie h = 1,055· 10 “34 J s, f jesit częstością fali, H = η · 2П,

f = T “i, (8)

gdzie T jest czasem ch a ra k te ry sty c z n y m , n azy w an y m o k re ­ sem . Choć s ta ła u n iw ersaln a h zw iązana jest z pojęciem k w a n ­ tu energii, to jed n a k jeżeli n ie p rzy jm ie m y na częstość f żad­ nych ograniczeń, m ożna uzyskiw ać dowolnie m ałe co do w a r­ tości energii, k w a n ty . K onsek w entnie, dzieląc energię spoczyn­ kow ą z a w artą w m a te rii, p rzez w arto ść energii jednego k w a n ­ tu , o trz y m am y liczbę nieograniczoną, jeżeli będziem y b rali co­

raz m niejszą częstości, tzn . gdy f O· T akie u jęcie nie je s t

ko n sy ste n tn e z ograniczeniam i w y n ik ający m i z globalnych w a ­ ru n k ó w kosm ologicznych. Częstość fali w e W szechśw iecie F ried m an a nie może być m niejsza aniżeli

ί m i n = c/Rm a x j (9)

a odpow iadająca en erg ia w ynosi

E młn = h c/R max. (10)

W te n sposób u w zględniając zasadę n ieo znaczo ności13 o trz y ­ m am y następ u jące w y rażen ie na całk ow itą ilość bitó w Itot

T E t o t ^ N m p C R ш а х / 1 1 \

i t o t — τ η ~ f r V 1 1 /

m i n i i

czyli uw zględniając wzór (1) i rela cję Sciam y m am y

R m a x ~ R ' g î ( 1 2 )

co prow adzi do

I ^ _ G N % S^ _ N„ (13)

sk ąd z kolei o trz y m u je m y sły n n e w y rażenie eksploatow ane przez D iraca i in n y ch 14

G m 2p /h c ~ N ~1/2. (14)

R ozw ażania prow adzące do relacji (14) n ie w ychodzą poza p raw a genetyczne.

Oczywiście, odpow iednie ograniczenie jak w (13) obow iązuje dla każdego podzbioru m aterii W szechśw iata, jak i prag nie się w ykorzystać w celu rozw iązania zagadnienia n -c ia ł i m -sił.

IV . D Y S K U S JA

N ajsilniejsza dotychczasow a k ry ty k a p ro g ram u L ap lace’a w y­ daw ała się b y ć zw iązana z pojęciem m odelu kosm ologicznego, dla któ reg o R -> oo, N -> oo. W ta k im m odelu, sto su jąc praw o w ielkich liczb i zasadę kosm ologiczną m ożna pokazać inierozróż- nialność mifcrostamów W szechśw iata zn ajdującego się w je ­ dnym stan ie „m ak ro ” 15: odnosi się w ów czas w rażenie, że ty l­ ko m odele kosm ologiczne z R = oo nie p ozw alają n a zaak cepto ­ w anie w teorii poznania red u kcjo n izm u i d eterm in izm u L a ­ p lac e ’a.

W pro g ram ie L ap lace’a m am y godny uw agi dualizm ró w n ań różniczkow ych i sp ecjaln ych w aru n k ó w s tru k tu ra ln y c h ·— w a ­ ru n k ó w początkow ych. W aru n k i te w isto tn y sposób ograni­ czają m ożliwość opisu zjaw isk p rzyrodniczych w ram ach m

e-13 O k re s c z a su τ w k tó r y m n ie m o ż liw e je s t za o b se rw o iw a n ie fo to n u n ie p rz e k r a c z a ż/e, (λ — d łu g o ś ć fa li fo to n u ): T==a/iC = lJ7=hE. W y n ik a s tą d , że T-E<h· W y k o rz y s tu ją c fo to n y t a k m a ło e n e rg e ty c z n e ja k w s k a z u je n a to h is to ­ r i a m a t e r i i e k s p a n d u ją c e j ( t = 1/H), n ie m o ż e m y p o s łu g iw a ć się c z y n ­ n ik ie m 1040 w cz. I I I (w zó r (11) t a k ja k to b y ło w cz. I I (w zó r (5)). 14 P o r. p rz y p is 4. 15 P o r. M. K a lin o w s k i, dz. cyt.

todologii L ap lace’a. Obok w ym ienionego o graniczenia sfo rm u ­ łow anego d la R = oo m ożna w skazać następne: szybko rozbież­ ne w czasie rozm ycie to ru cząstki w sk u tek k u m ulo w ania się błędów w w yznaczaniu s tr u k tu r y początkow ych w artości p ę ­ dów i położeń, w procesie n u m ery czny ch obliczeń. Jed n ak że ograniczenie to jest m n iej p rin cy p ilane, bow iem m ożna je o d­ dalić zakład ając teo rety czn e a n ie dośw iadczalne w artości po ­ czątkow ych pędów d położeń u k ład u n-oiał. W kosm ologii m a ­ m y podobny dualizm różniczkow ych ró w n a ń E insteina (na m iejscu ró w n a ń N ew tona) i sp ecjaln y ch w aru n k ó w s tr u k tu ra l­ ny ch (p o stu lat W eyla i inne), od k tó ry c h zależą rozw iązania ró w n a ń pola w zagadnieniu globalnym . W ram ach holistycznej nauki, jak ą jest kosm ologia rela ty w isty cz n a sp o ty k am y się z p rin cy p ialn y m ograniczeniem m eto d y czerpania w iedzy poprzez kom pu tero w e sym ulow anie u kładów n -e ia ł i m -sił d ziałają­ cych, co im p lik u je pow ażne konsek w en cje teoriopoznaw cze.

P rz ed y sk u tu jm y jeszcze p rzy p ad k i, w k tó ry ch uw zględnie­ nie ekspansji W szechśw iata p row adzi do isto tn y ch zm ian w dotychczasow ych poglądach. N ajp ierw rozw ażm y p ro b le m aty ­ kę zm iany p raw a ciążenia. W artość oczekiw ana F siły F dzia­ łającej w d a n y m punkcie przestrzen i

F ~ r -n, n ^ 1,5, (15)

spow odow anej flu k tu a c ją w przy p ad k o w y m rozkładzie g alak ­ ty k w y ra ż a się p ro sty m w zorem 16

F = const · R 1,5 ~n, (16)

gdzie R jest prom ieniem ro zp atry w an eg o k ulistego o bszaru m a ­ terii, „const” jest stałą proiporcjonalnaści w yznaczoną przez n, gęstość m a te rii we W szechświecie, m asę ty p o w ej g alak ty k i i u- n iw e rsa ln y prom ień, od którego począw szy działa uogólnione praw o N ew tona. In n y m i słow y ja k zauw aża się w p r a c y 17, w e W szechśw iecie z R = oo, z rozkładem przy pad ko w ym czą­ ste k fu n d am e n ta ln y ch , przy jęcie p raw a (15) prow adzi (wg p ra ­ c y 18) do nieskończonej w artości siły oczekiw anej, co m ogłoby stanow ić pow ażny arg u m e n t przeciw ko w y ja śn ia n iu p roblem u m asy u k ry te j w k ateg o riach zm odyfikow anego p raw a ciążenia. Tym czasem p rz y ję c ie m odelu ek sp andującego W szechśw iata n a ­ kład a ograniczenia n a wielkość R i na w nioski z tw ierdzenia (16). T eoretycznie przew id y w an e d y sp e rsje prędkości m aterii

18 Y aibushiita,: N u o v o C im e n to , 33 (1964) 769. 17 M. H e lle r, a rt. cyt.

m ożna zaw sze uzgodnić z obserw ow aną d y sp e rsją prędkości g a la k ty k i jest to ty lk o (kwestia d o b ran ia p a ra m e tru m. W te n sposób ek span sja W szechśw iata stw ierd zo n a p rzez H u b b le ’a p o ­ zw ala ma w ypow iadanie poglądów dotyczących sy stem ó w g alak ­ ty k i (zagadnienia m o d y fik acji OTW.

In n y m p rzy k ład em znaczenia płynącego z ograniczenia w iel­ kości R je s t p ro b lem izotropii p rom ieniow ania reliktow ego. W p ra c y 19 p okazuje się, że przejście do R « ^ 10 28 om z pewinymi dodatkow ym i w a ru n k am i w y jaśn ia, dlaczego o b se rw u je m y w iel- koskalow ą izotropię p rom ieniow ania reliktow ego.

W racając do n aszych rozw ażań z p u n k tu III, n a podstaw ie w zoru (14) przek o naliśm y się, że m ożna dołączyć w ielkość R zadaną przez tem po ek sp ansji m a te rii i sta łą 'uniw ersalną h do stały ch klasycznych u zy sk u jąc rela cję znaną z p rac P.A.M. Diraca·

V. K O N K L U Z JE

P ro g ra m L ap lace’a m a spełniać ro lę m etateordi, teo rii w y ż­ szego rzęd u , w ram a ch k tó re j p rzed staw iciele poszczególnych dyscyplin nauk o w y ch po w inn i uzyskiw ać oczekiw ane ro zw ią­ zania podstaw ow ych p roblem ów tech n ik i, kosm ogonii, m ech a­ niki nieba, dynam iki g a la k ty k i system ó w g a la k ty k itd. W r a ­ m ach tego teoriopoznaw czego p ro g ram u odniesiono niezw y kłe pow odzenie, a najb ard ziej sp e k ta k u larn y m w ydarzen iem było odkrycie N e p tu n a i in n y ch p la n e t oraz ciał U k ładu Słonecz­

nego. Tym czasem w niniejszej p rac y pokazuje się, że szcze­ gółowa n a u k a o stru k tu rz e i dynam ice m ate rii w e W szech­ św iecie podw aża p ro g ra m L aplace’a w ro zw iązaniu skom pli­ kow anych p roblam ów , zredu k ow an y ch do p ro b lem u n-ciał i m - -sił.

P ro g ra m L ap lace’a k ry ty k o w an o w zw iązku z rozw ojem s tru k tu ra ln e j m etodologii o p a rte j na ideach E. M acha (nip. p race Sachsa) i o praco w an iu szereg u prac, w k tó ry c h w łasności całości W szechśw iata w p ły w a ją n a w łasności części. N asza k r y ­ ty k a p ro g ra m u L ap lace’a nie korzysta z ty c h — skąd in ąd in te ­ resu jący ch — teorii, lecz opiera się na klasycznej kosmologii. K ry ty k a ta s ta ła isię m ożliw a dzięki holisty cznem u c h a ra k te ro ­ wi kosm ologii relaty w isty czn ej.

Zw ykło się uw ażć, że różnica m iędzy fizyką klasyczną a k w an tow ą polega głów nie na tym , że ta o sta tn ia nie sp ełn ia ekstrem alnego d eterm in izm u L ep lace’a. O kazuje się jed n ak , że

19 P o r. p rz y p is 6.

odpow iednik kw antow ego indeterm iim zm u m ożna odnaleźć w

klasy czn y m p ro b lem ie opisu m akroskopow ej cząstki w e

W szechświeeie. J e st to bardzo in te resu jąc e , szczególnie dlatego, że w iele zjaw isk k w an to w y ch u d a je się opisać p rzy pom ocy klasycznej teorii pola (inp· atoim w odoru, solitony) i in n y ch teorii klasycznych, p rzed staw ień i w yobrażeń (np. w dziedzinie cząstek e le m en tarn y ch i p ro d u k c ji w ielorodnej). Nasza dyskusja pro g ram u L ap lace’a w y d a je się być zgodna z p an u ją c y m p rz e ­ konaniem го, że zw iązek m iędzy fizyką klasyczną a kw an tow ą je s t jeszcze d alek i od ostatecznego w yjaśn ien ia.

THE P R ISIC A L D A T A R M IN ISM A N D COSM OLOGY

(S u m m a ry ) S o f a r a n u n f itn e s s o f th e m e th o d o lo g ic a l p r o g r a m g iv e n b y L a p la c e is d e m o n s tr a te d in th e f r a m e w o r k of n o n - r e la tiv is tic co sm o lo g y . O n t h e g ro u n d of th e s e c r itic a l a r g u m e n ts it se e m e d to b e im p o s s ib le to c a ll in q u e s tio n t h e L a p la c e ’s p r o g r a m in th e m o d e ls o f e x p a n d in g U n iv e rs e . I n t h e p r e s e n t p a p e r it is s h o w n t h a t in d e p e n d e n tly fr o m d e v e lo p m e n t o f c o m p u tin g te c h n ic s (w e h a v e in tr o d u c e d tw o c o n c e p ts

of id e a l computing m a c h in e s — i.e. b ariom ic a n d photonic m a c h in e ), th e s t r u c t u r e a n d e x p a n s io n o f th e m a t t e r p u t b a n d s to : 1° in f o rm a tio n , tr a n s m is s io n , 2° r e a l iz a t io n o f m e ta th e o ,re tie p r o g r a m of L a p la c e , 3° r e s o lv in g th e g e n e r a l p ro b le m of n-foodies a n d m - fo rc e s b y th e co m - p u te r a l Simulation. S o m e a s tro p h is io is ts a n d a s tr o n o m e r s p o in te d a u t to t h e n a r r o w n e s s o f th is m e th o d (e. g. p ro fs . K . R u d n ic k i a n d W . G. T ifft) in d y n a m ic s o f s t e ll a r sy s te m s . H o w e v e r, t h e i r d o u b ts a r e r a t h e r o f in t u it iv e m a t ­ te r . T h e c ritic is m o f t h e L a p la c e ’s p r o g r a m p r e s e n te d in th is p a p e r is g iv e n n o t in t h e f r a m e w o r k o f s t r u c t u r a l m e th o d o lo g y , b a s e d on th e id e a s of E r n s t M ach . T h is a p p r o a c h is a n e x a m p lif ic a tio n of th e ro le o f sc ie n c e in m o d y f y in g of e p is te m o lo g ie p ro b le m s .

I n t h e p a p e r t h e p a r a d o x of h id d e n m a s s in g a la c tic c lu s te r s a n d F r i e d m a n - L e m a itr e co sm o lo g y is d isc u sse d . T h e M a c h ’s p r in c ip le m a s p e c ia l f o r m a n d a g e n e ra liz e d M a c h ’s p r in c ip le a r e c o n s id e re d in p a r t s I I a n d I I I re s p e c tiv e ly .

A n in f lu e n c e of F r i e d m a n - L e m a it r e th e o r y on o th e r p r o b le m s of m o d e r n n a t u r a l sc ie n c e a r e d isc u sse d .