Misaoni eksperiment

 ili

 Kako pretvoriti korpu za otpatke u istraživačku alatku

 

Jer van zidova sveta našeg teče

celina prostora beskonačna;

i smis'o traži za to um, i pita

šta leži onde kud ne prestaje

da stremi pogled njegov, kuda sâm

odleće duha zamah slobodni.

 

Lukrecije, De Rerum Natura

 

Moja najvažnija alatka je korpa za otpatke.

 

Albert Ajnštajn

 

 

1. Uvod: Arhita, Mah, Ajnštajn, Gedankenexperiment

 

Veliki naučnici nas često potpuno zbunjuju. U par rečenica, oni zamišljaju jednostavnu situaciju iz koje – nasuprot svemu što očekujemo i na šta smo navikli – izvlače dramatične zaključke koji dovode u sumnju i ruše stare teorije, sugerišu nove hipoteze i otvaraju neslućene puteve daljeg istraživanja. Objektivni posmatrač, posebno ako ne potiče iz naučnog miljea, mora biti zapanjen. Kako je to moguće? Odgovor glasi: zahvaljujući korišćenju moćne tehnike misaonog eksperimenta. Tehnike toliko moćne da su mnogobrojni primeri njenog korišćenja postali vlastite imenice poznate svakoj naučno pismenoj osobi: Meksvelov demon, Šredingerova mačka, Ajnštajnov lift, Serlova kineska soba, Tomsonova lampa, Vignerov prijatelj...

Misaoni eksperiment postao je slavan sa Albertom Ajnštajnom – otuda i obično navođenje istog kao Gedankenexperiment i van nemačkog govornog područja, kako je to genije iz Ulma uvek govorio. Istorijski razlozi za to su jasni, i obrazloženi lepo u klasičnim Ajnštajnovim biografijama, od Infelda, preko Paisa, do Jamera. Ovde ćemo se, u skladu sa osnovnom niti ove knjige, usresrediti na praktično-saznajne aspekte iste teme. Ovo je, međutim, jedan od epistemoloških koncepata koji je više nego većina drugih povezan sa istorijom nauke, tako da ćemo se češće oslanjati na analizu istorijski značajnih primera. Takođe, Gedankenexperiment je po samoj svojoj prirodi jedna od najrazgranatijih i najheterogenijih naučnih metoda. Samim tim, u ovom ograničenom obimu nemoguće je adekvatno diskutovati sve boje i oblike ove kaleidoskopske teme, te ćemo se zadržati na nekoliko najzanimljivijih poenti.

 

 

 

Slika 1: Hans Kristijan Ersted (1777-1851), pionir izučavanja magnetizma i kovač termina Gedankenexperiment. (Uz zahvalnost Smitsonijanskoj Instituciji.)

 

U skorašnjoj istorijskoj studiji, danski istoričar i filozof nauke Vit-Hansen je utvrdio da je pionir izučavanja magnetizma, Hans Kristijan Ersted bio prvi koji je u spisima koristio nemačko-latinsku kovanicu Gedankenexperiment oko 1812. godine (Witt-Hansen 1996). Čisto nemačka verzija je, inače, Gedankenversuch i takođe se pripisuje Erstedu. Glavne zasluge za popularnost samog termina, ali i misaonog eksperimenta kao legitimne metode imaju dvojica ljudi koji su bili aktivni krajem XIX i u prvoj polovini XX veka, dopisivali se i imali ogroman uticaj jedan na drugog. Stariji od njih je bečki filozof i fizičar Ernst Mah (1838-1916); mlađi se zvao Albert Ajnštajn.

Mah je koristio izraz Gedankenexperiment da označi zamišljeno izvođenje stvarnog eksperimenta koji bi se docnije i izveo u stvarnosti (najčešće od strane njegovih studenata!). Na taj način, Mah je insistirao na objašnjenju razlika između zamišljene i stvarne situacije, kao primera za ograničenje saznajnih moći teorijske nauke. Za Maha, misaoni eksperiment bio je neophodna preteča svakog realnog eksperimenta. Ovo je bilo u skladu sa njegovom filozofijom nauke koja je, kao što je poznato, predstavljala temelj docnijeg logičkog pozitivizma slavnog “Bečkog kruga” i koja je insistirala na empirijskoj verifikaciji induktivno dobijenih teorijskih stavova. Ekstremno zagovaranje ovakvog stava odvelo je Maha na stranputicu – naročito u čuvenoj raspravi sa Ludvigom Bolcmanom u kojoj je odbijao da prihvati postojanje atoma, kao entiteta koji se ne mogu empirijski verifikovati.¹ Ironija je da je upravo Mahova tehnika Gedankenexperimenta (odgovarajuće uopštena), više nego išta drugo doprinela, posebno primenjena na domen kvantne mehanike tokom 1930-tih i 40-tih godina, slomu logičkog pozitivizma, jedne od velikih zabluda XX veka. (To da mnoge pozitivističke teze nisu još napuštene, posebno na “nižim nivoima” nauke, poput udžbenika i popularnih knjiga, jeste zanimljiv fenomen, ali pre svega sa psihološkog i sociološkog stanovišta, a bez prave veze sa aktuelnom naukom ili epistemologijom.) Jedan od poslednjih kritičara misaonog eksperimenta kao legitimne metode bio je veliki francuski fizičar, filozof i istoričar nauke Pjer Dijem (1861-1916) u svojoj slavnoj knjizi Cilj i struktura fizičke teorije; Dijemovi argumenti su danas tek istorijski kuriozitet – možemo se samo osmehnuti Dijemovom strahu da bi lakomisleni fizičari mogli zameniti stvarne eksperimente misaonim – što je naročito ironično u svetlu činjenice da se njegova knjiga pojavila upravo 1905. godine!

Karakterističnu težinu su misaoni eksperimenti dobili sa Ajnštajnom, a naročito njegovim radom na dve teorije relativnosti, specijalnoj (1905) i opštoj (1915-16). Kao što gotovo svi biografi najvećeg naučnika našeg doba ističu, dva su konkretna misaona eksperimenta igrala ključnu ulogu u razvitku ovih teorija (npr. Infeld 1991). Najpre se Ajnštajn upitao “šta vidi posmatrač koji juri za svetlosnim zrakom?” – iz čega je izrasla specijalna teorija relativnosti, čija je stogodišnjica nedavno svečano proslavljena u čitavom svetu, ta prva revolucija u našem poimanju prostora i vremena. Ajnštajn je zaključio da bi zamišljeni posmatrač koji bi se kretao tačno brzinom svetlosti u vakuumu c morao videti “zamrznute” elektromagnetske talase, što mu se činilo besmislenim (i narušavalo klasični, Galilejev princip relativnosti koji sugeriše da posmatrač koji se kreće ravnomerno, bez obzira na brzinu, mora iskusiti iste prirodne zakone i fenomene kao i onaj koji “miruje”). Jedini izlaz iz te situacije bio je, činilo mu se, da negira samu polaznu pretpostavku misaonog eksperimenta: da se ma koji posmatrač uopšte može kretati brzinom svetlosti u vakuumu! (Ovo je dobra ilustracija tipičnog spoja misaonog eksperimenta i drevnog matematičkog metoda svođenja na apsurd, reductio ad absurdum, na šta ćemo se još vratiti.)

Drugi ključni Gedankenexperiment bio je lift koji pada (“Ajnštajnov lift”). U potrazi za inercijalnim sistemom (= onim referentnim sistemom u kome bi važili Njutnovi zakoni klasične mehanike), Ajnštajn je naišao na sliku lifta čiji se kabl prekinuo i koji se nalazi u stanju slobodnog pada u gravitacionom polju naše planete. Takav sistem je, kako sugeriše Infeld, “skoro inercijalan” u smislu da u njemu lokalno vladaju Njutnovi zakoni barem dok lift nije suviše veliki (prostorno ograničenje) i dok se ne sudari sa dnom okna (vremensko ograničenje). Propagacija svetlosti od lampe na jednom zidu lifta do fotoelektrične ćelije u istoj visini na suprotnom zidu mora se odvijati tako da izgleda isto za posmatrača u liftu i onog koji stoji na površini Zemlje van njega. Pošto posmatrač u liftu neće primetiti ništa neobično (za njega efektivno vlada bestežinsko stanje), a posmatrač na Zemlji (za koga postoji normalna sila teže) primećuje da se za konačno vreme putovanja od jednog zida do drugog lift malkice spustio – i da je stoga fotoelektrična ćelija za njega sada na manjoj visini od lampe – jedini logički konzistentan zaključak jeste da je svetlosni zrak skrenuo u gravitacionom polju! I ne samo to: pošto svetlosni zrak prati samu strukturu prostorvremena, iz toga sledi da je u gravitacionom polju prostorvreme zakrivljeno! Koliko je samo bogata “pećina sa blagom” koja je ovime otvorena: crne rupe, gravitacioni talasi, supernove, neutronske zvezde, gravitaciona sočiva, Veliki prasak, crvotočine, prostorvremenska pena – sve to potiče iz nje, a kraj se još uvek ne nazire!

 

PITANJA/PROBLEMI ZA RAZMIŠLJANJE:

 

1. Koje klasično shvatanje o prostiranju svetlosti se osporava Ajnštajnovim rasuđivanjem o liftu koji pada?

2. Razmisliti o više razloga zbog kojih bilo koja laboratorija na Zemlji nije dobra aproksimacija inercijalnog sistema Da li to baca novo svetlo na način na koji je ser Isak došao do svoje teorije? Kakva je uloga jabuke?

 

Zapazimo da Ajnštajnovi Gedankenexperimenti lepo ilustruju različite primene ove metode: dok je prvi (potera za svetlosnim zrakom) destruktivan, u smislu da osporava vladajuću paradigmu, drugi (lift koji pada) je izrazito konstruktivan, pošto predviđa nove fenomene i ukazuje na pravce duž kojih valja razvijati teoriju. Sem toga, oni se očigledno razlikuju i po “realističnosti”: dok je potera za svetlosnim zrakom suštinski neostvariva kao realni eksperiment, dotle je lift koji pada principijelno ostvariv, mada nepraktičan, skup i verovatno neprihvatljiv iz etičkih razloga! Nijedan od njih ne bi se svideo Mahu! (Naravno, Ajnštajn nije samo u te dve prilike koristio metod misaonog eksperimenta; još jedan poznat slučaj je izvođenje relacije promene inercijalne mase i energije sistema , koji ima i tu prednost da daje relativistički zakon održanja energije-impulsa; videti lep prikaz u Redžić 2005.)

U najširem smislu, dakle, misaoni eksperiment je proces (i) zamišljanja imaginarne situacije, te (ii) korišćenja tako zamišljene situacije za poboljšanje našeg razumevanja pojmova ili zakonitosti od značaja za stvarni svet. U slučaju Ajnštajnovih ikoničkih misaonih eksperimenata, zamišljamo imaginarnog posmatrača koji juri svetlosni zrak ili imaginarne posmatrače koji se žrtvuju vršeći eksperimente u liftu koji pada u Zemljinom gravitacionom polju. Tako zamišljenu situaciju koristimo za poboljšanje našeg razumevanja, u prvom slučaju mehaničke teorije prostiranja svetlosti kao talasa u etru, a u drugom slučaju prostiranja svetlosti kroz gravitaciono polje. Razumevanje proističe pre svega iz refleksije nad zamišljenom situacijom. Misaoni eksperimenti su tako pre svega teorijski, tj. a priori, a ne empirijski procesi saznanja (jedna od boljih novijih knjiga na tu temu, Brown 1993, nosi naslov “Laboratorija uma”), premda je ta distinkcija sa pojavom “trećeg carstva”, odnosno numeričkih eksperimenata (videti Poglavlje ... ove knjige!) postala umnogome zamućena. Karl Hempel, jedan od pionira savremene epistemologije, nazivao je ovu metodu “teorijskim eksperimentima-u-mašti”, naglašavajući razliku između potencijalno ostvarivih i onih vrsta misaonog eksperimenta čija se postavka nikada ne može ostvariti u praksi.

Misaoni eksperimenti su, dakle, dobro-strukturirana, dobro definisana hipotetička pitanja koja koriste pogodbeno rasuđivanje: “Šta bi se moglo desiti ako...” Sam modus postavljanja hipotetičkih pitanja po modelu “Šta bi se moglo desiti ako...” je u filozofiji korišćen od antičke Grčke. Legendarne Zenonove aporije poput “Ahila” (kome se obično dodaje neistorijska, ali nadasve simpatična, kornjača) ili “Stadiona” formulisane su u terminima misaonih eksperimenata. Pozni pitagorejac Arhita iz Tarenta (IV vek pre n.e.)² tako je, po tradiciji tvrdio da se mora prihvatiti prostorna beskonačnost svemira, pošto bi suprotna hipoteza – ona o konačnosti svemira – značila da bi se, u misaonom eksperimentu, moglo doći do tačke gde se svemir završava, odnosno odakle se, recimo, ne bi mogla pružiti ruka ili štap nimalo dalje (Diels 1983). Pošto mu se ovo činilo očigledno besmislenim, Arhita je smatrao da je stara pitagorejska ideja o prostornoj beskonačnosti potvrđena – podjednako dobar primer misaonog eksperimenta kao i bilo koji od docnijih primera!³ Kasnije su u antici ovaj isti misaoni eksperiment upotrebili atomisti, pa se on pojavljuje i u Lukrecijevom slavnom filozofskom spevu O prirodi stvari.

Nezavisno od konkretne namene, svi misaoni eksperimenti ispoljavaju uređen način razmišljanja koji je dizajniran da nam omogući da objasnimo, predvidimo i kontrolišemo događaje na bolji i saznajno produktivniji način. U odnosu na svoje teorijske posledice, misaoni eksperimenti generalno

 

• izazivaju (ili čak i osporavaju) prihvaćenu teoriju, često koristeći logički postupak reductio ad absurdum (svođenja na apsurd);

• potvrđuju prihvaćenu teoriju;

• postavljaju novu teoriju, ili

• istovremeno osporavaju prihvaćenu teoriju i uspostavljaju novu teoriju kroz proces uzajamnog isključenja.

 

Misaoni eksperimenti često uvode interesantne, značajne i vredne nove perspektive na stara pitanja i stare zagonetke; ipak, iako mogu učiniti stara pitanja irelevantnim (“kakve su osobine svetlonosnog etera?” vs. Ajnštajnova potera sa svetlosnim zrakom), oni mogu stvoriti sasvim nova i neočekivana pitanja na koja nije lako odgovoriti.

Naravno da je i u novovekovnoj nauci pre Ajnštajna bilo misaonih eksperimenata. Pažljiviji uvid u spise samog osnivača prirodnih nauka u savremenom smislu reči, Galilea Galileja, pokazaće da je većina njegovih poznatih fizičkih principa, a iznad svih ostalih klasični princip relativnosti kretanja, prikazana u vidu misaonih eksperimenata (Gendler 1998; McAllister 2004). “Zamislite da ste u kabini broda koji se ravnomerno kreće...” Arhetipski Galilejev misaoni eksperiment jeste “dokaz” da je stara Aristotelova teorija po kojoj masivnija tela padaju brže u gravitacionom polju od manje masivnih netačna, već da, naprotiv, sva tela padaju istim ubrzanjem. Ovo, naravno, ne znači da Galilej nije imao empirijskih saznanja o ovome; makar nikad i ne bacao kamenčiće i đulad sa Krivog tornja u Pizi, kretanje tela niz strmu ravan je svakako dobro poznavao. Pitanje zašto je odabrao da svoje rezultate izlaže u ovoj formi jedno je od interesantnijih pitanja u istoriji nauke.

Ne treba zapostaviti ni druge nauke. Suštinsku ulogu misaonog eksperimenta u demonstraciji eksplanatorne moći Darvinove teorije evolucije lepo je osvetlio pitsburški filozof biologije Džejms Lenoks (Lennox, J. G. u Horowitz & Massey 1991). Umesto mnogih, evo jednog primera sa samog izvorišta:

 

Da bih jasno pokazao kako, po mom mišljenju, dejstvuje prirodno odabiranje, neka mi se dopusti da navedem jedan ili dva zamišljena primera. Zamislimo vuka koji živi od raznih životinja, loveći pri tom neke od njih snagom, neke lukavstvom, a neke brzinom; zamislimo da se najbrža životinja koju on lovi, na primer, jelen, povećala brojno zbog neke promene koja se desila u zemlji, ili da su druge životinje koje on lovi brojno opale, i da se to desilo u doba godine kad je vuku najveća nužda za hranu. Pod takvim okolnostima najbrži i najokretniji vukovi imali bi najbolji izgled da se održe u životu i da se kod njih izvrši odabiranje – pretpostavljajući da su zadržali snagu da savlađuju svoj plen u ovoj ili nekoj drugoj periodi godine, kad su prinuđeni da love druge životinje. Ja ne mogu da vidim više razloga za sumnju u takav rezultat nego što ima razloga sumnjati da je čovek sposoban da usavrši brzinu svoga hrta marljivim i metodskim odabiranjem...⁴

 

Zapazimo glavne elemente ovog odlomka: zamišljanje situacije, pojednostavljenje, plastičan primer, poređenje sa nečim što se čini empirijskim (ili u svakom slučaju dovoljno čvrsto utvrđenim) znanjem. Ima kod Darvina mnoštvo ovakvih odlomaka, kao što ih ima i kod njegovih nastavljača, velikih evolucionista XX veka poput Holdejna, Rajta, Dobžanskog, Majera, Gulda i drugih. Ser Ronald Ajlmer Fišer (1890-1962), začetnik Moderne sinteze, tvorac populacione genetike i jedan od najvećih primenjenih matematičara svih vremena, ilustrovao je svoj matematički pogled na prirodnu selekciju tako što je diskutovao osobine hipotetičke žive vrste koja bi imala tri pola, umesto dva koja su istorijski evoluirala na Zemlji. Na neke od ovih elemenata ćemo se – kao na neizostavne sastojke svakog misaonog eksperimenta – još vratiti u ovom tekstu.

Danas je misaoni eksperiment već klasična i nesporna metoda, najviše korišćena i dalje u teorijskoj fizici i analitičkoj filozofiji (i inače po mnogo čemu dve bliske discipline), ali značajna i u kontekstima nauka kakve su evoluciona biologija, astronomija, geonauke (naročito klimatologija), neuronauke (uključujući kognitivnu psihologiju i veštačku inteligenciju), medicinske nauke (posebno epidemiologija), a u poslednje vreme i društvene nauke poput ekonomije, sistemske analize ili analize rizika. U pravnim naukama, naročito u anglosaksonskom pravosuđu, često se koriste termini poput “hipotetičke situacije” da označe suštinski isti pristup. I, naravno, Šerlok Holms, Sem Spejd i njihovi realni ekvivalenti u svetskim policijama i detektivskim službama spadaju među najstrastvenije poznate misaone eksperimentatore.⁵

Jedan od najslavnijih i najilustrativnijih klasičnih primera jeste Njutnov ogled sa vedrom vode, prikazan na Slici 2. Suština ovog Gedankenexperimenta, inače aktuelnog i danas, više od tri veka docnije u raspravama o poreklu mase i gravitacije (uporedi diskusije u Barbour & Pfister 1995), je relativno jasna i nama intuitivno bliska. Šta se dešava sa površinom vode kada zavrtimo kofu oko vertikalne ose? Ključni jednostavni uvid daje sam Genije (Newton [1687] 1999):

 

Efekti koji razlikuju apsolutno of relativnog kretanja su centrifugalne sile. Ako se sud sa vodom zavrti, površina vode biće ravna neko vreme; ali nakon toga će se voda zavrteti i formirati udubljenu površ sve dok ona ne bude relativno u mirovanju u odnosu na sud. Istinito i apsolutno kretanje vode, koje je ovde suprotstavljeno relativnom (kretanju u odnosu na sud) može se izmeriti ovim poduhvatom.

 

Ovde apsolutno kretanje znači kretanje u odnosu na apsolutni prostor. Drugim rečima, da li će voda osećati inercijalne sile (poput centrifugalne sile) određeno je kretanju u odnosu da apsolutni prostor (oličen u koordinatnom sistemu vezanom, na primer, za zvezde nekretnice), a nikako kretanje u odnosu na samo vedro ili neke druge lokalne objekte!

 

 

Slika 2: Njutnov ogled sa kofom vode.

 

Mada se savremeni istoričari i filozofi nauke donekle razilaze u pogledu toga da li je Njutnov cilj ovde odista bio da eksperimentalno demonstrira realnost apsolutnog prostora, neosporno je da je istorijski ogled sa vedrom bio upravo tako tumačen: kao očigledna i svakome jasna potvrda da postoji apsolutnost ubrzanja koja nije samo promena (relativnih) brzina, već apsolutna i uvek merljiva osobina kinematike svakog tela.

Hej, ali zašto je to misaoni eksperiment? Pomoću činjenice da kada zavrtimo vedro sa vodom oko njegove vertikalne ose, površina tečnosti će se udubiti tek onda kada voda zbog trenja sa zidovima vedra stekne brzinu u odnosu na neki “apsolutno mirujući” referentni sistem, Njutn je izvlačio zaključak o postojanju apsolutnog prostora. Neko bi se opravdano mogao zapitati: zar nije Njutn izvršio (ili bar posmatrao u svojoj okolini) taj jednostavni ogled? To je, naravno, sasvim moguće. Ovo je pomalo suptilna poenta i zato je neobično važno da je detaljno razjasnimo. Razlog zašto se Njutnov ogled sa vedrom vode smatra Gedankenexperimentom svakako ne leži u činjenici da ne postoje istorijski dokazi (recimo svedočanstva Njutnovih savremenika, ili sačuvan njegov laboratorijski dnevnik) da je ser Isak doista mlatarao unaokolo kofom vode ne bi li dokazao svoju ideju o apsolutnom prostoru. Ne, ogled sa vedrom je misaoni eksperiment upravo zato što se on ne može posmatrati izolovano, već samo zajedno sa alternativom koju je u Njutnovo doba oličavao Lajbnic, docnije isto razradio biskup Džordž Berkli, a najpotpunije i najdoslednije u savremeno doba zastupao niko drugi do naš znanac Ernst Mah (Mach 1893). Drugim rečima, ono što ogledu daje status misaonog jeste tek to što se hipotetička situacija razlikuje od – podjednako hipotetičnih – alternativa. A prava alternativa Njutnovom konceptu apsolutnog prostora bio je relativizam kakav su zagovarali Lajbnic, Berkli, a najdetaljnije i najautoritativnije upravo Mah koji je apsolutni prostor nazivao “monstruoznim konceptom”. Kako se Mah – koji je najeksplicitnije zastupao naizgled neintuitivnu ideju o relativnosti ubrzanog kretanja, i izuzetno uticao na mladog Ajnštajna – suočio sa ishodom Njutnovog ogleda sa vedrom vode? Mahov odgovor je bio jednostavan: stvar je u tome što se voda ne kreće ubrzano u odnosu na apsolutni prostor, pa zbog toga na nju deluje centrifugalna sila, već da se kreće “samo” u odnosu na neki referentni sistem koji definišu stvarna tela u svemiru, recimo zvezde nekretnice. Tada se sled događaja (najpre se vedro kreće, a voda miruje i nije udubljena, a potom se i voda kreće i miruje u odnosu na vedro, te se udubi) odigrava samo zbog toga što je masa vedra zanemarljiva u odnosu na masu udaljenih zvezda nekretnica, galaksija i drugih objekata koji definišu taj “mirujući” koordinatni sistem. Kada bi bilo drugačije – i tu Mah zamišlja očigledno nerealno vedro koje bi imalo masu uporedivu sa galaksijama! – onda bi i sled događaja bio drugačiji, te bi se iluzija apsolutnog prostora raspršila. Naprotiv, tada bismo videli sled događaja upravo suprotan onom prikazanom na Slici 2: voda bi se – po pokretanju takvog nemogućeg vedra – smesta udubila, jer sada rotira u odnosu na predominantnu masu u svemiru. Potom bi se, kako zbog trenja prima kretanje, površina vode postepeno izravnavala, sve dok ne bi bila potpuno ravna onog trenutka kada voda bude u potpunosti mirovala u odnosu na vedro. Iz toga je, između ostalog, Mah izveo svoj čuveni zaključak o poreklu mase svih tela u svemiru iz interakcije sa svim ostalim telima, ponekad nazivan i “Mahovim principom” (mada on, u ogromnoj literaturi koja u vezi sa njim postoji, ima mnogo različitih i često međusobno isključujućih definicija).⁶ Mahov princip, koji je izvršio ogroman uticaj na Ajnštajna i na formulaciju opšte teorije relativnosti, tvrdi da masa nekog tela – kao merilo njegove inercije – zavisi od mase svih ostalih tela u univerzumu. Ajnštajn je, naročito u izgradnji opšte teorije relativnosti, stajao pod velikim Mahovim uticajem i verovao je da je izgradio doslednu mahijansku teoriju; docnije se ispostavilo da to nije uistinu slučaj, kada su se pojavili kosmološki modeli poput de Siterovog ili Gedelovog koji direktno narušavaju Mahov princip. Mada i dalje zanimljivo i inspirativno, Mahovo stanovište je poslednjih decenija u izrazitoj defanzivi (npr. Hartman & Nissim-Sabat 2003).

Zapazimo odmah jednu osobinu svih misaonih eksperimenata ovde: da oni impliciraju irelevantne pojedinosti. Ovo ne treba shvatiti u previše kritičkom tonu – naprosto, bez irelevantnih pojedinosti se ne može istinski zamisliti nijedna situacija. Kada se pretpostavlja da ste zamislili kofu sa vodom, vi ste svakako zamislili kofu koja je ili metalna, ili plastična ili drvena; bilo bi odista bizarno zamišljati kofu koja nije sačinjena ni od jedne od ovih ili drugih mogućih vrsta materijala. Očigledno je da je ova informacija sasvim irelevantna sa stanovišta ciljeva i poente misaonog eksperimenta. Da li je vedro drveno ili limeno svakako neće promeniti naše gledanje na prirodu mase i inercijalnih sila. Isto tako, u kofi se umesto vode moglo nalaziti mleko, viski ili krv, što takođe ne bi promenilo ni način rasuđivanja, a ni zaključke koje su bilo Njutn i “apsolutisti”, bilo Mah i “relativisti” izvukli iz cele situacije. Irelevantne pojedinosti u Darvinovom misaonom eksperimentu koji smo citirali jesu, recimo, boja krzna vukova ili drugi ekološki efekti povećanja populacije jelena. Irelevantne pojedinosti su nužno deo konteksta u kome razmišljamo o misaonom eksperimentu – one su deo “priče” ili “narativa”kojim se opisuje željena situacija. Odveć pedantni ili stidljivi naučnik ih može izostaviti iz konačne prezentacije u svom članku, predavanju ili knjizi, ali one su svejedno tu kadgod pokušamo da mentalno rekonstruišemo dotičnu situaciju. U složenijim slučajevima, međutim, genijalnost kvalitetnog misaonog eksperimenta upravo i jeste u tome da se odredi koje su pojedinosti irelevantne, a koji je glavni sadržaj i informacija koju nam on prenosi. U tom smislu se i može shvatiti Ajnštajnova opaska o kanti za đubre kao najboljoj alatki!

Ovde je pravi trenutak da uočimo kako se status misaonog eksperimenta može, sa protokom vremena, drastično promeniti. Neki misaoni eksperimenti su takvi da će to nesumnjivo zauvek i ostati, bez obzira da li opisuju protivčinjenične situacije (jurnjava za svetlosnim zrakom brzinom c koja je principijelno nemoguća) ili su jednostavno očigledno nedostižni u tehnološkom smislu (Mahovo vedro vode sa masom jata galaksija koje je u praksi nemoguće). Drugi, međutim, nakon dužeg ili kraćeg vremena mogu postati obrazac za sprovođenje realnih eksperimenata u laboratoriji, baš kao što je bio slučaj sa Mahovim studentima. Najpoznatiji primer ove vrste su eksperimenti sa Ajnštajn-Podolski-Rouzenovim (EPR) korelacijama, koji su u vreme originalne rasprave između Ajnštajna i Bora bili čisti misaoni eksperimenti, ali su nekih tridesetak godina kasnije, od kraja 1960-tih godina sa prvim eksperimentima Fridmana i Klauzera prestali da to budu, što je naravno rezultiralo veličanstvenim eksperimentom Alana Aspeka i saradnika (Aspect, Grangier & Roger 1982) u Parizu 1982. godine. Najnovija generacija EPR eksperimenata (recimo Tittel et al. 1998) pokazuje da ne samo da je ova vrsta kvantnih korelacija postala laboratorijski merljiva, već i da je i dosegla jako visok stepen pouzdanosti i preciznosti, nezamisliv sa ranim i veoma neefikasnim detektorima. Dakle, ono o čemu su na kvalitativnom nivou raspravljali Bor i Ajnštajn u kontekstu čistog misaonog eksperimenta, postalo je najpre kvantitativno (kroz rad Džona Bela i njegovu slavnu nejednakost), a zatim sa razvojem tehnologije i dostupno neposrednom empirijskom testu. Pri tome je od prve faze do ove u kojoj se danas nalazimo proteklo više od pola veka – o čemu svakako valja misliti kad god se iz misaonog eksperimenta izvlače ekstravagantni ili dalekosežni zaključci!

U kontekstu praktične primene u stvarnom naučnom radu, misaoni eksperimenti se obično postavljaju da bi se

 

• osporio prihvaćeni status quo (uključujući ispravke dezinformacija i konfuzija, identifikovanje grešaka u argumentima, kao i opovrgavanje tvrdnji da je neka konkretna stvar dozvoljena, zabranjena, poznata, moguća ili nužna);

• ekstrapoliralo van granica čvrsto etabliranih empirijskih podataka;

• predvidela (inače) neodređena i nesaznatljiva budućnost;

• objasnila poznata prošlost ili izvela retrodikcija (inače) neodređene i nesaznatljive prošlosti;

• olakšalo donošenje odluka, izbor alternativa i strategija;

• pomerili sadašnji (i često nerešivi) problemi u drugačiji, pogodniji i saznajno produktivniji problemski kontekst ili prostor;

• pripisala uzročnost, sprečivost ili odgovornost za specifične ishode;

• ispitao stepen do kojeg su se događaji mogli odvijati drugačije.

 

Prva polovina ovih ciljeva karakteristična je pretežno za prirodne, a druga polovina za društvene i istorijske nauke.

Ima mnogo predrasuda u vezi sa misaonim eksperimentom. Jedna je da je to neka vrsta mentalne akrobacije za koju su sposobni samo najveći geniji i najbriljantniji naučnici (Ajnštajnovo ime svakako je doprinelo ovom mitu!) i koja se mora dešavati samo u naučnikovoj glavi. Ovo je, naravno, veoma daleko od istine – za efikasan misaoni eksperiment ne samo da su neophodni klasični “papir i olovka” (tj. analitički rad sa shemama, slikama i formulama), već u poslednje vreme misaonim eksperimentima odgovaraju i komplikovani numerički modeli koji zahtevaju savremene računarske kapacitete. Sem toga, iz saznajnog konteksta kojim ćemo se sad pozabaviti, jasno je da svaki iole ambiciozniji naučnik mora, u ovom ili onom konkretnom slučaju, makar s vremena na vreme, posegnuti za tehnikom misaonog eksperimenta (makar to bilo i nesvesno ili, što je najčešći slučaj, polusvesno). Svačija kanta za otpatke treba da posluži kao istraživačko oruđe!

 

NAPREDNI PRIMER 1: GRAVITACIONA ENTROPIJA?

 

Zamislimo rezervoar sa gasom u laboratoriji. Kakav god da smo eksperiment sa njim vršili, on će u konačnom i obično veoma kratkom roku relaksirati u stanje termodinamičke ravnoteže (odnosno maksimalne entropije, u skladu sa II zakonom termodinamike). Kada jednom dosegne stanje termodinamičke ravnoteže, klasična srednješkolska fizika nas uči, sistem će ostati večno u tom stanju i ništa se zanimljivo neće više sa njim dešavati. U tom stanju on će biti homogen, tj. imaće svuda iste intenzivne veličine poput gustine i temperature. Zamislimo, međutim, da smo u stanju da povećavamo dimenzije našeg rezervoara, ali tako da gustina gasa u njemu () ostaje ista (tj. dodajemo novi gas dovoljno polako, da sistem ostaje sve vreme u stanju termodinamičke ravnoteže – ako treba, činimo to i beskonačno sporo, što je, naravno, moguće samo u misaonom eksperimentu!). Šta se dešava? Pa, u prvo vreme se ne dešava ništa! Ako smo otpočeli sa standardnim laboratorijskim rezervoarom karakteristične veličine ~10 cm, možemo povećati dva, deset, pedeset, stotinu, hiljadu puta i ništa se zanimljivo neće desiti. Gas će i dalje ostati u stanju termodinamičke ravnoteže, baš kao što i očekujemo. Na prvi pogled, naš misaoni eksperiment ne daje pažnje vredne rezultate...

Ali, sačekajte! – prisećamo se nekih znanja iz astrofizike, te zaključujemo sledeće. Kada naš sistem (sada ga već možemo zvati “oblakom” gasa u kontejneru) uniformne gustine naraste do određene kritične veličine, on će iznenada postati nestabilan u smislu koji je prvi elaborirao poznati britanski astrofizičar Džejms Džins (1877-1946). Naime, pod pretpostavkom idealnog gasa, u kome se perturbacije prostoru brzinom zvuka datom kao

 

, (1)

 

gde je pritisak, – temperatura, a srednja molekularna masa pomnožena sa masom vodonikovog atoma, Džins je pokazao da će gas težiti da kolapsira pod dejstvom sopstvene gravitacije kada karakteristična veličina (recimo “prečnik”) oblaka gasa bude veći od tzv. Džinsove dužine:

 

. (2)

 

Za tipične “sobne uslove” (;), Džinsova dužina je nekoliko puta 10¹⁰ cm (reda veličine udaljenosti Meseca od Zemlje). Za tipične astrofizičke uslove koji vladaju u unutrašnjosti međuzvezdanih molekularnih oblaka (; ), ova veličina je oko 3 × 10¹⁹ cm, tj. nešto manje od 10 parseka! Dakle, kada naš rezervoar gasa dosegne takve razmere (a pretpostavljamo da je sve vreme bio u stanju termodinamičke ravnoteže), situacija će se drastično promeniti: gas će početi da kolapsira pod dejstvom sopstvene gravitacije, zatim će se fragmentirati, iz fragmenata će nastati protozvezde, oko njih protoplanete, i otpočeće svi oni procesi koji, recimo, u Sunčevom sistemu traju već 4,5 milijardi godina od njegovog nastanka. U svakom slučaju, gas će izaći iz stanja termodinamičke ravnoteže i formirati čitavu hijerarhiju veoma zanimljivih podsistema (zvezde, planete, komete, itd.) koji su svi jako daleko – na našu sreću! – od termodinamičke ravnoteže i među kojima se dešavaju mnogobrojni interesantni fizički, hemijski, biološki, društveni, itd. procesi!

Šta se zapravo desilo? Pa, klasični fizičar ne bi mogao da da adekvatno objašnjenje ove pojave, zato što bukvalno shvaćeni II zakon termodinamike sugeriše da će svaka konfiguracija gasa težiti da dostigne stanje termodinamičke ravnoteže, nakon čega se ništa zanimljivo ne bi ikada više dešavalo! (Barem ne na vremenskim skalama manjim od strahotno dugačkog perioda Poenkareove rekurencije.) I to važi bez obzira na gustinu, temperaturu ili karakterističnu veličinu sistema! Kako je onda moguće da zvezde (a samim tim i planete, biljke, ljudi, računari, itd.) uopšte nastaju? Zašto onaj prvobitni oblak iz koga je nastao Sunčev sistem i gde su se nalazili svi atomi koji danas nas sačinjavaju, nije jednostavno relaksirao, dosegao stanje termodinamičke ravnoteže i u njemu ostao vo vjeki vjekov?

Pošto znamo da se zvezde odista formiraju u stvarnom svemiru, i pošto nam je jasna analogija sa našim zamišljenim rezervoarom gasa, izvesno je da je naša postavka misaonog eksperimenta korektna i da bismo – da smo u stanju da takav eksperiment izvršimo, što očigledno nije slučaj – dobili rezultate kakve smo predvideli: kolaps, fragmentaciju, stvaranje zvezda i eventualno planeta. Problem, dakle, nije u postavci misaonog eksperimenta, već negde drugde – a to drugde je klasična termodinamika, koja ignoriše gravitacione pojave. Na skali uobičajene ljudske laboratorije, ovo je opravdano, zbog ekstremne slabosti gravitacije. Na astrofizičkim skalama, međutim, i stvari koje su u laboratoriji skrivene se otkrivaju – i naš misaoni eksperiment dobija neočekivanu poentu: nešto nije u redu sa srednješkolskim poimanjem II zakona termodinamike!

Simbolički govoreći, umesto klasičnog II zakona termodinamike u formi

 

, (3)

 

gde je entropija vezana za termalno kretanje čestica sistema, moramo uzeti u obzir dodatne stepene slobode sistema koji se nalaze u gravitacionom polju i pisati (simbolički):

 

. (4)

 

Iz ovoga vidimo da se sada klasična termodinamička entropija može smanjiti, ako je balansirana odgovarajućim (zapravo većim za realni, neizolovan sistem) porastom nečega što ćemo preliminarno nazvati gravitacionom entropijom (). Štogod ona zapravo bila, gravitaciona entropija je “nešto” što je malo kad je materija homogeno raspoređena u prostoru, a povećava se kako se materija zgrudvava i zgušnjava i formira manje, kompaktnije strukture. Sve ono zanimljivo što se potom dešava, a što predstavlja fascinantno područje istraživanja mnogih naučnih disciplina (stvaranje zvezda, stvaranje planeta, hemijska evolucija na planetama, biološka evolucija na planetama, pa čak i pojava inteligentnih bića i njihovi društveni fenomeni!) zapravo je posledica tog velikog smanjenja termalne, a za račun povećanja gravitacione entropije!

Nažalost, osim za najjednostavniji slučaj najviše simetrije (crne rupe i Bekenštajn-Hokingova formula), ne postoji opšti izraz za gravitacionu entropiju, i po svemu sudeći ovaj izuzetno teški problem će morati sačekati izgradnju korektne kvantne teorije gravitacije. Ali to je već sasvim druga priča – osnovna poenta našeg misaonog eksperimenta bila je da ukaže na nedovoljnost klasičnog termodinamičkog tretmana entropije kada se radi o gravitirajućim sistemima, te da osvetli potrebu za uvođenjem novih teorijskih entiteta, kao što je , makar oni i bili još uvek daleko od našeg adekvatnog razumevanja (cf. Brandenberger, Mukhanov & Prokopec 1993; Wald 2001).

 

 

2. Protivčinjenični iskazi i misaoni eksperiment

 

Tehnički govoreći, misaoni eksperiment se obilato koristi onime što filozofi zovu protivčinjeničnim sudovima (engl. counterfactuals). Ovo je izuzetno važna i mnogo diskutovana tema u savremenoj filozofiji (Nozick 1981), i svakako je ne možemo ovde izlagati u detaljima (videti Sugestije za dalje čitanjena kraju ovog poglavlja!). Međutim, značajno je istaći jedan od ključnih rezultata savremene analitičke filozofije:

 

Ne postoji oštra granica koja deli iskaze i situacije koje kvalifikujemo kao stvarne ili aktualne, od onih koje smo izmislili i koje se nazivaju zamislivim.

 

(Pri ovome nema potrebe ulaziti u teško metafizičko pitanje “šta je stvarno?”, odnosno problem metafizičkog realizma. Za našu analizu dovoljno je pretpostaviti da smo metodološki i saznajni realisti! Drugim rečima, ako nešto postoji “tamo napolju”, u prirodi ili društvu, pretpostavljamo da ga možemo saznati, i to primenom naučnih metoda.) Sve dok su naši mentalni izumi konstruisani u cilju saznanja nečeg relevantnog o svetu u kome živimo, a zbog ovog nedostatka oštre linije razdvajanja, možemo govoriti o stvarnom i zamišljenom kao stopljenom u jedan zamislivi svet. Ne treba se čuditi što je takav svet gotovo izvesno inkoherentan.⁷ Međutim, možemo se nadati da ga “isečemo” u raznolike pojedinačne domene koherencije – i upravo u proučavanju tih domena se i sastoji naučna aktivnost.

Istovremeno, ova “nejasna granica” objašnjava zašto je misaoni eksperiment omiljena tehnika savremenih analitičkih filozofa, popularna praktično u svim podoblastima, od filozofije prostora i vremena, preko filozofije duha, pa do etike ili političke filozofije. Razmotrimo, na primer, sledeći karakterističan citat iz savremenog filozofskog članka (Olum 2002):

 

Pretpostavimo da smo sigurni da je jedna od dve kosmološke teorije tačna, ali nemamo nikakve snažne preferencije za jednu od njih. Obe predviđaju konačne univerzume sa sadržajem sličnim onom koji vidimo oko nas, ali jedna teorija predviđa univerzum bilion puta veći od onog koji predviđa druga teorija. Fizičari bi želeli da izvrše eksperiment koji će odrediti koja je teorija korektna; ali se tu pojavljuje pretenciozni filozof koji objašnjava da to nije neophodno. Pošto jedna teorija ima bilion puta više posmatrača od druge, već znamo da je ova teorija bilion puta verovatnija!

 

Ovaj misaoni eksperiment (“pretenciozni filozof”) prvo je izložen u Bostrom (2002), u cilju kritikovanja tvrdnje u probabilističkom rasuđivanju i filozofiji kosmologije poznate kao Samo-indikativna pretpostavka: da su naime, ako je sve ostalo isto, verovatnije teorije koje predviđaju veći broj posmatrača. Bostrom smatra da je ova tvrdnja pogrešna i koristi pretencioznog filozofa kao potporu ovom svom stanovištu; Olum smatra da je pretpostavka tačna i spreman je da “zagrize metak”, prihvati sporni zaključak koji izgleda bizarno i iz njega izvlači dalje zaključke. Ovo ilustruje jednu od ključnih poenti za praktično korišćenje Gedankenexperimenta: njegova interpretacija ne mora nužno biti jedinstvena. Izbor među alternativama je obično prepušten naučnikovoj intuiciji.

U konkretnom slučaju, zapravo, može se argumentovati da postavka misaonog eksperimenta nije u potpunosti koherentna (videti diskusiju u §3 dole). Naime, nije jasno da li je nužno da broj posmatrača bude linearno srazmeran veličini svemira, te fizički moguće da jedine dve plauzibilne teorije koje opisuju svemir kakav vidimo opisuju konačne svemire; ukoliko se ispostavi – recimo kroz buduću kvantnu teoriju gravitacije – da je pozitivna kosmološka konstanta veća od neke kritične vrednosti nužan deo ukupnog energetskog cenzusa bilo kog svemira. Ovo bi dovelo do toga da bi bilo koji fizički mogući univerzum morao biti topološki otvoren (i prostorno beskonačan). Naravno, ovo je samo jedan od primera – koji ne treba previše ozbiljno shvatiti, posebno u svetlu našeg izuzetno slabog razumevanja porekla kosmološke konstante i kvantne gravitacije generalno – mogućih inkoherencija koje mogu biti skrivene u naizgled nedužnoj formulaciji misaonog eksperimenta. Ovo je dobar primer za problem procepa koherencije, koji ćemo opširnije diskutovati u narednoj sekciji.

Sve do sada rečeno nam ukazuje da se misaoni eksperiment oslanja na neke od najdubljih i najsuptilnijih postavki epistemologije. Pre svega, u pitanju je priroda objašnjenja. Kao što smo shvatili u periodu od Dijema i Franka, preko Popera i Fajerabenda, pa sve do savremenih filozofa nauke poput Grinbauma i Prajsa, ne postoji nekakvo “apsolutno objašnjenje” fenomena, tj. ono koje je važeće bez obzira na bilo šta drugo u svetu. Naprotiv, danas je opšteprihvaćeno da su temeljna objašnjavačka pitanja u obliku:

 

Ako je dato C, zašto E, a ne F, G ili H?

 

Drugim rečima, mi nikada ne objašnjavamo stvari u izolaciji. Umesto toga, uvek uzimamo da je nešto već dato i trudimo se da objasnimo ciljni fenomen u svetlosti toga, uz pomoć bar dve (a po mogućstvu i više) objašnjavačkih hipoteza (“eksplanansa”). C predstavlja tu pozadinu, scenografiju, E je ciljni fenomen čije objašnjenje tražimo (“eksplanandum”). C sadrži prihvaćene zakone, kao i “granične uslove” (ili “početne uslove”) ukoliko ih tretiramo kao date i neproblematične za problem kojim se bavimo.⁸ Valja se, naravno, potruditi da C učinimo maksimalno opštim. Ako za neki stav u koji imamo poverenja nije jasno da li spada u C (tj. “da li je relevantan”), uvek je mudrije uključiti ga u razmatranje – nikakav problem nije ukoliko se docnije pokaže njegova irelevantnost!

Ali, šta su onda F, G i H u navedenom primeru (pri čemu, naravno, njihov broj nije ograničen na tri)? Očigledno je da su u pitanju alternativne mogućnosti koje bi mogle zameniti E, ali to ne čine u stvarnom svetu. To su, naravno, relevantne mogućnosti (odnose se na ono čime se bavimo), ali to očigledno nije dovoljno. Ono je još potrebno jeste da su one na neki način plauzibilne zamene za E: ovde nema “oštre” definicije, već jednostavno one valja da su stvari koje nisu očigledno semantički besmislene, proizvoljne ili logički kontradiktorne. Na primer, ako se pitamo zašto je vedro dnevno nebo plavo (E), mi podrazumevamo da bi plauzibilno moglo biti da je vedro dnevno nebo crveno (kao prilikom zalaska Sunca), što je legitimna alternativa F. Ono što svakako nije legitimna alternativa za F jesu tvrdnje poput “dnevno vedro nebo ima miris pomorandže” (irelevantno), “dnevno vedro nebo je sinusoidalno” (semantički besmisleno) ili “dnevno vedro nebo je crveno i zeleno” (kontradiktorno). Zadržimo se, međutim, na legitimnoj alternativi “dnevno vedro nebo je crveno”. Fizička analiza pojmova “plavo” i “crveno” uspostavlja – preko niza činjenica i pretpostavki koje sačinjavaju fiziološku teoriju ljudskog vida i psihološku teoriju percepcije boje, u koje nema potrebe da se ovde udubljujemo – vezu između talasnih dužina rasejane Sunčeve svetlosti i intenziteta kojom se ona rasejava. Odgovor na pitanje je, naravno, zbog toga što je tzv. Rejlijevo rasejanje (koje je predominantni oblik rasejanja u atmosferi naše planete) inverzno proporcionalno talasnoj dužini svetlosti.⁹ Zbog toga se male talasne dužine (“plava svetlost”) daleko jače rasejavaju od velikih (“crvena svetlost”), pa nam mnogi plavi Sunčevi fotoni dopiru sa svih strana, tj. “sa neba”. Naravno, sledeći sloj objašnjenja se nužno sastoji od pitanja zbog čega je Rejlijevo rasejanje baš takvo, tj. zašto se najviše rasejava plava svetlost, a ne, recimo, žuta? Ili zašto se sve talasne dužine ne rasejavaju jednakim intenzitetom? Očigledno, da bismo odgovorili na ovaj sloj objašnjavačkih pitanja – koji, uočimo, ima istu osnovnu logičku strukturu! – potrebno je dublje poznavanje fizike mikrosveta, u konkretnom slučajeva kvantne fizike molekula i kvantne elektrodinamike koja opisuje interakciju svetlosti i materije (za neodoljiv popularni prikaz, videti Feynman 1985). Jasno je da bismo, ukoliko raspolažemo dovoljnim razumevanjem ove materije, mogli konstruisati protivčinjeničnu situaciju, recimo, uniformnog rasejanja svetlosti po talasnim dužinama, i dobili posledice koje bi bile ili unutrašnje kontradiktorne ili nespojive sa našim iskustvenim saznanjima o fizičkom svetu koji nas okružuje – eto misaonog eksperimenta! Upravo je to imao na umu Pol Fajerabend u svom čuvenom aforizmu: Potreban nam je svet snova (engl. dreamworld) da bismo otkrili svojstva stvarnog sveta koji mislimo da nastanjujemo. (Feyerabend 1993)

Misaoni eksperiment je takođe, mada se time ne možemo ovde u adekvatnoj meri baviti, velika potvrda i trijumf matematičkog načina mišljenja o prirodi (i društvu, u onoj meri u kojoj je primenjiv na društvene nauke). Ajnštajn, Vigner, Viler i drugi veliki fizičari su se pitali o “začuđujućoj efikasnosti matematike” u opisivanju i modeliranju pojava u stvarnom (fizičkom, hemijskom, biološkom, itd.) svetu. Stvar je naime u tome što mi, po mišljenju ovih naučnika, nemamo pravo da a priori verujemo da će neke apstraktne matematičke strukture (npr. Hilbertov prostor) toliko detaljno opisivati delove fizičke stvarnosti (npr. stanja fizičkih sistema u kvantnoj mehanici) – posebno ako podozrevamo da matematički objekti poput kompleksnog broja, trougla ili skupa nisu “stvarni” u istom onom smislu u kome su stvarni neka stolica, ptica ili semafor, već su bar delimično proizvod ljudskog apstraktnog mišljenja. A ipak, upravo to se dešava! I ne samo to, već je često formalni matematički opis omogućio da se predvide potpuno novi fenomeni, koji prethodno u prirodi nisu bili opaženi. O ovom pitanju se i do danas vodi veoma interesantna rasprava u naučnim i filozofskim krugovima, a za nas je od značaja da pomenemo da uspešnost misaonih eksperimenta pokazuje da odista imamo razloga da verujemo matematičkom i logičkom rasuđivanju čak i na nepoznatim terenima!

 

NAPREDNI PRIMER 2: ADAPTACIONIZAM I “ETO TAKO” PRIČE

 

Glavni tok evolucione biologije tokom poslednjih više od pola veka je doktrina poznata kao adaptacionizam, čiji su glavni zagovornici biolozi poput Ričarda Dokinsa i Džona Mejnard-Smita, te filozofi poput Denijela Deneta ili Eliota Sobera. Adaptacija je odlika koju je izabrala prirodna selekcija. Adaptacionistička hipoteza se može definisati kao tvrdnja da je konkretna odlika neke populacije zapravo adaptacija. Soberova definicija je sledeća: “Adaptacionizam: većina fenotipskih odlika u većini populacija se može opisati modelom koji opisuje selekciju i zanemaruje neselektivne procese.” (Sober 1993) Adaptacionistička objašnjenja sreću se posvuda (u savremenom urbanom svetu nažalost uglavnom posredstvom kanala kablovske televizije): kamuflažne boje ptica i insekata, lica Eskima, dvokomponentni sprej bubice-bombardera, rogovi vrste Ontophagus acuminatus, i hiljade drugih posmatranih osobina živih bića se interpretiraju kao prednosti za svoje nosioce u okretanju beskrajnog mlina prirodne selekcije. Nosioci ovih osobina, po pretpostavci, propagiraju svoje gene sa većom verovatnoćom kroz hiljade generacija prirodne istorije.

Savremena debata oko prednosti i mana adaptacionizma otpočela je 1979. godine sa spektakularnim člankom Stivena Džej Gulda i Ričarda Levontina pod pomalo bizarnim naslovom “Pandantifi Svetog Marka i panglosijanska paradigma: kritika adaptacionističkog programa” (Gould & Lewontin 1979). Ovaj članak bi i ne-biolozi svakako valjalo da pročitaju, ako ni zbog čega drugog ono zbog divnih arhitektonskih ilustracija crkve Sv. Marka u Veneciji i vrhunskog literarnog stila! Dr Panglos iz naslova je karikaturalni lik iz Volterovog Kandida koji smatra da je sve što se dešava – uključujući dobijanje sifilisa i katastrofalni lisabonski zemljotres iz 1755. godine – zapravo najbolje moguće. Na sličan način, Guld i Levontin su obrazlagali svoju kritiku, adaptacionisti svuda vide samo optimalne adaptacije i post festum konstruišu “priče” koje objašnjavaju kako je do te optimalne adaptacije došlo, ignorišući neadaptivne efekte (poput genetičkog drifta, razvojnih ograničenja, makromutacija, itd.). Ono što je za nas posebno interesantno u ovoj debati koja i dalje traje (Tucić 2003) jeste da te adaptacionističke priče obično imaju upravo oblik misaonih eksperimenata! Kritičari za njih koriste termin “eto tako” priče (engl. just so stories; po jednoj zbirci pripovedaka Radjarda Kiplinga). Njihova zajednička osobina jeste ad hoc pokušaj da se iznađe narativ koji opisuje (1) nastanak selektivne odlike u inače direktno nesaznatljivoj evolucionoj prošlosti vrste i (2) njenu optimizaciju kroz prirodnu selekciju. Adaptacionisti brane svoj pristup insistiranjem da se konstrukciji ovih narativa pribegava tek kada za adaptivnu prirodu neke odlike postoji jaka evidencija i kada narativ omogućava da se predvide novi fenomeni (recimo prethodno neuočena genetska povezanost dveju različitih odlika iste žive vrste). Debata se odnosi i na srodne discipline poput sociobiologije ili evolucione psihologije. Bez ulaženja u detalje naglasimo da evidentan uspeh mnogih, mada nikako ne i svih, adaptacionističkih objašnjenja daje dodatnu legitimaciju ovoj specifičnoj vrsti misaonih eksperimenata.

 

PITANJA/PROBLEMI ZA RAZMIŠLJANJE:

 

3. Kakav biste adaptacionistički narativ smislili radi objašnjenja legendarne odlike žirafa, naime njihovog dugačkog vrata? Koji se elementi misaonog eksperimenta nalaze u tom scenariju? Na koji način se to razlikuje od prevaziđenog lamarkističkog objašnjenja iste odlike?

 

 

3. Problemi sa misaonim eksperimentima: “procep koherencije”, povlašćeni posmatrač, argumentativnost

 

Metodologija misaonog eksperimenta, naravno, kao i svaka metodologija, pati od raznovrsnih nedostataka i problema, koji se opet najbolje ilustruju na konkretnim primerima. Setimo se “pretencioznog filozofa” iz radova Bostroma i Oluma (str. ... gore) – čak i ako prihvatimo spornu Samo-indikativnu pretpostavku o vezi verovatnoće ispravnosti kosmološke teorije i broja predviđenih posmatrača, postavlja se pitanje da li bi ikada moglo doći do situacije opisane u toj pričici. Ukoliko se izbor ne može suziti na dve teorije, ili one ne mogu imati zahtevane osobine, onda nas misaoni eksperiment ne dovodi u situaciju da nakon njega znamo išta više nego ranije. Pretenciozni filozof može biti u pravu ili ne, ali njegov argument može biti isto toliko heuristički upotrebljiv kao i odlučivanje na osnovu bacanja novčića! Drugim rečima, zamišljena situacija može biti inkoherentna ili, u boljem slučaju, mora za svoju koherenciju zahtevati neke dodatne pretpostavke, čije su ekspliciranje i analiza potrebni. Ovde zapažamo primer onog problema koji se naziva procepom koherencije (engl. coherence gap); kao što piše savremeni češki filozof Ivan Havel (1999):

 

U zamislivim svetovima misaonih eksperimenata, neka stanja stvari su, prema dizajnu, ista kao što su u našem svetu, dok su neka druga stanja stvari namerno drugačija. Ključna, ali često zanemarena osobina ovih svetova jeste da samo retko znamo dokle se prostire domen “istog”, a dokle domen “drugačijeg”, pored onog što je eksplicitno pomenuto ili korišćeno u postavci misaonog eksperimenta. Štaviše, pored ova dva domena postoji neiscrpno mnoštvo stanja stvari koja su izostavljena zato što se čine irelevantnim ili zato što su zaboravljena, nejasna ili potpuno van domašaja ljudskog saznanja. [naglašeno u originalu]

 

Izostavljena stanja stvari sačinjavaju procep koherencije, a pitanje njegovog mogućeg uticaja na naše rasuđivanje u misaonom eksperimentu je poznato kao problem procepa koherencije. Potrebno je da budemo izuzetno pažljivi prilikom evaluacije bilo kog misaonog eksperimenta ne zato što on može uključivati empirijske teškoće (npr. što je teško zamisliti pogon kojim bismo sustigli svetlosni zrak!), već zato što zamišljeni svet konkretnog misaonog eksperimenta može zahtevati dodatne pretpostavke ili ograničenja da bismo dobili željeni rezultat. Shematski prikaz procepa koherencije vidi se na Slici 3. Pri razmatranju ovog problema uvek treba imati na umu da je stvarni svet koherentan po definiciji, što ne mora biti slučaj sa ma kojim zamišljenim svetom.

 

 

Slika 3: Problem procepa koherencije kako ga je skicirao Havel (1999).

 

Širina procepa koherencije varira u zavisnosti od svakog pojedinačnog scenarija, ali opšta tendencija je intuitivno jasna: što je dalja zamišljena situacija od stvarnog sveta (podsećam da smo se obavezali da budemo barem metodološki realisti!), to je širi procep koherencije. Njutnov ogled sa kofom je – kao što smo videli – veoma “realističan” i njegov procep koherencije je prilično uzak. (U neku ruku, čitav post-njutnovski razvoj i debate oko Mahovog principa pokazuju da se nove fizičke ideje mogu kriti u procepima koherencije starih i na prvi pogled sasvim dobro shvaćenih misaonih eksperimenata!) Jasno je da ne postoji univerzalni protivotrov za problem procepa koherencije. Da li je on značajan ili ne zavisi samo od uvida u konkretnu situaciju, stoga taj uvid valja da bude što dublji!

 

ANTI-PRIMER: PARADOKS BLIZANACA

 

Da misaoni eksperiment može dovesti do pogrešnih zaključaka svedoči verovatno najslavniji Gedanken vezan za relativističku dilataciju vremena – onaj iz koga se izvodi tzv. paradoks blizanaca. Zamislimo da jedan od braće blizanaca odlazi na putovanje međuzvezdanim brodom brzinom bliskom brzini svetlosti do neke od obližnjih zvezda, dok drugi ostaje na Zemlji. Specijalna teorija relativnosti (preciznije, Lorencova transformacija) nam govori da

...

 

U čemu je problem sa “paradoksom” blizanaca? Pa, upravo u tome što je procep koherencije u ovom slučaju “progutao” i inače sasvim očiglednu činjenicu da blizanac-putnik mora zaokrenuti da bi se vratio na Zemlju i uporedio svoje vreme sa vremenom svog brata! Drugim rečima, za njega ne važi sve vreme specijalna relativnost, teorija koja je ograničena na ravnomerno (dakle neubrzano) kretanje. Ispostavlja se da, kada se u obzir uzme i zaokretanje, rezultati

 

 

Jedna od bitnih potkategorija misaonih eksperimenata jesu oni koji uključuju posmatrače i njihove (stvarne ili zamišljene) osobine. Očigledan primer je Ajnštajnova potera za svetlosnim zrakom, mada on može donekle stvoriti pogrešan utisak, jer su u fizici i srodnim naukama takvi misaoni eksperimenti u izrazitoj manjini. Oni, međutim, preovlađuju u oblastima kao što su kognitivne i neuronauke, kao i onim filozofskim oblastima koje se na njih najtešnje oslanjaju. Tipičan primer misaonih ogleda ove vrste su oni koji uključuju zombije: hipotetička bića fizički identična ljudima, ali koja ne poseduju svest (i/ili druge mentalne fenomene, poput inteligencije, osećanja, bola, itd.); za dobar pregled ove problematike videti Čalmersovu iscrpnu monografiju (Chalmers 1996). Svet zombija je, dakle, svet fizički identičan našem – uključujući i ponašanje stanovnika, istoriju, itd. – ali gde je svako zombi, dakle lišen svesnih iskustava. Da li je takav svet odista zamisliv? Čalmers tvrdi da jeste i da već samo to govori protiv reduktivnog objašnjenja svesti, poznatog i kao fizikalizam. Međutim, gde je u njemu posmatrač? Može li se on doista u potpunosti isključiti iz logički zamišljenog sveta (jer u njemu svakako ne može biti, jer nije zombi)? Ukoliko, sledeći Dekarta i gotovo sve teističke filozofije, verujete u nematerijalnu “dušu”, onda je odgovor svakako pozitivan – ali ukoliko niste skloni prihvatanju te hipoteze, onda je potrebno nešto drugo. To drugo može biti, recimo, neka vrsta participatornog pristupa (Havel 1999), u kome se podrazumeva da izgradnja svakog misaonog eksperimenta mora, na ovaj ili onaj način, polaziti od prisustva vas, odnosno svesti “eksperimentatora” kao posmatrača zamišljenih zbivanja. Problem posmatrača može biti aktuelan i u misaonim eksperimentima u fundamentalnoj fizici (posebno teoriji struna) i kosmologiji, s obzirom da ove discipline predviđaju postojanje velikog broja stvarnih ili potencijalnih svetova koji imaju različite načine narušenja prvobitne simetrije sila, te stoga njima vladaju različiti “efektivni” (niskoenergetski) zakoni prirode, te samo jedan mali podskup može biti nastanjen posmatračima.

 

PITANJA/PROBLEMI ZA RAZMIŠLJANJE:

 

4. Ako smo koherentnosti pristupili tako što smo je apstrahovali iz realnog sveta, onda to između ostalog znači da neko jače svojstvo, recimo logička konzistentnost, ne mora nužno u stvarnosti biti zadovoljeno. Zamislimo – eto misaonog eksperimenta nalik na jurnjavu za svetlosnim zrakom! – da jednog lepog dana fizičari koristeći ultra-hiper-mega-akcelerator otkriju da je stvarni svet elementarnih čestica inkonzistentan, odnosno da postoji neka tvrdnja A o elementarnim česticama koja se može dokazati podjednako dobro kao i njena negacija, A. Koja bi bila najkatastrofalnija posledica takvog otkrića po naša saznanja o svetu? Kakvu bismo cenu morali platiti da se od nje izbavimo?

 

Još jedan epistemološki problem vezan za Gedankenexperimente koji je aktuelan u savremenoj filozofiji nauke jeste odnos misaonih eksperimenata i argumenata. Ova rasprava se razbuktala u poslednjih desetak godina, naročito nakon teze poznatog istoričara i filozofa nauke Džona Nortona da misaoni eksperimenti nisu uistinu ništa drugo nego metaforički i stilski lepo prikazani argumenti (npr. Norton 1996, 2004). Shodno tome, prema Nortonu, oni ne mogu dosegnuti nikakvo saznanje do kog se ne može doći “običnim” argumentima iz datih teorija. Ovome se snažno suprotstavljaju drugi epistemolozi (Brown 1993; Gendler 1998; Arthur 1999; Bishop 1999), koji ukazuju da postoje različiti načini na koji se kroz misaone eksperimente dolazi do informacija, kao i da oni mogu igrati značajno drugačiju ulogu u čitavom procesu rasta naučnog znanja nego što to čine klasični argumenti. Tamara Džendler tako sugeriše, u duhu poznatog istoričara i filozofa nauke Tomasa Kuna, da misaoni eksperimenti otkrivaju pukotine/praznine u velikim konceptualnim sistemima (“teorijama”, “paradigmama”), te sugerišu načine za njihovo popunjavanje (Gendler 1998). Braun odlazi i korak dalje i razvija teoriju misaonih eksperimenata kao svojevrsnih “prozora” u platonski svet ideja i zakona (Brown 1993, 2004). Ovo je naročito izraženo u korišćenju misaonih eksperimenata u čistoj ili primenjenoj matematici. Ne ulazeći u detalje ove rasprave koja je ipak prevashodno na epistemološkom, a ne praktičnom nivou, možemo zaključiti da, bez obzira prihvatili mi Nortonov stav o svodljivosti Gedankenexperimenta na argumentaciju ili ne, uspesi ove metode su nesporni, pa i sam Norton sugeriše da se – utoliko pre ako prihvatimo njegovu redukciju misaonih eksperimenta na sofisticirane argumente – u njihove rezultate može pouzdati.

 

NAPREDNI PRIMER 3: SVET KRASULJAKA

 

Jedan od ključnih misaonih eksperimenata u savremenoj ekologiji, evolucionoj biologiji i astrobiologiji je tzv. Svet krasuljaka (engl. daisyworld). Ovu “parabolu” smislili su pre oko četvrt veka Votson i Lavlok da bi ilustrovali jednu važnu osobinu zemaljske (a po pretpostavci i svih drugih) biosfere – homeostazu, a koja je blisko vezana sa Lavlokovom kontroverznom, ali veoma interesantnom “Gaja hipotezom” (Watson & Lovelock 1983). Zamislimo planetu koja je u svemu nalik na Zemlju, koju, međutim, nastanjuju samo dve vrste krasuljaka (tratinčica, bela rada, Bellis perennis), crni i beli. Pri tome su njihove prilagođenosti takve da crnim krasuljcima više odgovara hladnija, a belim toplija klima. Kako sunce sveta krasuljaka postaje sve sjajnije tokom stotina milion godina (kao i naše Sunce, uostalom, koje je danas za oko 30% sjajnije nego što je bilo kad je nastalo, kao prirodna posledica zvezdane evolucije na Glavnom nizu!), crni krasuljci se približavaju svojoj optimalnoj temperaturi, postaju sve bolje prilagođeni, te se njihov broj uvećava (u skladu sa doktrinom adaptacionizma pomenutom gore). Ovo kreira pozitivnu povratnu spregu, zato što sa povećanjem broja crnih krasuljaka planetarna površina postaje tamnija; kako astronomi kažu, planetarni albedo (deo svetlosti koji planeta odbija) počinje da opada. Kad albedo opada, temperatura raste. Kako crnih krasuljaka ima sve više, temperatura sve više – i sve brže! – raste, tako da u jednom trenutku ona nadmašuje opseg optimalnosti za crne krasuljke, a ulazi u opseg optimalnosti za njihove bele srodnike. Tada beli krasuljci počinju da se šire, a crni da opadaju, u skladu sa jednostavnim principima populacione genetike. Ovaj pomak ponovo menja planetarni abledo, ovaj put povećavajući ga (površina prekrivena belim krasuljcima odbija daleko više sunčeve svetlosti). Tada nastaje negativna povratna sprega, koja teži da spusti temperaturu na Svetu krasuljaka. Kao posledica, srednja planetarna temperatura se stabilizuje i kroz veoma dugački period – čak i milijardama godina! – ostaje konstantna, bez obzira na povećanja sjaja matične zvezde. Ali konačno, čak i beli krasuljci se zagreju izvan svog opsega prilagođenosti i ne mogu da zadrže dalje zagrevanje. Biosfera tada doživljava kolaps, pustinja se naglo širi i temperatura se brzo podigne do one koju bi iskusio potpuno mrtav svet. Osnovna poenta? Biosfera je u stanju da menja svoju planetarnu okolinu u cilju produžavanja sopstvenog opstanka!

Svet krasuljaka prelepo odslikava dvojni karakter misaonog eksperimenta: on je i intuitivno razumljiva situacija i matematički model, koji uprkos prividnoj jednostavnosti može proizvesti neočekivano kompleksne rezultate. Osnovne jednačine Sveta krasuljaka su varljivo jednostavne, i zaslužuju da se ovde navedu kao ilustracija:

 

(5)

 

gde je deo (jedinične) površine planete pokriven krasuljcima vrste i (i = beli, crni u najjednostavnijoj verziji); je stopa smrtnosti krasuljaka za koju se pretpostavlja da je ista za obe vrste; je stopa rasta krasuljaka vrste i za koju se uzima da je inverzna parabolička funkcija lokalne temperature :

 

. (6)

 

Konačno, x je deo površine planete nepokriven krasuljcima (uobičajeno u literaturi nazvan “pustinjom”, mada on uključuje i planetarne okeane):

 

. (7)

 

Naravno, za kompletiranje modela potreban nam je još Štefan-Bolcmanov zakon, adekvatno prilagođen određivanju planetarnih temperatura, te astrofizičko znanje o tempu povećanja sjaja zvezda na Glavnom nizu. Naravno, osnovni model se može dalje širiti tako što će se razmatrati varijacije na temu, poput povećanja broja vrsta flore, uvođenje faune, razmatranje atmosferskih parametara (poput količine vlage i oblačnosti), itd. Ogroman broj istraživačkih publikacija na temu Sveta krasuljaka i veliko interesovanje, kako biologa, tako i geo-naučnika, atmosferskih naučnika i astrobiologa, pokazuje saznajno bogatstvo ovog protivčinjeničnog sveta. U Svetu krasuljaka razmatrani su haos (Zeng et al. 1990), evolucioni efekti (Robertson & Robinson 1998), katastrofički “fazni prelazi” (Ackland et al. 2003) ili mutacije (Wood et al. 2006) korišćenjem najraznovrsnijih metoda, od egzaktnih rešenja (Saunders 1994) do celularnih automata (Wood et al. 2006). Kako stoje stvari, uprkos ekstremnoj prividnoj jednostavnosti Svet krasuljaka je još daleko od odavanja svih svojih tajni!

U kontekstu koji nas zanima, Gedankenexperiment sa Svetom krasuljaka fino ilustruje nekoliko bitnih poenti:

 Misaoni eksperiment ne mora biti delo pojedinca, dakle bez obzira što je misao uvek svojstvo pojedinca, misaoni eksperiment mogu graditi mnogi ljudi kroz duži vremenski period, dajući mu bogatstvo različitih perspektiva!

 Svet krasuljaka odslikava plodotvornu interakciju misaonog eksperimenta i različitih numeričkih metoda savremene nauke!

 Misaoni eksperiment može poslužiti kao sjajan interdisciplinarni most, koji će ukazati na bliskost naizgled sasvim raznorodnih disciplina (npr. fiziologija cveća vs. teorija evolucije zvezda na Glavnom nizu)!

 

 

4. Umesto zaključka

 

Šta, dakle, možemo zaključiti o misaonom eksperimentu, osim istorijske činjenice da je on odigrao ogromnu ulogu u nastanku i razvoju savremenih prirodnih nauka i filozofije, a da igra sve veću ulogu i u društvenim i istorijskim naukama? Pre svega da je to danas sasvim nesporna naučna metoda, koju valja koristiti kadgod je to moguće! Misaoni eksperiment je svakako najjeftinija vrsta eksperimenta! Ovo nije tek ironična opaska, već u kontekstu realnosti savremene nauke ukazuje i na činjenicu da jednostavni misaoni uvidi često mogu biti podjednako duboki kao i oni koji zahtevaju milijarde dolara za izgradnju akceleratora, satelita ili teleskopa. U tom smislu, a sa posebnim naglaskom na nauku u malim i siromašnim sredinama, misaoni eksperimenti (kao i snaga logike generalno) su često neopravdano potcenjeni, naročito u nastavi i “praktičnoj” obuci.

Ne čini se slučajno da je najveći broj primera koje smo pomenuli u ovom, nužno vrlo kratkom, prikazu potekao sa one nejasne granice fizike i filozofije koja se bavi prostorom i vremenom (Ajnštajnovi misaoni ogledi, Njutn-Mahova kofa vode, pretenciozni filozof, itd.). Ovi koncepti sa kojima se suočavamo, u najbukvalnijem smislu, u svakodnevnom životu su generisali verovatno više misaone aktivnosti u istoriji čovečanstva od bilo kojih drugih – a “iz grmena velikoga, lavu trudno izić' nije” (Njegoš).

Konačno, jasno je da misaoni eksperiment predstavlja najsnažniju afirmaciju suštinskog aspekta naučnog rada: mašte istraživača. Odavno – od sloma naivnog logičkog pozitivizma iz 1920-tih – je poznato da nema racionalnog algoritma za postizanje naučnih rezultata; umesto toga, neizostavni su iracionalni elementi istraživačkog procesa, i to ne samo spoljni (društveni, politički, itd.) već i unutrašnji (mašta, inspiracija, intuicija, itd.). Gedankenexperiment često služi upravo za strukturiranje i formalizaciju naučne intuicije; da bi se to strukturiranje postiglo, neophodna je mašta. Zapravo, misaoni eksperiment je suštinska sinteza moći mašte i moći logike, a ima li šta snažnije i veličanstvenije od te dve sile koje stoje u temeljima svih najvećih postignuća čovečanstva u njegovoj istoriji? Nasuprot naivnoj folk-predrasudi, ljudi bez mašte nemaju šta da traže u nauci (baš kao ni u umetnosti)!

Mada je jasno da nikakvog opšteg algoritma za uspešno misaono eksperimentisanje nema – baš kao što nema opštih procedura ni za jedan drugi aspekt kreativne aktivnosti kakva je istinska nauka! – evo, za kraj, par dobronamernih saveta:

 

 

pet sugestija za što uspešniju primenu ove metode:

 

1. Uvek zamišljajte kako bi nešto izgledalo u drugačijem kontekstu! I šta bi bilo... kad bi bilo drugačije? Nemojte se ustezati da spekulišete i fantazirate! Nasuprot uštogljenom udžbeničkom pristupu, stvarna istorija nauke puna je ideja koje su njihovi savremenici doživljavali kao neobuzdanu i maštovitu fantaziju – a koje su bile temelj najboljih i najznačajnijih postignuća u svim naučnim disciplinama.

2. Sakupljajte što više informacija o datom problemu i njegovom kontekstu, čak i onih koje vam se na prvi, pa i drugi pogled čine nepovezanim ili irelevantnim! U nauci ne postoje izolovani problemi. A višak informacija – nasuprot primitivnom populističkom mišljenju koje je, naročito kod nas, krajnje rašireno – može samo da koristi.

3. Mislite o onome o čemu ste mislili ranije! Mnogi misaoni eksperimenti iskristalisali su se tek “iz mnogo pokušaja” (Ajnštajnovi su najbolji primer). Ako ste na pravom tragu, stići ćete do cilja bez obzira na sva krivudanja i – prividna – vraćanja na početak.

4. Rešavajte logičke zadatke! Problemi tipa onih iz knjiga Martina Gardnera, Rejmonda Smajliana, pa donekle i priča o Šerloku Holmsu, predstavljaju najbolji trening za situacije u kojima ćete se naći razvijajući stvarne misaone eksperimente (A imaju tu “prednost” da se, za razliku od stvarne nauke, rešenja nalaze pri kraju knjige...)

5. Uživajte u umetnosti! Ona razvija maštu neophodnu za uspešno misaono eksperimentisanje. Posebno, uživajte u književnosti, naročito umetničkoj prozi spekulativnog tipa koja nagoni čitaoca na razmišljanje (lepi primeri su Horhe Luis Borhes, Italo Kalvino, Ernesto Sabato, Stanislav Lem, Filip K. Dik, a od domaćih autora Borislav Pekić i Zoran Živković). Ni kvalitetnu esejistiku ne treba izbegavati u ovom pogledu (opet Borhes, Stiven Džej Guld, Karl Segan, Ričard Fejnmen).

 

A sad na posao!¹⁰

 

 

 

Sugestije za dalje čitanje

 

Brown, J. R. 1993, The Laboratory of the Mind: Thought Experiments in the Natural Sciences, (Routledge, London). – Standardna savremena referenca za misaone eksperimente u prirodnim naukama.

Dijem, P. 2003, Cilj i struktura fizičke teorije (prev. M. Đurđević, Izdavačka knjižarnica Zorana Stojanovića, Sremski Karlovci). – Jedan od temeljaca savremene epistemologije. Neizostavna lektira, premda atipično kritična prema misaonom eksperimentu!

Infeld, L. 1991, Albert Ajnštajn (prev. B. Lalović, Nolit, Beograd). – Neobično lepa mala naučna biografija iz pera dugogodišnjeg Ajnštajnovog saradnika i prijatelja; naročito dragocena zbog popularne elaboracije njegovih ključnih misaonih eksperimenata; veoma dobar prevod dr Branka Lalovića.

Gould, S. J. 1989, Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History (W. W. Norton, New York). – Jedna od legendarnih naučnopopularnih knjiga poslednje četvrtine XX veka. Guld je uspeo da od paleontologije beskičmenjaka – a ima li a priori bezizglednije teme? – napravi uzbudljivu detektivsku priču. Ovde značajna zbog elaboracije kontingentnog karaktera istorije i misaonog ogleda sa “premotavanjem trake”.

Havel, I. M. 1999, “Living in Conceivable Worlds,” Foundations of Science3, 375-394. – Izvrstan članak češkog analitičkog filozofa koji na pristupačan način dočarava osnovne filozofske probleme vezane za misaone eksperimente.

Nozick, R. 1981, Philosophical Explanations (Harvard University Press, Cambridge). – Odličan pregled nekih od najznačajnijih problema savremene analitičke filozofije iz pera jednog od najznačajnijih filozofa XX veka. Mnoga poglavlja su relevantna za tematiku misaonih eksperimenata. Upozorenje: pojedina poglavlja su veoma, veoma složena i zahtevaju ne sasvim trivijalno filozofsko i logičko obrazovanje.

Pais, A. 1982, 'Subtle is the Lord...' The Science and Life of Albert Einstein (Oxford University Press, Oxford). – Klasična detaljna naučna biografija najvećeg naučnika XX veka.

Sorensen, R. 1998, Thought Experiments (Oxford University Press, Oxford). – Još jedna savremena monografija posvećena misaonim eksperimentima, nešto više posvećena filozofskim aspektima istih i kritici ove metode nego što je to Brown (1993). Sorensenova pozicija bliska je originalnom Mahu.

 

 

Bibliografija

 

Ackland, G. J., Clark, M. A. & Lenton, T. M. 2003, “Catastrophic desert formation in Daisyworld,” Journal of Theoretical Biology 223, 39-44.

Arthur, R. 1999, “On thought experiments as a priori science,” International Studies in the Philosophy of Science 13, 215-229.

Aspect, A., Grangier, P. & Roger, G. 1982, “Experimental Realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A New Violation of Bell's Inequalities,” Physical Review Letters 49, 91-94.

Barbour, J. H. & Pfister, H. 1995 (urednici), Mach’s Principle: From Newton’s Bucket to Quantum Gravity (Birkhauser, Boston).

Bishop, M. A. 1999, “Why Thought Experiments Are Not Arguments,” Philosophy of Science 66, 534-541.

Bostrom, N. 2002, Anthropic Bias: Observation Selection Effects in Science and Philosophy (Routledge, London).

Brandenberger, R., Mukhanov, V., & Prokopec, T. 1993, “Entropy of the gravitational field,” Physical Review D 48, 2443-2455.

Brown, J. R. 2004, “Peeking into Plato’s Heaven,” Philosophy of Science 71, 1126-1138.

Chalmers, D. J. 1996, The Conscious Mind (Oxford University Press, Oxford).

Cowley, R. 2001, (urednik) What If? Military Historians Imagine What Might Have Been (Pan Books, London).

Cowley, R. 2003 (urednik) More What If? Military Historians Imagine What Might Have Been (Pan Books, London).

Ćirković, M. M. 2003, “The Thermodynamical Arrow of Time: Reinterpreting the Boltzmann-Schuetz Argument,” Foundations of Physics 33, 467-490.

Darvin, Č. [1859] 1985, Postanak vrsta (prev. N. Divac, Nolit, Beograd).

Diels, H. 1983, Fragmenti pretsokratovaca (Naprijed, Zagreb).

Einstein, A. 1949, in Albert Einstein: Philosopher-Scientist, P. Schilpp, ed. (Harper and Row, New York), 1.

Feyerabend, P. 1993, Against Method (Verso, New York).

Feynman, R. P. 1985, QED – The Strange Theory of Light and Matter (Princeton University Press, Princeton).

Gendler, T. S. 1998, “Galileo and the Indispensability of Scientific Thought Experiment,” The British Journal for the Philosophy of Science 49, 397-424.

Gould, S. J. & Lewontin, R. C. 1979, “The spandrels of San Marco and the Panglossian paradigm: a critique of the adaptationist programme,” Proceedings of the Royal Society of London B 205, 581-598.

Hartman, H. I. & Nissim-Sabat, C. 2003, “On Mach's critique of Newton and Copernicus,” American Journal of Physics 71, 1163-1169.

Horowitz, T. & G. Massey (ured.) 1991, Thought Experiments in Science and Philosophy, Savage, MD: Rowman and Littlefield).

Kragh, H. 1996, Cosmology and Controversy (Princeton University Press, Princeton).

Mach, E. 1893, The Science of Mechanics: A Critical Historical Account of its Development (Open Court, La Salle, IL).

McAllister, J. W. 2004, “Thought Experiments and the Belief in Phenomena,” Philosophy of Science 71, 1164-1175.

Newton, I. [1687] 1999, Mathematical Principles of Natural Philosophy, preveli I. B. Cohen & A. Whitman (University of California Press, Berkeley).

Norton, J. D. 1996, “Are Thought Experiments Just What You Thought?” Canadian Journal of Philosophy 26, 333-366.

Norton, J. D. 2004, “On Thought Experiments: Is There More to the Argument?” Philosophy of Science 71, 1139-1151.

Olum, K. D. 2002, “The Doomsday Argument and the Number of Possible Observers,” Philosophical Quarterly 52, 164-184.

Price, H. 1996, Time's Arrow and Archimedes' Point (Oxford University Press, Oxford).

Redžić, D. V. 2005, “Momentum conservation and Einstein’s 1905 Gedankenexperiment,” European Journal of Physics 26, 991-997.

Robertson, D. & Robinson, J. 1998, “Darwinian Daisyworld,” Journal of Theoretical Biology 195, 129-134.

Saunders, P. T. 1994, “Evolution without Natural Selection: Further Implications of the Daisyworld Parable,” Journal of Theoretical Biology 166, 365-373.

Sober, E. 1993, Philosophy of Biology (Westview Press, Boulder; srpsko izdanje u prevodu Dragane Cvetković, Plato, Beograd, 2006).

Tittel, W., Brendel, J., Zbinden, H. & Gisin, N. 1998, “Violation of Bell inequalities by photons more than 10 km apart,” Physical Review Letters81, 3563-3566.

Tucić, N. 2003, Evoluciona biologija (NNK, Beograd).

Wald, R. M. 2001, “The Thermodynamics of Black Holes,” Living Reviews in Relativity 4, 6 (preprint gr-qc/9912119).

Watson, A. J. & Lovelock, J. E. 1983, “Biological homeostasis of the global environment: the parable of Daisyworld,” Tellus 35B, 284-289.

Witt-Hansen, J. 1996, “H. C. Örsted, Immanuel Kant and the Thought Experiment,” Danish Yearbook of Philosophy 13, 48-65.

Wood, A. J., Ackland, G. J. & Lenton, T. M. 2006, “Mutation of albedo and growth response produces oscillations in a spatial Daisyworld,” Journal of Theoretical Biology 242, 188-198.

Zeng, X., Pielke, R. A. & Eykholt, R. 1990, “Chaos in daisyworld,” Tellus 42B, 309-318.