hutnia.pl

Marszałek francuskiego króla Ludwika XVIII miał podobno stwierdzić, Ĺźe do prowadzenia wojny potrzeba tylko trzech rzeczy: pieniędzy, pieniędzy i jeszcze raz pieniędzy. Praca naukowa to równieĹź wojna, lecz podstawową walutę stanowią w niej fakty, fakty i jeszcze raz fakty. Zgodnie z zasadą wyartykułowaną przez samego Alberta Einsteina, cały proces tworzenia teorii naukowej powinien mieć zarówno swoje Ĺşródło i ujście w faktach. JuĹź podejmując decyzję o płodzeniu nowatorskiego konceptu, naleĹźy zadać sobie pytanie, na czym tak naprawdę opieramy swoje pytanie? Jaki obserwacyjny, eksperymentalny czy logiczny fakt zwrócił naszą uwagę?
WeĹşmy na ten przykład Bohra i jego wzorowany na Układzie Słonecznym model atomu. Schemat obecnie nieaktualny, ale powstały w oparciu o eksperymentalne przesłanki (odkrycie elektronu przez Thompsona oraz jądra atomowego przez Rutherforda) i ówczesny, dostępny Duńczykowi stan wiedzy. Pokutuje krzywdzące przekonanie, Ĺźe uczeni wyciągają swoje koncepcje z kapelusza. Ĺťe praca teoretyka polega na spisywaniu tego co mu się przyśniło, gdy zjadł zbyt obfitą kolację. Nic z tych rzeczy. Nawet takie abstrakcyjne twory jak teoria holograficzna, teoria strun czy ciemna energia, mają swój początek w faktach. Czasem obserwacyjnych, innym razem matematycznych, ale jednak w konkretnych faktach, które wzbudziły ciekawość okularników w kraciastych koszulach.
 

2. Nie będziesz miał Ĺźadnych autorytetów przed faktem

William Ockham był ciekawym gościem. Niby średniowieczny zakonnik, ale jednak otwarty na innowacje (co skończyło się oskarĹźeniem o herezję) i myślący na tyle nieszablonowo, aby dać przyczynek do jednej z waĹźniejszych norm naukowego rozumowania. Brzmi ona mniej więcej tak: zazwyczaj najprostsze wyjaśnienie jest właściwe, a kaĹźde bardziej skomplikowane wymaga adekwatnego uzasadnienia. Chcąc brzmieć mądrzej mówimy czasem o parsymonii, bądĹş teĹź o zasadzie ekonomii myślenia.

ZałóĹźmy, Ĺźe podziwiamy monumentalną średniowieczną katedrę bądĹş perfekcyjnie zaprojektowane piramidy. Badacz moĹźe załoĹźyć, Ĺźe w danym okresie budowniczowie po prostu posiadali odpowiednie umiejętności, przyrządy i wiedzę, bądĹş teĹź, Ĺźe budowle wzniesiono według planów nieistniejącej, nieznanej dotąd zaawansowanej cywilizacji, która niegdyś zamieszkiwała Ziemię. W zasadzie nie ma przeszkód, dla którego druga hipoteza musiałaby być fałszywa, ale jeśli nie mamy naprawdę mocnego materiału dowodowego (odpowiednio datowanych dokumentów czy śladów staroĹźytnego państwa), wybieramy opcję prostszą w świetle zdroworozsądkowego rozumowania. W innym wypadku wpadlibyśmy w wir niepewności, zmuszający nas do rozpatrywania nieskończonej liczby, coraz bardziej skomplikowanych i nieprawdopodobnych scenariuszy.

Problem brzytwy Ockhama został w rewelacyjny sposób ujęty w powieści Kontakt Carla Sagana. Ludzkość złapała sygnał obcego pochodzenia, w którym zakodowano plany tajemniczego wehikułu. Po wydaniu miliardów dolarów urządzenie okazało się nie działać (powiedzmy… bez spilerów), a specjalna komisja zadała interesujące pytanie. Co wydaje się bardziej prawdopodobne: przechwycenie zakodowanej wiadomości od obcych zamieszkujących okolicę Wegi, czy Ĺźart stulecia zaplanowany przez słynącego z ekscentryzmu, chorującego na nowotwór miliardera? Autor stawia przed nami dwa scenariusze, z których na dobrą sprawę Ĺźaden nie wygląda na znacznie wiarygodniejsze od drugiego.
 

Tak jak nie naleĹźy bez przyczyny wybierać rozwiązania nadmiernie skomplikowanego, tak teĹź nie wolno dowolnie dokooptowywać do swojego rozumowania dodatkowych bytów. Nie stosując się do tego zakazu, dla przywołanego wcześniej przykładu, moglibyśmy ukuć niezliczoną ilość kolejnych wyjaśnień. Katedry i piramidy mogli przecieĹź wznieść przybysze z kosmosu, czarodzieje, duchy, demony, skrzaty… Byty moĹźna mnoĹźyć bez końca, tłumacząc nimi kaĹźde obserwowane zjawisko. A jednak nie dajemy wiary zapewnieniom brzdąca twierdzącego, Ĺźe cenny wazon w salonie uległ destrukcji w skutek działalności złośliwego poltergeista. W kaĹźdym razie, znaleziona opodal miejsca zdarzenia piłka, podsuwa nam znacznie prawdopodobniejsze wyjaśnienia. Dopuszczając do procesu naukowego krasnoludki, dĹźiny, wróĹźki i co tam chcecie, dochodzimy do nieuchronnego acz bezwartościowego wniosku, iĹź kaĹźda z dowolnie zmyślonych odpowiedzi jest równie dobra i równie (nie)prawdopodobna.
 

Bodaj najwaĹźniejszym osiągnięciem Karla Poppera – metodologicznego cesarza – było ukucie nakazu falsyfikowalności. I nie przesadzę chyba pisząc, Ĺźe to najistotniejsze spośród wszystkich przykazań tego Dekalogu. Oparcie nauki, nie tyle na potrzebie potwierdzenia danej hipotezy, co na moĹźliwości jej obalania, wydaje się przewrotne, ale w wielu sytuacjach nieodzowne dla połoĹźenia linii demarkacyjnej między tym co naukowe a pseudonaukowe.

Rozpatrzmy następujące stwierdzenie: „Ziemia to jedyne miejsce we wszechświecie, na którym zakwitło Ĺźycie”. Zweryfikowanie tego sądu jest moĹźliwe, choć zabójczo trudne, bowiem w najgorszym razie wymagałoby przeskanowania miliardów układów planetarnych i bilionów planet – w końcu moĹźemy mieć pecha, podczas gdy kosmici zamieszkują akurat ten jeden ostatni świat, którego nie sprawdziliśmy. Zdanie pozostaje jednak falsyfikowalne i moĹźe zostać wypowiedziane jako hipoteza przez naukowca– oczywiście z poparciem odpowiednich, logicznych argumentów – bez naraĹźenia na zarzut nienaukowości. Podstawowy warunek został spełniony: wszyscy zdają sobie sprawę, iĹź wystarczy trafienie na choćby jedną bakterię na obcym globie, aby hipoteza uległa obaleniu. Dla odmiany spójrzmy teraz na zdanie: „Ziemię od stuleci zamieszkują jaszczury z kosmosu, przybierające ludzką formę”. Autor moĹźe nam podsunąć wiele przesłanek i pośrednich dowodów potwierdzających jego słowa, ale na pewno nie powie nam jak dokonać falsyfikacji. PrzecieĹź kaĹźdy kontrargument moĹźe zbyć gadaniną o nadludzkiej inteligencji kosmitów, ich bezbłędnością, czy supernowoczesną technologią. Zdanie to jest zatem niefalsyfikowalne i bezwartościowe z punktu widzenia nauki.

Tworzenie idei, które moĹźna jedynie potwierdzać, ale w Ĺźaden sposób obalić, to pierwszy stopień do pseudonaukowego piekła. O ile więc sformułowanie tezy, której nie umiemy w Ĺźaden sposób potwierdzić pozostaje wybaczalnym przewinieniem, o tyle juĹź postawienie twierdzenia, którego obalenie nigdy nie znajdzie się w sferze naszych moĹźliwości, zakrawa na grzech śmiertelny. Pamiętajmy przy tym o starej zasadzie: kilka, nawet niezłych dowodów „za”, nie musi przesądzać o prawdziwości danego zdania, ale wystarczy jeden powaĹźny dowód „przeciw”, aby uczynić je fałszywym.
 

Nie jesteśmy wszechwiedzący i wbrew opinii niektórych osób, nie dowodzi to niczego poza… naszą ignorancją. Za kaĹźdymi otwartymi drzwiami odnajdujemy kolejne, czasem kilka kolejnych – co jest zrozumiałe i z czego naleĹźy korzystać. Jedną z najgorszych rzeczy jaką moĹźe uczynić uczony to pomijanie owych drzwi lub udawanie, Ĺźe ich nie ma. Motywy takiego postępowania bywają róĹźne, począwszy od interesów ekonomicznych i politycznych, kończąc na przedkładaniu własnego światopoglądu nad realizm i obiektywizm. Gospodarka opiera się o niewolnictwo? Warto więc oddać głos antropologom poszukującym anatomicznych podstaw wyĹźszości rasy białej nad czarną! UwaĹźamy się za predestynowanych do władania wszechświatem? Wyśmiejmy zatem teorię sugerującą, jakobyśmy mieli wspólnego przodka z szympansem! I tak dalej. Pomijając kwestię rzetelności, błądzący naukowiec sam sobie utrudnia Ĺźycie poszukując pasującej mu szczeliny, ignorując otwarte tuĹź obok na ościeĹź wrota.

Osobiście uwaĹźam, iĹź wiedza pozorna, oparta na niektórych faktach bądĹş przepuszczona przez pryzmat ideologii, bywa znacznie groĹşniejsza niĹź ignorancja. Badacz niepotrafiący zostawić subiektywnych poglądów w drugich spodniach, podchodzi do procesu naukowego z gotową odpowiedzią. To kolejny grzech śmiertelny, karany wieczną infamią.
 

Zdarzają się sytuacje, w których uzyskując odpowiedĹş na zadane przez nas na początku pytanie, w gratisie dostajemy równieĹź wyjaśnienie innego zjawiska lub zjawisk. Nie jest to tak waĹźne jak przykazania poprzednie, ale niewątpliwie pomoĹźe naszej hipotezie nabrać mocy. Albert Einstein szukający wytłumaczenia dla obserwowanej precesji orbity Merkurego, wytłumaczył ją na fundamencie swojej ogólnej teorii względności. Z równań wynikało jednak znacznie więcej, w tym widoczny wpływ masy na zakrzywienie promieni świetlnych – co potwierdził Arthur Eddington obserwacją zaćmienia Słońca w 1919 roku. Kiedy praca z taką gracją obejmuje kilka zjawisk, mamy nieopisanie komfortową sytuację.

NaleĹźy jednak brać w rachubę równieĹź drugą stronę medalu. Jeśli z naszych rozwaĹźań wynika opis dodatkowego zjawiska, ale eksperyment potwierdza jedynie zgodność z jednym – trafiamy na dość wredny przypadek falsyfikacji. Albo ten dysonans wytłumaczymy, albo cała publikacja nadaje się na podpałkę.
 

Testowanie naukowych przewidywań Popper określa plastycznym mianem hartowania teorii. Skoro koncepcja czyni zadość warunkowi falsyfikowalności, naleĹźy przeprowadzić takie eksperymenty lub obserwacje, które w razie naszej omyłki wykażą jej błędność. W istocie, kuć swoją teorię moĹźemy latami, ale bez porządnego zahartowania moĹźe ona pęknąć w najmniej oczekiwanym momencie. Muszę tu równieĹź przypomnieć, Ĺźe im szerszą, bardziej złoĹźoną teorię tworzymy, tym dłuĹźej przyjdzie nam ją hartować. Przywołana wcześniej ogólna teoria względności, mimo stulecia istnienia, wciąż podlega weryfikacji – głównie dzięki instrumentom, o których eksperymentatorzy epoki Einsteina mogli tylko pomarzyć. Hartowanie to proces niemający końca. 

Wszystko w myśl zasady sformułowanej niegdyś przez Carla Sagana: „Nadzwyczajne twierdzenia wymagają nadzwyczajnych dowodów”.
 

Przykazanie to łamią ze szczególną lubością sieciowi mędrcy, radośnie szkicujący alternatywy dla teorii ewolucji, wielkiego wybuchu czy mechaniki kwantowej. Niestety moi drodzy, ale nauka tworzy system naczyń połączonych, zaś jedno mocne twierdzenie moĹźe wywołać swoisty efekt motyla. WyobraĹşmy sobie na przykład projekt rzekomo działającego (na papierze) perpetuum mobile. Autor zanim poświęci czas i fundusze na realizację nowatorskiego planu, dla własnego komfortu powinien potroić wysiłki w poszukiwaniu błędu w obliczeniach. Pogwałcenie II zasady termodynamiki jawi się w tej sytuacji niczym neonowy baner UWAGA!, wskazujący na gigantyczne niebezpieczeństwo spadku w przepaść. Gdyby urządzenie działało, oznaczałoby to rewizję niejednej teorii fizycznej, chemicznej, biologicznej i skutki, jakich nie sposób przewidzieć.

Rzecz jasna niczego nie moĹźna z góry wykluczyć, ale nikłe prawdopodobieństwo takowego odkrycia nakazuje zachować silny sceptycyzm. (W końcu, na co są większe szanse: na nagłe obalenie działającego filaru fizyki, czy na to, Ĺźe mądry inaczej uczony walnął się w równaniach? Znów ten piekielny Ockham.)
 

A wszystko to i tak prędzej czy póĹşniej wyląduje w koszu. Choć wiele osób nie potrafi tego zrozumieć, teoria naukowa nie ma na celu znalezienia mitycznej prawdy ostatecznej. Pewność pozostaje zarezerwowana wyłącznie dla nauk formalnych – czystej logiki i matematyki – w innych przypadkach musimy zadowolić się tzw. prawdoupodobnianiem teorii, ciągłym przybliĹźaniem do prawdy. Dobra teoria ma jak najlepiej odpowiedzieć na zadane przez badacza pytanie, na kanwie obecnie posiadanej wiedzy i dostępnych obserwacji. W następnym etapie, co ustaliliśmy wcześniej, koncept będzie podlegał stałemu hartowaniu – i nikt nie powinien być zdziwiony jeśli prędzej czy póĹşniej ujawni się na nim pęknięcie. Postęp naukowy to nieustanna gonitwa, polegająca na zastępowaniu dobrych pomysłów jeszcze lepszymi.

Nie oznacza to, Ĺźe starania naukowca pozostają syzyfowym wysiłkiem. Solidne teorie zazwyczaj nie tyle okazują się błędne, co niekompletne. Do pewnego momentu, stanowią dogodny punkt oparcia dla nowych rozwaĹźań i są uĹźyteczne. Izaak Newton pomylił się w swojej wizji absolutnego czasu i przestrzeni, ale jego opis prawa ciążenia – dopóki nie mamy do czynienia z prędkościami relatywistycznymi – jest absolutnie wystarczający do skutecznego wystrzeliwania rakiet i umieszczania satelitów na orbicie. Anglik opisał więc poprawnie pewien wycinek rzeczywistości, Einstein natomiast zrobił to jeszcze dokładniej. Raczej nie urodzi się nikt kto wyrzuci STW i OTW na śmietnik historii, ale niemal na pewno jakiś geniusz przyszłości postawi kolejny krok, zada nowe pytania i znajdzie jeszcze ogólniejszą, jeszcze lepszą, jeszcze piękniejszą teorię. Taki juĹź urok nauki.

Adam Adamczyk