Čitalac će se možda zapitati zašto prvi deo knjige o istoriji i epistemologiji jedne naučne discipline počinje odeljkom o ekonomiji. Ekonomske granice naučnog, a posebno eksperimentalnog istraživanja, neizbežne su. One se u suštini odnose na granične uslove koji karakterišu svaki eksperimentalni projekat te na odabrane hipoteze koje se proveravaju eksperimentima ili na eksperimentima indukovane hipoteze. Ti uslovi primoravaju na određene izbore koji se pre svega tiču osmišljavanja eksperimentalnog aparata i upravljanja njime, što zauzvrat doprinosi formiranju specifičnog epistemološkog konteksta istraživanja.
Bilo bi idealno kada bismo za svaku hipotezu koju proveravamo mogli da izgradimo odgovarajući eksperimentalni aparat, toliko veliki i moćan da njime možemo da izvršimo proveru. U nekim slučajevima, na primer kad valja proveriti neke kosmološke hipoteze, morao bi se koristiti aparat veličine celokupnog univerzuma. Ipak, čak i testiranje mnogo skromnijih hipoteza često je neostvarivo kad se sagleda realna ekonomija društva u kome se eksperimentisanje odvija.
U stvari, odnos između bogatstva ekonomije koja obezbeđuje sredstva i resursa koji su u toj ekonomiji na raspolaganju za naučna istraživanja, značajno je varirao tokom istorije savremene nauke. Takođe je varirao i broj projekata finansiranih iz raspoloživog fonda za naučna istraživanja. Ponekad će većinu raspoloživih resursa apsorbovati samo jedan projekat ili svega nekoliko projekata. To se desilo s projektom Menhetn. Videćemo da je ovaj projekat, odnosno način na koji je organizovan i finansiran, iz niza međusobno povezanih razloga predstavljao model za razvoj posleratne fizike visokih energija. Mnogo stariji primer jednog tako velikog naučnog projekta bio je Uranijenburg Tiha Brahea, a projekat sekvenciranja ljudskog genoma je još jedan, svežiji primer, ovog puta iz biologije. Veliki broj projekata i laboratorija može istovremeno napredovati uz korišćenje budžetskih sredstava namenjenih za nauku. Razmotrićemo ovu tezu kroz istoriju kvantne mehanike, a slično se desilo i s naukom širom Evrope u 17 veku, na početku naučne revolucije.
Na ograničenja koja nastaju usled ekonomskih faktora može se uticati povećanim angažovanjem naučnika. Oni uvek mogu da lobiraju za još veći deo kolača nacionalnog budžeta ili za više privatnih donacija. Posebne okolnosti kao što su, recimo, nadolazeći rat, mogu da pogoduju ovakvoj strategiji. Ali granični ekonomski uslovi mogu da se menjaju na ovaj način samo donekle, jer je za naučnike bolje da se posvete onome za šta su mnogo više zainteresovani i što najbolje poznaju, a to je bavljenje naukom, a ne prikupljanje novca. U stvari, ponekad samopouzdanje naučnika u pogledu značaja njihovog istraživanja, za koje misle kako bi se trebalo fi ansirati, može biti kontraproduktivno ako se koristi kao strategija za dobijanje novca. Poznat je slučaj te vrste oglušivanje ame- ričkog Kongresa na apel Stivena Vajnberga. Vajnberg je smatrao kako država treba da fi ansira planirani hadronski kolajder, koji bi koštao više milijardi dolara, ne zato što ispunjava poseban društveni cilj, nego zato što predstavlja poduhvat koji čini ljudsko postojanje vrednim.2
Mi ćemo videti da je takvim ekonomskim parametrima omeđeno ostvarivanje vrlo specifičnih ciljeva u fizici, odnosno epistemološki kontekst u kojem se tumače rezultati istraživanja. Svakako, ukoliko ne razumemo ekonomske uslove, nismo u stanju da sasvim shvatimo zašto i kako takvi konteksti nastaju niti koliko suštinski različiti mogu da budu, kao i obratno. Takva vrsta analiza je, uopšteno govoreći, metodološki poželjna: samo ako pažljivo pratimo ekonomske uslove istraživanja, možemo biti sigurni da smo uzeli u obzir sve glavne elemente epistemološkog konteksta. Komparativna istorijsko-sociološka analiza idealno je sredstvo pomoću kojeg možemo da formulišemo rafinirane epistemološke kategorije koje karakterišu eksperimenti- sanje i za koje smo prvenstveno zainteresovani.
Tehnologija
Tehnološka ograničenja idu ruku podruku s ekonomskim ograni- čenjima do određene tačke. Eksperimentalna aparatura u početku zavisi od nivoa postojećeg tehnološkog napretka, ali veoma često eksperimentalni dizajn pokreće inovacije u tehnologiji, uvođenjem novih tehnologija. Iako je spektar raspoloživih sredstava za naučna istraživanja, u celini i za specifične eksperimentalne projekte, prilično jasan u datom kontekstu, ne može se predvideti kakve inovativne eksperimentalne tehnike mogu eksponencijalno smanjiti troškove željenog eksperimenta. A ponekad eksperimentalna istra- živanja u određenoj oblasti rezultiraju pravom eksplozijom inovacija koje uvode raznovrsne tehnike i instrumente. U takvim okolnostima dugotrajni problem koji se naizgled nije mogao rešiti sredstvima iz važećih budžeta za nauku odjednom postaje direktno rešiv. Razmatranje prirode atoma s kraja 19. veka, koje se činilo kao problem nedostupan eksperimentisanju i nešto što bi trebalo prepustiti metafizičkoj spekulaciji, postalo je namah predmet eksperimentalne pomame upravo zahvaljujući inovativnim tehnikama. Slično tome, pronalazak mikroskopa i teleskopa omogućio je uvid u svetove veoma malih i veoma udaljenih prirodnih pojava, što je samo generaciju ranije bilo nezamislivo. Nedavno otkriće fenomena gravitacionog sočiva otvo- rilo je mogućnost eksperimentisanja na galaktičkom nivou, dok bi i pomisao na to pre samo nekoliko decenija delovala smešno. I mi ćemo uskoro videti da je razvoj kvantne mehanike počivao na nizu supstancijalnih eksperimentalnih inovacija.
U nekim drugim slučajevima do važnih otkrića dovodi kontinu- irani napredak eksperimentalnih tehnika koje već postoje. Postepeno povećavanje optičkih teleskopa rezultiralo je otkrićem crvenog pomaka i naknadnim gomilanjem evidencije u korist teze da ta pojava stvarno postoji, kao i potvrdom kosmološke hipoteze o inflatornom svemiru. Slično tome, povećavanje moći mikroskopije počelo je od ideje o živim ćelijama i njihovim posmatranjem, a dovelo je do vizuelnih predstava atoma. Razvoj fizike visokih energija, koji je naša tema, već decenijama se uglavnom oslanja na poboljšanje korak po korak postojećih eksperimentalnih tehnika. Odluke povezane ne samo s ekonomskim i organizacionim razlozima, nego i s teorijskim, kreću se u rasponu od nade i neizvesnosti u pogledu rezultata inovativnih tehnologija koje mogu da dovedu do velikih poboljšanja, sve do postojanog postepenog unapređenja postojećih tehnika i instrumenata. Kao što ćemo videti, način razrešenja ove dileme s kojom se naučnici suočavaju predstavlja ključni faktor koji doprinosi obli- kovanju epistemološkog konteksta eksperimentalne fizike.
Društvena organizacija
Kao ni mnoge oblasti biologije i drugih posebnih nauka, fizika čestica već dugo ne liči na romantičnu viziju iz kuhinjskih naučnih ekspe- rimenata. U eksperimentalnoj fizici čestica proporcije eksperimentalnih aparata dosegle su neverovatne razmere. Sada su to građevine desetinama kilometara duge i visoke kao višespratnice, koje pokreću i na kojima rade male armije od hiljada fizičara, tehničara i admi- nistratora. Za funkcionisanje najnovijeg projekta LHC-a u CERN-u neophodno je da je u njega uključeno oko deset hiljada fizičara čestica -praktično svaki takav fizičar iz Evrope. Oni se bave dizajnom projekta i instrumenta, samim radom i analizom rezultata.
Mada je visok nivo organizacione složenosti u laboratorijama za fiziku čestica postignut prilično rano, laboratorije su se razlikovale po strategijama upravljanja, procesu donošenja odluka i ulogama koje je tehničko osoblje imalo u njima. Ove razlike su postale veoma važne 70-ih godina, pre svega pri donošenju odluka koje su oblikovale epistemološki kontekst u kom su eksperimenti izvođeni. Gledano iz tog ugla, uloga eksperimenta bila je značajno drugačija u različitim laboratorijama i u različitim fazama osmišljavanja eksperimentisanja. Proces analize razlikovao se u pogledu obuke ljudi koji su bili angažovani u njenim različitim stadijumima, a razlikovali su se i proces dizajniranja aparata i izbor predloženih eksperimenata. Motivisanost da se osmisli nešto novo zavisila je od organizacione strukture, a dostupna sredstva korišćena su na suštinski drugačije načine. Kao što ćemo videti, sve to je dovelo do pojave vrlo specifičnih epistemoloških konteksta i posledica po status eksperimentalnih rezultata i teorijski potencijal. Nasuprot tome, eksperimentatori aktivni tokom ranog razvoja kvantne mehanike, perioda koji neposredno prethodi razvoju fizike visokih energija (FVE), bili su pošteđeni dejstva takvih složenih faktora. Oni su i dalje radili u nekoliko malih, autonomnih laboratorija koje su predvodili pojedinci. Neki složeniji aspekti organizacije istraživanja već su se ogledali u načinima finansiranja takvih laboratorija – na primer, ko će biti finansiran i u kojoj meri, da li će finansiranje biti ravnomerno ili će se novac iz budžeta dodeljivati samo nekim laboratorijama koje u datom trenutku izgledaju kao da obećavaju itd. – ali te laboratorije po svojoj organizaciji i dalje veoma podsećaju na nauku 17. veka. Prelazak na eksperimentalnu fiziku u velikim laboratorijama i, nakon toga, u tzv. megalaboratorijama, doveo je do brojnih izazova u organizaciji: oni su uslovili ili motivisali specifične odluke koje su zatim oblikovale epistemološki kontekst kao i ključna pitanja kojima su se fizičari bavili.
Teorija
Eksperimentalni aparat finansiran je iz raspoloživih budžetskih sredstava, ali je osmišljen i dizajniran na osnovu trenutnog znanja o fizičkim fenomenima; često je konstruisan da bi proverio veoma specifične teorijske posledice. Tako su eksperimenti iz 80-ih godina u CERN-u, sa česticama odgovornim za slabe sile, izvođeni s dva velika, veoma skupa detektora izgrađena samo u tu svrhu. U tim eksperimentima se istraživao vrlo uzan domen energija u kojem je postojeća teorija predvidela postojanje takvih čestica (W i Z bozona). Međutim, aparat je ponekad konstruisan da istraži veliki broj naizgled nepovezanih pojava koje ne objedinjuje nikakva teorija. Faradej je započeo konstrukciju brojnih instrumenata za proučavanje magnetnih i električnih fenomena mada je imao samo nejasnu predstavu o tome kako bi oni mogli da se dovedu u vezu. Uticaj trenutno prihvaćene teorije na dizajn eksperimenata u većini slučajeva se nalazi između ova dva ekstrema. Postojeće dominantne teorije, uključujući i teoriju koja bi trebalo da bude eksperimentalno proveravana, obično igraju važnu ulogu u kreiranju i vođenju eksperimenta. Drugim rečima, razumevanje i operisanje aparatom i tumačenje rezultata usko su povezani s poznavanjem teorije.
Ipak, istraživači se najviše nadaju upravo tome da će naći pojave koje su u suprotnosti s dominantnom teorijom ili pojave koje teorija ne predviđa. Neuspešno predviđanje podstiče na razvoj novih teorija, a iznenađujuća otkrića i nepredviđene pojave obezbeđuju osnovu za napredak teorije. Takvi krupni pomaci merilo su naučnog napretka, a periodi bez njih često su označeni kao periodi krize.
Ali nije lako postići takve preokrete. Oslanjanje na teoriju u eksperimentisanju jeste mač s dve oštrice: ono omogućuje da se eksperimenti izvode u dobro shvaćenom režimu detekcije, ali ukoliko je preterano, može da spreči eksperimentalna, a samim tim i teorijska dostignuća, i to tako što sprečava inovacije i istraživanja više aspekata relevantnih fenomena. Mi ćemo istražiti balans između teorije i eksperimenta: koliko prefinjen mora da bude i kako se može uspostaviti. Videćemo kako su se, posle Drugog svetskog rata, ekonomski, tehnološki i organizacioni uslovi na različite načine kombinovali u kvantnoj mehanici i u fizici čestica, definišući poseban odnos između teorijskih osnova i eksperimentisanja i stvarajući posebne, bitno različite epistemološke kontekste koji su sa sobom nosili epistemološka ograničenja i prednosti. Takvi konteksti rezultat su nuž- nosti do kojih su doveli navedeni uslovi, ali i rezultat rasuđivanja i odluka motivisanih specifičnim ciljevima, opredeljenih za pojedine epistemološke kompromise koje su granični uslovi nametnuli.
2 Drugi faktori su mogli da budu odlučujući u ovom slučaju npr. korupcija u konzorcijumu za izradu superprovodnog superkolajdera (SSC – Superconducting Super Collider), kao i odluka CERN-a da izgradi veliki hadronski kolajder (LHC – Large Hadron Collider).
Izvod iz knjige Trnovit put do Higsovog bozona Slobodana Perovića u izdanju Heliksa.