Czym jest nauka, czyli opowieść o tkwieniu w błędzie i wyciąganiu wniosków

fot. Pixabay
Czy rzeczywiście Arystoteles się pomylił? Dlaczego? Dlaczego tak bezdyskusyjnie przyjęto jego poglądy na ruch? fot. Pixabay

Słyszałem kiedyś takie powiedzenie, że osioł, który niesie dwie encyklopedie, nie jest mądrzejszy od tego, który niesie jedną. Tak samo nie jest „mądry” mój komputer, w którym mam internet i mądre książki w PDF-ie. A jeśli ktoś nauczył się na pamięć dużo dat, wzorów, nazwisk, wypowiedzi znanych osób czy faktów historycznych, to czy można powiedzieć, że jest naukowcem? Otóż taki ktoś może być świetnym uczonym, a może dalej pozostać zwykłym pacanem. Niektórym nawet tytuł naukowy nie pomaga. Chyba każdy zna takiego człowieka albo przynajmniej widział w telewizji.

Łatwo sobie pogadać, czym nie jest nauka. Łatwo powiedzieć, że człowiek z tytułem doktora też może być głupi. Ale powiedzieć, czym jest nauka, już nie jest łatwo. Nie jest ona tylko zbiorem faktów? Gdzieś w liceum zacząłem rozumieć, że nie wiem, czym ona jest. Potem zajęło mi trochę czasu, zanim się czegoś na ten temat dowiedziałem. Trudno zmieścić to w jednym artykule, ale się postaram.

Współczesne pojęcie nauki kształtowało się przez tysiąclecia. Dziś można przeczytać o nim w encyklopedii. Ale definicję przeczytać może każdy bez mojej pomocy. A potem sobie wsadzić w tyłek, jeśli nie rozumie, dlaczego ta definicja jest taka, a nie inna. Samo nauczenie się definicji na pamięć nie ma żadnego znaczenia, sorry. By zrozumieć, czym jest nauka, trzeba cofnąć się w czasie. Całkiem daleko, bo aż do prehistorii. A potem prześledzić pewne zmiany w pojmowaniu świata przez ludzi uczonych aż do współczesności i samemu zobaczyć, dlaczego jedno podejście uznano za naukowe, a inne nie. Wtedy słowa definicji przestaną przypominać bełkot, nabiorą sensu. A Ty zrozumiesz, dlaczego definicja jest taka, a nie inna.

O prehistorycznych ludziach wiemy niewiele. Wiemy jednak, że nauczyli się interpretować zjawiska przyrodnicze i astronomiczne jako zwiastuny zmieniających się pór roku, okresów suszy albo deszczów, czasu wędrówek zwierząt itp. Nie mieli jednak zielonego pojęcia, dlaczego te zjawiska w ogóle zachodzą. Dlaczego raz pada deszcz, a raz nie? Dlaczego są pory roku? Dlaczego są okresy suszy albo zimy, które tak trudno przetrwać? Nie wiedzieli. Widzieli tylko, że pewne zjawiska na niebie mają konsekwencje na ziemi: jak pewne gwiazdy stawały się widoczne, to nadchodziła zima. Czy to dziwne, że brali to osobiście, jakby gwiazdy zsyłały na nich zimę? Naturalnie, zaczęli myśleć, że gwiazdy zsyłają im zimę albo okresy suszy czy deszczów. Że robią to specjalnie, a nie, że zima przyszła sama z siebie. Zaczęli więc obiekty na niebie i zjawiska przyrody utożsamiać z bogami. Bogami, którzy mają jakąś intencję, chcą zrobić im tak albo inaczej.

O ludziach starożytnych wiemy znacznie więcej. Głównie dlatego, że wiele cywilizacji posługiwało się już pismem. Ludzie ci pozostawili nam na piśmie informacje o tym, co się działo w ich czasach, jak myśleli i w co wierzyli. Wiemy, że dalej niezrozumiałe zjawiska naturalne uznawano za działalność bogów. Piorun? To Zeus się gniewa. Sztorm? Posejdon strzela focha. Proste? Proste, ale niestety hamujące myślenie. Bo jeśli wiemy, że piorun to czary Zeusa, to po co się zastanawiać, skąd się bierze? Przecież wiemy. Od Zeusa. Kropka. Kto dalej nad tym rozmyśla, jest głupi, bo rozmyśla nad tym, co wiadomo. Albo w ogóle obraża Zeusa i trzeba go ukarać, bo jak nie, to Zeus się wkurzy i burzę ześle na całe miasto. Fajnie jednak wiedzieć, jak piorun działa i dlaczego uderza. Dowiedzieliśmy się. I zamiast patrzeć, jak piorun podpalił nasz dom, i mówić, że Zeus tak chciał, mogliśmy zbudować piorunochron.

W starożytności było trochę ludzi uczonych, zwanych filozofami, którzy myśleli nad tym, dlaczego niektóre rzeczy się dzieją i jak świat działa. Próbowali zrozumieć różne aspekty naszego istnienia, zarówno duchowe, jak i materialne. Rozważali m.in. zagadnienia ruchu ciał. Jednym z największych takich filozofów był Arystoteles. Jego imię każdy z nas kiedyś słyszał. Jego filozofia jest zbyt obszerna, by ją tutaj zmieścić, nawet w wielkim skrócie. Zajmę się więc tylko tym, co dotyczy fizyki: ruchem ciał. Można powiedzieć, że szukam dziury w całym, bo choć ten wielki człowiek wymyślił wiele wspaniałych koncepcji, ja wyciągam akurat taką, w której coś mu nie wyszło. Nie chodzi o to, że popełnił błąd. Raczej źle zabrał się do tego tematu, ale nie winię go, bo wtedy absolutnie nikt nie wiedział, jak opisać ruch. Zanim ktoś to wymyśli, miało minąć jeszcze ok. 2 000 lat.

By przejść dalej, zadajmy sobie dwa pytania:

  1. Kiedy rzucamy kamień, pchamy go tylko przez chwilę. Gdy wypuścimy go z ręki, on leci dalej, mimo że już nic go nie pcha. Dlaczego rzucone ciała (np. kamień) poruszają się mimo braku kontaktu ze „źródłem ruchu”? Czyli dlaczego poruszają się same, choć nic ich już nie pcha?
  2. Jeśli upuścimy ciała o różnej masie z tej samej wysokości, to czy spadną na ziemię równocześnie, czy cięższe spadnie szybciej?

Te pytania nurtowały filozofów i fizyków całe stulecia. Czy potrafisz na nie odpowiedzieć? Arystoteles spróbował. Oto jak mu wyszło:

  1. „(…) ciała rzucone poruszają się, chociaż nie mają już kontaktu ze źródłem impulsu. A poruszają się albo wskutek kolejnej zmiany miejsca, jak twierdzą, albo wskutek tego, że wprawione w ruch powietrze popycha ciało, ruchem szybszym od jego naturalnego ruchu, ku właściwemu miejscu”. 1
  2. „Jeżeli dany ciężar porusza się przez daną odległość w określonym czasie, ciężar większy przejdzie tę odległość w czasie krótszym, i czasy będą odwrotnie proporcjonalne do ciężarów (…)”. 2

Jak poszło Arystotelesowi? Powiem tak: nie trafił. Według niego rzucony kamień leci dlatego, że albo sama zmiana miejsca powoduje ruch, albo kamień popycha powietrze wokół siebie, a to powietrze popycha go dalej i tak w kółko. Nie i nie. To nie tak. Gdyby Arystoteles miał rację, kamień rzucony w próżni (np. w kosmosie, ale Arystoteles nie wiedział jeszcze o istnieniu tego, co dziś nazywamy kosmosem) nie mógłby lecieć po wypuszczeniu z ręki. Natychmiast by się zatrzymał. Chyba, że sama zmiana miejsca powoduje ruch, ale to jest bez sensu. Zresztą Arystoteles stwierdził, że próżnia nie może istnieć 3. Tu też by się zdziwił. Co do drugiego pytania, Arystoteles twierdził, że jeśli weźmiemy jakieś ciało, np. kamień, i wrzucimy go do studni, a potem do tej samej studni upuścimy kamień pięć razy cięższy, to ten cięższy spadnie na dno w czasie pięć razy krótszym. Czyli, że będzie szybciej spadał. Z codziennego doświadczenia możemy powiedzieć, że coś nam tu nie gra. Porównajmy np. cegłę i spadochroniarza: spadochroniarz, razem ze spadochronem, jest cięższy od cegły. Jakieś 30 razy. A co spadnie szybciej na ziemię? Spadochroniarz czy cegła? Jeśli myślisz, że opór powietrza ma tu coś do rzeczy, to dobrze myślisz. A jak byłoby w próżni? Wrócę do tego pytania w następnym numerze. Teraz zauważ tylko, że można pokazać przykłady spadku ciał, które są niezgodne z tym, co twierdził Arystoteles. Gdyby bezgranicznie ufać jego poglądom, nigdy nie zrozumielibyśmy, dlaczego ptaki latają zamiast spadać szybciej niż lżejsze od nich kamyczki. Nigdy też nie wymyślilibyśmy spadochronu.

Wyobraźmy sobie teraz, że traktujemy filozofię Arystotelesa jako prawdę absolutną, której nie wolno nam podważać. Jeśli ktoś twierdzi, że Arystoteles się mylił, traktowany jest jak człowiek głupi, ponieważ „wszyscy mądrzy wiedzą, że się nie mylił”. Tak było przez stulecia. Czy rzeczywiście Arystoteles się pomylił? Dlaczego? Dlaczego tak bezdyskusyjnie przyjęto jego poglądy na ruch? Mam nadzieję, że bardzo chcesz się dowiedzieć i nie możesz się doczekać kolejnego numeru. Do zobaczenia!

1 A.K. Wróblewski, „Historia fizyki”, PWN 2006, s. 32;

2 Tamże, s. 33;

3 Tamże, s. 31.

Nadesłano: Kamil Wójcik




Komentarze