Piękno na ławie oskarżonych

Grzegorz Graff

Naukowcy od stuleci zachwycają się nieodpartym pięknem odkrywanych praw przyrody, przekonani, że zawsze musi ono iść w parze z prawdą. Jednakże, jak twierdzi Sabine Hossenfelder, obecnie sytuacja zmienia się diametralnie, piękno w nauce stanowić może przeszkodę, prowadzić na manowce, być swoistą pułapką, w którą wpadają umysły uczonych.  Autorka jest aktywnym fizykiem, pracowała w wielu renomowanych ośrodkach naukowych i ma spore osiągnięcia. Jednocześnie działa na polu popularyzacji nauki, również jako uznana blogerka.  

Najpierw autorka próbuje zdefiniować piękno koncepcji naukowej. Prostota, naturalność i elegancja – te trzy przymioty powinny cechować piękną teorię. Prostota jest tożsama z wykorzystaniem niezbędnego minimum środków, niekomplikowania teorii ponad potrzebę, w szczególności stosowania jak najmniejszej liczby założeń. Naturalność z kolei wiąże się z rodzajem przyjmowanych założeń, na przykład postulatu wymuszającego, że występujące w ramach teorii bezwymiarowe stałe muszą być bliskie jedynki. Ostatnim elementem pięknej teorii jest elegancja rozumiana jako połączenie różnych niewytłumaczalnych dotąd elementów w jedną spójną i logiczną całość, coś co pozwala doznać swoistego olśnienia, określanego niekiedy mianem domknięcia eksplanacyjnego. Nietrudno spostrzec, że wszystkie powyższe cechy są wysoce subiektywne. W szczególności jeśli chcemy ustalić kryteria naturalności, musimy mieć pewne metakryteria, a to prowadzi do kolejnych kryteriów i tak ad infinitum.  

Hossenfelder marzy się zdjęcie z piedestału uznaniowych zasad opartych na estetyce, gdyż – jej zdaniem – obecnie bardziej szkodzą niż pomagają rozwojowi nauki. Zagubione w matematyce to książka, która odbiła się szerokim echem w środowiskach naukowych. Detronizuje ona piękno będące jedną z najświętszych prazasad współczesnej fizyki. Wydaje się, że gdyby negowała ona jakieś fundamentalne prawo przyrody, sprzeciw i oburzenie nie byłyby tak gwałtowne. W środowiskach naukowych od dawna panuje bowiem głębokie przekonanie o trafności słów Paula Diraca: „Badacz w swoich wysiłkach na rzecz wyrażenia fundamentalnych praw natury w formie matematycznej powinien głównie kierować się matematycznym pięknem”. Przyznać trzeba, że istnieją silne argumenty na rzecz przyjęcia poglądu Diraca. Nauka bowiem rozwija się dynamicznie i stosowanie kryterium estetycznego w doborze teorii dotąd pomagało, a jeśli przeszkadzało, to nie za bardzo. Owszem, zdarza się, że piękne teorie okazują się nieprawdziwe, autorka podaje przykład teorii wirów, rozwijanej pod koniec XIX wieku, która mimo urody okazała się bezużyteczna. Jednakże jak dotąd nauka dawała sobie radę z tym problemem, nie hamował on postępu. Taka jest istota pracy teoretyków, że próbują snuć rozmaite hipotezy, czekając aż przyszłe doświadczenia zweryfikują ich prawdziwość, a w sytuacji, gdy brak nowych danych eksperymentalnych, stosowane przez nich argumenty z piękna są równie przekonujące, jak każde inne.  

Autorka tłumaczy, że obecnie nauka znajduje się jednak w specyficznej sytuacji, całkowicie odmiennej niż w przeszłości. Główna część jej argumentacji związana jest z kryzysem w fizyce cząstek elementarnych, jaki teraz obserwujemy. Postulowane przez wiele autorytetów teorie, takie jak Supersymetria, nie znalazły potwierdzenia w Wielkim Zderzaczu Hadronów – największym na świecie akceleratorze cząstek znajdującym się w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych CERN w okolicach Genewy. Prawdziwość Supersymetrii wymagała potwierdzenia istnienia nowych cząstek, będących uzupełnieniem dla już występujących (tak zwanych superpartnerów), a tych, mimo wielu wysiłków, dotąd nie odnaleziono. Dodać należy, że teoria ta w znaczący sposób opiera się na ludzkim upodobaniu do symetrii. Podając jako sztandarowy przykład Supersymetrię, Hossenfelder zauważa: „Coraz częściej jest tak, że to teoria decyduje, które eksperymenty mają największe szanse na odkrycie nowych zjawisk, a przeprowadzenie tych eksperymentów może wymagać dziesięcioleci i miliardów dolarów”. Czy zatem można opierać tak odpowiedzialne decyzje na dość ulotnym poczuciu, że dana teoria jest piękniejsza od innej?  

Ciekawe okazuje się zaproponowane przez autorkę socjologiczne wyjaśnienie mechanizmu uwielbienia piękna: społeczność fizyków przekonała sama siebie, poprzez wielokrotne i uporczywe powtarzanie tej tezy, że prawa przyrody muszą być piękne, a ich wyjaśnienie odbywa się poprzez wykorzystanie symetrycznych struktur matematycznych. Hossenfelder postuluje daleko idącą ostrożność przy budowaniu nowych teorii na podstawie subiektywnego poczucia piękna. Szczególnie działa jej na nerwy przekonanie o urodzie symetrii. „Symetria to sztuka głupców” mawiała jej mama, i autorka podziela tę opinię – przecież w chaosie też dostrzec można piękno.  

Fizycy poczuli się dotknięci tezą, że „wmówili sobie piękno.” Frank Wilczek, noblista i jeden z bohaterów książki, w swojej recenzji tomu Zagubione w matematyce zdecydowanie polemizuje z główną tezą Hossenfelder. Uważa, że piękne idee pochodzące z topologii czy teorii informacji znacząco przyczyniły się do rozwoju fizyki ostatnich lat, a problemem jest nie to, że są piękne, tylko że istnieje ich zbyt mało!  

Można zapytać, co autorka proponuje w zamian – co byłoby alternatywą dla piękna? Nie ma tutaj jednej recepty, postulowane są różne działania, a jedna z propozycji szczególnie do mnie przemawia. Teorie fizyczne naszpikowane są licznymi, milcząco przyjmowanymi aksjomatami, które wynikają z panujących przekonań co do elegancji stosowanych metod. Hossenfelder uważa, że fizykom bardzo przydałoby się obecnie wsparcie ze strony filozofów. To właśnie oni pomogliby wyraźnie oddzielić, uporządkować i przedyskutować wszystkie takie pozanaukowe założenia. Filozofowie w tej wizji porównywani są do psychologów. Powinni oni uleczyć fizykę i po dobrze wykonanej pracy opuścić jej pole, ale też w żadnym wypadku nie mogą rezygnować lub żywić urazę, gdy wciąż cierpiący pacjent gwałtownie neguje konieczność ich pomocy.