RUNAS. RAKSTI. REFERĀTI

Akadēmiķis, Latvijas Zinātņu akadēmijas Lielās medaļas laureāts Edgars Siliņš:

Ziņa. Atziņa. Zemapziņa. Jeb mēs visi virs (zem) bezapziņas bezdibeņiem

Edgars Siliņš savā akadēmiskajā lekcijā Foto: Jānis Kristapsons, LZA

Godājamais prezidenta kungs! Godājamie akadēmijas locekļi! Viesi, kolēģi! Dāmas un kungi!

Man ir ārkārtīgi liels pagodinājums saņemt šo izcilo Latvijas Zinātņu akadēmijas balvu, domāju, ka latviešu zinātniekam tā ir izcilākā balva, ko viņš Latvijā var saņemt, un es gribu pateikties akadēmijai par šīs balvas piešķiršanu.

Šodien lekcijā gribu pakavēties pie dažām filozofiskām problēmām, kas saistītas ar mūsdienu fiziku. Un tūliņ gribu atzīmēt, ka ar mūsdienu fiziku mēs parasti saprotam mūsu gadsimta fiziku. Jo tieši šī gadsimta sākums radīja jaunu paradigmu, kas ir modernās zinātnes pamats.

Paradigmas jēdzienu, kā jau jūs zināt, pirmais sāka lietot zinātnes filozofs Tomass Kūns. Ar paradigmu mēs saprotam raksturīgo ideju un priekšstatu sistēmu kādā laikmetā. Un šī priekšstatu sistēma parasti ir saistīta ar visu cilvēces kultūras slāni, t. i., šī jaunā paradigma parādās gan zinātnē, gan filozofijā, mūzikā, literatūrā un arhitektūrā. Un parasti jaunas paradigmas rada paradoksi, kurus nevar atrisināt iepriekšējo paradigmu ietvaros. Viens no šādiem paradoksiem, kas būtībā sagrāva vairākus gadsimtus ilgo Ņūtona mehānisko determinismu, bija viļņa un daļiņas duālisma paradokss. Tas faktiski saistījās ar gaismas fizikālās dabas pētījumiem.

Gaismu mēs redzam visur sev apkārt. Bet gaismas daba ir ļoti sarežģīta, un fiziķi darbojās ilgu laiku, lai atšifrētu tās fizikālo dabu. Paradigmas par gaismas dabu mainījās vairākkārt. Ņūtons, kas pirmais sadalīja gaismu spektrā, uzskatīja, ka gaisma sastāv no daļiņām, ka tā ir daļiņu plūsma. Šī paradigma eksistēja diezgan ilgi, līdz Heigenss, Jungs un Frenels parādīja, ka gaismai ir viļņveida daba: tai ir raksturīgas tikai viļņiem piemītošās īpašības — gan difrakcija, gan interference. Un šķita, ka tagad ir pilnīga skaidrība — gaisma ir viļņi. Bet tieši 1900. gadā nāca negaidīts pārsteigums. Maksis Planks, pētot melna ķermeņa spektrālo starojumu, parādīja, ka gaisma ir korpuskulāra, ka tā sastāv no kvantiem, no diskrētām daļiņām. To nedaudz vēlāk apstiprināja arī Alberts Einšteins, kurš 1905. gadā parādīja, ka fotoelektriskā efektā gaisma parādās kā daļiņu plūsma.

Tātad — kas ir gaisma? Daļiņas vai viļņi? Te izrādījās, ka šis ir paradokss, ko nevar atrisināt formālās loģikas ietvaros, jo saskaņā ar formālo loģiku mēs zinām, ka A ir A un nevar būt ne – A. Turpretī šajā gadījumā formālā loģika jāaizstāj ar paradoksu loģiku, proti, ka A ir vienlaikus A un arī ne–A, tas ir, gaisma var būt vienlaikus gan vilnis, gan daļiņa. Savukārt šis paradokss radīja jaunu fizikas principu, ko nosauca par Heizenberga nenoteiktības relāciju. Proti, vācu fiziķis Heizenbergs parādīja, ka, pieņemot gaismas viļņa un daļiņas duālismu, nevar vienlaikus noteikt divus nozīmīgus fizikālus lielumus. Tā, piemēram, katrai daļiņai var precīzi noteikt koordinātes, bet vienlaikus nevar noteikt daļiņas impulsu, kas saistīts ar gaismas viļņveida dabu. Savukārt vilnim mēs impulsu varam precīzi noteikt, jo tas ir saistīts ar tā viļņa garumu. Ja precīzi nosakām gaismas viļņa garumu, varam precīzi, ar ļoti mazu kļūdu noteikt ar to saistītās daļiņas impulsu. Bet tajā pašā laikā mēs pazaudējam informāciju par daļiņas koordinātēm. Mēs nezinām, kur šajā vilnī atrodas daļiņa. Savukārt, ja apskatām gaismu kā daļiņu plūsmu, varam precīzi noteikt daļiņas koordinātes, bet nevaram precīzi noteikt ar vilni saistītā impulsa vērtību.

Tādā veidā fizikā pirmo reizi parādījās nenoteiktības jeb indeterminisma princips. Līdz tam uzskatīja, ka pasaule ir strikti determinēta. Deterministi domāja, ka visi procesi pasaulē notiek precīzi, kā pulksteņa mehānismā. Nenoteiktības relācija faktiski jāsauc par indeterminisma principu. Tas nozīmē, ka jaunajā paradoksā mums kā pretmeti jāapvieno determinisms un indeterminisms, noteiktība un nenoteiktība.

No otras puses, vilni un daļiņu filozofiskā aspektā var uzskatīt kā nepārtrauktā un diskrētā izpausmes formas. Kurš no šiem pretmetiem ir patiess? Lai atrisinātu šo paradoksu, Nilss Bors formulēja tā saukto komplementaritātes principu. Tas skan tā: “Liela patiesība ir Patiesība, kuras pretmets arī ir Liela Patiesība.” Šis ir Lielo patiesību likums.

Tas pats par sevi šķita izteikti paradoksāls secinājums. Jāpiezīmē, ka Bors komplementaritātes principu formulēja 1927. gadā. Un viņš uzskatīja, ka ir šī principa pirmatklājējs, kas pirmais konstatējis divu patiesi Lielu Patiesību komplementaritāti, ka Lielās Patiesības papildina viena otru. To sauc arī par papildinājuma principu.

Ir jāatšķir Lielās Patiesības no triviālām patiesībām.

Kas ir triviālas patiesības? Triviālas patiesības, piemēram, ir: debesis ir zilas, rokai ir pieci pirksti, ūdens vārās, ja temperatūra ir simt grādu Celsija, cilvēks pieder pie homo sapiens sugas. Triviālās patiesības ir pierādāmas vai arī acīm redzamas. Lielās Patiesības ir vispārīgas filozofiskās kategorijas, piemēram, gadījums un nepieciešamība, pārtrauktība un nepārtrauktība, liktenis un brīvā griba. Lūk, šie pretmeti vienmēr veido Lielo Patiesību komplementāru pāri. Un ļoti pārsteigts bija Nilss Bors, kad, aizbraucis uz Japānu, viņš konstatēja, ka komplementaritātes princips cilvēcei jau pazīstams kopš vairāk nekā 2500 gadiem. Senķīniešu iņ un jan simbols faktiski vispārinātākā veidā ideāli attēlo komplementaritātes principu būtību (sk. 1. zīm). Šie pretmeti nevis izslēdz un noliedz viens otru, nevis cīnās viens pret otru kā Hēgeļa dialektikā, bet — tieši otrādi — papildina viens otru. Un šis princips ir bijis formulēts jau astotajā gadsimtā pirms Kristus senķīniešu filozofa Laodzi grāmatā “Daodedzin”, ko leģendāri viņam piedēvē, tāpat kā senķīniešu filozofiskā traktātā “I dzin”( “Pārvērtību grāmata”) un jau trīs gadsimtus pirms sengrieķu filozofa Heraklīta, kuru Rietumos uzskata par paradoksālās loģikas iedibinātāju.

Nilss Bors uzskatīja, ka iņ–jan simbols vislabāk izsaka viņa komplementaritātes principa būtību, un viņš šo simbolu iekļāva savā dzimtas ģerbonī. Tajā ir ierakstīts arī komplementaritātes principa latīniskais teksts: Contraria sunt complementa , t. i., pretstati jeb pretmeti papildina viens otru.

Mēs visi esam mācījušies dialektisko loģiku. Bet dialektiskajai loģikai nav nekā kopīga ar paradoksālo komplementaritātes loģiku. Šeit nepastāv pretstatu cīņa, šeit nav pretstatu savstarpējas noliegšanas, bet gan pretstatu vienlaicīga līdzāspastāvēšana.

Pie kā noved dialektikas principi, to vislabāk parāda zinātnes filozofa Karla Popera pazīstamā grāmata “Open Society and its Enemies” (Atvērtā sabiedrība un tās ienaidnieki. Hēgelis un Markss), kurā viņš pierāda, ka dialektiskā loģika, Hēgeļa dialektika ir derīga tikai vienīgo patiesību apoloģētikai, ka tā ir īpaši noderīga totalitāro režīmu ideoloģijas veidošanai, bet nav izmantojama zinātnē. Iesaku šo grāmatu izlasīt.

Nilss Bors bieži apmeklēja Prinstonas Padziļināto pētījumu institūtu ASV, kur tai laikā strādāja Alberts Einšteins un ievērojamais matemātiķis Kurts Gēdels. Pēc Bora nāves 1962. gadā, godinot viņa piemiņu, Prinstonas universitātes pagalmā 1972. gadā tika uzstādīta franču skulptora Antuāna Pevsnera memoriāla skulptūra, nosaukta “Konstrukcija trešā un ceturtā dimensijā. Veltījums Nilsam Boram”. Un uz vienas no pieminekļa pamatnēm ir uzraksts: “Komplementaritātes principa autoram, Contraria sunt complementa un iņ–jan simbola attēls (sk. 2. zīm.).

Tā ir ļoti skaista skulptūra, starp citu, tā nav tāda ātri sanaglota instalācija, pie tās tēlnieks strādāja desmit gadus. Te ir mēģināts parādīt, kā telpas dimensijas saistās ar laika dimensiju.

Komplementaritātes princips ienes vēl citu svarīgu secinājumu — racionālā loģika, formālā loģika nav vienīgā cilvēka pasaules izziņas forma, ka būtībā jaunas patiesības var atklāt, tikai izmantojot paradoksālo loģiku. Kad mūsu prāts ir iedzīts strupceļā, tad jāmeklē jauni atrisinājumi. Un racionālā prāta varenībai viens no lielākajiem triecieniem nāca tieši matemātikā.

Komplementaritātes princips tika formulēts 1927. gadā, bet 1930. gadā vācu matemātiķis Kurts Gēdels formulēja savu slaveno nepilnības teorēmu, kas bija skaitļu teorijā un ļoti abstrakta, bet tās filozofiskie secinājumi ir pavisam vienkārši: ikviena deduktīva sistēma ir nepilnīga, katra deduktīva sistēma satur apgalvojumus, kurus nevar pierādīt tās iekšienē. Tas nozīmē, ka jebkura deduktīva sistēma faktiski balstās uz ticību, nevis pierādījumiem. Un kā piemēru šeit var minēt ģeometriju. Kopš Eiklīda vairāk nekā tūkstoš gadu mēs ticējām, ka šī ir vienīgā iespējamā ģeometrija. To dievināja gan Platons, gan Paskāls, gan Dekarts. Bet tā satur nepierādāmu apgalvojumu, ka caur punktu ārpus taisnes var novilkt tikai vienu taisni, paralēlu dotajai taisnei, un ka tās krustojas tikai bezgalībā. Ja mēs šo apgalvojumu nepieņemam un uzskatām, ka nevar novilkt nevienu taisni, paralēlu dotai taisnei, tad mēs nonākam pie jaunas — neeiklīda ģeometrijas, pie Rīmaņa ģeometrijas, kuras pamatā ir izliektās telpas modelis; uz tās balstās Einšteina vispārīgā relativitātes teorija.

Starp citu, Gēdela teorēmu krievu matemātiķis Naļimovs ļoti skaisti formulējis tā: “Šī teorēma parāda, ka deduktīvā, racionālā domāšana nav vienīgā cilvēka domāšanas metode.” Ka blakus tai ir arī iracionālā, kas balstās uz intuīciju un daudzos gadījumos, varētu teikt, dievišķu atklāsmi.

Es jau teicu, ka jaunā paradigma parādījās ne vien zinātnē, bet visā XX gadusimta kultūras slānī. Te lai minam jauno analītisko jeb apziņas dzīļu psiholoģiju, viens no tās izcilākiem pārstāvjiem ir Karls Gustavs Jungs. Blakus apziņai eksistē bezapziņa jeb zemapziņa, kur notiek mums neizprotamas, iracionālas norises. Dvēseles apzinošā daļa ir tā kā aisberga maza virsotnīte virs bezapziņas bezdibeņiem. Un tai pašā laikā, kad Bors formulēja komplementaritātes principu, Džeims Džoiss publicēja grāmatu “Uliss”, kurā pirmo reizi tika izmantota asociatīvā apziņas plūsmas metode. Tā ir tā pati mūsu gadusimta paradigma. Šī paradigma parādās arī Kandinska abstraktajās gleznās, Šēnberga polifoniskajā mūzikā. Blakus racionālismam parādās iracionālisms kā Lielo Patiesību papildinošais pretmets.

Kā pieņemts šajās akadēmiskajās lekcijās, jāpieskaras arī jautājumiem, kas saistīti ar paša darbu. Tāpēc es pavisam īsti ilustrēšu dažus momentus. Tieši astoņdesmitajos gados, sekojot amerikāņu kolēģiem Mārtinam Poupam un Džonam Braunam, mēs strādājām organisko kristālu jomā pie viena no modeļiem, ko sauc par fotoģenerācijas daudzpakāpju modeli. Es nepakavēšos pie tā, kā tas funkcionē. Tika pieņemts, ka tas pilnībā izskaidro lādiņa nesēju fotoģenerācijas mehānismus organiskos kristālos. Un tieši tajā pašā laikā negaidīti tika formulēts jauns modelis, kurā tika apskatīta nevis neitrālas molekulas “vertikāla” ierosināšana, bet gan diagonāla, t. i. , lādiņa pārnese uz blakus molekulu. To nosauca par lādiņu pārneses modeli. Jauno modeli apstiprināja gan teorētiski apsvērumi, gan eksperimenti. Un tā 1980. gadā mēs tikāmies Kanādā starptautiskā konferencē. Man bija referāts par mūsu modeli, tika nolasīts arī referāts par jauno, otro modeli. Izraisījās spraiga diskusija. Jaunā modeļa pārstāvji uzskatīja, ka mūsu modeli var norakstīt, jo ar jauno modeli varot izskaidrot visu. Sākumā tas bija diezgan nepatīkams šoks. Bet, atgriežoties mājās un pēc tam pārdomājot, biju pārliecināts, ka arī te spēkā ir komplementaritātes princips un abi modeļi papildina viens otru. Un tiešām — mums vēlāk laboratorijā izdevās eksperimentāli parādīt, ka dažos gadījumos dominē pirmais, citos — otrais modelis. Un tagad ir vispārīgi pieņemts, ka abu modeļu apvienojums izskaidro fotoģenerācijas procesus. Šis piemērs ilustrē, kā komplementaritātes princips palīdz izvairīties no vienīgo patiesību slazdiem. Pietiek apgalvot, ka tikai jums ir patiesība, un jūs jau esat šo vienīgo patiesību slazdā. Paradoksālā loģika prasa vienmēr sev uzstādīt jautājumu:”Bet varbūt tieši otrādi?”

Ļoti svarīgi, ka ar jauno paradigmu apritē ienāca arī atšķirīga domāšana. Un proti — zinātnē ienāca tēlainā jeb metaforu domāšana. Jo līdz tam uzskatīja (un tā bija Eiropas tradīcija), ka zinātnē visu var risināt tikai loģiski analītiskās domāšanas ietvaros. Tas faktiski atbilda Rietumos valdošajām racionālisma tradīcijām. Izrādījās, ka īpaši Austrumos pamatā ir tēlainā domāšana. Un tēlainajai domāšanai ir daudz priekšrocību. Vispirms tā būtībā nav racionāla, bet intuitīva. Tēlainajā domāšanā jūs tverat parādības kopumā, tas ir sava veida holisms, jūs redzat lietas un parādības kopskatā, nevis to detaļās. Ja jūs domājat, ka, izzinot daļas, jūs varat zināt visu par veselo, tad tas ir redukcionisms. Holisms apgalvo, ka veselais ir daļu summa un vēl kaut kas pie tā klāt, ka daļu summa nekad nedod pilnu informāciju par visu veselo. Un Eiropas domāšana, varētu teikt, ilgus gadus bija redukcionisma žņaugos.

Tagad es mēģināšu ilustrēt ar mūsu darbiem, kādā veidā mēs izmantojām vizuālo domāšanu; man personīgi tā ir tuvāka. Starp citu, vizuālās un analītiski — loģiskās domāšanas pretmeti atspoguļo Austrumu un Rietumu pieeju. Tā atspoguļo arī cilvēka smadzeņu funkcionālo asimetriju. Jo mēs zinām, ka smadzeņu kreisās puslodes domāšana ir verbāli analītiskā, loģiskā domāšana, kas dominē Rietumos. Tā ir mantota gan ģenētiski, gan nostiprināta skolu ietekmē. Labējā smadzeņu puslodē norit galvenokārt tēlainā, vizuālā domāšana. Tā dominē Austrumu tautām — ķīniešiem, japāņiem. Katrā ziņā saskaņā ar komplementaritātes principu radošā domāšanā ir jābūt abām šīm pusēm.

Te ir piemērs — 1985. gadā mēs formulējām tā sauktā mazā molekulārā polarona modeli, lai aprakstītu lādiņu nesēju pārnesi molekulārā kristālā. Te veidojas paradokss: ja lādiņu nesēji ir pietiekami ilgi lokalizēti uz kādas molekulas, šī molekula pāriet jona stāvoklī. Bet neitrālā kristālā šāds jons nevar pārvietoties. Taču eksperimentāli šāda pārnese notiek. Tāpēc bija jārada molekulārā polarona modelis, kas praktiski nozīmē to, ka lādiņš polarizē arī apkārtējo molekulu svārstības. Tādā kārtā veidojas polarona mākonis, kas var pārvietoties kristālā. To visu var parādīt ar uzskatāmu, vizuālu modeli, kādā veidā elektriskais lādiņš mijiedarbojas ar tuvāko molekulu svārstību līmeņiem.

Mēs daudzus gadus sadarbojāmies ar manu čehu kolēģi profesoru Vladislavu Čapeku no Kārļa universitātes Prāgā. Viņš ir izcils teorētiķis, tipisks analītiskās domāšanas pārstāvis. Ļoti labi pārzina mūsdienu matemātiku, kas nav mana stiprā puse. Un mēs ļoti labi varējām sadarboties, tieši papildinot viens otru. Šo pašu parādību, ko es attēloju ar vizuālu modeli, Čapeks aprakstīja ar analītiskiem vienādojumiem. Tie ir tā sauktie hamiltoniāņi, ar kuriem var aprakstīt visas mijiedarbības formas kristālā. Tie dod iespēju klasificēt šīs mijiedarbības. Jūs varat izdalīt hamiltoniāņus, kas lokalizē lādiņu nesēju, no tiem, kas ir atbildīgi par lādiņu nesēju pārnesi, un novērtēt, kuri no šiem faktoriem ir dominējošie.

Šie piemēri parāda, ar ko atšķiras analītiskā un vizuālā domāšana.

Jāpiezīmē, ka Nilss Bors bija ģeniāls vizuālās domāšanas paraugs. Tāds pats bija arī Alberts Einšteins. Einšteins savā autobiogrāfijā apgalvo, ka jaunas parādības viņš vispirms redz vizuālos tēlos, dažkārt arī muzikālos tēlos. Un tikai pēc tam, kad viņš radīja vispārējo relativitātes teoriju, viņš šos vizuālos tēlus ielika matemātisku vienādojumu rāmjos, pie tā strādājot vairāk nekā septiņus gadus.

Vēl viena mūsdienu paradigma — gadījuma un nepieciešamības kategorijas. Agrāk uzskatīja, ka gadījums — tā ir mūsu nespēja cēloņsakarīgi izskaidrot parādības. Tagad uzskata, ka gadījums ir tikpat nozīmīga filozofiska un fizikāla kategorija kā nepieciešamība. Attīstoties jaunām integrālām zinātnes nozarēm, īpaši sinerģētikai, viens no tās radītājiem Hermanis Hakens formulēja to tā: “Gadījums un nepieciešamība — reālā pasaulē ir vajadzīgi abi.” Un tiešām sinerģētika, kā arī beļģu fiziķa Iļjas Prigožina radītā nelīdzsvaroto sistēmu termodinamika parādīja, ka gadījumam ir tikpat liela nozīme, ka tas ir ekvivalents pretmets nepieciešamībai.

Piemērs no mūsu pētījumiem. Lādiņu nesēju ģenerāciju un pārnesi var aprakstīt datorizētā eksperimentā, sekojot šim procesam uz kompjūtera ekrāna. Te parādās strikti determinētas lādiņu vidējās trajektorijas, kuras nosaka lauki — ārējais elektriskais lauks, jona kuloniskais lauks un frikcijas spēki. Un tajā pašā laikā parādās otrs komponents, kuru nosaka gadījuma, tā sauktie stohastiskie spēki. Ja sākumā lādiņa nesēji veido ļoti šauru paketi, tad, virzoties tālāk, pakete, pateicoties stohastiskiem spēkiem, izplūst, veidojot statistisku Gausa sadalījumu. Tātad, lai izprastu procesu kristālā, jāņem vērā kā determinēti, tā gadījuma faktori.

Un tagad es gribu pievērsties vienam no mūsdienu visizcilākajiem zinātniekiem amerikāņu fiziķim Marijam Gellam–Mennam, kurš pirmais sistematizēja vielas elementārdaļiņas un radīja t.s. kvarku teoriju, veiksmīgi izmantojot tieši metaforu loģiku. Te ir interesanti atzīmēt, ka iesākumā domāja, ka atoms ir nedalāms. Prakse pierādīja, ka atoms ir dalāms, ka tas sastāv no kodola un tam apkārt riņķojošiem elektroniem. Tālāk izrādījās, ka kodols sastāv no protoniem un neitroniem, bet ka arī protons, kas būtībā ir ūdeņraža atoma kodols, sastāv vēl no trim vēl mazākām elementārdaļiņām. Un Marijs Gells–Menns, kam piemita ārkārtīgi izteikta vizuālā domāšana, ieviesa krāsaino kvarku modeli. Saskaņā ar šo modeli protonu veido trīs dažādas krāsas kvarki — sarkanais, zaļais un zilais. Protams, tās ir tikai vizuālas metaforas, elementārdaļiņām nepiemīt krāsa. Bet šī metafora uzskatāmi parāda, kā, summējoties trim spektra krāsām, veidojas “balta” daļiņa, tas ir — protons. Tālāk šo kvarku protonā tur kopā tā sauktie gluoni (līmekļi), kuriem piemīt divas krāsas. Un tā divkrāsainais sarkani zaļais gluons satur kopā sarkano un zaļo kvarku. Jūs redzat, ka šinī gadījumā krāsai tiek piedota tāda pati loma kā elektriskam lādiņam. Kvarku krāsainība atļauj uzskatāmi izprast sarežģītos elementārdaļiņu procesus. Tā ir metaforu valoda. Un tieši par to Nilss Bors teica: “Ja mēs runājam par atomiem un molekulām, tad jālieto tāda valoda, kādu lieto dzejnieks. Arī dzejnieks necenšas notikumu aprakstīt vai pārstāstīt, tā vietā viņš rada tēlu vai metaforu.” Lūk, mūsdienu modernā zinātne lieto tieši šo metaforu loģiku, dzejnieku valodu. Vēl interesanti, ka jauno elementārdaļiņu teoriju Gells–Menns jau 1969. gadā nosauca par kvantu krāsu dinamiku, tā ienesot metaforu “krāsainība” šādā abstraktā teorijā.

Tas parādīja, ka atšķirībā no Ņūtona noslēgtās deterministiskās mehānikas jālieto kvantu fizikas priekšstati; tā ir atvērta sistēma. Atvērta tāpēc, ka tā balstās uz komplementaritātes, uz Lielo Patiesību pretmetu principiem. Un tieši šī iemesla dēļ izrādījās, ka kvantu fizikas principiem ir universāls lietojums. Sākumā tie tika radīti tikai atomu un molekulu struktūras un procesu aprakstam. Marijs Gells–Menns parādīja, ka kvantu fizikas principi ir lietojami arī elementārdaļiņu teorijā, bet slavenais angļu kosmologs Stīvens Hokings demonstrēja, ka kvantu fizikas principi ir izmantojami arī kosmisko parādību aprakstam.

Un tālāk ļoti interesanti pastāstīt, kā tad radās pats nosaukums “kvarks”. Jūs domājat, ka Gells–Menns to meklēja terminoloģijas vārdnīcā? Nekā tamlīdzīga! Viņam mīļš bija Džeimss Džoiss, viņš pāršķirstīja pēdējo Džeima Džoisa darbu “Finnegans Wake “, kurā, tāpat kā “Ulisā”, ir ārkārtīgi daudz jaunvārdu, tā faktiski ir jauna, bagātināta angļu valoda. Tāpat kā mēs runājam par Šekspīra angļu valodu, kā mēs runājam par Raiņa latviešu valodu, tā varam runāt par Džeimsa Džoisa angļu valodu. Un Gells–Menns nejauši uzšķīra kādu frāzi, kas skanēja tā: “Three quarks for master Mark.” Un viņam ļoti iepatikās vārds “kvarks”. Savā autobiogrāfijā Gells–Menns raksta, ka viņam tas atgādinājis kaijas kliedzienu virs jūras viļņiem. Redziet, cik tēlaini domā šis zinātnieks! Tālāk šiem kvarkiem viņš piedēvē vēl citas, tīri psiholoģiskas metaforas. Ir smaržīgie kvarki, dīvainie kvarki, šarmantie kvarki. Un nupat pēdējo kvarku saimē t.s. virsotnes kvarku atklāja tikai 1995. gadā. Šajā atklājumā Fermi elementārdaļiņu paātrinātāja laboratorijā piedalījās vairāk nekā 1000 zinātnieku. Un tā patiesi ir virsotne kvarku modelim.

Vēl interesanti ir tas, ka Marijs Gells–Menns pēc izciliem panākumiem elementārdaļiņu teorijā, par ko viņš 1969.gadā saņēma Nobela prēmiju, astoņdesmitajos gados nodibināja jaunu institūtu Santafē un ķērās pie sarežģītu kompleksu sistēmu un parādību izpētes. Gells–Menns nesen uzrakstījis ļoti interesantu grāmatu, tā iznākusi 1994. gadā un saucas “Quark and Jaguar”. Jaguāru, šo graciozo džungļu iemītnieku, Gells–Menns uzskatīja par metaforisku simbolu visam sarežģītajam.

Viens no Santafē institūta darbības virzieniem ir dažādu neorganisko un organisko sarežģīto sistēmu pētījumi. To vidū arī cilvēka jaunrades mehānismu pētījumi. Viņš savos semināros aicināja visu nozaru un disciplīnu pārstāvjus — fiziķus, ķīmiķus, matemātiķus, dzejniekus, gleznotājus, un kopā viņi sprieda par šīm problēmām. Un šeit Gells–Menns arī parāda, ka visi cilvēces izcilākie atklājumi ir atrasti intuitīvi, bet ne loģiski racionālās domāšanas ceļā. Tā Izakam Ņūtonam bija atklājumu brīnumgads 23 gadu vecumā, kad Kembridžā izcēlās mēris un viņš, aizbraucis uz vecāku lauku muižu, vientulībā un atšķirtībā dažu mēnešu laikā noformulēja visu savu vēlāko lielo teoriju pamatus.

Te viņš atklāja savus mehānikas pamatlikumus. Iedvesmots no krītoša ābola, radīja vispārīgās gravitācijas teorijas pamatus, atklāja diferenciālrēķinus, un, sadalot gaismu spektrā, arī krāsu teorijas pamatus.

Einšteinam līdzīgs brīnumu gads bija 1905. gads, kad viņš izdarīja trīs mūsdienu fizikas lielākos atklājumus, par katru no tiem viņš varēja saņemt Nobela prēmiju (bet saņēma tikai vienu), tai laikā viņš strādāja Šveicē, patentu birojā un bija vēl nevienam nepazīstams zinātnieks. Arī pats Marijs Gells–Menns atzīst, ka viņa kvarku atklājums bija pilnīgi intuitīvs, pēkšņs un negaidīts.

Un man bija ļoti patīkami šajā interesantajā grāmatā atrast ko tādu, kas liek padomāt. Proti, būdams vēl jauneklis, Gells–Menns iet pie sava tēva, kas bija ļoti izcils lingvists, un saka: “Zini, tēt, man šķiet visai absurdi, ka pasaulē ir tik daudz valodu! Viss būtu daudz vienkāršāk, būtu lielāka kārtība un nebūtu jāmācās valodas, ja būtu tikai viena — angļu valoda.” Un ko viņam atbild tēvs? Viņš atbild tā: “Dēls, apgaismības laikmetā XVIII gadsimtā dzīvoja tāds vācu filozofs un humānists vārdā Herders. Un viņš bija pirmais, kas parādīja pasaulei, ka ir divas visarhaiskākās valodas, kuras ir vistuvākās indoeiropiešu pirmvalodai — tās ir lietuviešu un latviešu valoda. Un Herders saskatīja arī to bagātību, kāda ir šo tautu folklorā.” Gells–Menns atzīmē, ka tas izraisīja šo mazo tautu nacionālo atmodu, viņš konkrēti min lietuviešu pirmo dzejnieku Donelaiti. Un tālāk Gells–Menns šajā grāmatā, kas pašreiz pasaulē ir viena no visvairāk lasītajām (bet man jābaidās, ka Rīgā šī mana grāmata ir vienīgā), raksta, ka ir patiesi priecīgs, ka šīs abas tautas — latvieši un lietuvieši — ir ieguvušas neatkarību un tāpēc to valodas saglabāsies. Gells–Menns uzsver, ka nepieciešama pasaules kultūras diversitāte, daudzveidība, ka jāsaglabā ne vien ģeneoloģiskie gēni, bet arī kultūras gēni. Un šo kultūras gēnu saglabāšana ir viens no nozīmīgākajiem Cilvēces uzdevumiem.

Vēl es gribu īsi apstāties pie ļoti skaista vizuālās domāšanas piemēra. Tas ir slavenais holandiešu grafiķis Maurits Ešers, kuram ir burvīgs darbs, kas saucas “Diena un Nakts”. Tajā viņš ļoti skaisti parādījis to pašu iņ un jan simbiozi jeb komplementaritātes principu. Tajā ir lidojoši balti un melni putni, kuri papildina viens otru. Tas ir rietumnieciski tverts un paplašināts daoiskais iņ un jan simbols.

Gribu apstāties pie vēl viena ļoti interesanta paradoksa, kas uzskatāmi sagrauj determiniskās mehānikas pamatpostulātus. Un tas ir fizikālais svārsts. Ja mēs iekārtu fizikālo svārstu izvirzām no līdzsvara stāvokļa, tas dziestošās svārstībās atgriežas līdzsvara stāvoklī. Šie procesi aprakstāmi mehāniskā determinisma ietvaros. Bet, ja jūs nostādāt šo svārstu labilā stavoklī — vērstu uz augšu, tam ir iespēja krist gan pa kreisi, gan pa labi, un te šajā visvienkāršākajā fizikālajā mehānismā tiek ieviesta statistiska nenoteiktība. Un apbrīnojami, ka tik daudzus gadsimtus ņūtoniskā determinisma pārstāvji negribēja redzēt pasauli ap sevi, arī šo vienkāršo svārsta paradoksu. Viņi apgalvoja: jā, mēs varam precīzi aprēķināt kaut vai simtiem gadu uz priekšu, kad aptumšosies Saule vai kad aptumšosies Mēness. Bet tajā pašā laikā viņiem neienāca prātā padomāt par to, ka tepat uz Zemes meteoroloģiskos apstākļus nevar noteikt pat divas trīs dienas uz priekšu, nerunājot par to prognozēšanu ilgākam laikam. Un kur nu vēl neprognozējamās zemestrīces un orkāni.

Pagājušā gadsimta beigās tika izsludināts interesants konkurss, ja nemaldos, to izsludināja Zviedrijas karalis. Konkursā lielu balvu varēja saņemt zinātnieks, kas atrisinās t.s. trīs ķermeņu problēmu, t. i., kā kustas planēta starp divām saulēm un kā tās trajektoriju aprakstīt deterministiskās Ņūtona mehānikas ietvaros.

Viskuriozākais, ka šo prēmiju saņēma izcilais franču fiziķis un matemātiķis Puankarē, kaut gan viņš pierādīja tieši pretējo, proti, ka planētas kustību starp divām saulēm nevar aprakstīt determinētas teorijas ietvaros, ka tā ir haotiska un neprognozējama. Ar to Puankarē faktiski izveidoja modernās haosa teorijas pamatus.

Tagad pāriesim pie meteoroloģijas, kur haosa teorija parādās visspilgtāk. Meteoroloģiskās haosa teorijas iedibinātājs ir amerikāņu fiziķis Eduards Lorencs. Arī Lorencs meteoroloģiskā haosa teorijas būtību izteica ar spilgtu vizuālu metaforu. Viņam bija ļoti interesants populārs referāts Amerikas zinātnes veicināšanas biedrībā. Šo referātu viņš nosauca tā: “Prognozējamība — tauriņa spārnu vēdas Brazīlijā izraisa orkānu Teksasā.” Tas tagad pazīstams kā “butterfly effect” — tauriņa efekts, kas izsaka to, ka, ja sistēma ir izteikti nelīdzsvarotā stāvoklī, pietiek ar mazāko fluktuāciju, nelielu grūdienu, lai sāktos katastrofāli neprognozējami procesi. Tā rodas zemestrīces, tā rodas lavīnas un orkāni. Bet šāds haoss nav totāls, tas ir zināmā mērā determinēts, tāpēc to sauc par determinēto haosu. Determinēto haosu virza t.s. dīvainie jeb haotiskie atraktori. Tā haosu meteoroloģijā kontrolē Lorenca vārdā nosauktais dīvainais atraktors, kas nosaka ciklonu un anticiklonu, kā arī orkānu veidošanos (sk. 3. zīm.).

Līdzīgi determinētais haoss darbojas visās bioloģiskās sistēmās, arī cilvēka smadzeņu darbībā. Pasaulē daudzas parādības ir haotiskas, bet parasti šajā haosā ir arī noteikta kārtība. Un tie ir dīvainie atraktori, kas šo kārtību ievieš.

Jaunajai haosa paradigmai vajadzēja arī jaunu ģeometriju. Un šī jaunā ģeometrija ir t.s. fraktāļu ģeometrija. Tā faktiski radās jau gadsimta sākumā, bet, kamēr nebija modernu kompjūteru, tā nevarēja attīstīties, un konvenciālie matemātiķi to vispār nepieņēma, uzskatot, ka fraktāļi ir kaut kādi monstri. Un neparastākais ir tas, ka tieši fraktāļu ģeometrija ir dabas ģeometrija, tā apraksta visas dzīvās dabas formas, daudzas mūsu orgānu formas, teiksim, fraktāļi ir cilvēka bronhi, fraktāļi veido sirds asinsvadus, fraktālas dabas ir mūsu smadzeņu nervu šūnas u.c. veidojumi.

Fraktāļu ģeometrijā ir pazīstami dažādi fantastiskas formas fraktāļi— Džulias, Mandelbrota u.c. fraktāļi. Pārsteidzoši ir tas, ka šādus fraktāļus iegūst no ļoti vienkārša vienādojuma: xm+1 = x2m + c1. Šī konstante c ir komplekss skaitlis, kas satur reālo un imagināro daļu.

Mainot šīs konstantes vērtības, no šī vienkāršā vienādojuma ar datorizētu iterāciju var iegūt visfantastiskākās figūras. Zīmējumā parādīts t.s. Džulias fraktālis, kas atgādina daudzgalvainu pūķi (sk. 4. zīm.).

Veidojoties fraktāļu struktūrām, tajos mijiedarbojas nenoteiktība un noteiktība, zināms determinisms un haosa elementi. Un visdīvainākais, ka šajās fraktāļu struktūrās parādās t.s. autosimilaritātes princips. Jūs teiksim, varat izgriezt kādu mazu gabaliņu no fraktāļa, atkal to palielināt un iegūt jaunas fraktāļu struktūras, un tā gandrīz līdz bezgalībai. Fraktāļi paši par sevi ir ļoti skaisti, kaut gan tie izraisīja diezgan lielu opozīciju no konvenciālo matemātiķu puses, kas fraktāļus nosauca par monstriem un uzskatīja tos par slimību, no kuras matemātika neatveseļosies.

Nobeigumā gribu ko darīt zināmu plašākai auditorijai. Šīs lietas, par kurām es šeit runāju, ir jau apkopotas darbā, ko tikko esmu pabeidzis. Tas ir septiņu gadu darbs, kas saucas “Lielo patiesību meklējumi”. Tās ir esejas par ideju un paradigmu vēsturi no senķīniešu dao filozofijas un dzenbudisma līdz mūsdienu kvantu fizikai, sinerģētikai, haosa teorijai un fraktāļu ģeometrijai. Šis darbs ir pabeigts, un es ceru, ka varbūt jau nākamajā gadā tas ieraudzīs dienas gaismu. Šo eseju pamattēma ir paradoksālais komplementaritātes princips, ka “Lielas Patiesības ir Patiesības, kuru pretmets arī ir Lielas Patiesības”.

Vislielāko ļaunumu cilvēcei ir nodarījuši tieši vienīgo patiesību pārliecinātie aizstāvji un karotāji. Jo kāds gudrais ir teicis: “Es ticu cilvēkiem, kas meklē patiesību, bet vairieties no tiem, kas saka, ka viņi zina patiesību.” Un, lūk, šīs vienīgās patiesības “zinātāju” ideoloģijas ir radījušas gan mūsu gadsimta baismīgos totalitārisma monstrus, gan reliģiskās sektas un diemžēl sektas arī zinātniskajā sabiedrībā.

Ja jūs gribat iet Lielo Patiesību ceļus, tad jebkurā mirklī jāvar uzstādīt sev jautājumu — bet varbūt ir otrādi? Un, ja jūs to spējat pajautāt, tad jūs esat uz pareizā ceļa. Bet, ja jūs par katru cenu cenšaties pierādīt, ka vienīgi jums ir patiesība, tad jūs jau esat iekļuvis vienīgo patiesību slazdā. Un tā labākā gadījumā ir tikai puse no patiesības.

Paldies par uzmanību!

2. zīm. Franču skulptora Antuana Pevsnera memoriālā skulptūra “Konstrukcija trešā un ceturtā dimensijā”, kas veltīta Nilsam Boram (1885 — 1962) Prinstonas universitātē, ASV

3. zīm. Meteoroloģisko haosu apraksta Lorenca dīvainais atraktors

4. zīm. Džulijas “daudzgalvainā pūķa” fraktālis

Akadēmiskā lekcija “Dažas mūsdienu fizikas filozofiskās problēmas” LZA pilnsapulcē Rīgā 1997.gada 21.novembrī, saņemot LZA Lielo medaļu. Pēc ieraksta diktofonā.