TEORIA I EMPIRIA - cybernetyka i charakter

W potocznych rozmowach ludzie z reguły wyrażają się o teorii z przekąsem: „To tylko teoria, w praktyce bywa inaczej.”

Naukowcy z monodyscyplin traktują teorię z większą estymą, ale i oni przyznają rozstrzygający głos praktyce, domagając się sprawdzenia „zgodności teorii z rzeczywistością”.

Do oceny, czy jest to pogląd słuszny, niezbędne są pewne wyjaśnienia w sprawie pojmowania „rzeczywistości”.

Jest to ulubiony temat filozofów i nawet spowodował kontrowersję między takimi, których będę tu nazywał „obiektywistami”, twierdzącymi, że istnieje rzeczywistość materialna, poznawalna, obiektywna (tzn. jej własności są niezależne od tego czy je ktoś poznaje, czy nie), a „subiektywistami”, twierdzącymi, że jest niepoznawalne, czy otacza nas jakaś rzeczywistość, czy nie, bo wszystko, co wiemy, stanowi jedynie subiektywne przeżycia psychiczne („duchowe”).

Filozofowie to przemili ludzie, poruszający interesujące tematy i błyskotliwie formułujący swoje poglądy, ale — z rzadkimi wyjątkami — nie są oni dobrymi partnerami do dyskusji naukowej, ponieważ mają też kilka przywar:

— swoje poglądy wywodzą z przyjętych przez siebie założeń, w które domagają się uwierzenia — natomiast nauka nie przyjmuje niczego na wiarę,

— swoje poglądy uważają za słuszne, a poglądy przeciwników za błędne — natomiast w nauce uważa się, że wszelkie poglądy są błędne, tylko różnią się stopniem błędności, i wobec tego nie dzieli się naukowców na „zwolenników” i „przeciwników”, lecz sprawdza dowody wygłaszanych twierdzeń.

Dodajmy do tego, że filozofowie bardzo lubią innych pouczać, ale niestety, sami nie lubią się douczać. Gdyby także i to lubili, to stwierdziliby, że ich spór o „rzeczywistość”

został całkiem cicho i spokojnie, choć z nakładem ogromnego trudu, rozstrzygnięty w nauce, najpierw, w sposób podstawowy, w metrologii, czyli nauce o mierzeniu, a potem, w sposób finezyjny, w cybernetyce.

W dużym skrócie sprawa przedstawia się następująco. Każdy pomiar jest torem oddziaływań służących do przenoszenia informacji. Początkiem tego toru jest obiekt mierzony. Końcem toru jest człowiek wykonujący pomiar. Pośrodku jest całą aparatura

Co można powiedzieć o wyniku pomiaru? Czy jest on stwierdzeniem

„rzeczywistości”? „Obiektywista” powie, że tak. „Subiektywista” powie, że to tylko doznanie człowieka odczytującego wskazania miernika, żaden dowód, czy poza samym doznaniem cokolwiek istnieje. Jedna i druga odpowiedź jest godna typowego filozofa czerpiącego swoje poglądy z rozmyślań w fotelu: ot, wykonawca pomiaru patrzy na wskazówkę miernika i tylko wiara we własne założenia każe jednemu filozofowi twierdzić, że wykonawca pomiaru stwierdza „rzeczywistość”, drugiemu zaś o tym powątpiewać.

Ale metrologowie, zamiast w cokolwiek wierzyć lub nie wierzyć, robili co innego, i nie w fotelach, lecz w laboratoriach: wymieniali po kolei wszystkie elementy toru pomiarowego, miernik zastępowali innym miernikiem, wykonawcę pomiaru innym wykonawcą, a nawet metodę pomiaru zupełnie inną metodą. I za każdym razem wyniki okazywały się prawie takie same. Jedynym elementem nie wymienialnym był sam obiekt pomiaru, skąd wynika, że tylko z nim jest związany wynik pomiaru. A zatem obiekt ten istnieje obiektywnie, a jego właściwości są mierzalne, rzeczywistość jest poznawalna.

Uważny czytelnik niewątpliwie spostrzeże, że nie powiedziałem, iż wyniki były „takie same”, lecz „prawie takie same”, a skoro „prawie”, to jak to jest z poznawalnością rzeczywistości?

Właśnie o to „prawie” rzeczywistość jest niepoznawalna.

Nie należy sądzić, że się metrologowie z tym godzili. Wielkie instytuty o światowej renomie zostały zmobilizowane do uzyskiwania jak największego przybliżenia się do rzeczywistości.

Może się tu nasunąć pytanie, skąd wiadomo, czy wyniku pomiarów są bliższe, czy dalsze od rzeczywistości, skoro nikt nie wie, jaka ona jest.

Metrologowie też tego nie wiedzą. Ale wiedzą oni, że w torze pomiarowym grasują rozmaite czynniki zniekształcające przenoszone informacje, i wobec tego wydali tym czynnikom walkę. Wykonują aparaturę pomiarową z najtrwalszych materiałów, poddawanych najdokładniejszej obróbce. Umieszczają ją na podstawach odpornych na wstrząsy, w pomieszczeniach o znikomo małych wahaniach temperatury, ciśnienia, wilgotności itp. Im więcej takich starań dokładano, tym mniejsze było owo „prawie”, tym mniejsze były różnice między wynikami pomiarów otrzymywanymi w różnych instytutach za pomocą różnych metod pomiarowych i różnych mierników. W odniesieniu do wielu mierzonych właściwości osiągnięto już różnice tak małe, że dla zwykłych śmiertelników nie są one żadnymi różnicami.

Dla metrologów są to ciągle różnice. Nawet o bardzo małej strefie niepoznawalności nie można twierdzić, że jej wcale niema, i wobec tego ciągle jeszcze nie można powiedzieć, jaka jest rzeczywistość. Dlatego też metrologowie nie mówią o „rzeczywistości”, lecz o

„poprawności”. Za poprawny uważają oni wynik pomiaru uzyskany przy zastosowaniu najlepszych środków, na jakie obecnie stać ludzkość. W miarę ich doskonalenia wyniki poprawne są korygowane. Właśnie względem tych wyników poprawnych są określane błędy pomiarowe, występujące przy pomiarach mniej komfortowych. A przeważająca większość to pomiary niekomfortowe, gdyż walka o poszerzenie strefy poznawalności rzeczywistości jest imprezą bardzo kosztowną, na którą mogą sobie pozwalać tylko mocarstwa.

Tyle załatwiła metrologia. Wyglądało na to, że jej wysiłki potwierdziły pogląd

„obiektywistów” o poznawalności rzeczywistości. Wprawdzie nikt rzeczywistości nie poznał, ale było jasne, że jest już do niej bardzo blisko i będzie coraz bliżej, jeśli się na to poświęci jeszcze większe fundusze. Z tym tylko zastrzeżeniem, że do samej rzeczywistości nie dobrnie się nigdy, ponieważ jest to niemożliwe, błędów pomiarowych nie uda się sprowadzić do samego zera, ale to już drobnostka.

Ten bądź co bądź optymistyczny stan rzeczy zmąciła cybernetyka, zresztą w towarzystwie fizyki. Konsternację wywołało pytanie, co się właściwie mierzy podczas pomiaru. Wybrany obiekt pomiaru? Niestety, nie.

Prosty przykład objaśni, o co tu chodzi. Przypuśćmy, że zainteresowało nas, jaka jest temperatura wewnątrz pnia drzewa w słoneczne popołudnie. Narzuca się prosta procedura:

wywiercić w pniu otwór, wetknąć w niego termometr rtęciowy i odczytać temperaturę na jego podziałce. Ale czy to będzie temperatura drzewa? Przecież obiektem pomiaru miało być drzewo całe, a tymczasem wykonujemy pomiar w drzewie z dziurą i tkwiącym w niej termometrem. Wskutek tego rozpływ energii cieplnej pochodzącej z promieniowania słońca będzie zmieniony, inna więc będzie temperatura, niż gdyby dziury nie było. Bez niej jednak nie można wprowadzić termometru do wnętrza.

Przykład ten uwidocznia, że pomiar jest zarazem interwencją w obiekt mierzony.

Metrologia może zapewnić znakomite środki pomiarowe, ale cóż z tego, skoro mierzy się nimi nie to, co miało być zmierzone. Jesteśmy blisko rzeczywistości, ale nie tej, o którą chodzi.

Ale to nie koniec zmartwień. Pień drzewa jest gruby, a termometr cienki, zniekształcenie rozkładu temperatury będzie niewielkie. Co będzie jednak z pomiarem temperatury w gałązce niewiele grubszej niż sam termometr? Albo cieńszej od niego, i nawet

otworu na termometr nie będzie w czym wywiercić? Trzeba będzie postarać się o bardzo cienki termometr.

I tak dochodzi do wyścigu między coraz mniejszym obiektem pomiaru a coraz mniejszym miernikiem, ale siły w tym wyścigu są nierówne, stroną przegrywającą jest miernik. Przyczyną jego porażki jest to, że musi on być o wiele mniejszy niż obiekt pomiaru, jeżeli wynik pomiaru ma stanowić jakie takie poznanie rzeczywistości. Tymczasem gdy obiekt pomiaru zostanie zredukowany do rzędu elementarnych cząstek materii, to rolę miernika mogłyby odgrywać tylko inne cząstki. Jest to sytuacja „pół na pół”, nie mierzy się już obiektu, lecz spółkę obiektu z miernikiem, o „prawie” zupełnej poznawalności rzeczywistości nie może tu być mowy.

Jednakże rola proporcji rozmiarów obiektu i miernika to tylko przykład. Istotne jest to, że pomiar jest interwencją w obiekt mierzony, tym większą, im większa jest wrażliwość obiektu na działania pomiarowe, tzn. im większe zmiany obiektu powoduje sam fakt pomiaru, niezależnie od wyniku.

Dla przykładu, znajomi domu, w którym jest kilkuletnie dziecko, mają zwyczaj zabawiać je pytaniami w rodzaju: „kogo bardziej kochasz, tatusia, czy mamusię?”. Z punktu widzenia tematyki tego rozdziału pytanie takie jest pomiarem, i to silnie interweniującym w obiekt mierzony. Normalnie bowiem dziecko nie dokonuje takich porównań, można więc uważać, że jego uczucia do obojga rodziców są jednakowe. Usłyszawszy jednak to pytanie, dowiaduje się z niego, że jednakowości uczuć nie ma, a pozostaje teraz wyjaśnić, które przeważają. Jeżeli jest to np. ulubiona córunia tatusia, która dopiero co dostała od mamusi klapsa za stłuczenie filiżanki, to odpowiedź wypada na korzyść tatusia. Jest to wynik pomiaru odnoszący się do rzeczywistości, ale już zmienionej, a nie tej, w której pytanie zostało zadane.

To tak jak gdyby ktoś potrafił dość dokładnie sprawdzić igłą, jak duża jest dziura, tyle tylko, że jest to dziura, którą przez sprawdzanie tą igłą zrobił.

Jeszcze jeden przykład. Gdyby zapytać kogokolwiek, czy okienna szyba jest ciałem przezroczystym czy nieprzezroczystym, otrzymałoby się odpowiedź, że przezroczystym.

Została ona udzielona na podstawie rozpowszechnionego mniemania, że wszelkie ciała dzielą się na przezroczyste i nieprzezroczyste.

Natomiast z naukowego punktu widzenia wszystkie ciała są przezroczyste. Za przezroczystość uważa się stosunek promieniowania przepuszczonego przez dane ciało do promieniowania padającego na nie. Z definicji tej wynika, że możliwe są dwa skrajne przypadki, a mianowicie gdy promieniowanie jest całkowicie pochłaniane przez ciało, nic

więc nie przedostaje się na drugą jego stronę (przezroczystość równa 0), oraz gdy promieniowanie jest w całości przepuszczane (przezroczystość równa 1). Istnieje więc zakres przezroczystości od 0 do 1 i między tymi granicami zawierają się przezroczystości wszelkich ciał.

Jeszcze ważniejsze jest tu co innego. Aby zmierzyć przezroczystość np. szyby szklanej, trzeba zmierzyć promieniowanie przepuszczane i promieniowanie padające, podzielić pierwszy wynik przez drugi i to, co się otrzyma, to właśnie szukana przezroczystość. Tylko że przedtem trzeba ustalić pewien drobiazg: jakie promieniowanie skierować na szybę w celu wykonania pomiaru? Bo istnieją różne rodzaje promieniowania:

świetlne, podczerwone, nadfioletowe itd. A w zależności od rodzaju promieniowania otrzymuje się różne wyniki, np. przezroczystość szyby szklanej dla promieniowania świetlnego może wynosić ponad 0,9, a dla promieniowania podczerwonego mniej niż 0,5.

Który z tych wyników jest poznaniem „rzeczywistości”, skoro źródłem różnic między nimi jest wybór procedury pomiarowej?

A teraz wyobraźmy sobie, że osobne pomiary wykonuje dwóch ludzi, z których jeden posługuje się wyłącznie promieniowaniem świetlnym, drugi zaś wyłącznie promieniowaniem podczerwonym. Oczywiście, otrzymają zupełnie różne wyniki. No i jak to jest z poznawalnością „obiektywnej” rzeczywistości, skoro wynik zależy od okoliczności, kto mierzy? Jak widać, to co mówią „subiektywiści” o subiektywności poznania, nie jest znów takie głupie.

Na końcu każdego toru pomiarowego jest zawsze poznający, człowiek (może być też np. zwierzę), któremu wynik pomiaru jest potrzebny. Im większą rolę odgrywa on jako składnik tego toru, tj. im większa jest jego interwencja w poznawaną rzeczywistość, tym bardziej subiektywny jest wynik pomiaru. Tego subiektywizmu nie można uniknąć, ponieważ niemożliwe jest poznawanie bez poznającego. Tak samo jak niemożliwe jest jedzenie bez jedzącego, z jego indywidualnym smakiem.

Ale tak to już jest z filozofami, że racje mają częściowe, przedstawiają je zaś jako

„prawdy absolutne”, a ponieważ z pośród wielu rozbieżnych „prawd absolutnych” jedna tylko (lub żadna) może być „prawdziwa”, więc potworzyli oddzielne „szkoły”, z których każda ma tylko „swoją” jedną „prawdę absolutną”, zwalczając pozostałe jako „błędne”.

Wszystko to ma przyczynę w tym, że filozofie zamiast uważnie śledzić rozwój nowoczesnej nauki, żyją we własnym świecie wyobrażeń sprzed stu lat lub więcej, kiedy to, również w ówczesnej nauce widziano rzeczy dychotomicznie: jest — nie ma, dobry

nieprzezroczyste, ruch — spoczynek, zmienność — stałość itp. Nic dziwnego, że nie wyobrażali sobie, iż możne być inaczej niż: poznawalny — niepoznawalny.

Naukowe rozstrzygnięcie sporu o „poznawalności rzeczywistości” jest następujące.

Możliwe są dwa skrajne przypadki: jeden, gdy obiekt w żaden sposób nie oddziałuje na poznającego (niepoznawalność), a drugi, gdy wyłącznie obiekt oddziałuje na poznającego (poznawalność zupełna), tj. gdy nie występują żadne oddziaływania postronne ani też nie ma interwencji poznającego w poznawany obiekt. Między tymi skrajnościami zawierają się różne stopnie poznawalności, w zależności od tego, jakie obiekty, przez kogo i w jakich warunkach są poznawane.

Rys. 3.1 Schemat teoretycznego i empirycznego poznawania rzeczywistości

Po tych wyjaśnieniach na temat pojmowania rzeczywistości przejdźmy do omówienia postępowania empirycznego i teoretycznego przy jej poznawaniu (rys. 3.1).

Aby ułatwić porównania, omawianie każdego etapu będzie się odnosić zarówno do postępowania empirycznego, jak i teoretycznego (z ilustrowaniem za pomocą elementów prostego przykładu: określania zasięgu dział).

WIEDZA I METODY

Empiria jest to wiedza zawierająca informacje stanowiące skojarzenia między faktami.

(W odniesieniu do przykładu: skojarzeniem jest informacja, że gdy strzelały działa, to potem padały pociski.)

Metoda empiryczna polega na wywoływaniu określonego faktu w celu wywołania skojarzonego z nim faktu. (W odniesieniu do przykładu: strzelanie z dział, aby padały pociski.)

Teoria jest to wiedza zawierająca informacje o związkach między faktami, czyli o transformacjach jednych faktów w inne fakty. (W odniesieniu do przykładu: droga pocisku jest związkiem między miejscem wylotu a miejscem spadnięcia, czyli transformacją miejsca wylotu w miejsce spadnięcia.)

Metoda teoretyczna polega na wykorzystywaniu informacji o związkach (transformacjach), aby na podstawie informacji o pewnych faktach otrzymać informacje o innych faktach. (W odniesieniu do przykładu: znając miejsce wylotu i drogę pocisku można określić miejsce jego spadnięcia.)

CEL I ŚRODKI

Celem poznania jest zdobycie nowych informacji, trzeba więc dysponować potrzebnymi do tego środkami.

W postępowaniu empirycznym potrzebne są środki do wywołania faktów i dokonywania pomiarów (obserwacji). (W odniesieniu do przykładu: potrzebne są działa i pociski oraz miernik odległości.)

W postępowaniu teoretycznym potrzebne są informacje o faktach i ich transformacjach do przeprowadzenia obliczeń (rozważań). (W odniesieniu do przykładu:

potrzebne są dane dotyczące wylotu pocisku i wzór matematyczny określający drogę pocisku.)

OBIEKTY I ZAŁOŻENIA

Przy szukaniu informacji o określonym zbiorze obiektów można się ograniczyć do wybranego obiektu charakterystycznego, w założeniu, że uzyskane o nim informacje będą zarazem informacjami o całym zbiorze.

W postępowaniu empirycznym szuka się informacji o próbce wybranej z całego zbioru obiektów, w założeniu, że jest ona obiektem charakterystycznym. Jeżeli założenie takie jest trafne, to próbkę uważa się za reprezentatywną. (W odniesieniu do przykładu:

próbkę stanowią wybrane działa i pociski.)

W postępowaniu teoretycznym szuka się informacji o modelu wybranym tak, żeby zawierał informacje istotne dla całego zbioru obiektów. Jeżeli założenie takie jest trafne, to model uważa się za adekwatny. (W odniesieniu do przykładu: modelem jest wybrany wzór matematyczny określający drogę pocisku.)

OPERACJE I WYNIKI

Na obiekcie charakterystycznym wykonuje się operacje, na jakich polega zastosowanie wybranej metody. Wynik tych operacji zawiera szukane informacje.

W postępowaniu empirycznym na próbce wykonuje się operacje manipulacyjne, stanowiące pomiar. Wynik pomiaru zawiera szukane informacje. (W odniesieniu do przykładu: próbne strzelanie z pomiarem odległości padania pocisków.)

W postępowaniu teoretycznym na modelu wykonuje się operacje formalne, stanowiące obliczenie. Wynik obliczenia zawiera szukane informacje. (W odniesieniu do przykładu: wykonanie działań matematycznych z obliczeniem odległości padania pocisków.)

WERYFIKACJA

Wątpliwy wynik zastosowanego postępowania weryfikuje się przez porównanie go z mniej wątpliwym wynikiem innego postępowania.

W postępowaniu empirycznym wątpliwy wynik pomiaru weryfikuje się przez porównanie go z mniej wątpliwym wynikiem obliczenia. (W odniesieniu do przykładu: w razie wątpliwości co do zmierzonej odległości padania pocisków dla porównania wykonuje się jej obliczenia.)

W postępowaniu teoretycznym wątpliwy wynik obliczenia weryfikuje się przez porównanie z mniej wątpliwym wynikiem pomiaru. (W odniesieniu do przykładu: w razie wątpliwości co do obliczonej odległości padania pocisków dla porównania wykonuje się jej pomiar.)

Jak widać, między postępowaniem empirycznym a postępowaniem teoretycznym zachodzi wzajemna odpowiedniość na wszystkich etapach.

Na tym tle staje się oczywiste, że żądanie „zgodności teorii z rzeczywistością” jest błędne, ponieważ:

 nie można żądać zgodności czegokolwiek z „rzeczywistością”, jest ona bowiem zawsze nieznana,

 natomiast można żądać zgodności teorii z empirią, ale również można żądać zgodności empirii z teorią.

Rozstrzygnięcie, czy teorię weryfikować empirią, czy też empirię teorią, zależy od tego, jaka to jest teoria i jaka empiria. Słabą teorię weryfikuje się mocną empirią, ale słabą empirię weryfikuje się mocną teorią.

Aby wyjaśnić, co to znaczy „słaba” lub „mocna” empiria i teoria, odwołam się do istotnej różnicy między empirią a teorią, tj. do różnicy między skojarzeniem a związkiem (transformacją).

Twierdzenia empiryczne mają postać: ponieważ zaobserwowano, że wraz z faktem 1 wystąpił fakt 2, więc jeżeli znów wystąpi fakt 1, to wystąpi również fakt 2.

Aby twierdzić, że wraz z faktem 1 wystąpi fakt 2, empiryk musiałby je najpierw skojarzyć, tj. choć raz zaobserwować, że wraz z faktem 1 wystąpił fakt 2. Inaczej mówiąc, empiryk może przewidywać zdarzenie się czegoś, co się już zdarzało.

Jeżeli skojarzone fakty zdarzały się często, to prawdopodobieństwo, że znów się zdarzą, jest duże — jest to empiria mocna. Jeżeli zdarzały się rzadko, to prawdopodobieństwo ich ponownego wystąpienia jest małe — jest to empiria słaba.

Twierdzenia teoretyczne mają postać: z określonej transformacji określonego faktu 1 wynika określony fakt 2.

Aby twierdzić, że wraz z faktem 1 wystąpi fakt 2, teoretyk musi znać transformację, jakiej podlega fakt 1 — dzięki temu może on przewidywać fakt 2, chociaż go nigdy przedtem nie zaobserwował. Inaczej mówiąc, teoretyk może przewidywać zdarzenie, którego zna przyczyny.

Jeśli transformacja brana pod uwagę wywiera większy wpływ niż transformacje pominięte, to nastąpi fakt niewiele różniący się od przewidywanego — jest to teoria mocna.

Jeżeli wywiera ona mniejszy wpływ niż transformacje pominięte, to nastąpi fakt znacznie różniący się od przewidywanego — jest to teoria słaba.

Przykładem bardzo mocnej empirii jest skojarzenie faktu, że ma wysoką temperaturę, z faktem, że płomień świeci — nigdy nie zaobserwowano, żeby było inaczej. Dziś zjawisko ma to niezawodną teorię, od czasu gdy Planck sformułował prawo Plancka, wyrażone skomplikowanym, ale bezspornym wzorem matematycznym. Wystarczy znać temperaturę, aby, stosując ten wzór jako transformację, przewidzieć barwę promieniowania. Niemniej jest to teoria niezawodna tylko w odniesieniu do ciał „doskonale czarnych” (tj. zdolnych pochłaniać promieniowanie całkowicie), natomiast przy jej zastosowaniu do innych ciał występują pewne odchylenia (zresztą nieznaczne, w tych więc przypadkach, chociaż nie jest niezawodna, jest to teoria mocna). Przyczyną odchyleń są trudno uchwytne transformacje dodatkowe, nie uwzględnione w prawie Plancka.

Nigdy nie udało się zbudować maszyny mogącej pracować bez pobierania energii (perpetuum mobile), była to więc empiria bardzo mocna. Wielu wynalazców usiłowało ją osłabić, ale bezskutecznie. Wreszcie empiria ta została wsparta przez niezawodną teorię:

wykrycie prawa zachowania energii. Od tego czasu żaden urząd patentowy nie przystępuje nawet do czytania zgłoszeń takich „wynalazków”.

Rzecz jasna, nieracjonalne byłoby weryfikowanie mocnej empirii słabą teorią bądź mocnej teorii słabą empirią.

Na przykład nie miałoby sensu weryfikowanie tak niezawodnej teorii jak geometria, empiria bowiem będzie od niej zawsze słabsza. Najdokładniejsze nawet pomiary nie pozwolą zweryfikować twierdzenia, że obwód koła jest π razy większe od średnicy, choćby z tego powodu, że π jest liczbą niewymierną.

Słabymi teoriami są hipotezy. Słabość ich polega na tym, że stanowią propozycję transformacji, o których nie wiadomo, czy są właściwe i jedyne. Wyjaśnienia takich wątpliwości szuka się w weryfikacji empirycznej.

Tego rodzaju słabości występuje we wszelkich teoriach społecznych, gdyż transformacje, jakimi podlega człowiek w społeczeństwie, są bardzo liczne i zbyt nieokreślone, ażeby można je było wykorzystywać do obliczeń (stosunkowo najbardziej uchwytne są transformacje ekonomiczne). W braku lepszego rozwiązania wysuwa się pewne

W dokumencie cybernetyka i charakter (Stron 24-36)