Zagadnienie istnienia i natury czasu w wybranych modelach kosmologicznych

Spis treści

Wstęp
ROZDZIAŁ 1: Problem czasu w filozofii
1.1 Katalog pytań o czas
1.2 Realistyczne koncepcje czasu
1.3 Koncepcje czasu z pogranicza realizmu i arealizmu
1.4 Arealistyczne koncepcje czasu

ROZDZIAŁ 2: Zagadnienie czasu w naukach przyrodniczych
2.1 Czas w najważniejszych koncepcjach fizyki XX wieku
2.2 Standardowy model kosmologiczny
2.3 Program budowy kwantowej teorii grawitacji

ROZDZIAŁ 3: Aczasowość wszechświata w wybranych modelach kosmologicznych
3.1 Wszechświat bez brzegów Hawkinga–Hartle’a
3.2 Wszechświat nieprzemienny Hellera–Sasina
3.3 Wszechświat Platonii – propozycja J. Barboura

ROZDZIAŁ 4: Implikacje ontologiczne aczasowych modeli wszechświata
4.1 Elementy fundujące czas w przedstawionych modelach
4.2 Realność czasu – wniosek czy założenie?
4.3 Znaczenie ontologii teorii fizykalnych dla metafizyki czasu

Zakończenie
Abstract
Bibliografia

Wstęp

W powszechnym odczuciu czas może być postrzegany wielorako. Jedni mogą go rozumieć jako ciąg następujących po sobie chwil, inni zaś jako mia­rę trwałości otaczających nas przedmiotów. Dla innych jeszcze czas jawi się jako coś abstrakcyjnego, na podobieństwo pojęć takich jak dobroć, miłość, świadomość. Czy czas istnieje? Czy jest materialnym bytem? Przez ponad dwa i pół tysiąca lat przedstawiciele różnych szkół, nurtów czy też dziedzin filozofii starali się odpowiedzieć na pytanie, czym właściwie jest czas. Co więcej, już w epoce starożytnej, w poglądach niektórych myślicieli, podda­wano w wątpienie możliwość istnienia czasu jako takiego, a problematyka związana ze statusem ontycznym czasu weszła na stałe do dyskursu filozo­ficznego. Do dziś nie udało się wypracować ostatecznych i powszechnie ak­ceptowanych rozwiązań w tym zakresie. Obecnie nadal nie wiadomo, czym czas jest, i w ogóle, czy jest. Dlatego też warto na nowo zająć się tym pro­blemem. Pomocą może być analiza modeli kosmologicznych, próbujących uchwycić, co działo się z Wszechświatem poniżej progu Plancka. Dlatego też tematem niniejszej pracy, będącej rozszerzoną wersją rozprawy doktorskiej, obronionej na Wydziale Filozofii Chrześcijańskiej Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie, jest Zagadnienie istnienia i natury czasu w wybranych modelach kosmologicznych.

Pierwszy z czterech rozdziałów, z których składa się niniejsza publikacja, będzie poświęcony problemowi czasu w filozofii. Zakresowo obejmować bę­dzie dwie, podstawowe dla tego zagadnienia, sprawy. Po pierwsze, postaram się wyróżnić swoisty katalog pytań o czas, dzięki któremu można próbować ująć fenomen czasu w kategoriach dyskursu filozoficznego. Odwołuję się przy tym do klasycznego rozróżnienia na aspekty: ontologiczny, epistemologiczny i psychologiczny. Jednocześnie klasyczne analizy staram się uzupeł­nić o pewne wątki, które są przedmiotem analiz prowadzonych w filozofii czasu współcześnie (np. kontrowersje pomiędzy eternalizmem a prezentyzmem, czy też spór między endurantyzmem a perdurantyzmem). Po drugie, przedstawiam propozycję typologii ujmowania czasu ze względu na jego status ontyczny. W proponowanej przeze mnie typologii, w odróżnieniu od  znanego rozróżnienia na realizm i antyrealizm, wyróżniam trzy (a nie dwa) główne stanowiska ontologiczne dotyczące czasu: 1) realizm, 2) arealizm oraz 3) pogranicze leżące pomiędzy umiarkowanymi wersjami realizmu i arealizmu. Zaznaczenie istnienia owego pogranicza ma na celu ukazanie subtelności rozróżnień związanych z ontycznym statusem czasu oraz wska­zanie, jak trudne, a zarazem fascynujące, zmagania z czasem były udziałem filozofów na przestrzeni wieków. Jednocześnie uważam, że zwracanie uwagi właśnie na istnienie pogranicza stanowi pewien charakterystyczny rys filo­zofii przyrody.

Drugi rozdział będzie poświęcony zagadnieniu czasu w naukach przy­rodniczych. Będę chciał pokazać, że swoiste „kłopoty z czasem” mają nie tylko filozofowie, lecz również przedstawiciele nauk przyrodniczych. Ze względu na podjęty temat pracy skupiam się na naukach fizykalnych. Przedstawiam sposób, w jaki czas jest ujmowany w ramach trzech wielkich teorii fizycznych XX wieku, szczególnej i ogólnej teorii względności oraz w mechanice kwantowej. Generalnie czas może być ujmowany bądź jako parametr zewnętrzny, bądź jako tzw. czas wewnętrzny, bądź też jako tzw. parametr dynamiczny badanego układu fizycznego. Każda z teorii wpłynęła na przedstawione sposoby ujmowania czasu i tym samym również na sam obraz czasu jako takiego. W dalszej części drugiego rozdziału zaprezentuję tzw. standardowy model kosmologiczny, w którego ramach odtwarza się strukturę oraz ewolucję Wszechświata, wykorzystując do tego teoretycz­ną bazę ogólnej teorii względności i osiągnięcia z zakresu astronomii oraz astrofizyki. Jednocześnie od wielu lat badacze zwracają uwagę na to, że mo­del standardowy napotyka na pewne trudności, czy też wręcz załamuje się, przy próbach opisania początkowego etapu ewolucji Wszechświata, czyli tzw. ery Plancka. Poniżej progu Plancka Wszechświat jako całość jest oso­bliwy. A zatem, by móc poprawnie opisać strukturę Wszechświata na tym etapie jego ewolucji, niezbędna jest teoria, umożliwiająca poprawny opis tzw. osobliwości czasoprzestrzennych. Niestety, ogólna teoria względno­ści, będąca teoretyczną podstawą standardowego modelu kosmologiczne­go, nie jest w stanie sprostać temu zadaniu. Udowodnienie tzw. twierdzeń o osobliwościach ugruntowało przekonanie, że w zakresie opisu początków Wszechświata ogólna teoria względności jest niewystarczająca, a standardo­wy model kosmologiczny – niekompletny. W obliczu takiego stanu rzeczy, wielu fizyków teoretycznych rozpoczęło poszukiwania nowej teorii, umoż­liwiającej poprawny opis osobliwości czasoprzestrzennych. Równolegle trwały prace nad nowym modelem kosmologicznym, który byłby opisem struktury i ewolucji Wszechświata od samego początku jego istnienia, czy­li od Wielkiego Wybuchu. Poszukiwaną nową teorię określa się jako tzw. kwantową teorię grawitacji, która m.in. ma połączyć nieprzystające do siebie formalizmy ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej. Z kolei nowy model Wszechświata, oparty na kwantowej teorii grawitacji, ma być częścią tzw. kosmologii kwantowej. Prezentacja programu budowania kwantowej teorii grawitacji będzie stanowić zwieńczenie drugiego rozdziału. W jej ramach postaram się uporządkować pojęcia związane z kwantową teorią grawitacji. Chodzi o pojęcia „kwantowa teoria grawitacji”, „teoria wszyst­kiego”, „teoria ostateczna” oraz wspomniana już „kosmologia kwantowa”. Przedstawię również jedną z możliwych typologii związanych z tym, jak kwantowa teoria grawitacji może odnosić się do pojęcia czasoprzestrzeni. Okazuje się bowiem, że w budowaniu kwantowej teorii grawitacji istotny jest sposób ujmowania w niej takich pojęć jak czas oraz czasoprzestrzeń. Większość badaczy, poszukujących kwantowej teorii grawitacji, jest zgodna co do tego, że w teorii tej strukturę czasoprzestrzenną, będącą w standar­dowym modelu kosmologicznym podstawą opisu Wszechświata, powinno się zastąpić inną strukturą, która m.in. umożliwi opis osobliwości początko­wej. Różnice pomiędzy poszczególnymi propozycjami w tym zakresie do­tyczą tego, czy czasoprzestrzeń oraz czas w ogóle mają pojawiać się w opisie struktury Wszechświata, np. na wyższych poziomach jego organizacji lub też w późniejszych etapach jego ewolucji, czy też może powinny one zniknąć zupełnie z opisu Wszechświata.

Poszukiwania kwantowej teorii grawitacji wciąż trwają, niemniej ewen­tualne konsekwencje usunięcia z opisu struktury Wszechświata pojęcia cza­su, wydają się być niezwykle interesujące i wymagają głębszego zbadania. Dlatego też przedmiotem trzeciego rozdziału, zatytułowanego Aczasowość Wszechświata w wybranych modelach kosmologicznych, będą trzy propo­zycje, których celem jest opisanie struktury Wszechświata na najbardziej fundamentalnym poziomie i które postulują aczasowość Wszechświata na tym poziomie jego organizacji. Jednocześnie są to propozycje mające pełnić rolę nowego modelu Wszechświata, bardziej adekwatnego niż stan­dardowy model kosmologiczny. Są to modele: Wszechświata bez brzegów Hawkinga-Hartle’a, Wszechświata nieprzemiennego Hellera-Sasina oraz Wszechświata Platonii autorstwa Juliana Barboura. W omawianym roz­dziale dokonam rekonstrukcji wyżej wymienionych modeli, tak by było to użyteczne dla analiz filozoficznych prowadzonych w dalszej części pracy. Ową rekonstrukcję rozpocznie prezentacja oraz analiza poczynionych przez autorów poszczególnych modeli założeń. Następnie pokażę, w jaki sposób każdy z modeli jest budowany. Na koniec zaś przedstawię obraz struktury Wszechświata, jaka ujawnia się w danym modelu oraz wskażę na pewne elementy zawarte w modelu, na których można „ufundować” czas.

Ostatni rozdział będzie poświęcony implikacjom ontologicznym aczasowych modeli Wszechświata. Po pierwsze, dokonam rekonstrukcji tzw. elementów fundujących czas. Chodzi o wskazane w rozdziale trzecim ta­kie elementy modeli postulujących aczasowość Wszechświata na poziomie Plancka, które umożliwiają odtworzenie czasu np. na wyższych poziomach organizacji struktury Wszechświata. Po drugie, dokonam analizy tych ele­mentów – spróbuję określić ich status ontyczny, a także ich relację względem czasu jako takiego. Po trzecie, postaram się zrekonstruować tzw. „ontologie towarzyszące” poszczególnym modelom Wszechświata. Następnie dokonam analizy relacji między elementami fundującymi czas a zrekonstruowanymi ontologiami towarzyszącymi omawianym modelom. Jednocześnie spróbuję udzielić odpowiedzi na pytanie, czy pomimo jawnej aczasowości w mode­lach Hawkinga-Hartle’a, Hellera-Sasina oraz Barboura można próbować uzasadniać tezę o realnym istnieniu czasu. Na koniec wreszcie, wnioski z analiz, do jakich dochodzę we wcześniejszych podrozdziałach, spróbuję umieścić w szerszej perspektywie dyskusji związanej z tzw. metafizyką czasu, m.in. spróbuję określić możliwy wpływ ontologii związanych z omawiany­mi modelami kosmologicznymi, czy też szerzej ontologiami związanymi z pewnymi teoriami fizycznymi, na filozofię czasu. Oprócz tego postaram się również analizowane w pracy modele umieścić w ramach zaproponowanej w pierwszym rozdziale typologii ontologicznych ujęć czasu.

Całość prowadzonych przeze mnie analiz, rekonstrukcji oraz rozważań ma na celu uzasadnienie następującej hipotezy badawczej: w modelach ko­smologicznych, które explicite postulują aczasowość Wszechświata, można wskazać elementy fundujące czas. Uznanie słuszności tak sformułowanego twierdzenia wydaje się wzmacniać stanowisko, w którego ramach traktuje się czas jako realnie istniejący. Z drugiej strony jednak uznanie aczasowości Wszechświata na poziomie Plancka, czyli na poziomie fundamentalnej jego struktury, może osłabiać samo pojęcie realizmu (wpływ na to, co uznaje się za realnie istniejące, ma wywierać ontologia towarzysząca danej teorii lub modelowi Wszechświata) i to zarówno w stosunku do czasu, jak i do samego Wszechświata. Być może wraz z ugruntowaniem się (co na razie jeszcze nie nastąpiło) nowej teorii opisującej początkowy etap istnienia Wszechświata, powstanie konieczność dokonania głębokich zmian w dziedzinie ontologii teorii fizykalnych, a może nawet i w samej ontologii naszego Wszechświata.

Jarosław Maciej Janowski – w 2007 roku ukończył jednolite studia magisterskie na kierunku filozofia (specjalność filozofia przyrody), a następnie w 2016 roku uzyskał tytuł doktora nauk humanistycznych w zakresie filozofii na Wydziale Filozofii Chrześcijańskiej Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie. Jego zainteresowania badawcze koncentrują się wokół zagadnień związanych z filozoficznymi i przyrodniczymi koncepcjami czasu, ontologią czasu w modelach kosmologicznych, statusem metodologicznym kosmologii oraz problemami filozoficznymi ujawniającymi się w trakcie poszukiwań tzw. „kwantowej teorii grawitacji”.