Vědeckost a vyvratitelnost

Pavel Brož,2003-11-07 14:32:36

Bohužel jsem se už ve vícero článcích profesora Zrzavého několikrát dočetl, že darwinismus je vlastně jen jakýsi myšlenkový rámec, který je tak nějak povznesen nad přízemní otázky testovatelnosti. Jenže to bohužel není pravda. Ani argumentace tím, že těžko nějaká fosilie darwinismus vyvrátí, neznamená ve svých důsledcích, že by darwinismus nebyl vědeckou, a tedy testovatelnou teorií. Abych toto ilustroval, vrátím se nejprve podrobněji ke vztahu mezi vědeckostí a vyvratitelností teorie.

Podle Poppera máme za vědeckou považovat teorii, která je v principu falzifikovatelná. Pokud se objeví byť jen jeden jediný fakt, který teorii protiřečí, má být teorie tímto faktem vyvrácena jakožto neplatná. Tolik jednoduchá definice vědeckosti od Poppera. Zdálo by se tedy, že s klasifikováním teorií na vědecké a nevědecké a na platné a neplatné máme od Popperových dob vystaráno. Pokud teorie je falzifikovatelná, je vědecká, pokud není, je nevědecká, pokud existuje fakt, který jí protiřečí, je neplatná, pokud neexistuje, je platná. Vše je na této myšlenkové úrovni naprosto jednoduché a jasné. Bohužel v reálných vědách už není tato jednoduchost ani jasnost těchto dělení vůbec tak samozřejmá. Ilustrujme si to na několika historických příkladech.

Vezměme nejprve dnes už učebnicový pád klasické fyziky v důsledku úspěšných předpovědí Einsteinovy obecné teorie relativity (OTR). OTR vyhrála díky tomu, že dokázala dobře předpovědět stáčení perihelu Merkuru (toto stáčení bylo v téměř dokonalé shodě s předpověďmi klasické fyziky, jak bude perihel stáčen působením oběhu okolních známých planet, pouze malilinkatý zbytek o velikosti necelé úhlové minuty za století zůstával nevysvětlen) a ohyb světelných paprsků přicházejících z hvězd při průchodu kolem Slunce. Dalo by se říci, že situace byla tedy naprosto ideální pro aplikaci (později vzniklé) definice vědeckosti a platnosti teorie – vyskytl se fakt, který klasické fyzice protiřečil, proto tato byla prohlášena za neplatnou. Naopak u OTR nebyl známý fakt, který by jí protiřečil, protože dávala v dobře experimentálně známých oblastech prakticky identické výsledky, jako klasická fyzika, a v těch méně experimentálně probádaných dávala odchylky, z nichž právě ty dvě uvedené byly nejdříve experimentálně potvrzeny (ve skutečnosti bylo anomální stáčení perihelu Merkuru známo dlouho, prvým „post“ experimentem byl až ten OTR předpovězený ohyb paprsků). Situace tedy v tomto případě je naprosto jasná – klasická fyzika byla vyvrácena existencí těchto dvou jevů, zatímco OTR ne. Tato jasnost situace je ale jen zdánlivá. Ve skutečnosti pro oba dva jevy mohla použít už klasická fyzika spoustu alternativních vysvětlení – v případě stáčení perihelu Merkuru zde mohla působit např. nějaká hmota přítomná mezi Slunce a Merkurem (hypotéza o planetě Vulkán), nebo také mohl být jemňounce modifikován exponent u Newtonova gravitačního zákona (o několik miliontin), tak že by pozorované anomální stáčení mohlo být vysvětleno. Pozorovaný ohyb paprsků při průchodu kolem Slunce mohl být (pravda, s přitaženými vlasy) interpretován jako ohyb paprsků při vhodně voleném průběhu hustoty slunečního plazmatu v okolí Slunce. Co tedy nakonec rozhodlo, že klasická fyzika byla nakonec (po dlouhém boji) uznána jako poražená teorie? Ať se nám to líbí nebo ne, důležitou roli zde hrála kromě absence podpůrných pozorování ve prospěch klasických vysvětlení (např. nenalezení planety Vulkán –ovšem když něco není nalezeno, tak striktně vzato to ještě nepředstavuje důkaz neexistence) hlavně jednoduchost a elegance vysvětlení pozorovaných jevů pomocí nové teorie. Klasická fyzika v principu uměla vysvětlit jak stáčení perihelu Merkuru, tak ohyb paprsků kolem Slunce, a její potenciál byl (a do dneška je) bezesporu tak velký, že by pomocí různých podpůrných jevů uměla vysvětlit prakticky jakákoliv pozorování, která jsou ve shodě s OTR (dokonce dodnes existují teorie, které jsou postaveny na velice sofistikovaném základě, ze kterých plyne kompletně celá OTR jakožto jakási efektivní teorie sestrojená pomocí polí klasické fyziky, jsou to tedy svým způsobem klasické teorie). Problém byl v tom, že vysvětlení pozorovaných jevů klasickou fyzikou si vyžadovalo zavádění dalších předpokladů o nutné existenci dalších do značné míry nepravděpodobných jevů, které by způsobovaly právě pozorované efekty. Naproti tomu z OTR tytéž jevy přirozeně plynuly už ze samotných základů této teorie, další dodatečné předpoklady nebyly nutné.

Nyní se můžeme znovu vrátit k pokusu porovnání klasické fyziky a OTR podle Popperovy definice. Byla klasická fyzika vyvrácena pozorováním anomálního stáčení perihelu Merkuru nebo pozorováním ohybu světelných paprsků při průchodu kolem Slunce? Nyní už není tak jednoduché odpovědět – oba dva jevy nebyly jednoznačným protiřečením klasické fyzice. Pouze se jevilo dalece méně pravděpodobné, že tyto jevy budou i v dalších letech uspokojivě vysvětleny klasickou fyzikou, vlastně spíše postupně klesala důvěra ve správnost klasické fyziky spolu s tím, jak se nedařilo potvrdit nabízená alternativní vysvětlení (pro jejich absenci by bylo nutno opět vymýšlet další jevy, proč ty původní vysvětlující jevy nejsou pozorovány), a souběžně s tím se množily další pozorované jevy, které byly ve shodě s OTR a pro něž by bylo nutno hledat komplikované vysvětlení pomocí klasické teorie.

Na druhou stranu je nutno říct, že kromě těchto debaklů zažila klasická fyzika ve dvacátém století i obrovskou spoustu naprosto fenomenálních úspěchů, kdy mnohé jevy, které byly ještě v devatenáctém století považovány za velice obtížně vysvětlitelné, byly nakonec úspěšně vysvětleny. Jednalo se o obrovské pokroky v pochopení mnoha jevů v oblasti proudění kapalin a plynů, objevila se naprosto nová doména – klasické chaotické systémy, obrovský kus práce se udělal na poli materiálové vědy – a v mnoha z těchto případů nebylo zapotřebí pracovat ani s relativistickou, ani s kvantovou fyzikou, ale pouze s klasickými Newtonovými pohybovými zákony a klasickou teorií elektromagnetismu (samozřejmě také existovala ohromná řada jevů, kde se již s klasickou fyzikou nevystačilo). Tedy samotná existence nějakého jevu, který v daném období stávající teorie neumí vysvětlit, ještě neznamená, že tento jev nebude umět táž teorie vysvětlit třeba za dvacet, třicet nebo padesát let.

Odtud nám tedy plyne, že ve skutečnosti není pro vědeckost či platnost teorie dostačující jenom přítomnost či nepřítomnost jevu, který teorii protiřečí. Takový protiřečící jev při dostatečné síle teorie taky nemusí principiálně vzato existovat. Stejně tak jako tvrzení, že žádná fosilie nevyvrátí darwinismus, by bylo možno tvrdit, že žádný v historii pozorovaný jev nevyvrátil klasickou fyziku, protože každý ze zdánlivě protiřečících jevů mohl mít vysvětlení ve shodě s klasickou fyzikou (přinejhorším by se sáhlo po zmíněné klasické teorii, ze které OTR plyne jako efektivní teorie). Pokud by vysvětlující jevy nebyly nalezeny, zkonstruovaly by se další hypotézy, které by vysvětlovaly, že vysvětlující jevy nebyly nalezeny, atd. atd.. Díky tomuto řetězci bychom tak z klasické fyziky udělali nevyvratitelnou (a tedy nevědeckou) teorii, protože je v principu díky své síle (myšleno tím obrovské šíři záběru použitelných jevů) schopna jakékoliv paradoxy nějakým způsobem eliminovat. To, co rozhodne o pádu stávající teorie, není jen přítomnost protiřečícího jevu, ale také existence jiné teorie, která daný paradox vysvětluje mnohem jednodušeji (a která bývá více a více přijímána postupně s tím, jak se jí daří předpovídat další jevy, které jsou pro stávající teorii těmito obtížně vysvětlitelnými paradoxy, zatímco z nové teorie plynou naprosto přirozeně). Pokud ale takovou novou teorii nemáme, tak nemůžeme dělat nic jiného, než pozorované paradoxy všelijak komplikovaně vysvětlovat pomocí dalších doplňujících předpokladů, z nichž se nakonec mohou vyklubat samostatné přírodní fenomény. Typickým příkladem je např. kosmologie. Pozorováním vzdálených galaxií se dá z rozložení hmoty v nich usoudit na rychlost otáčení hvězd v nich v závislosti na jejich vzdálenosti od centra galaxie. Tato závislost je ale jiná, než plyne ze stávající teorie. Pozorovanou závislost je možno vysvětlit při zavedení hypotetické temné energie, která svou přítomností ovlivní rotaci hvězd v galaxii právě tak, jak to pozorujeme (nepřipomíná vám to příběh o planetě Vulkánu?). A aby toho nebylo málo, velmi vzdálené galaxie se vzdalují rychleji, než plyne ze stávající „standardní“ teorie – tuto odchylku je možno vysvětlit opět zavedením další hypotézy, tentokrát o přítomnosti tzv. temné energie, která dodatečným tlakem odtlačuje galaxie od sebe více, než plyne z dnes již klasického Hubblova zákona o expanzi vesmíru. Podle posledních měření by množství takto nově zavedených ingrediencí, které by vysvětlilo pozorované jevy, mělo být v našem vesmíru následující: 73% temná energie, 23% temná hmota, a pouze 4% námi dnes známá hmota. Všimněte si prosím, že díky absenci jiné teorie, která by elegantní formou vysvětlovala oba jevy, jsou nabízené hypotézy o existenci temné hmoty a temné energie brány víceméně jako fakt (zhruba stejný, jako byl na konci devatenáctého století jako fakt brán éter). Možná tomu tak ale na rozdíl od toho éteru zůstane i v budoucnu, možná se nám nakonec tu dnes neznámou temnou hmotu a energii podaří blíže poznat. Není ale vyloučeno ani to, že jeden, druhý nebo dokonce oba koncepty budou v budoucnu zavrženy novou teorií.

Toto dlouhé povídání tady uvádím jako ilustraci toho, že i teorie, které jsou dnes běžně chápány jako dávno vyvrácené (např. klasická fyzika), mohou být při troše úsilí naopak interpretovány jako dodnes nevyvratitelné „metafyzické výzkumné programy“, které vlastně „tautologicky platit musí“. Naopak teorie, jejichž vyvrácení si lze dnes představit velice stěží (typicky moderní kosmologické teorie), mohou být velice snadno pohřbeny novými teoriemi, které stávající jevy popíší mnohem elegantněji. Tím se opravdu neřadím do tábora kreacionistů, protože Darwinova teorie mi přijde jako velice přirozené vysvětlení jak původu života tady na Zemi, tak mnoha vlastností živých organismů. Ovšem prohlásit ji za jakýsi netestovatelný myšlenkový rámec by byla hloupost – darwinismus nadále je a zůstane vědeckou, tedy v principu falzifikovatelnou teorií, bez ohledu na to, že posouzení jak platnosti, tak vědeckosti této teorie nemusí být stejně jako u výše uvedených příkladů tak jednoduché a jasné, jak se to na základě kraťoučké Popperovy definice na prvý pohled jeví.

Odpovědět

Děkuji za vysvětlení, pokusím se přiblížit moji mo

Pavel Brož,2003-11-04 14:05:36

Ono na tom uvedeném příkladu o té nespokojené manželce a podobných psychobiologických vysvětlení mě vadilo spíše to, že se vezme nějaký fenomén (např. nespokojená manželka), a k němu se násilně naroubuje jeho vysvětlení, aby za každou cenu tento fenomén zapadal do evoluční teorie. Nejsem odpůrcem evoluční teorie, připadá mi jako přirozené teoretické vysvětlení původu živých organismů, nicméně se mi zdá, že v některých případech je tato teorie tak trochu přetěžována podobně, jako je přetěžován např. pojem energie či relativity času ve fyzice (možná už jste se taky setkal s argumentací obhajující např. „léčivou energii“ fyzikálním zákonem zachování energie, nebo argumentací, že subjektivita v prožitku časového intervalu je ve shodě s Einsteinovou teorií relativity – samozřejmě že ani ona „léčivá energie“, ani ono subjektivní vnímání času přitom nemají žádnou vazbu na příslušné fyzikální teorie a pojmy). Prostě evoluční teorie mi přijde jako celkem rozumné schéma, které je ovšem snadno zneužitelné k propagaci téměř libovolného tvrzení. Tímto způsobem bych mohl vzít libovolný psychický či sociální fenomén – např. gamblerství – a nalézt jeho evoluční „vysvětlení“ – např. pomocí konstrukce, že v dávných ledových dobách geny podmiňující riskování pomáhaly přežít lidskému společenství, protože riskující jedinci zabili jeskynního medvěda, uloupili sousední tlupě oheň, atd. atd.. Stejně tak bych samozřejmě mohl vysvětlovat negaci tohoto fenoménu – pokud bych se rozhodl, že budu naopak podporovat tezi, že gamblerství je nepřirozená úchylka, zkonstruuji příklad, ve kterém v dávných ledových dobách byly geny podmiňující riskování přirozenou selekcí eliminovány. A aby toho nebylo málo, mohu samozřejmě zkonstruovat i „Dawkinsovský“ příklad, ve kterém se z dávných dob ledových dochovala rovnováha ve výskytu „gamblerského“ genu, tvrdíc, že současné frekvence výskytu gamblerů je přesně tou hranicí, jaká byla v dobách ledových optimální pro poměr „gamblerských“ a „negamblerských“ genů (přičemž samozřejmě žádný poměr těchto genů neodvodím, vystačím si pouze s tvrzením, že ten současný je ten optimální).
Abych ale nekritizoval jenom přetěžování evoluční teorie – ono je to tak trošku problém skoro ve všech přírodních vědách, protože teoreticky odůvodnit pozorovaný stav je ve většině případů jednodušší, než teoreticky odůvodnit opak. Zvláště svůdné k přijetí „očekávaného“ teoretického „vysvětlení“ jsou situace, kdy je k dispozici jenom málo pozorovaných objektů – např. jenom jedna (naše) sluneční soustava či jeden (náš) vesmír. Např. složení, teplota a geologická aktivita oběžnic některých planet může být logicky odůvodňován naprosto protichůdně. Potřebujete vysvětlit, že na Ganymedu je klid, pusto a smrtelný mráz? Samozřejmě, že takové vysvětlení se najde. Zjistí se, že tam je ve skutečnosti značná sopečná aktivita či možná relativně teplé vrstvy oceánu? Ano, také zde najdeme logické vysvětlení. Mnohem vzácněji se nachází něco, co nejde nijak uspokojivě teoreticky vysvětlit. Tím nekritizuji přírodní vědy, ani neříkám, že dokáží zdůvodnit cokoliv, chci tím jen říct, že odborníka v nich dělá především velice jemné umění v tom, co je možno v tom kterém modelu zanedbat a co je tam naopak důležité. A čím více je jasné, které z dílčích vlivů je možno zanedbat a které nikoliv, tím lepší má daný model predikativní sílu a tím spíše může být event. akceptován jako dobrá teoretická konstrukce. Bohužel zrovna v současné psychobiologii mě přijde, že vůbec není jasné, které dílčí vlivy jsou důležité a které vůbec ne (to je samozřejmě můj naprosto laický a nedůležitý osobní názor). Proto se tak bráním výše zmíněným konstrukcím.

Odpovědět

Tak málo genů odlišujících aktivitu lidského mozku

Pavel Brož,2003-11-04 12:17:26

Vždy jsem pochyboval o tom, že za každou lidskou psychickou vlastností musí stát nějaký gen, jak to vyplývá z některých knížek a článků o psychobiologii. Nejraději uvádím jako příklad článek otištěný svého času ve Vesmíru, kde se autor domýšlí, jak např. nespokojenost manželek může být výsledkem evolučního tlaku, jelikož nespokojená manželka donutila v době ledové svého druha ulovit více zvěře a obstarat více statků potřebných k přežití v drsném prostředí, díky čemuž přežívaly ve větší míře geny způsobující nespokojenost manželek. Nad tímto zkratkovitým závěrem (bohužel v psychobiologii naprosto typickým) vždycky nevěřícně kroutím hlavou, a v tomto případě navíc cynicky oponuji, že na nespokojené manželky mohl být vykonáván naprosto protichůdný evoluční tlak způsobený jejich zvýšenou mortalitou při konfliktech s nespokojenými manžely (samozřejmě je to jen hrubá nadsázka). Pochybuji o tom, že by každá z nespočetně mnoha pro člověka specifických psychických vlastností musela mít protějšek v nějakém genu, myslím si naopak, že většina těchto psychických vlastností a vzorců chování je kulturně podmíněna. Informaci o tom, že pouze 83 „mozkových“ genů se ve své aktivitě liší od genů primátů, víceméně chápu jako určité potvrzení toho, že za každou specificky lidskou psychickou vlastností příslušný gen stát nemůže, protože těch odchylně aktivních genů je příliš málo. Mýlím se v tomto závěru?

Odpovědět