Izvirni znanstveni članek UDK 167.7:53 Teorija razvoja znanosti - rast fizikalnih paradigm dr. STANISLAVJUŽNIČ, F ara 2, SI-1336 Vas IZVLEČEK Relativno moč posameznih fizikalnih paradigem sem ocenil v obdobjih, ko so si z različnimi razlagami nasprotovale pri pojasnitvi določenih problemov. Uporabil sem model razvoja znanstvenih paradigem v petih stopnjah, ki sem ga z nekaj nujnimi spremembami priredil po Toynbeejevem razvoju civilizacij. Obravnaval sem le rast; pr\>o od petih stopenj razvoja fizikalnih paradigem. Omejil sem se predvsem na rast statistične mehanike po krizi v razvoju starejše mehanične teorije toplote zaradi težav pri opisu atomov in molekul ter entropije v drugi polovici 19. stoletja. Dogajanje sem preučeval na več ravneh, upoštevajoč raziskave, objavljene v publikacijah različne odmevnosti. Stopnjevanje je končno pripeljalo do podrobnosti, ki so zajele prav vse objave o atomizmu, povezane s habsburško monarhijo, katere del smo bili tudi Slovenci. S takšno podrobno analizo sem izpostavil doslej pogosto zanemarjen slovenski prispevek k zgodovini fizike. Opisal sem splošne zakonitosti rasti fizikalnih paradigem. Ugotovil sem, da se raziskovalna prispevka v stari in v novi paradigmi zmanjšata v kratkem obdobju neposredno po tem, ko nova paradigma s svojim raziskovalnim prispevkom prekosi prispevek stare. Raziskovalno delo med rastjo različnih paradigem sem razdelil na teorijski, eksperimentalni in tehnološki del in ocenil razmerja med njimi. Nakazal sem ovire, ki onemogočajo analitični filozofiji večji vpliv na razvoj sodobne znanosti. Ključne besede: Kuhn, znanstvene revolucije, znanstvene paradigme, zgodovina fizike, Toynbee ABSTRACT THE THEORY OF SCIENCE DEVELOPMENT - THE GROWTH OF PHYSICAL PARADIGMS The article deals with a model of the science development distributed in five stages which was borrowed from Toynbee's research of the development of civilizations with some necessary modifications. We estimated relative strength of physical paradigms in the periods, when they compete with each other by opposite descriptions of particular problems. We researched just the first of the five stages of development, the growth of physical paradigms. We limited ourselves mostly on the growth of statistical mechanics during the crisis of development of older mechanical theory of heat dealing with the atoms and entropy in the second half of l^th century. IV«' researched this event by considering the publications in the media of different influence. At the end we used all published works connected with Habsburg monarchy including the lands inhabited by Slovenes. By such details we also exposed Slovene pari in the development of physics, which was often underestimated in the past. Above all we tried to discover the laws, that should hold good by the growth of physical paradigms. We found that the total research contributions of the old and new paradigm diminished shortly after the research contribution of the new paradigm surpassed it's older competitor. The research contributions were divided among the theory, experiment and technology. The ratios among tliem were estimated for the growths of different paradigms. We pointed out the obstacles that prevent analytical philosophy from having greater influence on the development of modern science. Key words: Kultn, scientific revolutions, scientific paradigms, history of physics, Toynbee 1) UVOI) Po Hermanu von Helmholtzu (1821-1894) je bilo fiziko mogoče razdeliti na štiri panoge: Mehaniko, optiko ali nauk o Svetlobi, Elektriko in Magnetizem ter nauk o 7'oploti. V njih seje razvilo trinajst paradigem: antična mehanika (Ml), Nevvtonova, pozneje analitična mehanika (M2), Newtonova korpuskularna optika (SI), transverzalna valovna optika s teorijo polja (S2), elektrostatika (UMI), elektrodinamika (FM2), elektromagnetizem s teorijo polja (EM3), Blackova in Laplaceova teorija toplote s Fourierovo teorijo prevajanja (TI), mehanična teorija toplote s kinetično teorijo molekul (T2) ter statistična in kvantna mehanika (T3). Zadnja je v 20. stoletju skupaj s teorijo relativnosti vplivala tudi na razvoj vseh drugih panog fizike v paradigmah M3, S3 in EM4. 2) METODA RAZISKOVANJA Raziskovanje je potekalo v treh stopnjah: (1) Delo 740 fizikov (Asimov, 1978) sem razporedil v 4 fizikalne panoge.1 Vsaki panogi sem pripisal 3 ali 4 paradigme, ki so se razvijale skozi 5 bolj ali manj ločenih stanj: rast, zlom, univerzalnost, Arizo in prevrat ali revolucijo. Obdobje pred uveljavitvijo katerekoli paradigme v določeni panogi sem po Kuhnu imenoval pred-paradigmatsko, obdobje nastajanja prve paradigme pa genezo (Toynbee, 1962; Južnič, 1985a; IJle, 1992, 148; Kuhn, 1998). V Štirih fizikalnih panogah sem spremljal 8 polno razvitih paradigem. Druge še niso dosegle končne stopnje razvoja, začetna stanja prve paradigme mehanike pa spadajo v antiko. (2) Raziskovanje sem stopnjeval tako, da sem uporabil Brushov (1976) popis objavljenih del med rastjo paradigme T3 ter (isti del rasti, zloma in predvsem univerzalnega stanja paradigme T2, ki je obravnavala atomistiko. Število in kakovost objavljenih del natančneje ponazarjata razvoj, saj je posamezne razprave lažje oceniti od njihovih avtorjev. 1 Asimov popis sem dopolnil Se /. osmimi fiziki Benjamin Wilson (1708-1788, HM), Rudjcr HoSkovi4 (17111787, M), William Watson (1715-1788, EM), Pierre-Charles Lcmonnier (1717-1790, EM), Denis Poisson (1781 1840, T in S), Gabriel Lime (1795-1870. T), Emile Clapeyron (1799-1832, T) in Carl Holumann (1811 !8(i5,T). (3) Podrobneje sem raziskal dogodke ob zamenjavi paradigme T2 s T3. Brushov popis sem dopolnil z deli, tiskanimi na območju habsburške monarhije in z drugje objavljenimi deli raziskovalcev iz teh dežel med leti 1855-1875 (vključno). Tako sem opazil manj znano jalovo rast atomizma v T2, ki je sledila zlomu paradigme T2 ob problemih entropije ter eksperimentalnega raziskovanja atomov in molekul. Vzporedno sem raziskal še razvoj atomizma v T3 ter medsebojne vplive med raziskovalci paradigem T2 in T3 na območju habsburške monarhije. Že površni pregled brez obravnave objavljenih del kaže zveze in sorodnosti med posameznimi paradigmami ter ideje in poskuse, ki so botrovali nastanku in razvoju novih stanj paradigme. Popis Asimova (1) omogoča primerjavo posameznih paradigem oziroma njihovih stanj po moči in trajanju. Brushov popis (2) sem uporabil za raziskovanje razvoja fizikalne atomistike v T2 in T3 ter vzrokov in okoliščin za prevlado T3. Dopolnjen Brushov popis z objavami, povezanimi s habsburško monarhijo (3), je sliko še dopolnil. Natančnost obravnave sem povečeval v treh korakih: (1) Vse panoge in njihova stanja (8 ■ 5 (+5 nepopolnih)) med leti 1650-1900. (2) Del razvoja paradigme T2 in rast T3 med leti 1800-1900. (3) Del dezintegracije univerzalnega stanja T2 (atomistike) in zgodnja rast T3 med leti 1855-1875 (vključno) v habsburški monarhiji. Najprej sem obravnaval fizikalne ideje, za njimi avtorje naštete pri Asimovu (1) in nato še njihova objavljena dela po Brushu ter dopolnjene Brushove ocene njihove kakovosti (2). Za konec sem si prihranil še popoln popis objavljenih del v habsburški monarhiji med leti 1855-1875 (3). Nasprotje med T2 in T3 se je najprej pokazalo ob razlikah med mehaničnim in statističnim opisom entropijskega zakona. Statistični pristop je z delom Škota Jamesa Clerka Maxwella (1831-1879) in Avstrijca Boltzmanna (1844-1906) prevladal nad idejami Nemca Clausiusa (1822-1888), ki jim je na začetku raziskovalne poti sledil tudi Boltzmann (1866). Opis tekmovanja med paradigmama se v osnovnih potezah ni oddaljil od pričakovanj, razen kolikor sem kinetično teorijo plinov z razpravami o atomih v prvotnem modelu štel k T3 (Južnič, 1985a, 286), po obravnavi Brushovega (1976, 705-769) popisa pa jo opisujem kot univerzalno paradigmo T2. V popravljenemu modelu je bil skupni teorijski in eksperimentalni raziskovalni prispevek v T2 skoraj trikrat večji od T3.2 Še večje so bile razlike med Številoma raziskovalcev obeh paradigem. Del razlike je nastal zaradi razvoja paradigme T3 v 20. stoletju, ki ga po Brushu (1976) nisem upošteval in sem tako zanemaril celotno revolucijo in raziskovalne prispevke ob koncu drugih stanj T3. 3) MOČ RASTI IN DRUGIH STANJ PARADIGEM Če so bili novo odkriti oziroma predparadigmatski pojavi enako tuji osnovnim postavkam paradigem, ki so si prizadevale za njihovo razlago, je izid tekmovanja določal relativno moč (elan) paradigem. Takšna soočanja nasprotujočih si teorij omogočajo sestavo "elanske vrste" paradigem (Južnič, 1985a, 288-289; Ule, 1998, 207):3 2 Raziskovalnega prispevka v tehnologiji Brush ni obravnaval. 1 /. zaictnicami so označena liidi stanja paradigem v Biologiji in Aemiji Leto Pojavi (tehnologije) Relativna moč nasprotujočih si paradigem 1600-1619; 1687 Privlačna sila med nebesnimi telesi Mik < Mlu; Mlu < Mlp (Galileo; Newton) Svetlobni eter Mlu < Sip 1700-1750 Gorenje in segrevanje Klu < M2r 1750; 1789-1800 Elektrika v ozračju in pod površjem M2r < EMlr; B2u