Aspecte inedite în cunoașterea științifică a lumii fizice – Partea a 3-a
Omul, natura și preferința pentru frumusețe
Dacă cele expuse până acum nu sunt suficiente, în convergența interesantă a acestor trei aspecte, anume ordinea naturii, rațiunea umană și matematică, mai există ceva, ce se regăsește în fiecare: frumusețea. Nu de puține ori s-a afirmat că teoriile științifice care reușesc să descrie natura prin intermediul conceptelor și construcțiilor rațiunii umane posedă o anumită frumusețe.
Despre ce frumusețe este vorba? De-a lungul timpului, în natură, în Univers sau în matematică, au fost descoperite variate forme de frumusețe. Probabil, cel mai adesea, frumusețea descoperită în natură rezidă în simplitate și simetrie. Iată una dintre caracterizări: „O teorie frumoasă trebuie să fie simplă, compactă, mult mai cuprinzătoare decât ar fi necesar; trebuie să dea impresia de perfecțiune și, deseori, [de] o ciudată senzație de simetrie”.[1] Așa cum vom vedea, frumusețea teoriilor sau descrierilor naturii se leagă strâns de conceptul de simetrie.
În legătură cu aceasta trebuie spus mai întâi că un principiu de simetrie e o afirmație că un anumit lucru arată la fel din diferite perspective.[2] Există totuși o deosebire între ceea ce considerăm a fi o formă simetrică la nivelul experienței directe și simetria unei descrieri matematice, a unei legi a naturii. Anterior, au fost oferite câteva exemple de forme ce prezintă simetrii evidente. Foarte ușor de observat este, de exemplu, simetria fulgilor de zăpadă sau cea a propriei fețe. La fel, spre deosebire de o minge, care se rostogolește fără să își schimbe aspectul, imaginea unui scaun apare ca fiind diferită după modul cum este așezat acesta, înclinat într-o parte sau alta ori cu spătarul în jos. Aceasta ar fi ceea ce se numește simetria la rotații, pe care mingea o îndeplinește, iar scaunul nu.
Dar ce ar putea însemna simetriile legilor fizicii? În primul rând, legile fizicii nu se schimbă de la un loc la altul. Repetarea unui experiment în diferite puncte de pe glob, cu privire, de exemplu, la rostogolirea unei bile pe un plan înclinat, ar oferi aceleași rezultate. Evident, dacă rostogolirea bilei pe același plan înclinat este repetată departe de Pământ, pe Lună să spunem, rezultatele nu mai sunt aceleași, însă aceasta pentru că, nu mai sunt condiții similare.
Totuși, rezultatele privind măsurarea anumitor parametri ai mișcării, precum viteza sau accelerația bilei la coborârea pe planul înclinat, se calculează după aceeași formulă, pentru că respectă aceeași. lege. Faptul că rezultatele unui experiment nu depind de locul unde se desfășoară acesta ține de simetria față de translație a legilor fizicii.[3]
Într-un mod similar, unele legi ale fizicii prezintă o simetrie raport cu rotația, în sensul că, atâta timp cât condițiile în care se desfășoară fenomenele rămân aceleași, acestea nu se vor petrece diferit, pe anumite direcții. Si, ceea ce este decisiv în epopeea cunoașterii lumii și în păstrarea validității unor descoperiri de la o generație la alta, legile fizicii rămân aceleași odată cu trecerea timpului. De exemplu, datele astrofizice din trecutul Universului sunt receptate de către observatorii tereștri prin radiațiile provenite de la corpurile din galaxiile îndepărtate. Acestea confirmă faptul că legile fizice nu s-au schimbat odată cu trecerea timpului.[4] Dar mai ales experimentele fizicienilor, repetate în diferite momente din istoria științei, au confirmat că legile nu se modifică odată cu trecerea timpului.
În fine, trebuie spus că simetria ocupă un loc decisiv și în întreaga lume vie. Spre exemplu, în cazul multor specii s-a putut dovedi că diverse forme de simetrie determină atât comportamentul de apărare împotriva pericolelor care ar putea veni de la alte specii, cât și regulile de selecție a partenerului.[5]
Și, dacă nu este de ajuns, numeroasele simetrii existente în Univers și în mediul înconjurător i-au inspirat pe cercetători, determinând un fel de obișnuință a gândirii. În multe cazuri, ceea ce a făcut posibilă descoperirea unei legi pentru un anumit fenomen nu a fost doar intenția de a-i atașa o descriere matematică. Sunt situații în care cercetătorii au optat pentru forme simetrice, le-au căutat în mod preferențial în natură, iar această strategie s-a dovedit câștigătoare. Mai concis, în multe cazuri teoreticienii chiar au luat dcizii pe criterii estetice, plecând de la premisa că „teoriile au o eleganță și o frumusețe a structurii pe măsura lumii în care trăim”[6].
Laureatul premiului Nobel pentru fizică, Steven Weinberg (n. 1933) scrie, în acest sens, că „teoriile fizice au un gen de frumusețe. […] frumusețea simplității și inevitabilului – frumusețea structurii perfecte, frumusețea potrivirii rigidității logice. Este o frumusețe sobră și clasică”.[7] De aceea, privind în trecutul descoperirilor științifice și urmărind simetriile modelelor care descriu diferitele lor aspecte, se poate spune că, mințile oamenilor „sunt atrase de simetrie și sunt fin acordate pentru a o detecta”.[8]
Până la urmă, în multe dintre rezultatele concrete ale științelor, miraculoasa frumusețe a naturii înconjurătoare primește veșmântul matematic al rațiunii umane, probând felul extraordinar în care mintea omului și lumea sunt în concordanță una cu cealaltă.
Autor: Diac. dr. Adrian Sorin Mihalache
Sursa: Lumina celui nevăzut: o privire teologică în raționalitatea Creației și teoriile științifice recente despre Univers, vol. 1, p. 45-48
[1] Charles SEIFE, Zero. Biografia unei idei periculoase, Ed. Humanitas, București, 2007, p. 223. Aici pot fi menționate ambele teorii ale relativității ale lui Einstein, ecuațiile lui Maxwell sau alte ecuații, precum cea a lui Euler, care face o legătură neașteptată între cele mai importante numere ale matematicii (ibidem, p. 223).
[2] Steven WEINBERG, Visul unei teorii finale, Ed. Humanitas, București, 2008, p. 122.
[3] Mario LIVIO, The Accelerating Universe. Infinite Expansion, the Cosmological Constant, ant the Beauty of the Cosmos, John Wiley & Sons, Inc., New York, NY, 2000, p. 20.
[4] Legile fizicii manifestă o simetrie în raport cu timpul, în sensul ele rămân valabile dacă s-ar schimba săgeata timpului, adică direcția de curgere a timpului. Nu este însă cazul al Principiului al II-lea al Termodinamicii.
[5] Mario LIVIO, Ecuația care n-a putut fi rezolvată. Matematicieni de geniu descoperă limbajul simetriilor, Ed. Humanitas, București, 2007, p. 278.
[6] Brian GREENE, Universul elegant. Supercorzi, dimensiuni ascunse căutarea teoriei ultime, Ed. Humanitas, București, 2908, p. 187.
[7] S. WEINBERG, Visul unei teorii finale, p. 133.
[8] M. LIVIO, Ecuația care n-a putut fi rezolvată, p. 285.
