Nauka a wiara

W eksperymencie fizycznym nie są istotne oceny i wartościowanie zjawisk fizycznych, tak często stosowane w naukach humanistycznych. Zasadniczymi elementami doświadczenia fizycznego są:

• przygotowanie określonej sytuacji eksperymentalnej;
  
  
• pomiar czyli uzyskanie pewnego zbioru liczb określających wartości danej wielkości fizycznej (obserwabli) w ściśle określonych warunkach zewnętrznych. Nieuniknioną cechą każdego pomiaru jest niepewność pomiarowa. W celu jej minimalizacji stosuje się odpowiednie procedury zwane rachunkiem błędów;
  
  
• sprawdzenie powtarzalności uzyskanych wyników. Doświadczenie musi być nie tylko ilościowe, ale musi być powtarzalne. Nawet tak nadzwyczajne zdarzenie, jak fatimski cud słońca mający miejsce dokładnie 86 lat temu, nie może być częścią nauki ponieważ nie spełnia warunku powtarzalności.

Filarem nauk przyrodniczych, przede wszystkim fizyki, są więc dwa różne elementy: powtarzalny ilościowy eksperyment i interpretacja matematyczna uzyskanych wyników, czyli konstruowanie modeli matematycznych, które jakoś "rezonują" z doświadczeniem. Jeżeli mamy rezultaty określonego eksperymentu, konstruujemy teorię i sprawdzamy, czy wyniki teorii zgadzają się z eksperymentem. Jeżeli nie, to trzeba poprawić teorię i sprawdzać, czy ona funkcjonuje.

Drugim, obok ilościowego doświadczenia, filarem sukcesu fizyki jest matematyka, jedna z dwóch nauk formalnych. Najnowsza historia fizyki pokazała, że rola matematyki jest w niej bardziej doniosła i głębsza niż można było przedtem przypuszczać. Przypisanie zjawiskom właściwej struktury matematycznej (skonstruowanie adekwatnej teorii) ujawnia takie warstwy struktury wszechświata, do których bez pomocy matematyki nigdy byśmy nie dotarli. Tworzenie teorii fizycznej zawsze odbywa się poprzez stawianie hipotez w postaci odpowiedniej struktury matematycznej, na podstawie ogromnej wiedzy doświadczalnej nagromadzonej w trakcie całej historii fizyki. W nowoczesnych badaniach fizycznych oddziaływanie elementu matematycznego z doświadczeniem jest bardzo subtelne i wyrafinowane. Często tych dwu elementów w ogóle nie można jednoznacznie rozdzielić. Bez zmatematyzowanej teorii fizycznej nie wiedzielibyśmy: Co mierzyć? Jak mierzyć? Jak zinterpretować uzyskane rezultaty pomiaru i jak skonstruować aparaturę pomiarową?

U podstaw sukcesów fizyki leży także idea samoograniczenia. Fizyka odnalazła swoją tożsamość i rozpoczęła triumfalny pochód przez ciąg nieprawdopodobnych sukcesów, gdy zrezygnowała ze stosowania pytań, na które nie była w stanie udzielić odpowiedzi. To właśnie granica pytań, jakich nie należy stawiać, określa tożsamość fizyki. Metoda fizyki jest wysoce ascetyczna. Fizyka eliminuje zagadnienia, których, na danym etapie jej rozwoju, nie daje się sformułować w matematycznym języku teorii fizycznej i to w taki sposób, by na zadane pytanie można było odpowiedzieć za pomocą predykcji (prognozy) ilościowego eksperymentu.