Absolutyzm i relacjonizm

Rozważmy obecnie kwestię ontologicznego statusu czasu w relacji do fizycznego świata zdarzeń. Czy czas jest kategorią bytu zdolną do samodzielnego istnienia, czy też jest bytowo zależny w stosunku do świata fizycznego? Pytanie to można zinterpretować w następujący sposób: czy możliwe jest istnienie czasu bez fizycznej zmiany? Czy możliwa jest sytuacja, w której zdarzenia zachodzące w pewnym interwale od t do t’ są jakościowo nieodróżnialne w kolejnych chwilach interwału, tj. dla każdego przedmiotu x i cechy P, x ma P w t1 zawsze i tylko wtedy gdy x ma P w t2 (jest to sytuacja tzw. zamrożonego wszechświata)? Można argumentować, że sytuacja taka jest empirycznie nieodróżnialna od sytuacji, w której interwał (t, t’) został zredukowany do punktu. W takim jednak razie oszczędność ontologiczna nakazuje przyjęcie interpretacji, która nie postuluje nadmiernej liczby bytów – w tym wypadku nieodróżnialnych fizycznie momentów. Jednakże Sydney Shoemaker sformułował argument, który pokazuje, że w pewnych sytuacjach wymóg prostoty może nakazywać przyjęcie istnienia interwałów czasowych bez zachodzącej w nich zmiany fizycznej. Rozpatrzmy hipotetyczny przykład Shoemakera: wszechświat składający się z trzech odrębnych regionów A, B i C. Doświadczenie wskazuje, że region A co 3 lata przechodzi okres „zamarznięcia” na rok, region B co cztery lata, a region C co pięć lat. Fakt „zamarznięcia” każdego z obszarów może być obiektywnie stwierdzony przez porównanie go z zewnętrznym, zmieniającym się otoczeniem. Jednakże z podanych reguł wynika, że co sześćdziesiąt lat wszystkie trzy regiony powinny ulec równoczesnemu zamarznięciu. To jednak nie może być stwierdzone empirycznie. Shoemaker wskazuje, że mamy do wyboru dwie hipotezy, z których jedna jest prostsza, gdyż przyjmuje proste prawo sukcesji zamarzania dla każdego regionu. Zatem powinniśmy przyjąć prostszą hipotezę i jej konsekwencję w postaci istnienia wszechświata, który nie zmienia się w niezerowym interwale czasu. To zaś, zdaniem Shoemakera, pokazuje, że istnienie czasu bez zmiany jest metafizycznie możliwe.

Problem stosunku czasu do świata fizycznego może być potraktowany jeszcze bardziej radykalnie. Możemy zadać pytanie, czy możliwe jest istnienie czasu „pustego”, tj. nie zawierającego żadnych fizycznych zdarzeń. Zauważmy, że definicja momentów jako klas zdarzeń równoczesnych, którą sformułowaliśmy w poprzednim wykładzie, wyklucza taką sytuację. Mimo to do pomyślenia jest potraktowanie momentów jako bytów niesprowadzalnych definicyjnie do zdarzeń, co otwiera możliwość istnienia momentów bez zachodzących w nich zdarzeń. Zauważmy, że czas pusty jest przykładem czasu, w którym nic się nie zmienia, lecz nie każdy czas bez zmiany jest czasem pustym. Stanowisko, które dopuszcza istnienie pustych momentów, nosi nazwę absolutyzmu lub substantywalizmu. Z kolei założenie, że istnienie momentów oraz czasu jest zależne od istnienia zdarzeń fizycznych jest określane mianem relacjonizmu. Warto zwrócić uwagę, że analogiczne stanowiska można sformułować w odniesieniu do przestrzeni. Absolutyzm w odniesieniu do przestrzeni przyjmuje, że punkty przestrzenne istnieją niezależnie od znajdujących się w nich obiektów, natomiast relacjonizm zakłada, że punkty przestrzenne i relacje między nimi są pochodzne względem relacji między obiektami fizycznymi.

Leibniz sformułował słynny argument przeciw absolutyzmowi a za relacjonizmem. Jeśli przestrzeń istnieje niezależnie od rzeczy, to dwa stany rzeczy różniące się tylko tym, że w jednym z nich wszystkie przedmioty we wszechświecie zostały przesunięte o metr w jedną stronę w stosunku do drugiego byłyby metafizycznie różne, ale empirycznie nieodróżnialne. Jest to jednak niezgodne z zasadą tożsamości przedmiotów nieodróżnialnych, a także z zasadą racji dostatecznej. Analogiczny argument można sformułować w wypadku czasu: należy w tym celu rozważyć dwa światy możliwe różniące się tylko tym, że jeden z nich zaczął się np. pięć minut wcześniej. Absolutysta musi się zgodzić z tym, że oba światy możliwe różnią się od siebie ontycznie (w jedym z nich dane zdarzenie z zachodzi w pewnym momencie m, a w drugim do samo zdarzenie zachodzi w innym numerycznie momencie m’, wcześniejszym od m o 5 minut). Jednakże różnica ta nie znajduje żadnego odzwierciedlenia w obserwowanych faktach – oba światy są empirycznie nieodróżnialne. Oprócz argumentu ze „statycznego przesunięcia” Leibniz rozważał również argument z przesunięcia dynamicznego. Rozważmy dwa światy, z których jeden pozostaje w spoczynku względem absolutnej przestrzeni, a drugi porusza się względem niej ruchem jednostajnym z daną prędkością. Nie istnieje empiryczna metoda umożliwiająca rozstrzygnięcie, w którym świecie de facto żyjemy. Leibniz stwierdza, że jedynym sposobem na zidentyfikowanie punktów przestrzennych i czasowych (momentów) jest ich charakterystyka za pomocą zachodzących w nich zdarzeń, a to prowadzi do koncepcji relacjonistycznej.

Stanowiska absolutystycznego w kwestii natury czasu i przestrzeni bronił Newton. Wskazał on na to, że istnieje sposób na empiryczne rozróżnienie ruchu względem absolutnej przestrzeni od spoczynku, ale stosowalny on jest tylko do pewnej klasy ruchów – mianowicie ruchów obrotowych. Argument Newtona z wiadrem opiera się na znanym fakcie występowania sił pozornych (odśrodkowych) w obracających się układach. Rozważmy wiadro napełnione wodą i zawieszone na linie. Woda i wiadro mogą obracać się względem siebie, ale tylko w jedym wypadku zaobserujemy, że powierzchnia wody staje się wklęsła z powodu sił odśrodkowych. Jest to sytuacja, w której woda obraca się „naprawdę”, a wiadro pozostaje stacjonarne. Jeśli natomiast wiadro obraca się względem stacjonarnej wody, nie obserwujemy wklęsłej powierzchni. Newton interpretuje te zjawiska jako wskazujące na istnienie absolutnej przestrzeni, względem której odbywa się ruch obrotowy. Argument Newtona był jednak krytykowany m.in. przez fizyka i filozofa Ernesta Macha. Mach wskazał na to, że dwie sytuacje opisane przez Newtona nie są idealnie symetryczne. W jednej z nich wiadro obraca się względem wody i pozostałych ciał we wszechświecie (gwiazd stałych), a woda pozostaje względem gwiazd stałych w spoczynku. W drugiej natomiast sytuacji woda obraca się względem gwazd stałych oraz wiadra. Argument Newtona byłby trafny, gdyby w pierwszym wypadku wiadro wraz z całym pozostałym wszechświatem obracało się względem wody. Jednakże taka sytuacja jest niemożliwa do uzyskania, a zatem nie wiemy, czy wtedy powierzchnia wody pozostałaby płaska czy wklęsła. Krytycyzm Macha jest czasem interpretowany jako mocne stwierdzenie, iż efekty sił pozornych (inercjalne) są wywoływane oddziaływaniem wszystkich mas we Wszechświecie, ale sam Mach raczej nie podzielał tej hipotezy jako nieweryfikowalnej empirycznie.

Możemy wyróżnić kilka wariantów stanowiska relacjonistycznego w kwestii natury przestrzeni i czasu. Najbardziej radykalne wydaje się stanowisko, zgodnie z którym czas i przestrzeń nie istnieją – istnieją tylko relacje czasoprzestrzenne między zdarzeniami. Jak jednak już wiemy, relacja równoczesności oraz relacja ko-lokacji mogą posłużyć do skonstruowania punktów przestrzennych i momentów czasowych jako klas abstrakcji. Dodatkowo można również zdefiniować punkty czasoprzestrzenne jako klasy abstrakcji od relacji koincydencji. Zatem nieco słabsze stanowisko relacjonizmu powinno dopuścić istnienie punktów czasowych i przestrzennych, ale tylko niepustych. Pozostaje jednakże kwestia niezajętych obszarów przestrzennych. Załóżmy, że świat składa się tylko z trzech równooddalonych od siebie przedmiotów. Czy nie należy przyjąć, że oprócz punktów przestrzennych zajmowanych przez owe przedmioty istnieją również punkty pomiędzy nimi? W takiej najsłabszej wersji relacjonizmu (relacjonizm modalny) punkty przestrzenne istnieją, gdy możliwe jest, aby były one zajęte przez pewien obiekt fizyczny (pewne zdarzenie). Powstaje jednak pytanie, czy relacjonizm modalny to jeszcze relacjonizm, czy może już absolutyzm.

Związki między filozoficznymi stanowiskami substantywalizmu (absolutyzmu) i relacjonizmu a fizycznymi teoriami czasu i przestrzeni nie są jednoznaczne. Klasyczne sformułowanie Netonowskiej teorii czasu i przestrzeni zakłada istnienie absolutnego czasu i absolutnej przestrzeni (położenia), a co za tym idzie, absolutnego pojęcia ruchu. Możliwe jest jednak sformułowanie teorii Newtona w tzw. wersji Galileuszowsko niezmienniczej, w której ruch jednostajny jest relatywny, a zatem nie ma pojęcia absolutnego spoczynku. Wyróżnione są jedynie ruchy przyspieszone. Szczególna teoria względności również wyróżnia fizycznie układy nieinercjalne, tzn. układy absolutnie przyśpieszające. Natomiast układy inercjalne są wszystkie równouprawnione. Obowiązuje zasada stałości prędkości światła we wszystkich układach inercjalnych, z której wynika, że pojęcie równoczesności zdarzeń zależy od układu odniesienia. Ogólna teoria względności została zaproponowana przez Einsteina jako próba wyeliminowania absolutnych elementów ze szczególnej teorii względności – chodzi tu głównie o absolutne przyspieszenie. Zasada równoważności Einsteina głosi, że układy nieinercjalne (przyśpieszające) są lokalnie nieodróżnialne od układów inercjalnych w polu grawitacyjnym. Mimo że relacjonizm stanowił zasadniczą filozoficzną motywację ogólnej teorii względności, konkretna postać Einsteinowskich równań pola ma konsekwencje niezgodne z postulatami relacjonizmu. Okazuje się, że istnieje rozwiązanie równań Einsteina opisujące pustą czasoprzestrzeń pozbawioną materii, co wydaje się przemawiać za substantywalizmem (możliwość istnienia czasoprzestrzeni niezależnie od świata fizycznego). Również możliwe jest znalezienie rozwiązania opisującego pojedynczy obracający się obiekt w pustej przestrzeni, co jak się wydaje łamie zasadę relatywności ruchu.