Witamy na stronie Klubu Jagiellońskiego. Jesteśmy niepartyjnym, chadeckim środowiskiem politycznym, które szuka rozwiązań ustrojowych, gospodarczych i społecznych służących integralnemu rozwojowi człowieka. Portal klubjagiellonski.pl rozwija ideę Nowej Chadecji, której filarami są: republikanizm, konserwatyzm, katolicka nauka społeczna.

Zachęcamy do regularnych odwiedzin naszej strony. Informujemy, że korzystamy z cookies.

Nauka nie ma odpowiedzi na wszelkie pytania. Gdzie są jej granice?

przeczytanie zajmie 15 min
Nauka nie ma odpowiedzi na wszelkie pytania. Gdzie są jej granice? źródło: wikimedia commons; public domain

Nauka nie jest ani zbiorem udowodnionych prawd, ani luźną spekulacją małej grupki ekspertów, których kupiły wielkie korporacje. Popadanie w którąkolwiek z tych skrajności jest nie tylko mylne, ale również szkodliwe dla samej nauki, która pozostaje najbardziej udanym przedsięwzięciem poznawczym ludzkości. Zrozumienie zaś, czym nauka jest, a czym nie, pozwala także zobaczyć, jak niewiele w gruncie rzeczy możemy wiedzieć o rzeczywistości.

Potoczny obraz wiedzy naukowej 

Historii nowożytnej nauki od początku towarzyszyła refleksja nad granicami ludzkiej wiedzy. Myśliciele, którzy wytyczyli szlaki postępu naukowego, odwrócili się od sposobu zdobywania wiedzy, który polegał na przyswajaniu poglądów uznanych autorytetów, takich jak Arystoteles, ojcowie Kościoła lub Pismo Święte.

Zamiast tego zwrócili się ku samej przyrodzie. Od tej pory tylko fakty miały mieć znaczenie dla namysłu nad prawami rządzącymi światem.

Należało czytać księgę przyrody, klasyfikować fakty, a na ich podstawie wznosić gmach wiedzy naukowej. Wierzono przy tym (głównie za sprawą Kartezjusza i Bacona), że tak uzyskana wiedza będzie cechowała się pewnością, a jej celem będzie opracowywanie wynalazków technicznych.

Koniec ze średniowiecznym modelem uczonego, który z bezpiecznej odległości kontemplował świat i nie ingerował w jego przebieg, żeby ostatecznie móc dojść do podziwiania Stwórcy.

Transmisja idei od grupki myślicieli do opinii publicznej zawsze następuje z opóźnieniem. Tak jest też w tym przypadku.

Współczesna refleksja w obrębie filozofii nauki znajduje się już zupełnie gdzieindziej, jednak przekonania myślicieli sprzed 400 lat wciąż błąkają się, jak sądzę, po świadomości zbiorowej.

Tworzą to, co Alan Chalmers w książce Czym jest to, co zwiemy nauką nazwał „zdroworozsądkowym poglądem na naukę”. Szybko jednak okazało się, że ten pogląd w swoim bardziej teoretycznym ujęciu, którym jest naiwny indukcjonizm, nie wytrzymuje krytyki.

Teorie naukowe mają kilka właściwości. Po pierwsze, są ogólne. Zdanie: „Ziemia krąży wokół Słońca po elipsie” dotyczy wszystkich obrotów Ziemi wokół Słońca, a nie tylko jednego z nich, który został zarejestrowany w określonym przedziale czasowym.

To ostatnie byłoby zdaniem obserwacyjnym. Po drugie, teorie mają moc eksplanacyjną, czyli powinny wyjaśniać, dlaczego pewne fakty zachodzą w ten, a nie inny sposób. Po trzecie, teoria powinna mieć moc predykcyjną – pozwalać na przewidywanie zjawisk.

Zebranie wszystkich tych własności razem szybko prowadzi do wniosku, że naiwny indukcjonizm, a wraz z nim „zdroworozsądkowy pogląd na naukę” są podejściami kulawymi.

Naiwny indukcjonista twierdzi, że działalność naukowca polega wpierw na kolekcjonowaniu i klasyfikowaniu zaobserwowanych faktów (czyt. zdań obserwacyjnych), aby następnie wyprowadzić z nich drogą indukcji zdania ogólne będące twierdzeniem naukowym.

Z samego zbioru podobnych do siebie zdań obserwacyjnych nie wynika automatycznie teoria wyjaśniająca przyczyny ich zachodzenia. Jeśli zebralibyśmy tysiąc wystąpień zdania: „Kij po włożeniu do wody wydawał się złamany”, to z nich samych nie wynika bezpośrednio, dlaczego tak się dzieje. A tego ostatniego chce naukowiec.

Naiwny indukcjonista ponosi także klęskę, gdy chce zadośćuczynić postulatowi, zgodnie z którym teoria powinna mieć własności predykcyjne. Indukcja bowiem, o ile nie dokonuje się jej na skończonej liczbie przypadków, jest rozumowaniem niezupełnym.

Nie da się poprawnie wywnioskować, że skoro mamy już zanotowanych dziesiątki tysięcy obrotów Ziemi wokół Słońca po elipsie, to prawdą jest, że Ziemia zawsze obraca się wokół Słońca po elipsie.

Przewidywanie zatem w świetle tego podejścia nigdy nie będzie dowiedzionym wnioskiem, lecz jedynie przypuszczeniem opartym na dotychczasowym nawyku. Fakt ten przyczynił się do klęski nie tylko naiwnego indukcjonizmu, lecz także do porażki wszelkich bardziej wyrafinowanych wariantów tego podejścia, które z indukcji chciały uczynić centralny punkt swojego namysłu nad metodologią nauk empirycznych.

Pouczający przypadek dr. Semmelweisa

Teoretyczna odpowiedź na problemy związane z indukcją przyszła w XX w., jednak stulecie wcześniej wydarzył się ciekawy eksperyment, który bardzo dobrze ilustrował, jak wygląda w praktyce proces pozyskiwania wiedzy.

Rzeczony eksperyment przeprowadził Ignaz Semmelweis, lekarz, który w latach 1844-1848 pracował w Wiedeńskim Szpitalu Powszechnym.

W swojej pracy próbował zmierzyć się z problemem, który dotykał wiele ciężarnych pacjentek wiedeńskiego szpitala. Była nim gorączka połogowa. W 1844 r. na tę chorobę zmarło 260 spośród 3157 położnic pierwszego oddziału. To zatem 8,2% pacjentek.

W następnym roku odsetek zgonów spadł do 6,8%, jednak w 1846 r. wzrósł aż do 11,4%. Coś ewidentnie było nie tak, zwłaszcza że na sąsiednim oddziale śmiertelność na gorączkę połogową wahała się w tych latach od 2% do 2,7%.

Chcąc znaleźć odpowiedź na tę zagadkę, Semmelweis wybrał spośród krążących hipotez kilka najbardziej obiecujących. Według pierwszej z nich przyczyną gorączki połogowej były „wpływy epidemiczne”, które charakteryzowano bliżej jako „zmiany atmosferyczno-kosmiczno-telluryczne”.

Przeciwko niej przemawiał jednak fakt, że takie wpływy oddziaływałyby ogólnie na cały szpital, a nie tylko na jeden oddział.

Druga hipoteza wskazująca na możliwe skutki nadmiernego zagęszczenia także nie rozwiązywała problemu. Tłok na drugim oddziale był bowiem większy, a pacjentki rzadziej zapadały na gorączkę połogową.

Zwolennicy trzeciej hipotezy sugerowali, że być może przyczyną szerzenia zachorowań są nie dość ostrożne badania położnic przez studentów medycyny. Przeciwko tej hipotezie Semmelweis wskazał, że pęknięcia powstające podczas porodu są znacznie poważniejsze niż skaleczenia, które mogą spowodować nieostrożne badania.

Ponadto na drugim oddziale pacjentki bada się w ten sam sposób, a jednak nie chorują one tak często, jak pacjentki na drugim oddziale.

Czwarta hipoteza wskazywała na tło psychologiczne. Zaobserwowano, że rozkład pomieszczeń na pierwszym oddziale sprawiał, że ksiądz niosący wiatyk musiał minąć pięć sal, żeby dojść do pokoju, w którym leżała umierająca kobieta.

Widok księdza i dźwięk dzwonka miał wprawiać pozostałe kobiety w takie przerażenie, że od tego nabywały podwyższoną skłonność do zapadania na gorączkę połogową. Jednak i to wyjaśnienie okazało się zawodne.

Semmelweis przekonał księdza, żeby chodził drogą okrężną i nie dzwonił, aby pacjentki nie wiedziały o jego obecności. Mimo to śmiertelność nie zmalała, a zatem przyczyna leżała gdzieś indziej.

Ostatecznie okazało się, że czynnikiem odpowiedzialnym za zachorowania położnic były brudne ręce personelu medycznego i studentów, a także niezdezynfekowane przyrządy medyczne.

Gdy Semmelweis polecił, żeby przed badaniem ręce myto w roztworze wapna chlorowanego, a przyrządy dezynfekowano, odsetek zgonów z powodu gorączki połogowej prędko spadł. W 1848 r. wynosił już tylko 1,27% na pierwszym oddziale i 1,33% na drugim.

Na tę hipotezę – kluczowe słowo w kontekście tych rozważań – naprowadził wiedeńskiego lekarza nieszczęśliwy przypadek jego kolegi, który został podczas dokonywania sekcji zwłok skaleczony przez studenta. W wyniku tego zdarzenia ów człowiek zachorował i zmarł.

Co ważne, objawy jego choroby wydawały się bardzo podobne do objawów gorączki połogowej. Nasunęło to Semmelweisowi przypuszczenie, że jeśli usunie się chemicznie substancję odpowiedzialną za infekcję, to problem rozstanie rozwiązany. Miał rację.

Pogodzić się z niepewnością

Przypadek Semmelweisa i zastosowana przez niego metodologia bardzo dobrze pokazywały to, co opisał prawie 90 lat później Karl Popper w Logice odkrycia naukowego. Nauka nie polega wyłącznie na obserwacji faktów, z których następnie za pomocą odpowiedniej procedury logicznej wyprowadza się ogólne teorie. Po pierwsze, fakty same z siebie niczego nie implikują.

Po drugie, teoria naukowa nie jest dowodzona przez doświadczenie. Relacja dowodzenia zachodzi bowiem pomiędzy zdaniami, w tym zdaniami teorii, która jest uporządkowanym zbiorem zdań.

Relacja dowodzenia nie zachodzi zaś między danymi doświadczenia a zdaniami. Doświadczenie trzeba dopiero zinterpretować w postaci zdań, a to nie zawsze jest oczywiste, zwłaszcza przy zastosowaniu bardziej wyrafinowanych technik obserwacyjnych.

Semmelweis uchwycił to w swojej praktyce lekarskiej i zamiast czekać, aż „księga przyrody” powie mu, jak jest, zaczął formułować śmiałe hipotezy, potem wybrał spośród nich te najbardziej obiecujące, a na końcu każdą z wybranych poddał testom. Testowanie zaś polegało na sprawdzaniu, czy istnieje korelacja między współwystępującymi czynnikami.

Gdy okazywało się, że jeżeli występuje p, to występuje także q, a wszystkie pozostałe czynniki x, y lub z wykluczono, to wtedy Semmelweis uznawał, że można przypuścić istnienie związku przyczynowo-skutkowego.

Piszący w następnym stuleciu Popper nazwał takie podejście falsyfikacjonizmem. Teorii naukowych nie dowodzi się i nie ma sensu uciekać się do takich procedur, jak indukcja. Zamiast tego przyjmuje się śmiałe hipotezy, które następnie testuje się doświadczalnie.

Dopóki natura nie mówi „nie”, dopóty uznajemy, że hipoteza wykazała hart i możemy ją uznać za skoroborowaną. Jeśli jednak w wyniku eksperymentu dane doświadczenia zasugerują, że zachodzi inne zjawisko niż to, które przewidywała hipoteza, to wówczas hipotezę należy uznać za sfalsyfikowaną i trzeba ją odrzucić.

Wszystko to przebiega wedle schematu modus tollendo tollens: jeżeli z x wynika y, ale y nie zachodzi, to x jest fałszywe.

Przejście od ujęcia nauki jako wiedzy pewnej, która jest indukcyjnie wyprowadzana z faktów, do wiedzy złożonej z najwytrwalszych hipotez ma bardzo duże znaczenie dla naszego rozumienia, czym jest wiedza w ogóle.

Arystotelesowskie wyobrażenie umysłu jako niezapisanej tablicy, na której odciskają się dane doświadczenia, okazuje się zupełnie nietrafione.

Wiedza, co pokazał swoimi hipotezami Semmelweis, powstaje w wyniku aktywnego zaangażowania poznawczego podmiotu, który danym doświadczenia próbuje nadać uporządkowaną strukturę.

Wynik takiego działania zależy od tego, co naukowiec chce wiedzieć, jakie hipotezy dobierze, co podczas testów wykaże eksperyment i czy interpretacja wyników eksperymentu będzie jednoznacznie odnosiła się do faktów (czyli językowej reprezentacji jakiegoś istniejącego stanu rzeczy), których zajście przewiduje hipoteza.

Jednak nawet jeśli wszystko się uda, to wciąż uzyskana w ten sposób teoria naukowa będzie jedynie najlepszą hipotezą, która z jednej strony tłumaczy zjawiska, do których się odnosi, a z drugiej jest akceptowalna z braku przeciwnych jej świadectw doświadczenia.

Oznacza to, że nasza wiedza jest z gruntu niepewna. Co więcej, Popper założył, że naukowe są tylko te teorie, które można sfalsyfikować. W przeciwnym wypadku mielibyśmy do czynienia ze zwykłą tautologią.

Nie ma więc racji ani zwolennik potocznego poglądu na naukę, ani hipotetyczny antynaukowy sceptyk, który rozczarował się, bo w odniesieniu do sprawy dla niego istotnej naukowcy zmienili zdanie.

Wyznawców tych poglądów, pozornie tylko sprzecznych, łączy wspólny pogląd na naukę. W obu wypadkach bowiem tak zachwyt, jak i rozczarowanie biorą się z tego samego źródła, którym jest wyznaczenie nauce standardu niemożliwego do osiągnięcia. Co więcej, dalsza historia rozwoju filozofii nauki pokazała, jak bardzo ten standard jest niemożliwy.

Między racją a konwencją

Problem rozgraniczenia nauki od nienauki nie skonczył się wraz z falsyfikacjonizmem. Co gorsza, w toku refleksji stało się jasne, że przedstawienie ogólnych, racjonalnych wytycznych odrzucania nieudanych teorii naukowych jest jeszcze trudniejsze, niż wcześniej myślano.

Po pierwsze, komfort posiadania czystych zdań obserwacyjnych, czyli uzyskanych bezpośrednio za pomocą naszych zmysłów, jest w nauce coraz rzadszy.

Współcześnie częściej jest tak, że nowe obserwacje czyni się za pomocą naszych zmysłów oraz wykorzystania całej skomplikowanej techniki obserwacyjnej, której teoretyczne funkcjonowanie zostało na tyle dobrze potwierdzone, że uznajemy wiedzę towarzyszącą naszym obserwacjom za bezproblemową.

Mówiąc w skrócie, nikt gołym okiem bozonu Higgsa nie widział. Widziano go za pomocą całej skomplikowanej maszynerii Wielkiego Zderzacza Hadronów w Genewie.

Po drugie, okazało się także, że związek teorii z doświadczeniem bynajmniej nie jest aż tak ścisły. Dość szybko wykazano bowiem na podstawie analizy historycznych przypadków odkryć naukowych, że rzadko kiedy naukowcy odrzucali całe teorie, ponieważ przeczyły im wyniki eksperymentów. Najczęściej wystarczyło poprawić kilka założeń i można było cały proces testowania zaczynać od początku.

Imre Lakatos podawał w tym kontekście przykład hipotetycznego fizyka z czasów sprzed epoki przemysłowej, który chce obliczyć drogę nowo odkrytej małej planety. Wykorzystuje w tym celu newtonowską mechanikę, prawo grawitacji N, warunki początkowe I, jednak planeta odchyla się od obliczonej drogi.

Czy to znaczy, że teorię Newtona trzeba odrzucić, skoro zakazywała ona odchylenia, które mimo to wystąpiło? Oczywiście, że nie.

Nasz hipotetyczny fizyk sugeruje, że istnieje zapewne jeszcze jedna mała planeta, która wpływa na ruch pierwszej badanej przez niego planety. Planety jednak nie odkryto. Czy fizyk wreszcie porzuci teorię Newtona? Też nie.

Sugeruje, że hipotetyczną nową planetę zasłania chmura kosmicznego pyłu. Sporządza wstępne obliczenia i dostaje grant na wysłanie satelity. A jeśli nie chmura, to jakiś inny czynnik. I tak dalej, i tak dalej.

Popper zżymał się na myśl o formułowaniu takich doraźnych hipotez, jednak w toku historii naukowcy często je stosowali. Co więcej, spektakularne odrzucenia teorii, których popperowski falsyfikacjonista poszukuje, stanowiły raczej rzadkość niż codzienność praktyki naukowej.

Wskazywał na to Thomas Kuhn w Strukturze rewolucji naukowej, w której zauważył, że historię nauki można podzielić na długie okresy panowania nauki normalnej, w których obowiązuje określony paradygmat badań naukowych, i krótkie momenty kryzysu, w wyniku których następuje zmiana paradygmatu.

Przeciw Popperowi przemawiał także fakt, że wiele z później uznanych teorii naukowych było z początku nietrafionych, gdyż świadectwa eksmeprymentów przemawiały przeciwko nim. To, co obecnie przeszło do historii jako model atomu Bohra, było którąś z kolei wersją tej samej hipotezy.

Tak naprawdę badania naukowe, co zauważył wspominany Laktos, istnieją w postaci programów badawczych, a nie w formie pojedynczych przypuszczeń. Z tego jednak powodu w pracy naukowej istnieje całkiem spory margines na wolną od ścisłych wytycznych decyzję badacza, który sam musi dojść do wniosku, kiedy powinien już dać sobie spokój i rozwijany program porzucić.

Wspomniany przykład hipotetycznego fizyka z epoki przedindustrialnej pokazuje także, jak bardzo zależny od konwencjonalnych rozstrzygnięć jest sam proces badawczy.

Oprócz zaakceptowania głównej teorii przedindustrialny fizyk musi także rozważyć, czy przyjmuje jakieś hipotezy pomocnicze, określić, co wchodzi w skład warunków początkowych, a dopiero na końcu przeprowadzić obliczenia. Ich wynik jest koniunkcją wszystkich tych elementów.

Jeśli obliczenia okazały się nietrafione, to znaczy, że albo mechanika Newtona jest fałszywa, albo przyjęte hipotezy pomocnicze, albo warunki początkowe ustalono źle, a na planetę oddziałuje coś jeszcze, o czym badacz nie wie.

Dlaczego nasz hipotetyczny fizyk miałby raczej odrzucić dobrze potwierdzoną mechanikę klasyczną, niż spróbować przeformułować któryś z pozostałych elementów?

Problem jest trudny, ale sytuacja nie beznadziejna. Gdzieś na końcu zawsze jakaś weryfikacja empiryczna istnieje, ale ona ma sens dopiero wewnątrz rozważanej teorii naukowej.

Dopiero gdy nałoży się na dane doświadczenia jakąś siatkę pojęć, tylko wtedy można próbować się zastanowić, jak się mają do siebie poszczególne elementy i czy wyniki eksperymentów raczej wspierają to, jak świat wygląda w świetle danej teorii, czy raczej temu przeczą.

Mimo wszystko nauka jest sukcesem

Historia rozważań nad racjonalnością metodologii naukowej pokazuje fundamentalną prawdę na temat naszych zdolości poznawczych. Jesteśmy zamknięci w języku i tylko na jego gruncie możemy rozważać, czy coś jest prawdziwe lub nie.

Współczesny spory w filozofii dotyczą tego, jak bardzo szczelnie tkwimy w naszych strukturach pojęciowych. Instrumentaliści, zwani także antyrealistami, doszli do wniosku, że teorie naukowe jedynie porządkują nasz obraz rzeczywistości, ale niczego o niej samej nie twierdzą.

Tym samym terminom, takim jak atom, kwark, gluon, nic w samym świecie nie odpowiada.

Przeciwko temu stanowisku przywołuje się tzw. argument z braku cudu Hillary’ego Putnama, który wskazał na jasny dla wszystkich fakt – nauka odniosła sukces.

Gdyby instrumentaliści mieli rację i nie można by mówić o prawdziwości teorii naukowych, to trzeba by uznać, że każdy rozwój techniki, który dokonuje się przecież w oparciu o wiedzę naukową, i każde jej udane zastosowanie trzeba by interpretować w kategorii cudu.

Mielibyśmy wówczas całe pasmo powtarzających się cudów, które już trwa, licząc od początków nowożytnej nauki, zgoła 500 lat. Wobec tego jedynym wyjaśnieniem sukcesu nauki jest przyznanie, że mimo wszystko wraz z każdą kolejną teorią naukową zbliżamy się do opisu świata takim, jakim on jest naprawdę.

Wskazanie na historyczny sukces nauki daje także dobry powód, dlaczego nauce jako takiej powinniśmy ufać. Pojawiające się tu i ówdzie teorie i stanowiska sprzeczne z wiedzą naukową, takie jak ruch antyszczepionkowy lub denializm klimatyczny, nie biorą pod uwagę tego, że nauce, jako zorganizowanemu przedsięwzięciu poznawczemu ludzkości, po prostu się udało.

Efektem tego sukcesu jest cała cywilizacja techniczna ze wszystkimi jej udogodnieniami, które sprawiają, że nasze życie jest wielokrotnie mniej uciążliwe niż życie naszych przodków.

Koniec końców należy jednak zmienić oczekiwania. Powrót do refleksji nad granicami wiedzy naukowej pozwala porzucić potoczny pogląd na naukę, który naukowcom stawiał zbyt wysoką poprzeczkę.

Gdy już przestaniemy wierzyć, że wiedza naukowa jest zbiorem pewnych i udowodnionych prawd, nie będziemy mieli racjonalnych przesłanek, aby wykorzystywać naukę do tworzenia wielkich ideologicznych projektów, albo głosić jej spektakularną klęskę, ponieważ naukowcy zmienili zdanie w jakiejś sprawie.

Nauka da sobie radę lepiej bez podobnych ingerencji, a minionych kilka wieków jej sukcesów daje powody, aby mieć nadzieję, że pewnego dnia być może będziemy wiedzieć wszystko.

Dofinansowano ze środków Ministra Kultury i Dziedzictwa Narodowego pochodzących z Funduszu Promocji Kultury, uzyskanych z dopłat ustanowionych w grach objętych monopolem państwa, zgodnie z art. 80 ust. 1 ustawy z dnia 19 listopada 2009 r. o grach hazardowych.

Ten utwór (z wyłączeniem grafik) jest udostępniony na licencji Creative Commons Uznanie Autorstwa 4.0 Międzynarodowe. Zachęcamy do jego przedruku i wykorzystania. Prosimy jednak o zachowanie informacji o finansowaniu artykułu oraz podanie linku do naszej strony.