"Ekstrapolacija w kosmołogiczeskich modelach", W.P. Lebiediew, "Fiłosofskie Nauki" Nr 3 (1972) : [recenzja]

M. Lubański

"Ekstrapolacija w kosmołogiczeskich

modelach", W.P. Lebiediew,

"Fiłosofskie Nauki" Nr 3 (1972) :

[recenzja]

Studia Philosophiae Christianae 9/2, 205-207

W. P. L eb ied iew , E kstrapolacija w kosm ołogiczeskich m odelach, F iłosofskie N auki 1972, N r 3, 64—71.

W n a u k a c h przyrodniczych, w szczególności w kosm ologii, pow szech­ n ie sto su je się d w a zabiegi poznaw cze: tw o rze n ie m odeli oraz e k s tr a ­ polację. P ierw szy z n ich polega n a ty m , że w celu zb ad an ia rzeczy w i­ stości, w zględnie in te resu ją ce g o n as jej fra g m en tu , b u d u je się odpo­ w ied n i m odel, k tó ry je st pew nym , z reg u ły dość dalekim , p rzy b liże­ n iem w sto su n k u do przed m io tu naszych zainteresow ań. N astępnie m odel je st p o d d aw an y badaniom , k tó re w e ry fik u je się w dośw iadcze­ niu. W te n sposób, drogą k olejnych przybliżeń, dochodzi się do p o ­ z n a n ia coraz p ełniejszej p raw d y . O pisane p ostępow anie je st pow odo­ w a n e ogrom nym bogactw em rzeczyw istości, k tó reg o nie sposób w y ­ czerpać w n a jb a rd z ie j n aw e t skom plikow anych m odelach. D obrym p rzy k ła d em tego ro d za ju p ostępow ania może służyć k o n stru k c ja k o le j­ n y ch m odeli atom u, od m odelu Thom sona, przez m odel R u th erfo rd a, B ohra aż po w spółczesny m odel falow y. Z abieg drugi, e k stra p o la cja , polega n a za k ła d an iu zachodzenia praw idłow ości w now ej dziedzinie. W spom niane zaś praw idłow ości znam y z dziedziny węższej.

K osm ologia je s t n a u k ą specyficzną. P rz ed m io tem jej b ad a n ia je st W szechśw iat. J e s t to najw ięk szy ze zn an y ch n a m przedm iotów b ad a ń i zarazem jed y n y przed m io t bad an ia. Toteż tu m odelow anie i e k s tra - polow anie zn a jd u je n ajszersze pole zastosow ań. Z nam y w iele m odeli kosm ologicznych. One w szystkie z a k ła d a ją ek stra p o la cję pew nych p rz y ­ n a jm n ie j p ra w przyrody. R ozum ienie przez „W szechśw iat” całej r z e ­ czyw istości, tego w szystkiego, co istn ieje, nie posiada sensu fizy k a ln e­ go. J e s t pojęciem filozoficznym .

E k stra p o la c ja znanych p ra w n a szersze dziedziny rzeczyw istości s ta ­ now i in te re su ją c ą m etodę o d k ry w a n ia now ych praw . Jeżeli bow iem znane p ra w o p rzy ek stra p o la cji d o prow adza do sprzeczności z now ym i fak ta m i, to m ożliw e są dw a rozw iązania. P ierw sze polega na tym , że uściśleniu podlega sam o praw o, d ru g ie zaś n a uściśleniu sam ego fa k tu . P rz y k ład e m pierw szego ro d za ju m oże służyć odkrycie m ik ro św iata, co spow odow ało p o w stan ie p ra w m ech an ik i k w an to w e j, będącej u śc iśle­ n iem m ech an ik i klasycznej. D rugie może być ilu stro w a n e przez tzw. rozpad beta, p rzy k tó ry m jakoby stw ierdzono niezachodzenie p ra w a zachow ania energii. D zięki w nikliw szym b ad an io m udało się w ykryć, p rzy rozpadzie beta, now ą m ikrccząsteczkę, neutrino.

W m odelach kosm ologicznych d a ją się w yróżnić trz y rodzaje e k s­ tra p o la c ji: je d n a em piryczna, dw ie teoretyczne. P ierw sza je st zw ią za­ n a z ek sp ery m en tem . D w ie dalsze n ato m ia st z przenoszeniem n a sz e r­ szą dziedzinę p ra w fizyki w zględnie k ateg o rii diam atu . J e s t zro z u m ia­

łe, że e k s tra p o la c je ty p u teoretycznego c h a ra k te ry z u ją się znacznie w iększą dziedziną zastosow ań, aniżeli e k s tra p o la c ja em piryczna. W ielu w spółczesnych kosm ologów je st zdania, że nie m ożna stosow ać e k s tra ­ polacji em pirycznej do M e tag a lak ty k i w dow olnej chw ili jej istn ie ­ nia. Tym bard ziej to zastrzeżenie odnosi się do całego W szechśw iata. W odnosieniu do p ra w a H u b b le’a tru d n o ść z jego ek stra p o la cją w y ­ n ik a p rzy rozw ażan iu obiektów kosm icznych, k tó re p o ru sza ją się z p rę d ­ kością zbliżoną do prędkości św ia tła w próżni. O biekty tego ro d za ju z n a jd u ją się n a „ s k ra ju ” M e tag alak ty k i. G dyby nie zm odyfikow ać w spom nianego p raw a, to otrzym ałoby się w niosek o możliwości p rz e ­ k roczenia przez rozw ażane o biekty pręd k o ści św ia tła w próżni.

W spółcześnie n a jb a rd z ie j ogólną c h a ra k te ry sty k ę fizycznych form m a te rii d aje k oncepcja m a sa -e n e rg ia oraz p raw o zachow ania energii. J e s t zu pełnie m ożliw e, że n a u k a w przyszłości o d k ry je in n e ogólne c h a ra k te ry sty k i m a terii.

D y sk u tu je się m ożliw ość stosow ania w m odelach kosm ologicznych drugiego p ra w a term o d y n am ik i. A utorzy, k tórzy n eg u ją tego ro d zaju ek stra p o la cję , w y p o w iad a ją się za m ożliw ością „śm ierci ciep ln ej” św ia ­ ta. W ydaje się, że tego ro d z a ju sta n o w isk o nie da się obronić. P rz e ­ cież i p ierw sze i d ru g ie p raw o te rm o d y n am ik i zostały o d k ry te n ie z a ­ leżnie od siebie i żadne z nich nie da się sprow adzić do drugiego. D rugie z tych p raw , głosząc nieodw racalność pew nych procesów , p r o ­ w adzi w dziedzinie filozofii, do in te resu ją ce g o w niosku, głoszącego p raw o rozw oju m a terii.

A u to r za sta n aw ia się jeszcze nad m ożliw ością e k stra p o la cji k a te ­ gorii filozoficznych. J e s t zdania, że rozw ój przy ro d o zn aw stw a p ro w a ­ dzi do dw u konsekw encji. M ianow icie do u ściślan ia sta ry c h k ateg o rii oraz p o w sta w a n ia now ych. N ie ta k daw no przecież pow stały ta k ie k a ­ te g o rie filozoficzne ja k np. elem ent, s tru k tu r a , in fo rm ac ja itd.

U ogólniając d an e w spółczesnego p rzy ro d o zn a w stw a m ożna tw ierdzić, że każdy m odel kosm ologiczny w in ien uw zględniać oraz w y jaśn iać p raw idłow ości „em p iry czn e”, być zgodny ze zn an y m i p raw am i fizyki oraz z zasad am i d ia m atu . Z daniem A u to ra w ym ienionym k ry te rio m nie zadośćczynią m odele o p arte o p o stu la t kosm ologiczny, k tó ry n eg u je zasadę rozw oju m a te rii, m odele zbudow ane n a zasadzie „pow staw ania m a te rii z niczego” oraz m odele, k tó re z a k ła d a ją rew izję ogólnej te o rii w zględności. M odele kosm ologiczne, z reg u ły , zachow ują zasadę m a te - rialn o ści św ia ta i n iew yczerpyw alności m a terii. Jed n ak ż e dość często za p rzec za ją zasadzie rozw oju.

A rty k u ł kończy się k ró tk ą c h a ra k te ry sty k ą hipotez kosm ologicznych O. K lein a i H. A lfvéna, К . P. S tan ju k o w ic za i G. G am ow a. W skazuje

się n a ich pozytyw ne strony, chociaż nie są one rozw iązaniem osta- te cz n y m · M. L u b a ń sk i A. I. O ksak, G noseołogiczeskij analiz sootnoczenija entropii i inform acii,

F iłosofskie N auki 1972, N r 5, 68—76.

Z ak res w spółczesnej te o rii in fo rm a c ji poszerza się niem al z godziny n a godzinę. P oczątkow o zajm ow ano się jedynie zagadnieniem po m iaru ilości in fo rm acji. A b strah o w an o zarów no od treśc i, jak i od w arto ści info rm acji. O becnie w spom niane pro b lem y są ta k ż e n a w arsztac ie b a ­ dań uczonych. Toteż w yróżnia się dziś co n ajm n ie j trz y działy z m oż­ liw ie pełnego u ję cia te o rii info rm acji. Są n im i: ilościowa, jakościow a i w arto ścio w a te o ria info rm acji. Je st in te resu ją ce , że m im o w sp o m n ia­ nego, ta k szybkiego, niem al żywiołowego rozw oju teorii, nie w szystkie p ojęcia z ilościow ej te o rii in fo rm ac ji p rzy jm o w a n e są bez dyskusji. Ta n a jsta rsz a część te o rii in fo rm acji budzi pew n e w ątpliw ości odnośnie do sw ego podstaw ow ego tw ie rd z en ia orzekającego zachodzenie zw iązku m iędzy ilością in fo rm ac ji a en tro p ią term odynam iczną. W re fe ro w a ­ nej p rac y A u to r sta w ia sobie za cel w sk azan ie na istn iejące tu tr u d ­ ności, na pew ne, jego zdaniem , b łę d y o c h a ra k te rz e m atem aty czn y m oraz p rze p ro w ad z en ie k ry ty k i, k tó ra by um ożliw iła p o p raw n e p o sta ­ w ien ie zagadnienia.

N a czym w łaściw ie polega pro b lem i ja k on p ow staje? A by jasno p rze d staw ić zagadnienie n as in te resu ją ce , n ajb a rd z ie j celowe w yd aje się być z re fe ro w an ie n a jp ie rw tzw. n eg e n tro p ijn e j zasady inform acji. W ty m celu należy przypom nieć d w ie definicje: ilości in fo rm ac ji oraz en tro p ii term odynam icznej.

P rzy p u śćm y , że m am y dw a sta n y rów nopraw d o p o d o b n y ch możliwości P oraz Q. P rzypuśćm y dalej, że ilość sta n ó w w P je st w iększa od ilo ­ ści stan ó w w Q. Z m niejszenie się ilości nieokreśloności w Q spow odo­ w ane je st po siad an iem pew nej ilości in fo rm acji. U m aw iam y się w sp o ­ m n ia n ą ilość in fo rm a c ji m ierzyć w zorem I = K. ln(P/Q ), gdzie К je st pew ną sta łą . W szczególności, jeżeli p rzy jm iem y za sta łą К tzw. sta łą B oltzm anna, to w ów czas ilość in fo rm ac ji m ierzyć się będzie w je d n o st­ k ac h en tro p ii term odynam icznej. P rz y jęc ie lo g a ry tm u w definicji ilości in fo rm ac ji je st spow odow ane jego w łasnością poleg ającą na tym , że lo g ary tm iloczynu je st ró w n y sum ie lo g ary tm ó w czynników. Dzięki te m u ilość in fo rm ac ji z a w a rta w dw u niezależnych u k ła d ac h je st ró w ­ n a sum ie in fo rm ac ji w nich za w artych. Ilość in fo rm ac ji posiada w ła ­ sność addytyw ności.

E n tro p ię term o d y n am iczn ą ok reśla się ja k o iloczyn stałej B oltzm anna к przez lo g a ry tm n a tu ra ln y ilości m ik ro stan ó w . Jeżeli liczba m ik ro - sta n ó w w ynosi P, to en tro p ia w ynosi: S p = к Ί η Ρ . P ojęcie en tro p ii