Nauka - ebook

PODZIĘKOWANIA

Niewiele z tego, co tu powiem, jest czymś nowym. W swoich rozważaniach w dużym stopniu opieram się na ustaleniach innych badaczy oraz na własnych wcześniejszych pracach. Jeżeli będziesz chciał poszukać więcej informacji na temat omawianych tu idei filozoficznych, polecam sięgnąć do moich książek: The Dappled World (1999), Nature, the Artful Modeler (2019) oraz The Tangle of Science (której współautorami są Jeremy Hardie, Eleonora Montuschi, Matthew Soleiman i Ann Thresher; 2022).

Wiele osób ma swój intelektualny wkład w niniejszą pracę – pragnę tu podziękować szczególnie Andrew Bollhagenowi, Omarowi El-Mawasowi, Elizabeth i Peterowi Fisherom, Jeremy’emu Hardie’emu, Matthew Soleimanowi oraz Richardowi Vagnino. Oryginalne ilustracje dostarczyli Faith Bollhagen, Lucy Charlton i Adrian Harris. W końcowym efekcie całości pracy nieocenione znaczenie mają Nicola Craigs, Omar El-Mawas i Matthew Soleiman.

Książka powstała dzięki wsparciu finansowemu ze strony Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC) oraz Fundacji Johna Templetona. Wsparcie ze strony ERC odbyło się w ramach programu „Wiedza do wykorzystania”, będącego częścią unijnego programu badań i innowacji Horyzont 2020 (umowa o grant nr 667526 K4U). Treść książki odzwierciedla wyłącznie poglądy autorki, a ERC nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek wykorzystanie zawartych w niej informacji. Z kolei fundusze Fundacji Templetona przeznaczone na książkę pochodziły z programu: „Sukcesy i porażki nauki przez pryzmat pokory intelektualnej: Perspektywy z historii i filozofii nauki”, ID: 62247.

Ilustracja I.1. Nauka jako zestaw małego konstruktora. Ilustracja autorstwa Adriana Harrisa powstała specjalnie na potrzeby tej książki. Dziękuję, Adrian!WPROWADZENIE

Co widzi filozof, kiedy spogląda na naukę? A co ty widzisz?

Oto trzy powszechnie przyjmowane poglądy składające się na wizję nauki, podzielane nie tylko przez filozofów i naukowców, ale w ogóle przez większość ludzi:

1. Nauka = teoria + eksperyment.

2. Tak naprawdę to wszystko fizyka.

3. Nauka jest deterministyczna: mówi, że zdarzenia późniejsze są koniecznymi następstwami wcześniejszych.

Pierwszy pogląd wydaje się wszechobecny, wystarczy spojrzeć na artykuły prasowe donoszące o ekscytujących wynikach badań naukowych czy podręczniki szkolne albo instytucje wspierające naukowców finansowo. Drugi pogląd jest rozpowszechniony wśród filozofów, wyznaje go też wielu naukowców, nie jest natomiast, jak się wydaje, w tym samym stopniu częścią popularnej wizji nauki. Trzeci pogląd jest, jak sądzę, z wyjątkiem obaw co do tego, jak pasuje do reszty teoria kwantowa, centralny dla popularnego obrazu nauki: rodzi różnego rodzaju znane problemy dotyczące możliwości istnienia wolnej woli: czy przestępcy – a nawet święci – są naprawdę odpowiedzialni za swoje działania? Czy dzięki ostatecznej teorii wszystkiego będziemy w stanie przewidywać przyszłość? Niemniej jednak, jak postaram się pokazać, trudno zrozumieć, dlaczego mielibyśmy obstawać przy poglądzie (3), jeśli nie podzielamy (2), który ogólnie uważa się za logiczną podstawę (3). Dlatego też w książce postanowiłam się przyjrzeć wszystkim trzem w tej właśnie kolejności. Przejdźmy do pierwszego z nich.

Nauka = teoria + eksperyment

W okresie pandemii COVID-19 na skutek lockdownów dzieci dużo rysowały, również moja mała wnuczka.

– Babciu, jak narysowałabyś naukowca? – spytała mnie pewnego razu.

– Nie wiem, Tabi. Jestem dość kiepska w rysowaniu. Może uda nam się coś znaleźć w internecie.

Szukaliśmy prostych przykładów w kategorii „naukowcy z kreskówek”. Najbardziej typowy wizerunek przedstawia ilustracja I.1. Na szczęście było też kilka takich jak na ilustracji I.2 (nareszcie dzieci coraz częściej rysują też naukowczynie) (Miller i in. 2018).

Istnieją oczywiście także inne wyobrażenia badaczy, na których nie widać ani próbówek, ani mikroskopów. Interesujące, że niemal wszystkie to wizerunki Alberta Einsteina. (Co dziwne, są

Ilustracja I.1. Typowy dziecięcy rysunek ukazujący naukowca. Ilustracja autorstwa Lucy Charlton powstała specjalnie na potrzeby tej książki. Dziękuję, Lucy!

też ilustracje, które ukazują fizyka, znanego ze swoich słynnych teorii względności, z probówką w ręku – chociaż sam Einstein w ogóle nie przeprowadzał eksperymentów, nie mówiąc już o korzystaniu z probówki). Sugeruje to wyraźnie, że według najbardziej rozpowszechnionego obrazu nauka = teoria + eksperyment, z czym w przeważającej części zgadzają się również filozofowie.

Ilustracja I.2. Coraz częściej spotykany wśród dzieci rysunek przedstawiający naukowca. Ilustracja autorstwa Lucy Charlton powstała specjalnie na potrzeby tej książki. Dziękuję, Lucy!

Ilustracja I.3. Inny typowy rysunek przedstawiający naukowca. Ilustracja autorstwa Lucy Charlton powstała specjalnie na potrzeby tej książki. Dziękuję, Lucy!

Tak naprawdę to wszystko fizyka

We wtorkowym wydaniu (27 kwietnia 2021 roku) „Guardiana” opublikowano trzystronicowy artykuł pt. Mechaniczny wszechświat. Poruszał on temat nauki i wolnej woli. Jak zauważał jego autor: „coraz głośniejszy chór naukowców i filozofów twierdzi, że wolna wola jest tylko iluzją”. Odwoływał się też do „jednego z najbardziej zagorzałych sceptyków co do istnienia wolnej woli, biologa ewolucyjnego Jerry’ego Coyne’a, w poszukiwaniu wyjaśnienia, dlaczego tak jest: stwierdza on, że «wolna wola jest po prostu stanowczo wykluczona przez prawa fizyki»”.

Ten dość ponury pogląd na świat przyrody i nasze w nim miejsce jest dokładną paralelą obrazu nauki głęboko zakorzenionego w myśli filozoficznej i stanowiącego podstawę tej przygnębiającej wizji natury: obrazu piramidy nauk przedstawionej na ilustracji I.4. Zwróćmy uwagę, że wszystkie nauki zbudowane są z takich samych cegiełek, co fizyka. I wszystkie są podporządkowane fizyce.

Fizyka określana jest czasami mianem królowej nauk. Zrozumienie fizyki pozwala pojąć nie tylko ruch planet czy zakrzywienie czasoprzestrzeni, lecz także wszystko to, co obejmują inne nauki, od chemii i biologii począwszy, a na psychologii i medycynie

Ilustracja I.4. Piramida nauk. Ilustracja autorstwa Rachel Hacking, pierwotnie opublikowana w Cartwright 1999. Dziękuję, Rachel!

skończywszy – trzeba tylko być wystarczająco inteligentnym. Ten pogląd cieszył się popularnością zarówno w filozofii, jak i w obrębie samych nauk ścisłych. Weźmy na przykład wielkiego eksperymentatora z przełomu XIX i XX wieku, często nazywanego „ojcem fizyki jądrowej”, Ernesta Rutherforda. Przypisuje się mu słynne stwierdzenie, że „cała nauka to fizyka, reszta to filatelistyka” (Bernal 1939: 9). Historyk i filozof nauki Hasok Chang, którego spotkamy jeszcze w rozdziale 2, gdzie pokażę, jak kwestionuje redukcję chemii do fizyki, również przywołuje słowa Rutherforda, ale dodając przy tym: „Można uznać za odpowiednią karę to, że w 1908 roku otrzymał on Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii” (Chang 2015: 194).

Idea, że wszystko w nauce jest zbudowane z cegiełek fizyki, często jest prezentowana pod szyldem „jedności nauki”, czego przykładem jest monografia z serii Cambridge Elements zatytułowana właśnie Jedność nauki: „Pojęcie jedności nauki jest regularnie łączone z pojęciem redukcji . Zgodnie z tym tokiem myślenia jedność nauki oznacza po prostu, że fizyka fundamentalna jest tym, na czym ostatecznie opiera się wszystko inne; nauki są w jakiś sposób pochodne” (Tahko 2021: 2).

Jak zobaczymy, filozofowie mają wiele do powiedzenia na temat tej idei „redukcji” umożliwiającej przechodzenie od jednej nauki do drugiej, niemniej jednak ukazana piramida nadal reprezentuje dominujący pogląd. Któż bowiem mógłby sprzeciwiać się jedności? Przecież ma ona być źródłem szczególnej siły: zjednoczeni trwamy, podzieleni upadamy.

Zdarzenia są zdeterminowane przez prawa fizyki

To, co dzieje się później, jest nieuchronnym następstwem tego, co wydarzyło się wcześniej – a przynajmniej taki panuje pogląd. Wszystkim rządzi fizyka, a jej prawa mają charakter deterministyczny – oznacza to, że dla określonych danych wejściowych dopuszczalny jest tylko jeden wynik. Dane wejściowe opisują to, co wydarzyło się w przeszłości. Tym samym dozwolona jest tylko jedna wersja przyszłości. Skoro tak naprawdę nie ma nic poza fizyką, dotyczy to wszystkiego: wszystkich zdarzeń zachodzących w przyrodzie.

Przyszłość właściwości chemicznych przedmiotów, sposobu fałdowania białek, wyglądu rzeczy, a nawet twoich stanów psychicznych jest zdeterminowana, ponieważ ostatecznie rządzą nimi prawa fizyki. Żyjemy zatem w świecie całkowicie podporządkowanym prawom fizyki, w którym wszystko odbywa się mechanicznie, a nawet jest przewidywalne, musimy tylko poznać prawa, które tym rządzą. Właśnie dlatego wspomniani w „Guardianie” filozofowie i naukowcy dochodzą do wniosku, że chociaż możemy czuć coś całkiem przeciwnego, wolna wola jest tylko iluzją.

Prawdopodobnie już wiesz, że ta cała opowieść o determinizmie i fizyce nie jest do końca trafna. W końcu jest coś takiego, jak rozpad promieniotwórczy. To, czy radioaktywny atom rozpadnie się, czy nie w ciągu następnej godziny, jest kwestią otwartą – może, ale nie musi. Nie jest to zdeterminowane przez przeszłe zdarzenia. Niemniej jednak niewielka część przyszłości pozostaje otwarta. Prawdopodobieństwo, że radioaktywny atom się rozpadnie, ma być w pełni zdeterminowane przez przeszłe stany rzeczy. Ani my – ani nic innego – nie możemy wpłynąć na to, co się z nim stanie. Co ma się zdarzyć, to się zdarzy, czy tego chcemy, czy nie. Może to dać komfort w postaci pewności, ale kosztem niemocy.

Co jest nie tak z tymi trzema poglądami?

Idea świata rządzonego przez prawa fizyki jest obecnie tak głęboko zakorzeniona, że trudno spojrzeć na nią z dystansem i zastanowić się, dlaczego jest tak niezgodna z tym, jak postrzegamy otaczającą nas rzeczywistość i jak jej doświadczamy. Oczywiście, to prawda, że rzeczy nie zawsze są takie, jakie nam się wydają. Ale trzeba zrobić naprawdę duży przeskok, żeby przejść od świata, jaki znamy – świata, w którym nauki inne niż fizyka dokonują wiekich odkryć i wytwarzają godne podziwu technologie, w którym mamy sprawczość i z niej korzystamy i gdzie czasami przewidywania się sprawdzają, ale często nie – do świata, w którym panuje kompletny porządek narzucony przez niezłomne prawa i w związku z tym pozostającego całkowicie poza naszą kontrolą.

Niepokój dotyczący tej wizji świata i nauki narasta jeszcze bardziej, gdy spojrzymy na to, co faktycznie robią naukowcy. Jest to dużo bardziej chaotyczne i heterogeniczne niż przebiegający według ustalonego schematu proces, w ramach którego tworzy się teorię, przeprowadza eksperymenty i potwierdza ją (lub nie), a który ukazuje standardowy obraz nauki. Proces ten miałby polegać na odkrywaniu już istniejących, ale jeszcze niezidentyfikowanych praw rządzących wszechświatem. Takie postrzeganie nauki wymaga dużo wyobraźni, wykraczającej daleko poza to, co faktycznie widzimy, zarówno my, jak i naukowcy, gdy próbują zrozumieć świat i to, jak on działa. Jeśli bowiem spojrzymy na to, co robią naukowcy, aby stworzyć wspaniałe wynalazki takie jak lasery, globalny system pozycjonowania (GPS) i szczepionki, nie wydaje się, aby odkrywali jakieś prawa, a następnie wyciągali z nich wnioski. Bardziej przypomina to łączenie elementów zestawu małego konstruktora oraz uczenie się metodą prób i błędów, jak połączyć je w jedną całość.

Celem tej książki jest próba bliższego spojrzenia na to, jak nauka osiąga swoje rezutaty i dlaczego na jej wytworach – od szczepionek po statki kosmiczne – często można polegać. A to zagadnienie ma niewiele wspólnego z konwencjonalnym obrazem nauki i tym, co ten obraz sugeruje.

Tytuł tej książki brzmi Okiem filozofa. Nauka, a nie Filozoficzne spojrzenie na naukę. To dobrze, ponieważ trudno znaleźć dwoje wśród nas, filozofów, którzy myślą w taki sam sposób. To, co ja widzę, kiedy patrzę na naukę, będzie różnić się od tego, co widzą „filozofowie” w ogóle, a co dopiero większość z nich. Będzie jednak bliskie temu, co widzi wielu spośród tych, którzy przyglądają się dokładnie temu, jak nauka jest praktykowana.

Nie ma nic kontrowersyjnego w tych cechach charakterystycznych nauki i praktykach naukowych, które będę chciała podkreślić – nikt nie zaprzecza roli, jaką odgrywają one w nauce. Trzy wspomniane wyżej poglądy, składające się na wizję nauki, abstrahują jednak od tego typu szczegółów. Oczywiście każdy obraz nauki, który nie jest jej dokładnym duplikatem, musi to robić. Celem takich abstrakcji nie jest dokładne zebranie wszystkich szczegółów, ale zastąpienie ich przemawiającym do wyobraźni obrazem, który „ujmuje sedno sprawy”. Problem polega na tym, że moim zdaniem wizja nauki, wyłaniająca się z przedstawionych powyżej trzech poglądów, robi coś przeciwnego. A to nie pozwala dostrzec, co sprawia, że nauka jest tak dobra w tym, co robi.

Książka ta przedstawia odmienne spojrzenie na naukę. Przyglądam się w niej samej nauce, ale także światu widzianemu przez pryzmat nauki. Skupiam się na tym, „co nauka nam daje i w jaki sposób to osiąga”. Standardowa wizja nie znajduje potwierdzenia w opartym na doświadczeniu wglądzie w to, jak nauka osiąga swoje zadziwiające sukcesy. Standardowa wizja wymaga sporej porcji tego, co filozofowie nazywają „metafizyką” i tego, co już wcześniej nazwałam „twórczą wyobraźnią” – przyjęcia ogólnych twierdzeń dalekich od konkretnych szczegółów, na które możemy wskazać. Kiedy spoglądam na naukę, widzę mieszankę misternie wykonanych elementów, genialnie połączonych na różne sposoby, aby osiągnąć niezliczone wspaniałe wyniki: od zrozumienia otaczającego nas świata po technologię, i która odzwierciedla niejednorodny, „pstrokaty” świat, który pełen jest różnorodności i w którym wciąż otwartych jest wiele możliwości. W obrazie natury, który odczytuję, przyglądając się nauce, jest miejsce na to, co nieprzewidywane i na naszą sprawczość. Książka ta ukazuje alternatywne propozycje wobec trzech rozpowszechnionych poglądów na naukę, które opisałam, oraz broni mojej wizji nauki.

1. Teoria + eksperyment nie stanowią nauki. Nauka to nie jest tylko teoria i eksperyment. W sukcesach nauki kluczową rolę odgrywają wszystkie jej wytwory: modele, definicje, procedury i przyrządy pomiarowe, tworzenie i ugruntowywanie pojęć, gromadzenie danych, ich analiza i przechowywanie, badania nieeksperymentalne, metoda statystyczna i metody aproksymacji, studia przypadków, narracje – długo można by jeszcze wymieniać. A szczególnie istotne są skomplikowane powiązania między tymi elementami.

2. Zdetronizować królową. Wszyscy wiemy, że w praktyce nauka to nie tylko fizyka – taka wizja jest bardzo daleka od prawdy. Przekonanie, że wszystko nabudowane jest na fizyce, przeczy zarówno różnorodności nauki, jak i różnorodności natury, i może sprowadzić nas na niewłaściwe ścieżki badawcze. Jeśli zaś chodzi o jedność nauki, jest o wiele więcej sposobów, aby ją osiągnać, aniżeli budowanie jej gmachu z tych samych cegiełek.

3. Natura jest bardziej przystępna. Nawet w najbardziej pewnych zasadach, jakimi posługujemy się w nauce, aby osiągać wspaniałe sukcesy, nie ma nic, co sugerowałoby, że reprezentują one żelazne „prawa natury”. Często aranżujemy odpowiednie okoliczności – tworząc „małe światy” – i mamy to szczęście, że nie zdarza się nic, co drastycznie zaburzyłoby panujące w „małym świecie” warunki, dzięki czemu to, co się w jego obrębie dzieje, jest stałe i przewidywalne. Czasami tego rodzaju okoliczności zachodzą w sposób naturalny. Wtedy to, co się dzieje, jest stałe i przewidywalne. Ale na ogół w życiu tak nie jest. I żeby uzasadnić istnienie wycinków rzeczywistości, w których panuje dokładny lub przybliżony porządek, nie musimy zakładać, że Bóg zaprojektował cały świat jako dziwaczny, gigantyczny zegar; nie jest to też konieczne do wyjaśnienia, dlaczego możemy niekiedy taki porządek odnaleźć lub zaaranżować.

Książkę kończę kilkoma „przemyśleniami na pożegnanie”. Mają one za zadanie ukazać niezwykłe znaczenie należytej pokory intelektualnej dla instytucji badawczych.