W powszechnym przekonaniu rozwój nauki polega na serii gwałtownych zmian: nowe teorie naukowe zastępują stare, te zaś uznane za błędne odkłada się do lamusa. Jeśli nie jest tak jak sugerował John Horgan, że dotarliśmy do "końca nauki", obalenie czeka każdą obecnie używaną teorię, taką jak teoria ewolucji czy grawitacji. Jeśli jest to prawdą, to nie możemy interpretować żadnej teorii naukowej jako wiarygodnego przedstawienia rzeczywistości.
Chociaż taki pogląd na naukę pierwszy przedstawił filozof Karl Popper, jego obecną szeroką akceptację przypisuje się Thomasowi Kuhnowi, którego
Struktura rewolucji naukowych (1962) była najlepiej sprzedającą się naukową książką XX wieku i prawdopodobnie najczęściej cytowaną.
Kuhn utrzymywał, że nauka nie rozwija się stopniowo, ale dzięki serii rewolucji. Opisywał te rewolucje przy pomocy słynnego i nadużywanego dziś określenia zmiany paradygmatu, w którym stare narzędzia do rozwiązywania problemów — "paradygmat" danej dziedziny — są zastępowane przez nowe. Między rewolucjami ponoć niewiele się dzieje. A po rewolucji stare paradygmaty zostają w dużej mierze zapomniane.
Jako fizyk z wykształcenia Kuhn koncentrował się głównie na rewolucjach w fizyce. Jednym z najważniejszych przykładów, który przytacza, jest przejście od mechaniki klasycznej do mechaniki kwantowej, które miało miejsce na początku XX wieku. W mechanice kwantowej fizyk wylicza prawdopodobieństwo, że cząsteczka podąży pewną drogą, zamiast dokładnego wyliczania samej drogi, jak w mechanice klasycznej.
To prawda, że stanowi to inną procedurę. Ale czy mechanika klasyczna stała się zapomnianym narzędziem, w taki sam sposób jak suwak logarytmiczny? Nie sądzę. Poza układami scalonymi w komputerach, laserami i kilkoma innymi specjalnymi urządzeniami, większość dzisiejszej wysokiej technologii daje się w pełni wyjaśnić samą fizyką klasyczną. Podczas gdy potrzebujemy mechaniki kwantowej do zrozumienia podstaw chemii, żadnych specjalnych efektów kwantowych nie widać w mechanizmach biologicznych. Tak więc, większość tego, co nosi etykietkę nauk przyrodniczych w dzisiejszym świecie nadal opiera się na fundamencie fizyki newtonowskiej, niezmienionej od stuleci jeśli chodzi o jej podstawowe zasady i metody.
Fizyk Steven Weinberg, laureat Nagrody Nobla, który był kolegą Kuhna na Harvardzie i początkowo podziwiał jego pracę, spojrzał na Struktury z perspektywy lat. W artykule w "New York Review of Books" z 8 października 1998 roku pod tytułem Rewolucja, która się nie zdarzyła, Weinberg pisał:
Nie jest prawdą, że naukowcy nie są w stanie "przerzucać się tam i z powrotem między różnymi sposobami widzenia" i że po rewolucji naukowej staną się niezdolni do rozumienia panującej uprzednio nauki. Jedną ze zmian paradygmatu, której Kuhn poświęca wiele uwagi w Strukturach, jest zastąpienie na początku XX wieku mechaniki newtonowskiej relatywistyczną mechaniką Einsteina. W rzeczywistości jednak, kształcąc nowych fizyków, pierwszą rzeczą, którą ich uczymy, jest nadal stara, dobra mechanika newtonowska i nigdy nie zapominają oni jak myśleć w kategoriach newtonowskich, także po tym, gdy dowiedzieli się o teorii względności Einsteina. Sam Kuhn jako wykładowca w Harvardzie musiał uczyć studentów mechaniki newtonowskiej.
Weinberg twierdzi, że ostatnia "zmiana mega-paradygmatu" w fizyce miała miejsce wraz z przejściem od Arystotelesa do Newtona i zabrała kilkaset lat: "Do opisu 'zmiany paradygmatu' Kuhna nie pasuje nic, co zdarzyło się w naszym rozumieniu ruchu od przejścia z mechaniki Newtona do mechaniki Einsteina czy od fizyki klasycznej do fizyki kwantowej".
Choć wstępne propozycje często okazują się błędne, nie przypominam sobie ani jednego wypadku w ostatnich czasach, by jakaś główna teoria fizyki, która przez wiele lat z powodzeniem opisywała wszystkie dane wewnątrz szerokiego obszaru, okazała się później błędna w ograniczonych okolicznościach tegoż obszaru. Stare, stojące w gotowości teorie są na ogół modyfikowane, rozszerzane, często upraszczane przez zdjęcie z nich niepotrzebnego bagażu, i zawsze rozjaśniane. Rzadko kiedy, jeśli w ogóle kiedykolwiek, okazuje się, że takie powszechnie uznane teorie są całkowicie błędne. Częściej obszar zastosowania teorii zostaje dopracowany, w miarę jak zdobywamy większą wiedzę, albo też dokonujemy modyfikacji teorii, spójnych z jej ogólnymi zasadami.
Z pewnością tak jest z fizyką newtonowską. Pojawienie się względności i mechaniki kwantowej w XX wieku dokładnie wyznaczyło domenę dla fizyki budowanej do tego momentu, ale nie wysadziło w powietrze jej całego wspaniałego gmachu. Choć wyrzucono niepotrzebny bagaż, taki jak eter i flogiston, stare metody nadal istnieją i są płynnymi ekstrapolacjami nowych metod do domeny klasycznej. Dalsze sukcesy i szerokie zastosowanie fizyki newtonowskiej jest mocnym dowodem na to, że przedstawia ona aspekty rzeczywistości, że nie jest tylko ludzkim wynalazkiem.
Ponadto nowe teorie wyrastają naturalnie ze starych. Kiedy patrzy się dogłębnie na historię mechaniki kwantowej, musi się dojść do wniosku, że nie było to nagłe przejście od mechaniki klasycznej, jak to się zazwyczaj przedstawia. Heisenberg zachował klasyczne równania ruchu i po prostu przedstawił obserwable(obserwowane wielkości). Zasadniczo zmodyfikował jedynie algebraiczne reguły mechaniki przez rozluźnienie praw przemienności. [ 1 ] Wtedy z przyjętych reguł komutacyjnych, wybranych na zasadzie tego, co zdawało się działać, wyrosła mechanika kwantowa. Podobnie równanie Schrödingera wzięło się z klasycznego równania ruchu Hamiltona-Jacobi’ego. Z pewnością były to zasadnicze zmiany, ale twierdzę, że były bardziej ewolucyjne niż rewolucyjne.
Gdzie jeszcze w historii nauki do chwili obecnej możemy zidentyfikować znaczące zmiany paradygmatu? Niewątpliwie w biologii wraz z Darwinem i Mendlem. Ale co działo się w biologii od tego czasu? Odkrycie struktury DNA i rozszyfrowanie genomu po prostu dodało do szczegółowej wiedzy o mechanizmach genetycznych, którą powiększa się stopniowo, bez żadnej nagłej zmiany naturalistycznego paradygmatu.
Rozwój nauki i technologii charakteryzuje się rodzajem darwinowskiej, stopniowej ewolucji. Nie znaczy to, że zmiana w systemach biologicznych czy społecznych jest powolna czy jednolita. W ostatnich latach rozwój nauki i technologii był szybki, ale nie natychmiastowy i ciągle jest on płynnym przedłużeniem tego, co było przedtem.
Buddy Can You Paradigm?
Artykuł po raz pierwszy opublikowany był w CSI Reality Check.
(Pierwsza publikacja polskiego tłumaczenia w dawnym Racjonaliście 2007.)
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Przypisy:
[ 1 ] W klasycznej fizyce mnożenie obserwowanych wielkości (takich jak prędkość, energia, położenie) jest przemienne, tzn. xy = yx, bo są tam liczby. Natomiast w mechanice kwantowej wielkości te są reprezentowane już nie przez liczby, lecz przez inne matematyczne obiekty (np. wspomniane macierze, i zwykle "x razy y" NIE równa się "y razy x", czyli mnożenie nie jest "przemienne". Innymi słowy: reguły komutacyjne (czyli przemienności) są inne niż te, których uczyli nas w szkole. I to jest punkt wyjściowy schizofrenicznej, ale przepięknej teorii naukowej - mechaniki kwantowej. (Wyjaśnienie Jerzego Kocika)
Victor J. Stenger ((29 stycznia 1935 – 25 sierpnia 2014)
Profesor fizyki i astronomii uniwersytetu na Hawajach oraz profesor filozofii Uniwersytetu w Colorado. Był także członkiem Komitetu Badania Naukowego Twierdzeń Paranormalnych (CSICOP). Jest autorem następujących książek: "Physics and Psychics: The Search for a World Beyond the Senses" (1990); "The Unconscious Quantum: Metaphysics in Modern Physics and Cosmology" (1995); "Not By Desing: The Origin of the Universe" (1998); "Timeless Reality: Symetry, Simplicity and Multiple Universes" (2000); "Has Science Found God? The Latest Results in the Search for Purpose in the Universe" (2003), "God: The Failed Hypothesis. How Science Shows that God Does Not Exist" (2007). "The Fallacy of Fine Tuning" 2011, "God and the Folly of Faith" 2012, "God and the Atom" 2013.
