Jeszcze niedawno, bo na przełomie dziewiętnastego i dwudziestego wieku, a nawet w latach dwudziestych tego drugiego, wierzono, że nauka rozwija się w sposób liniowy: że kolejne teorie nadbudowują poprzednie, a ogólna suma wiedzy o świecie rośnie z każdą taką zmianą.

Dziś nie mamy takich złudzeń. Wiemy, że nowe teorie naukowe nie tylko nie rozwijają tych starszych, ale często są z nimi w dużej mierze niekompatybilne, a czasami nawet sprzeczne. Rozumiemy też, że zmiana w nauce (tj. porzucenie jednej teorii na rzecz drugiej) niewiele ma tak naprawdę wspólnego z „prawdą” czy „fałszem” danej teorii. By posłużyć się przyjazną użytkownikowi metaforą: teorie naukowe nie poprawiają błędów swoich poprzedniczek jak łatające grę patche. Są raczej ich sequelami.

I są to sequele równie odległe jak Fallout 2Fallout 3; jak Deus ExDeus Ex: Human Revolution (chociaż to akurat prequel). To bardziej „continuity rebooty” niż rzeczywiste sequele. (Więcej o rebootach: tutaj.)

Jak należy to rozumieć?

Powszechne mniemanie na temat nauki

Większość z nas żywi na temat nauki typowo pozytywistyczne przekonania. Raz: że nauka rozwija się w sposób liniowy (czyli „nowe teorie nadbudowują stare, zaś wnioski płynące ze starych są ważne również w świetle tych nowych”). Dwa – że problemy naukowe pozostają te same, zmieniają się tylko narzędzia, za pomocą których je rozwiązujemy. Trzy – że nowe teorie opracowywane są na drodze indukcji (od szczegółu do ogółu, tzn. naukowiec obserwuje i gromadzi dane, a potem przedstawia wyjaśniającą je tezę). Cztery – że teorie naukowe, raz a dobrze dowiedzione, pozostają prawdziwe w zasadzie na wieki.

Nic bardziej mylnego. Po pierwsze, nauka nie rozwija się w sposób liniowy; dość przyjrzeć się bliżej jej długiej historii. Kopernikańska teoria „obrotów sfer niebieskich” nie ma nic wspólnego z teoriami wcześniejszymi, znanymi pod zbiorczą nazwą „Systemu Ptolemejskiego” i dowodzącymi, że to Słońce krąży wokół Ziemi. Pomiędzy tymi teoriami nie sposób zbudować żadnego pomostu, nie istnieje żadne przejście, nic, co mogłoby je „łączyć”. Nawet same „sfery niebieskie” są według pierwszej czymś całkiem innym niż według drugiej. Teoria Kopernika nie jest rezultatem powolnej ewolucji Systemu Ptolemejskiego; jest efektem jego rewolucyjnego odrzucenia – rewolucyjnego w sensie przenośnym i dosłownym, bo, jak mówi nam historia, nie obyło się bez krwi.

 

 

Po drugie: problemy naukowe nie pozostają te same; zmieniają się wraz z teoriami. W świetle ustaleń Kopernika problemy Systemu Ptolemejskiego nie tyle zostają rozwiązane, co przestają w ogóle być problemami nauki. Prawa i idące za nimi wzory matematyczne, które służyły ptolemejskim astronomom do obliczania trajektorii „sfer niebieskich”, astronomom kopernikańskim są zupełnie niepotrzebne. Przy zmianie teorii ze starej na nową problemy naukowe tej pierwszej nie zostają rozwiązane; w najlepszym wypadku – ulegają redefinicji, w najgorszym – są zupełnie porzucane (a nawet uznane za „pseudo-problemy”).

A co z rozwojem samych teorii oraz zagadnieniem ich naukowego potwierdzenia? Tu problem robi się dużo ciekawszy. Ciekawszy, ponieważ przestaje być zagadnieniem dla historyka, a staje się zagadnieniem filozoficznym. Jak to rozumieć? Najprościej w ten sposób, że dyskusja na temat tego, jak dokładnie powstają teorie naukowe (albo jak powinny powstawać) wciąż nie została jeszcze zamknięta. Otwarto ją jednak z przytupem i pompą – przy okazji wywracając świat nauki całkowicie do góry nogami.

Albert Einstein i Karl Popper – czyli logika odkrycia naukowego na serio

Lansowany przez dziewiętnastowiecznych myślicieli i ideologów (najczęściej: programowych pozytywistów) obraz naukowca przedstawiał go jako drobiazgowego, precyzyjnego i niezwykle starannego badacza zjawisk przyrodniczych. Naukowiec jawił się jako osoba, która przez długie lata prowadzi mozolne badania i gromadzi nowe dane, tak żeby w końcu, na ich podstawie, stworzyć nową teorię naukową.

No cóż. Możliwe, iż rzeczywiście było tak w czasach, kiedy świat jako całość nie był nam znany. W czasach białych plam na mapach nauka rzeczywiście mogła – przynajmniej częściowo – przypominać taką pracę. Teorie naukowe nigdy nie powstawały jednak na drodze indukcji (uogólnienia) – tj. gromadzenia informacji o faktach i wyciągania na ich podstawie ogólniejszych wniosków (które potem przekształcały się w teorie naukowe). Zawsze były hipotezami, propozycjami wyjaśnień, przybliżonymi modelami rzeczywistości. A stało się to jasne za sprawą Einsteina – oraz zainspirowanego jego odkryciami Karla Poppera.

 

Karl Popper (foto. Lucinda Douglas-Menzies/Wikimedia Commons)

Karl Popper uważany jest dzisiaj za jednego z najwybitniejszych myślicieli dwudziestego wieku; osoby, które nie znają jego twórczości, powinny zapoznać się z nią przynajmniej powierzchownie, pisał on bowiem na najprzeróżniejsze tematy, od kwestii typowo filozoficznych po sprawy związane z polityką i (właśnie) nauką. W latach trzydziestych (XX w.) wydał zaś jedną z najważniejszych książek ubiegłego stulecia – przeoczoną początkowo Logikę odkrycia naukowego. Pracę, w której dowodził, że przekonanie, iż nauka „gromadzi” jakiekolwiek fakty i dopiero na ich podstawie formułuje kolejne teorie jest nie tylko niezgodne z rzeczywistością; jest zupełnie nielogiczne.

Posługując się często przykładem Einsteina i dokonanej przez niego rewolucji w fizyce, Popper doprowadził do odejścia od pozytywistycznego paradygmatu w myśleniu o nauce. Zajęło mu to w sumie prawie dwadzieścia lat; dopiero w późnych latach pięćdziesiątych, po ukazaniu się anglojęzycznego przekładu Logiki odkrycia naukowego, jego tezy dotyczące nauki zyskały należny im rozgłos i szersze uznanie. Przy okazji wywołały zaś, co zrozumiałe, istną intelektualną burzę – i rzuciły się głębokim cieniem na wszystko, co do tej pory sądzono o nauce.

Teorie naukowe nie mogą być dowiedzione; mogą najwyżej być obalone

Teorie naukowe nie mogą być dowiedzione; mogą najwyżej być obalone. To chyba najbardziej rewolucyjne – i powodujące najwięcej nieporozumień – twierdzenie Poppera z Logiki odkrycia naukowego.

Pozytywistyczne przekonanie na temat nauki każe nam sądzić, że teorie naukowe są naukowe, bo zostały *dowiedzione* – dowiedzione naukowo, a więc muszą być prawdziwe. Jest to, nawiasem mówiąc, ulubiony argument konkretnego typu ludzi (m.in. polityków): „Tu nie może być dyskusji; tego dowiedziono naukowo”. Gdzie tu problem? Cóż – to proste. Historia nauki jest pełna teorii, które, najpierw dowiedzione, były później obalane. Więcej: historia nauki, kiedy spojrzeć na nią z boku, jest głównie historią *błędnych* teorii. Błędne nie są bowiem tylko te, które „obowiązują” obecnie; cała reszta *jest* fałszywa. Inaczej nikt by ich nie porzucił. Nikt nie zastąpiłby ich innymi.

Nie oznacza to, ma się rozumieć, że z nauką „coś jest nie tak”. Wprost przeciwnie: wszystko jest z nią w najlepszym porządku. Coś nie tak jest natomiast z naszymi przekonaniami na jej temat – a konkretnie: z tym, czego od niej oczekujemy. A oczekujemy – ogólnie rzecz biorąc – że powie nam pełną prawdę o świecie; że „wyjaśni nam” działanie świata w sposób niepodważalny i ostateczny. Nie jest to jednak, niestety, możliwe. Dlaczego? Dlatego – twierdzi Popper – że bez względu na to, jak wiele danych zgromadzi nasz naukowiec, nigdy nie zdoła zgromadzić ich wszystkich. Dane to nie Pokemony; żadna aparatura nie złapie ich wszystkich. ;- )

Biały łabędź, czarny łabędź

Dla lepszego zobrazowania tej tezy możemy posłużyć się prostym przykładem. Z przykładu tego korzysta sam Popper. Załóżmy, że obserwujemy ptaki; powiedzmy: łabędzie. Na podstawie naszych obserwacji dochodzimy do wniosku, że wszystkie łabędzie są białe; niech taka będzie nasza teoria.

Czy rzeczywiście obejrzeliśmy wszystkie łabędzie? Nie; to bowiem niemożliwe. Nie widzieliśmy wszystkich łabędzi; co więcej: nigdy ich nie zobaczymy, bo „wszystkie łabędzie” to również łabędzie, które umarły przed naszymi narodzinami i przyjdą na świat po naszej śmierci. Teorie naukowe są jednak uniwersalne: muszą dotyczyć zjawisk, które nastąpią po naszym odejściu; muszą też wyjaśniać takie, które miały miejsce przed naszymi narodzinami. Jeżeli jednak tak jest, to teorie naukowe nie mogą powstawać na drodze indukcji (uogólnienia) – wnioskowania od szczegółu do ogółu („wszystkie łabędzie, które badałem, a było ich dobre dwadzieścia milionów, są białe” => „wszystkie łabędzie na świecie są białe”).

A jeżeli nie możemy dojść nawet do tak prostych stwierdzeń – to co dopiero do stwierdzeń nauki? W porównaniu z podanym przykładem teorie naukowe są bowiem nieskończenie złożone – i niewiarygodnie wręcz skomplikowane!

Wyjaśnianie zjawisk i przewidywanie przyszłości

Jeżeli jednak teorii naukowych nie da się udowodnić, to co można z nimi zrobić? I jaki w ogóle jest z nich pożytek?

To trudne pytanie. Dobrze rozbić je na części. Po pierwsze: jeżeli teorii nie da się *dowieść* (nie konkluzywnie i ostatecznie), to wciąż można je *obalić*. A konkretnie: można wykazać ich nieprawdziwość; ich niezgodność z rzeczywistością. Jak określa to sam Popper: można je „sfalsyfikować”. A to, choć wydaje się niepożądane (no bo co to za nauka, która w każdej chwili może okazać się nieprawdą?), jest chyba największą zaletą nauki. Jeżeli teorię można obalić, to znaczy, że istnieje sposób, by *testować* jej prawdziwość; a jeżeli można testować jej prawdziwość – np. za pomocą eksperymentów – to znaczy, że teoria umożliwia… przewidywanie przyszłości.

Tak; to nie błąd. Przewidywanie przyszłości. A konkretnie: przewidywanie przyszłych zjawisk. Jest to jedna z dwóch rzeczy, których oczekujemy obecnie od teorii naukowych. Po pierwsze: oczekujemy, że wyjaśnią nam zjawiska (tzw. moc eksplanacyjna); po drugie – że pozwolą je przewidzieć (tzw. moc predykcyjna).

I tak np. teorie naukowe pozwalają nam prognozować pogodę, obliczać czas wschodu i zachodu słońca (te wartości zmieniają się lekko z roku na rok), przewidywać prędkość czy siłę upadku obiektu o konkretnej masie zrzuconego z określonej wysokości (na określonej planecie), dowodzić, że rakieta zbudowana w sposób A doleci na księżyc, a rakieta zbudowana w sposób B eksploduje tuż po starcie… Tak – możliwości są nieskończone. I – tak, mówimy tu o przewidywaniu przyszłości. Bez metafor – w sensie ścisłym.

 

 

Tylko teorie, które można testować, posiadają moc predykcyjną (umożliwiają przewidywanie przyszłości). Ale jeśli teorię można testować, to któryś z tych testów może dać wyniki niezgodne z przewidywaniami. A wówczas, co naturalne, prawdziwość naszej teorii może stanąć pod znakiem zapytania. Oczywiście nie odrzucilibyśmy jej natychmiast; na wyniki eksperymentu, nawet prowadzonego w zamkniętych warunkach, wpływ może mieć bardzo wiele czynników. Karl Popper twierdzi jednak, że uczciwy naukowiec powinien z góry określić warunki, po spełnieniu których przyzna, że z jego teorią coś jest nie tak. I że, co istotne, to właśnie gotowość do takich „poświęceń” odróżnia uczciwego naukowca od naukowych szarlatanów.

No dobrze – ale co z teoriami, których nie da się sfalsyfikować? Jeżeli nie da się tego zrobić, to znaczy, że… mówią o świecie bardzo niewiele. Nawet jeśli – na pierwszy rzut oka – mówią o nim bardzo dużo. Dobrym przykładem takich „teorii” są starożytne narracje religijne. Za pomocą „gniewu Zeusa” da się wyjaśnić dowolną burzę. Co nam jednak po takim wyjaśnieniu, skoro uniemożliwia ono skuteczne prognozowanie pogody na weekend? ;- ) To wyjaśnienie jest zawsze „poprawne”. Nikomu jednak nie jest przydatne.

Postęp – i owszem; rozwój? Nie zawsze

To jednak jeszcze nie koniec z plusami. Bo najważniejszą zaletą faktu, że teorie naukowe są „falsyfikowalne” (tj. że można dowodzić ich nieprawdziwości i obalać je na tej podstawie) nie jest wcale ich moc predykcyjna. Najważniejszą zaletą tego faktu jest to, że można zastępować je innymi – i robić to w sposób zorganizowany, systemowy i powtarzalny. A właśnie to jest fundament postępu.

Postęp jest bowiem zasadą nauki. I to właśnie on odróżnia naukę od wszelkich innych dziedzin wiedzy. Narracje religijne, raz przekazane przez wtajemniczonych, pozostają takie same często na tysiące lat; teorie filozoficzne, raz opracowane, stanowią zamknięte, skończone systemy. Nie da się „obalić” chrześcijaństwa; nie da się „sfalsyfikować” judaizmu czy buddyzmu. To po prostu niemożliwe. Nic na świecie nie dowiedzie, że „taki czy inny bóg nie istnieje”; nic nie dowiedzie też prawdy przeciwnej. Te „opowieści” wyjaśniają wszystko. Nie pozwalają jednak na przewidywanie czegokolwiek; nie sposób przetestować ich za pomocą eksperymentów. Jakiekolwiek zjawisko będzie mieć miejsce na świecie – nie może być ono z nimi niezgodne. Moc eksplanacyjna tych „opowieści” jest więc uniwersalna; gorzej z mocą predykcyjną. Tej nie mają one wcale, bo nic nie jest z nimi sprzeczne.

 

 

Tymczasem teorie naukowe – zarówno nowe wersje starych teorii, jak i nowe teorie wchodzące na miejsce swoich poprzedniczek – są każdorazowo coraz to bardziej i bardziej dokładne, coraz bardziej precyzyjne. Moc predykcyjna nowych teorii jest przeważnie większa niż starych. Stąd też coraz lepiej potrafimy przewidywać zachowanie obiektów w przestrzeni kosmicznej; coraz bardziej zaawansowane są tworzone przez nas technologie wspomagające oszczędzanie energii. A nawet prognozy pogody mamy dziś lepsze niż parę lat temu. Zjawiska, które jeszcze jakiś czas temu przewidywaliśmy z co najwyżej połowiczną dokładnością (np. procentowe zwiększenie liczby zachorowań na raka pod wpływem wzrostu ilości spalin w powietrzu), dziś prognozujemy z niesamowitą wręcz dokladnością. A jest to przecież dopiero początek. Nowożytna nauka ma dopiero 500 lat!

Można więc mówić o postępie w nauce. Ale czy można mówić o jej rozwoju? Nie – niekoniecznie. Ponieważ nowe teorie – jak wspominałem – nie zawsze stanowią „kontynuację” czy „rozwinięcie” tych starszych. Mają nad nimi przewagę eksplanacyjną i predykcyjną – tak. Ale sposób, w jaki odnoszą się do zjawisk, w jaki je tłumaczą, może być zupełnie inny. Teoria kopernikańska nie dlatego przewiduje ruchy planet lepiej niż ptolemejska, że uzupełnia ptolemejskie wyjaśnienie o nowe dane czy szczegóły. Ona przewiduje je lepiej, ponieważ *wyjaśnia* rzeczywistość w sposób całkowicie i nieporównywalnie odmienny. Dla ludzi żyjących po Koperniku świat jest czymś zupełnie innym niż dla tych, którzy żyli przed nim.

I nie są to wcale różnice niewielkie.

Podsumowanie

Oczywiście debata dotycząca tego, czym jest i w jaki sposób działa nauka, nie kończy się bynajmniej na Popperze i jego Logice odkrycia naukowego. Trudno również przekonywać, że to od nich się zaczęła. W istocie temat jest znacznie głębszy – i, jak łatwo się przekonać, dużo bardziej skomplikowany. Ostatecznie: mówimy tutaj o jednym z najdonioślejszych i najbardziej skomplikowanych produktów ludzkiej kultury. Nauka jest bowiem tematem złożonym. Jest tematem bardzo trudnym.

Warto jednak mieć w pamięci, że nie jest to temat bezdyskusyjny. I przypominać o tym każdemu, kto, powołując się na naukę w jakiejś rozmowie, chciałby szybko uciąć temat.

Zwłaszcza znachorom i politykom.