Are physical effective theories the reliable strategy for achieving certain knowledge?

Main Article Content

Marek Szydłowski
Paweł Tambor

Abstract

The paper presents the methodology of effective theories as a strategy used in the process of development of modern physics to reach a final theory. We present the definition and characteristic features of an effective theory, as well as the answer to the question of whether and what kind of scenario of reaching a final theory is realized by contemporary physics. We argue that the process of development of physics in the direction of a final theory is potentially final, i.e. expressible in the conceptual schema of effective theories and as such it is convergent to a final theory. In each effective theory there are physical constants, however, whose status differs from logical constants. They have a dimension (length, energy, etc.) and are used to compare physical quantities. The structure of relevant effective theory can be interpreted in the epistemological framework of approximated truth theory. In the case study of cosmological models, the sequence of models is convergent to potentially true model. The Standard Cosmological Model is the theory of the structure and dynamics of the Universe.

Article Details

Section
Articles

References

Arnold, V.I., 1981. Metody matematyczne mechaniki klasycznej (P. Kucharczyk, Tłum.). Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe.

Bain, J., 2013. Emergence in effective field theories. European Journal for Philosophy of Science [Online], 3(3), ss. 257–273. Dostępne na: https://doi.org/10.1007/s13194-013-0067-0 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Barrow, J.D., 2007. New Theories of Everything: The Quest for Ultimate Explanation [Online]. Oxford; New York: Oxford University Press. Dostępne na: [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Butryn, S., 2011. Czy kosmologiczna osobliwość początkowa jest ostateczną granicą nauki? Nauka w filozofii: oblicza obecności, seria: Archai: filozofia a nauka. Warszawa: Wydawn. IFiS PAN, ss. 67–76.

Butterfield, J., 2014. Reduction, emergence, and renormalization: Journal of Philosophy [Online], 111(1), ss. 5–49. Dostępne na: https://doi.org/10.5840/jphil201411111.

Butterfield, J. i Bouatta, N., 2015. Renormalization for philosophers. Metaphysics in Contemporary Physics, seria: Poznań Studies in the Philosophy of the Sciences and the Humanities 104. Leiden: Brill-Rodopi, ss. 437–485.

Cao, T.Y., 1999. Why are we philosophers interested in quantum field theory? Conceptual Foundations of Quantum Field Theory. Cambridge; New York: Cambridge University Press, ss. 28–33.

Cao, T.Y. i Schweber, S.S., 1993. The conceptual foundations and the philosophical aspects of renormalization theory. Synthese, 97(1), ss. 33–108. [Ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Castellani, E., 2002. Reductionism, emergence, and effective field theories. Studies in History and Philosophy of Modern Physics [Online], 33(2), ss. 251–267. Dostępne na: [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Czarnocka, M., 1996. Modyfikacje klasycznego pojęcia prawdy. Filozofia Nauki, 4(5), ss. 103–114.

Drăgănescu, M., Roy, S. i Kafatos, M., 2004. Effective theories and the phenomenological information. Noesis: Travaux du Comite Roumain d’Histoire et de Philosophie des Sciences [Online], 29, ss. 9–25. Dostępne na: [ostatni dostęp: 7 lipca 2020].

Duff, M.J., 2014. How fundamental are fundamental constants? arXiv:1412.2040 [gr-qc, physics:hep-ph, physics:hep-th, physics:physics] [Online]. Dostępne na: https://doi.org/10.1080/00107514.2014.980093 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Georgi, H., 1993. Effective Field Theory. Annual Review of Nuclear and Particle Science [Online], 43(1), ss. 209–252. Dostępne na: https://doi.org/10.1146/annurev.ns.43.120193.001233 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Golbiak, J. i Szydłowski, M., 2005. Kosmologia klasyczna a kosmologia kwantowa. Filozofia Nauki [Online], 13(3(51)), ss. 39–55. Dostępne na: [ostatni dostęp: 7 lipca 2020].

Hartmann, S., 2001. Effective field theories, reductionism and scientific explanation. Studies in History and Philosophy of Modern Physics [Online]. Spacetime, Fields and Understanding: Persepectives on Quantum Field, 32(2), ss. 267–304. Dostępne na: https://doi.org/10.1016/S1355-2198(01)00005-3.

Heller, M., 1969. Ewolucyjny charakter seryjnych modeli wszechświata. Roczniki Filozoficzne / Annales de Philosophie / Annals of Philosophy, 17(3), ss. 59–68.

Horgan, J., 1999. Koniec nauki czyli o granicach wiedzy u schyłku ery naukowej (M. Tempczyk, Tłum.). Warszawa: Prószyński i S-ka.

Kane, G.L., 2006. Supersymetria: supersymetryczne cząstki i odkrywanie podstawowych praw przyrody (A. Krzysztoń i T. Krzysztoń, Tłum.), seria: Na Ścieżkach Nauki. Warszawa: Prószyński i S-ka.

Kaplan, D.B., 2000. Effective field theory for nuclear physics. Nuclear Physics A [Online], 663-664, ss. 155c–164c. Dostępne na: https://doi.org/https://doi.org/10.1016/S0375-9474(99)00583-7.

Kim, C., 1998. Wilson Renormalization Group and Continuum Effective Field Theories. arXiv:hep-th/9810056 [Online]. Dostępne na: [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Kim, J., 1999. Making sense of emergence. Philosophical Studies (An International Journal for Philosophy in the Analytic Tradition) [Online], 95(1), ss. 3–36. Dostępne na: [ostatni dostęp: 18 lipca 2017].

Morrison, M., 2005. Approximating the real: the role of idealizations in physical theory. Idealization XII: Correcting the Model [Online], seria: Poznań Studies in the Philosophy of the Sciences and the Humanities 86, ss. 145–172. Dostępne na: [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Morrison, M.C., 1998. Modelling nature: between physics and the physical world. Philosophia Naturalis, 35(1), ss. 65–85.

Perko, L., 1996. Differential Equations and Dynamical Systems [Online], seria: Texts in Applied Mathematics. New York: Springer-Verlag. Dostępne na: https://doi.org/10.1007/978-1-4613-0003-8.

Perlmutter, S. i in., 1998. Discovery of a supernova explosion at half the age of the Universe. Nature [Online], 391(6662), ss. 51–54. Dostępne na: https://doi.org/10.1038/34124 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Popper, K.R., 2002. Wiedza obiektywna: ewolucyjna teoria epistemologiczna (A. Chmielewski, Tłum.). Wyd. 2, seria: Biblioteka Współczesnych Filozofów. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

Riess, A.G. i in., 1998. Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant. The Astronomical Journal [Online], 116(3), ss. 1009–1038. Dostępne na: https://doi.org/10.1086/300499 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Smolin, L., 2008. Kłopoty z fizyką: powstanie i rozkwit teorii strun, upadek nauki i co dalej (J. Kowalski-Glikman, Tłum.), seria: Na Ścieżkach Nauki. Warszawa: Prószyński i S-ka.

Smolin, L., 2015. Czas odrodzony: od kryzysu w fizyce do przyszłości Wszechświata (T. Krzysztoń, Tłum.), seria: Na Ścieżkach Nauki. Warszawa: Prószyński Media.

Sokołowski, L.M., 2006. Teorie efektywne i emergencja fizycznego obrazu świata. W: M. Heller i J. Mączka, red. Struktura i emergencja. Kraków; Tarnów: Polska Akademia Umiejętności; Ośrodek Badań Interdyscyplinarnych przy Wydziale Filozoficznym PAT w Krakowie; Wydawnictwo Diecezji Tarnowskiej Biblos, ss. 121–139.

Such, J., 1975. Czy istnieje experimentum crucis?: problemy sprawdzania praw i teorii naukowych: studium metodologiczne. Warszawa: PWN.

Such, J., 2014. Na czym polega piękno ogólnej teorii względności. Studia Metodologiczne, 33, ss. 45–62.

Szydłowski, M., 1982. Metoda ensemble Wszechświatów w kosmologii relatywistycznej. Lublin: praca doktorska.

Szydłowski, M., 1983. Filozoficzne aspekty pojęcia stabilności. Analecta Cracoviensia, 15, ss. 13–24.

Szydłowski, M., 2007. Cosmological zoo – accelerating models with dark energy. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics [Online], 2007(09), ss. 007–007. Dostępne na: https://doi.org/10.1088/1475-7516/2007/09/007 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Szydłowski, M. i Kurek, A., 2007. Towards classification of simple dark energy cosmological models. International Journal of Geometric Methods in Modern Physics [Online], 4, ss. 313–323. Dostępne na: https://doi.org/10.1142/S0219887807002016 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Szydłowski, M. i Tambor, P., 2008. Model kosmologiczny (LCDM, CDM) w schemacie pojęciowym efektywnych teorii Wszechświata. Filozofia [Online], 16(3), ss. 119–139. Dostępne na: [ostatni dostęp: 7 lipca 2020].

Szynkiewicz, M., 2009. Teorie ostateczne w naukach przyrodniczych: studium metodologiczne. Poznań: Wydawnictwo Naukowe Wydziału Nauk Społecznych Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza.

Szynkiewicz, M., 2011. Teorie ostateczne w fizyce teoretycznej. Materiały Krakowskiej Konferencji Młodych Uczonych 2011: Kraków, 29 września - 1 października 2011 [Online]. Kraków: Grupa Naukowa Pro Futuro: Fundacja dla AGH, ss. 1273–1284. Dostępne na: [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Tambor, P. i Szydłowski, M., 2017. Czy model Wszechświata powinien być strukturalnie stabilny? Roczniki Filozoficzne [Online], 65(1), ss. 65–87. Dostępne na: https://doi.org/10.18290/rf.2017.65.1-4 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Tegmark, M. i in., 2004. Cosmological parameters from SDSS and WMAP. Physical Review D [Online], 69(10), s. 103501. Dostępne na: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.69.103501 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Uzan, J.-P., 2017. Emergent structures of effective field theories. W: J.D. Barrow, J. Silk, K. Chamcham i S. Saunders, red. The Philosophy of Cosmology [Online]. Cambridge: Cambridge University Press, ss. 109–135. Dostępne na: https://doi.org/10.1017/9781316535783.007 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Volovik, G.E., 2002. Fundamental constants in effective theory. Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters [Online], 76(2), ss. 77–79. Dostępne na: https://doi.org/10.1134/1.1510061.

Weinberg, S., 1987. Newtonianism, reductionism and the art of congressional testimony. Nature [Online], 330(6147), ss. 433–437. Dostępne na: https://doi.org/10.1038/330433a0.

Weinberg, S., 1992. Sen o teorii ostatecznej (P. Amsterdamski, Tłum.). Warszawa: Zysk i S-ka.

Weinberg, S., 1997. What is quantum field theory, and what did we think it is? arXiv:hep-th/9702027 [Online]. Dostępne na: [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].

Weinberg, S., 2016. Effective field theory, past and future. International Journal of Modern Physics A [O Wells, J.D., 2012. Effective Theories in Physics: From Planetary Orbits to Elementary Particle Masses [Online], seria: Springer Briefs in Physics. Berlin; Heidelberg: Springer-Verlag. Dostępne na: https://doi.org/10.1007/978-3-642-34892-1.

Wilson, J., 2010. Non-reductive physicalism and degrees of freedom. The British Journal for the Philosophy of Science [Online], 61(2), ss. 279–311. Dostępne na: https://doi.org/10.1093/bjps/axp040.

Wilson, K.G., 1971. Renormalization group and critical phenomena. I. Renormalization group and the Kadanoff scaling picture. Physical Review B [Online], 4(9), ss. 3174–3183. Dostępne na: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.4.3174 [ostatni dostęp: 6 lipca 2020].nline], 31(06), s. 1630007. Dostępne na: https://doi.org/10.1142/S0217751X16300076.