Siekiant objektyvumo, mokslas remiasi tam tikrais principais, kurie atrodo savaime suprantami be įrodymo, kaip pavyzdžiui:
objektyvumas: tikime, kad pasaulis egzistuoja nepriklausomai nuo mūsų, tai yra gamtos dėsniai veikia visiems vienodai.
priežastingumas: viskas vyksta pagal aiškius priežasties-pasekmės ryšius – vienas įvykis (priežastis) yra pagrindas atsirasti kitam (pasekmė). Tai mums leidžia prognozuoti reiškinius;
empirizmas: reikalavimas, kad kiekviena hipotezė būtų patvirtinta stebėjimais ir eksperimentais. Praktiškai nepatikrintos teorijos yra laikomos nepilnomis arba klaidingomis;
natūralizmas: mokslas tiria tik realiai vykstančius reiškinius ir nesiremia antgamtiniais aiškinimais.
Šie ir kiti esminiai principai ilgus laikus atrodė akivaizdūs, tačiau vystantis mokslui teko pripažinti, kad jie tokie nėra. Pavyzdžiui, kvantinė fizika kelia abejonių apie priežasties ir pasekmės ryšį.
Trumpas žvilgsnis į istoriją
Svarbiausias mokslo bruožas, skiriantis jį nuo kitų pažinimo formų, yra galimybė patikrinti teiginius per eksperimentą. Mokslinė metodologija, besiremianti stebėjimu, hipotezių formulavimu ir eksperimentiniu jų patikrinimu, ypač didžiulį autoritetą įgijo XVIII-XIX amžiuje. Skirtingai nuo religijos, mokslas ėmė patikimai aiškinti anksčiau nesuprantamais buvusius reiškinius.
Šiuo laikotarpiu sužibėjo tokios figūros kaip:
Isaacas Newtonas – jo gravitacijos ir mechanikos dėsniai padėjo pagrindus klasikinei fizikai.
Charlesas Darwinas – evoliucijos teorija pakeitė biologijos suvokimą.
Jamesas Clerkas Maxwellas – sukūrė elektromagnetizmo teoriją.
Tuo metu mokslo ir su juo susijusių technologijų pasiekimai vystėsi neįtikėtinai sparčiai. Daugelis patikėjo, jog mokslas atsakys į visus klausimus. Tačiau jau XX amžiaus pradžioje atsirado kvantinė fizika (dažnai dar vadinama kvantine mechanika) ir reliatyvumo teorija, kurios atskleidė, jog pasaulio pažinimas yra daug sudėtingesnis nei atrodė anksčiau.

Mikropasaulis: logikai nepaklūstanti tikrovė
Maxo Plancko, Alberto Einsteino ir Nielso Bohro darbai nutiesė kelią kvantinės fizikos atsiradimui. O atsiradus kvantinės fizikos teorijoms išaiškėjo, kad egzistuoja mikropasaulio sritys, kurioms jau nebegalioja įprastiniai mokslo postulatai, kuriais mokslas rėmėsi iki šiol! Tokios sąvokos kaip priežasties ir pasekmės ryšys ar objektyvi stebėsena, atrodo, praranda savo prasmę, kai kalba pasisuka apie elementariųjų dalelių elgseną.
Superpozicija. Kvantinėje fizikoje dalelė gali būti keliose būsenose vienu metu. Taip, pavyzdžiui, elektronas gali būti keliuose energijos lygiuose tuo pačiu metu. Tik kai atliekame matavimą, jis „pasirenka“ vieną iš jų. Tai tarsi kauliukas, kuris išmetant yra visose šešiose įmanomose pozicijose, ir tik nusileisdamas parodo konkretų skaičių.
Kvantinis susietumas. Tai vienas keisčiausių pasaulio fenomenų. Kvantiniame pasaulyje dvi dalelės gali būti susietos taip, kad pokytis vienoje dalelėje tuo pat metu paveikia kitą, net jei jos atskirtos milijardais kilometrų. Šis reiškinys prieštarauja reliatyvumo teorijai, teigiančiai, kad nieko greitesnio už šviesos greitį negali būti. Pavyzdžiui, jei du fotonai yra kvantiškai susieti, pasukus vieno iš jų poliarizaciją, kito poliarizacija automatiškai pasikeis. Ir nesvarbu, koks yra atstumas tarp jų.
Neapibrėžtumo principas. Įprastame gyvenime mes galime tiksliai nustatyti objektų padėtį ir greitį. Tačiau kvantiniame pasaulyje tai neįmanoma. Pagal Heisenbergo neapibrėžtumo principą, kuo tiksliau nustatome dalelės padėtį, tuo mažiau žinome apie jos greitį, ir atvirkščiai. Tai tarsi bandymas fotografuoti lenktyninį automobilį. Jei norite užfiksuoti jo tikslią vietą, greičiausiai vaizdas bus „sulietas“, ir jūs negalėsite to padaryti.
Tikimybinė kvantinių reiškinių prigimtis. Klasikinėje fizikoje objektai juda pagal aiškius dėsnius – jei ridensite kamuolį nuo stalo, jis nukris tam tikru greičiu tam tikroje vietoje. Kvantinėje mechanikoje viskas yra paremta tikimybėmis. Mes galime tik apskaičiuoti tikimybę, kur dalelė bus tam tikru momentu. Pavyzdžiui, plačiai žinomas eksperimentas su elektronais, leidžiamais per dvigubą plyšį: elektronas gali patekti į bet kurią vietą už plyšių. Jo vietą galima nuspėti tik tikimybiškai.
Makropasaulis: atstumai ir laikas – neprieinami horizontai
Visatos kilmės ir sandaros tyrimai yra vieni iš labiausiai intriguojančių per visą žmonijos istoriją. Tokie mokslininkai kaip Edwin Hubble ir Georges Lemaitre XX a. atvėrė duris į naują kosmoso supratimą, kurį toliau plėtojo ir papildė kiti astronomai.
Hubble atradimai ir Lemaître’o hipotezė. Edwin Hubble XX a. pradžioje atrado, kad galaktikos tolsta nuo mūsų, ir kuo jos yra toliau, tuo tolsta greičiau. Georges Lemaitre, belgų kosmologas ir dvasininkas, pasiūlė hipotezę apie „pirminį atomą“ – vieną tašką, iš kurio prasidėjo visata. Ši idėja tapo pagrindu Didžiojo sprogimo teorijai, kuri dabar yra plačiausiai pripažinta Visatos kilmės teorija. Tačiau šie atradimai sukėlė naujų klausimų:
Kadangi šviesa turi ribotą greitį, mes galime matyti tik tą Visatos dalį, kurios vaizdas šviesos greičiu mus suspėjo pasiekti po Didžiojo sprogimo. O kas yra už regimosios Visatos horizonto?

Kur baigiasi Visata? Ar ji yra begalinė, ar turi kažkokią ribą, kurios negalime suvokti?
Kas buvo „prieš tai“? Pagal dabartinę fiziką, laiką ir erdvę sukūrė pats Didysis sprogimas, tad klausimas apie „prieš tai“ tampa ne tiek moksliniu, kiek filosofiniu. Ar egzistavo kažkokia kita realybė?
Modernūs teleskopai leidžia pažvelgti į Visatos praeitį iki pirmųjų žvaigždžių ir galaktikų susidarymo, tačiau laiko ir šviesos greičio apribojimai neleidžia mums pamatyti, kas egzistavo Visatoje anksčiau. Tai skatina kurti įvairias teorijas, tokias kaip Multivisatų teorija, kuri teigia, jog egzistuoja begalė visatų. Tačiau tokios idėjos lieka hipotezėmis, ir nepanašu, kad mokslas kada nors galėtų peržengti šias pažinimo ribas.
Tamsioji materija ir energija
Kosmologijos srityje daug dėmesio sulaukia nematomi ir iki galo nesuprasti Visatos reiškiniai, kurie varo į neviltį mokslininkus dėl to, kad iki šiol nepasiseka išsiaiškinti jų prigimties.
Tamsioji materija. Amerikiečių astronomės Veros Rubin tyrimai XX a. 7-jame dešimtmetyje parodė, kad galaktikose esančios žvaigždės juda taip, lyg jas veiktų kažkokios papildomos masės gravitacija, kurios nesugebame nei matyti, nei aptikti, nes ji nespinduliuoja ir nesugeria elektromagnetinės spinduliuotės. Ši nematoma medžiaga, vadinama tamsiąja materija, sudaro apie 27 proc. Visatos masės-energijos.
Tamsioji energija. Vėliau buvo pastebėta, kad Visata ne tik plečiasi, bet jos plėtra spartėja. Šio reiškinio priežastimi yra laikoma tamsioji energija – paslaptinga jėga, stumianti galaktikas tolyn ir sudaranti apie 68% Visatos masės-energijos.
Nors skaičiavimai rodo, kad tamsioji materija ir tamsioji energija sudaro didžiąją Visatos dalį, jų esmė lieka neišaiškinta. Mokslininkai ieško būdų jas aptikti tiesiogiai, bet kol kas jų egzistavimas tik numanomas netiesioginiais skaičiavimais ir eksperimentais.
Fundamentalūs racionalaus pažinimo iššūkiai
Mokslas remiasi racionaliu požiūriu, kuris grindžiamas logika, eksperimentais ir aiškinamaisiais modeliais. Tačiau racionalumo ribotumas atsiskleidžia tada, kai susiduriame su anksčiau paminėtais fenomenais, kurių negalime paaiškinti žinomais metodais. Čia susiduriame ir su žmogaus gebėjimo suvokti iššūkiais.
Laiko paradoksai. Mokslinėse teorijose laikas pasirodo kaip reliatyvi sąvoka. Reliatyvumo teorijoje jis priklauso nuo greičio ir gravitacinio lauko stiprumo, todėl galime turėti skirtingus laiko tėkmės greičius skirtinguose Visatos taškuose.
Kvantinėje fizikoje laikas yra tik parametras, be aiškaus fizinio suvokimo.
Galiausiai, laiko kelionių idėja dar labiau komplikuoja diskusijas. Reliatyvumo teorija teoriškai leidžia laiko kilpas ar keliones į praeitį per vadinamąsias kirmgraužas (wormholes). Tačiau tai sukelia loginių prieštaravimų, vadinamų laiko kelionių paradoksais. Pavyzdžiui, jei keliautojas grįžtų į praeitį ir pakeistų įvykius, kaip tai paveiktų dabartį? Tai kelia klausimus: ar laikas iš tiesų egzistuoja, ar jis tėra mūsų sąmonės konstrukcija?
Gravitacijos suvokimo iššūkis. Būdama viena iš pagrindinių gamtos jėgų, gravitacija lengvai matoma ir juntama mūsų kasdienėje patirtyje. Tačiau, pavyzdžiui, juodosiose skylėse erdvėlaikis yra taip iškreiptas, kad mūsų protas tampa bejėgis suvokti gravitacijos poveikį erdvei ir laikui.
Antra vertus, kvantinė fizika taip pat iki šiol nepaaiškina gravitacijos veikimo mechanizmo. Iš tikrųjų gravitacija yra viena sudėtingiausių fizikos mįslių. Jos supratimo ribos ne tik iškelia klausimus apie mokslo galimybes, bet ir verčia permąstyti žmogaus proto gebėjimus suvokti giliausias Visatos paslaptis.
Žmogaus proto ribos. Evoliucijos eigoje susiformavęs mūsų protas yra labiau prisitaikęs spręsti praktinius išlikimo uždavinius ir sunkiai susidoroja nagrinėjant ekstremalias sąlygas, tokias kaip juodųjų skylių singuliarumas, Didžiojo sprogimo pradžia ar kvantinės fizikos paradoksai. Bandant įsivaizduoti, kaip gravitacija veikia erdvėlaikį arba kaip laikas gali sustoti, protas natūraliai susiduria su savo ribomis. Šios problemos neapsiriboja tik pažinimo sudėtingumu – jos atskleidžia mūsų mąstymo pagrindų trūkumus.

Neracionalus pažinimas – intuicija, mistika ar religija – taip pat bando atsakyti į klausimus, kurių mokslas dar neišsprendė. Religijos ir filosofijos mokyklos tūkstančius metų nagrinėjo žmogaus ir Visatos problemas, neretai siūlydamos metafizinius ar simbolinius paaiškinimus. Tačiau tokie metodai, nors ir suteikia dvasinį komfortą ar kultūrinę prasmę, negali būti patikrinti eksperimentais ar objektyviai pagrįsti.
Racionalus ir neracionalus pažinimas
Vis dėlto mokslinėje istorijoje yra daugybė pavyzdžių, kai intuicija ar mistiniai išgyvenimai vedė prie reikšmingų atradimų apie pasaulio sandarą. Nors šie atradimai vėliau buvo patvirtinti racionaliai ir empiriškai, jų pradžia neretai kilo iš nepaaiškinamos įžvalgos ar net mistinio suvokimo. Įdomu, kad beveik visų didžiųjų XX amžiaus fizikų atradimai yra vienaip ar kitaip susiję būtent su intuityviomis ar mistinėmis patirtimis.
Albertas Einšteinas ir reliatyvumo teorija. Einšteinas turėjo unikalų požiūrį į Dievą, kuris dažnai klaidingai suprantamas. Jis netikėjo asmenine dievybe, kuri aktyviai kišasi į žmogaus gyvenimą, tačiau jautė didžiulę pagarbą pasaulio tvarkai ir harmonijai, kurioje įžvelgė aukštesnį intelektą. Einšteinas dažnai teigė, kad jo teorijos gimė iš „minties eksperimentų“ ir vidinio suvokimo, pvz., kaip jis jautėsi „važiuodamas šviesos spinduliu“. Teorija vėliau buvo įrodyta eksperimentais, pvz., gravitacinio lauko poveikiu šviesos spinduliams ir GPS sistemos veikimu.
Nielsas Bohras ir kvantinis atomo modelis. Rytų mistika buvo svarbi danų fiziko Nielso Bohro pasaulėžiūros dalis. Savo šeimos herbu jis pasirinko taoistinį yin ir yang simbolį, kuris įkūnijo jo filosofiją, kad priešingi reiškiniai yra neatskiriami ir harmoningai papildo vienas kitą. Taip ir kvantinės fizikos pagrindinis paradoksas – elementarios dalelės būklė kaip banga ir dalelė tuo pačiu metu – atspindi pagrindinį pasaulio dvilypumą, kuris peržengia žmogiškojo racionalumo ribas. Bohras teigė, kad supratimas apie kvantinį atomo elgesį kilo iš dvasinių ir filosofinių svarstymų apie harmoniją ir klasikinės fizikos ribotumą. Atomo kvantinė struktūra vėliau buvo empiriškai patvirtinta eksperimentais.
Ervinas Šriodingeris ir banginė funkcija kvantinėje mechanikoje. Austrų fizikas Ervinas Šriodingeris skeptiškai vertino vakarietišką dualizmą tarp subjekto (suvokėjo) ir objekto (pasaulio), nes buvo įkvėptas Rytų filosofijos ir Vedantos. Jos principai apie vieningą sąmonę, kaip pagrindinį tikrovės šaltinį, atliepė jo supratimą apie kvantinę mechaniką, kurioje dalelės ir bangos nėra atskiri objektai, bet veikiau vieningas reiškinys. Šios idėjos padėjo jam suformuluoti banginės funkcijos sąvoką. Šriodingerio lygtis tapo viena iš pagrindinių kvantinėje mechanikoje, plačiai pritaikyta moksle.
Nikola Tesla ir kintamosios srovės sistema. Tesla dažnai kalbėjo apie vizijas ir intuiciją kaip pagrindą jo išradimams. Jis teigė, kad jo idėjos „atsirasdavo iš niekur“, dažnai kaip staigios įžvalgos. Jo kintamosios srovės technologija tapo elektros energijos perdavimo standartu.
Išvados
Žmogus susiduria su pažinimo ribomis – nuo mikropasaulio keistumo iki makropasaulio neaprėpiamumo. Dirbtinis intelektas (kuris ženkliai prisidėjo ir prie šio straipsnio rašymo) jau dabar demonstruoja gebėjimus, viršijančius kai kurias žmogaus proto ribas, tačiau jis vis dar veikia žmogaus sukurtų algoritmų, duomenų šaltinių ir fizinio skaičiavimo ribose.
Klausimai apie tikrovės esmę, pirmąją priežastį ar transcendentines sąvokas gali likti už dirbtinio intelekto ribų, nes jie reikalauja ne tik duomenų apdorojimo, bet ir metafizinio mąstymo. Nors racionalus protas išlieka galingu pažinimo įrankiu, tačiau mes matome, kad jis nėra visagalė priemonė. Galbūt ateities pažinimo progresas priklausys nuo mūsų gebėjimo derinti racionalius metodus su kitais požiūriais, įskaitant intuiciją ir galbūt net tam tikrą metafizinį požiūrį.