Włodzimierz Skoczny
Rola wyjaśniania strukturalnego w
nauce
Studia Philosophiae Christianae 26/1, 178-183
Przegląd proponowanych rodzajów w yjaśniania w św ietle procesu sym ulacji zachowania rodziny pszczelej zdaje się ilustrować wagę tej m etody w poznawaniu zjawisk życiowych. Za pomocą „białych skrzy n ek ” możemy otrzymać różnego typu w yjaśnienia na tem at zjaw isk życiow ych badanych pod różnymi aspektam i. Problemem szerszym, wykraczającym poza ram y niniejszego om ów ienia pozostaje pytanie, czy w szystkie procesy życiow e można poddać symulacji?
WŁODZIMIERZ SKOCZNY
ROLA W YJAŚNIANIA STRUKTURALNEGO W NAUCE 1. WPROWADZENIE
W dyskusjach dotyczących struktury logicznej w yjaśniania naukowe go głów ną uwagę skupiano na dedukcyjno-nom ologicznym modelu w y jaśniania. Ujęcie takie w ydaw ało się naturalne w okresie dominacji po zytywizm u logicznego, kiedy to m etanaukow e opracowania inspirowało przekonanie, iż głównym teoriom naukowym przysługuje pewność. B ez podstaw ny charakter tej tezy został przekonująco uzasadniony w falli- bilizmie Poppera.
W Popperowskiej teorii nauki, w poznaniu naukowym główną rolę odgrywają niedoskonałe teorie i hipotetyczne w yjaśnienia, które wraz z rozwojem w iedzy poddawane są w sposób m etodyczny stopniowym m odyfikcjom. W prspektywie w skazanej przez autora L ogiki odkrycia
n aukow ego istnieją specjalne powody, by zająć się strukturą logiczną
w yjaśniania probabilistycznego, w tym rów nież tzw. w yjaśniania stru- kturalno-hipotetycznego. Niezależnie bowiem od stosunku do konkret nych propozycji m etodologicznych Poppera, trzeba przyznać, iż w obecnym etapie refleksji metanaukowej niem ożliw a do utrzym ania jest przed-Popperowska wizja nauki jako wiedzy pewnej dostarczającej ostatecznych i definityw nych wyjaśnień.
Do wzrostu popularności fallibilistycznej teorii nauki przyczynił się w latach sześćdziesiątych i siedem dziesiątych nurt zw any relatywizm em m etanaukowym . Wyznaczają go prace Kuhna *, Toulmina *, późnego F eyerab en d as, L au dan a4. Zakwestionowanie przez Kuhna autonomicz nego i obiektyw nego rozwoju teorii naukowej, na rzecz niew spółm ier nych paradygmatycznych przejść oraz socjologizacji w iedzy, m usiało B. Burnet, R. Blizard, J.-M. Jallon, Courtship in D rosophila sechellia:
Its S tructure, Functional A spects, and Relationship to these of O th er M em bers of the Drosophila m elangaster Species Subgroup, Journal Of
.Insect Behavior, 2(1989)1, 63—89; K. D. Daddington, Im plications of
V ariation in W orker B ody S ize for th e H oney Bee R ecru itm en t S y ste m , Journal Of Insect Behavior, 2(1989)1, 91—103; czy też bardziej
ogólne rozważania por.: F. Vester, The B iocybern etic A pproach as
a Basic for Planning Our Environm ent, System s Practice, 1(1988)4,
399—413.
1 T. Kuhn, S tru ktu ra rew olu cji n aukow ych, W arszawa 1968. * S. E. Toulmin, The Philosophy of Science, N ew York 1960.
3 P. K. Feyerabend, A gainst M ethod: O utline of an A n archistic T heory
of K n ow ledge, „Minnesota Studies in Philosophy of Science”, 1970,
t. IV.
4 L. Laudan, Progres and Its P roblem s U niversity of California P ress 1977.
mieć konsekw encje także w m odyfikacji teorii w yjaśnania. Sam Pop per przyjął i rozw inął schem at w yjaśniania podany przez C. G. Hempla i P. O ppenheim a5, który zw ykło się określać schem atem klasycznym , czy też schem atem H em pla-Oppenheim a-Poppera. Ma on kilka w ersji zależnie od zawartości eksplanansu, zaś najogólniej rzecz ujm ując eksplanans pow inien zawierać prawo bezw yjątkow e bądź statystyczne. Stąd też pochodzi określenie nazyw ające tego typu w yjaśnianie w y ja śnianiem nom ologicznym czyli w yjaśnianiem przez prawa.6
Zarówno Kuhn i Feyerabend, odnosząc się krytycznie do Popperow- skiego racjonalizmu, w yakcentow ali rolę czynników psycho-społeczr.ych w kontekście akceptacji określonych teorii i hipotez naukowych. Skoro środowisko uczonych decyduje o wyborze ideału nauki, zatem można zastąpić logiczny schem at w yjaśniania koncepcją psychologiczną lub pragmatyczną, która będzie kładła nacisk na psychologiczną satysfakcję lub rozszerzenie informacyjnej zawartości określonych tłumaczeń.
W kontekście sporów o m odel w yjaśniania, zarówno m iędzy tym i dwoma nurtami filozofii nauki, jak i w ewnątrz każdego z nich, poszu kiwane są rozwiązania wychodzące niejako poza klasyczne kontrowersje. Wydaje się, że jedno z takich rozw iązań stanow i w yjaśnianie struktu ralne. Pojaw ia się ono w ramach nurtu uznającego racjonalność roz woju nauki, ale w schem acie w yjaśniania posługuje się nie prawem lecz hipotezą ukazującą strukturę eksplanandum. W yjaśnianie struktu ralne polega na odwołaniu się do elem entów fizycznych tworzących strukturę złożonych bytów realnych opisyw anych w eksplanandum. Własności tych ostatnich ma w yjaśniać ich struktura rozumiana jako zbiór elem entów konstytuujących zarówno określony byt jak i relacje między jego elem entam i składowym i.
W yjaśnianie strukturalne nosi w szelkie cechy w yjaśniania przyczy nowego, gdyż struktura opisyw ana w eksplanansie może być uważana za przyczynę zjaw isk opisywanych w eksplanandum . Przykładem tego typu w yjaśniania jest np. tłum aczenie twardości diamentu przez odw o łanie się do jego struktury atomowej czy w yjaśnianie em isji prom ie niowania słonecznego spalaniem się wodoru w e wnętrzu Słońca.
Element charakterystyczny w yjaśniania strukturalnego stanow i hipo tetyczna funkcja eksplanansu. W w yjaśnianiu tym bowiem postulujem y pewną strukturę, która w yjaśnia cechy lub zachowanie obiektów opi sywanych w eksplanandum poprzez w skazyw anie w ew nętrznej stru ktury zjaw isk w yjaśnianych (projektujemy w ięc p ew ien model). Jak w każdym rozumowaniu redu k cyjnym 7, w którym przesłanki dotyczą skutków zaś w niosek określa przyczyny, m ożem y m ieć do czynienia z wieloma hipotezami w yjaśniającym i te same fakty. Przyjęcie takiej, a nie innej hipotezy jest uwarunkowane sukcesem eksplanacyjnym da nej hipotezy i jej szerszego kontekstu, tzn. teorii, której część stanow i ta hipoteza. Obiekty postulowane w takim strukturalno-hipotetycznym HS w yjaśnianiu są opisyw ane w term inach teoretycznych. Na tem at istnienia rzeczyw istych desygnatów takich term inów toczy się spór w filozofii nauki.
W yjaśnianie strukturalne nie jest nową propozycją m etodologiczną, gdyż można śledzić jego rozwój już od starożytności greckiej. W nauce
5 Zob. np. C. G. Hempel, P. Oppenheim, S tudies in the Logic of E x
planation, „Philosophy in Science”, 1949, t. XV.
8 U żyw a się też określeń „nom otetyczny” czy „nomiczny”.
nowożytnej nie znalazło ono jednak długo uznania. Przyczyny tego faktu i uwarunkowania w spółczesnych sukcesów w yjaśniania HS, om a w ia E m an McMullin z U niwersytetu Notre Dame w artykule S tru ctu
ral E xp la n a tio n 8. Historia nauki, która jak w ykazał Kuhn pozostaje
w szczególnym związku z filzofią nauki, okazuje się pomocna także przy tym problemie.
2. W YJAŚNIANIE STRUKTURALNE W PERSPEKTYWIE HISTORYCZNEJ
W ydaje się oczyw iste, że jońscy filozofow ie przyrody budowali swe kosm ologie korzystając z w yjaśniania strukturalnego. Dla obserwowal- nej części rzeczyw istości św iata, która m iała stanowić przedmiot w y jaśniania, poszukiw ali oni fundam entalnych elem entów , którym i naj częściej m iały być cztery obserwowalne żyw ioły. Starożytni Grecy po trafili też w teorii atomistycznej Demokryta włączyć w podstawową strukturę św iata „obiekty teoretyczne” — atomy. Wśród czynników, które m iały determ iować relacje m iędzy tym i podstaw ow ym i elem en tam i wym ieniano zarówno zasady tak abstrakcyjne jak Miłość, Walka czy Nous, jak i czynniki mechaniczne, którymi m iały być np. sw oiste „haczyki” utrzym ujące atomy w cząsteczkach. N iezw ykle interesującą w ydaje się analiza przyczyn takiego ujęcia rzeczywistości, które prze cież zapoczątkowało narodziny filozofii. Wśród wielu czynników, pow staniu filozofii w Grecji, a nie w Babilonii czy Egipcie, towarzyszyło zapew ne psychologiczne przekonanie, że św iat jest „mały” nie tyle w sensie topograficznym ile w sensie strukturalnej prostoty. Prosty i upo rządkowany św iat daje się sprowadzić do kilku podstaw owych struktur. Zrozumieć św iat, w yjaśnić jego złożoność, jego zm ienność i stałość pro ces narodzin i umierania, można przez odwołanie się do tych właśnie fundam entalnych struktur.
U jęcie Platona wprowadzało perspektyw ę odmienną od analiz filozo fów jońskich. Zdaniem autora Tim ajosa filozof powinien przede w szyst kim zajm ować się św iatem niezm iennych i w iecznych idei, zostawiając na boku zajm owanie się „cieniem” — przyrodą. Przyznawał jednak, że czasem „gdy ktoś, jakby dla wytchnienia, pomijając rozum owania doty czące bytów w iecznych, stara się znaleźć dla siebie niezakłóconą żad nym i wyrzutam i przyjem ność rozważając m niem ania prawdopodobne o powstaniu [świata], może w ten sposób sprawić sobie w życiu rze telną i um iarkowaną rozryw kę” 9. Sam Platon nie zrezygnował również z podjęcia podobnej „rozrywki” przedstawiając swoją w ersję struktu ralnego w yjaśniania rzeczyw istości m aterialnej. W w yjaśnianiu tym szczególną rolę odgrywają pojęcia m atem atyki, zaś pojm owane w pita- gorejskim duchu regularne struktury geom etryczne m ają konstytuować strukturę każdej rzeczy.
W dorobku A rystotelesa w yjaśnianie strukturalne zostało odrzucone. Wprowadzając now y kanon w yjaśniania, w którym podstawową rolę odgrywa odwołanie do czterech przyczyn: m aterialnej, form alnej, sprawczej i celowej Stagiryta zerw ał z dotychczasowym stosowaniem hipotetycznych struktur przy tłum aczeniu rzeczyw istości świata. Róż nica zasadnicza polegała na tym, że zarówno materia jak i form a jako 8 E. McMullin, S tructural E xplanation, „Am. Phil. Quart.” 2(1978) 139-147.
Γ1 1 1 Z ZAGADNIEŃ FILOZOFII PRZYRODY 1 o-l I PRZYRODOZNAWSTWA
io1
składniki konstytutywne każdego bytu nie są sam odzielnym i realno- ściami. Poza tym opisyw anie elem entów struktury przy pomocy m ate matyki, jak czynił to Platon, w ydaw ało się naruszać zasadę A rystotele- sowskiego empiryzmu. „M atematyka bowiem dotyczy form, a nie ja kiegoś substratu” 10. Jak w ięc coś, co dotyczy jedynie form można odno sić do całej substancji? McMullin wskazuje też na inną przyczynę n ie chęci Arystotelesa do w yjaśniania HS. Była nią antyfallibiłistyczna koncepcja nauki. „Jeżeli nauka ma odkrywać wieczną i konieczną prawdę, jeżeli zaczyna się od stw ierdzeń pochodzących indukcyjnie od zm ysłów i uznawanych za oczyw istą prawdę, to jak HS może być zakwalifikowane jako w yjaśnianie ’naukowe’?” n .
W A n alitykach w tó r y c h 12 wyróżnia A rystoteles dwa typy nauki: — naukę o faktach (nauka-że, oti)
— naukę o przyczynach (nauka-dlaczego, ton dioti)
Różnica m iędzy nim i polega m.in. na wprowadzaniu w sylogizm ie przy czynowym ( ) hipotetycznej przesłanki określającej naturę przy czyny pierwszej. Ten elem ent niepew ności nie pojaw ił się w w iedzy dotyczącej faktów , gdyż nie odw oływano się w niej do hipotetycznych tłumaczeń lecz do indukcyjnego uogólniania danych spostrzeżenio wych ls. A rystoteles uznawał jako wartościową poznawczo jedynie w ie dzę o faktach, nie zauważając, że oba typy w iedzy „są logicznie po wiązane, gdyż przyczyna jest uprawomocniona najpierw przez ’w iedzę-
-że’ poprzez indukcyjny i z założenia niehipotetyczny argument, co po
zwala na ściśle naukowy dowód od tej przyczyny do skutku, dając wiedzę-dlaczego’ ” 14.
Właśnie takie A rystotelesow skie ujęcie nauki jako zbioru koniecz nych prawd zdecydowało o przyjęciu krytycznego nastaw ienia do w y jaśniania HS także w początkach nauki nowożytnej. Kartezjusz, który — niejako w brew sw ym zasadom — stosow ał w yjaśnianie strukturalne w kosmologii, czego przykładem jest choćby jego teoria w irów, uważał iż w yjaśnianie to m usi być pew ne i nie chciał uznać tłum aczeń je dynie h ipotetycznych 15.
Newton w ykazał, że w yjaśnianie Kartezjusza, m im o jego zastrzeżeń i obaw, było jednak hipotetyczne. Sam posługiwał się głów nie metodą „indukcyjną”, stosując jednak w yjaśnianie HS w optyce. Mimo, iż w analizach dotyczących przyczyn graw itacji proponował on kilka alternatywnych w yjaśnień hipotetycznych, w oficjalnych deklaracjach m etanaukowych bronił tezy, iż nauka powinna dostarczać jedynie w ie dzy pewnej. N ew tonow ski krytycyzm wobec hipotez wyrażony w słyn nym H ypotheses non fingo był tym bardziej niekonsekw entny, że w sa mych Principiach znajduje się w iele tez zaopatrywanych w nagłówek „hipoteza”. Ta niezgodność N ew tonow skiej praktyki badawczej z gło szoną filozofią n a u k i16 znajduje kontynuację jeszcze w e w spółczesnych programach naukowych, w których bezkrytycznie, nie uwzględniając
10 A rystoteles, A n a lityk i p ierw sze i w tó re, Warszawa 1973, 215. 11 A rt. cyt., 140.
12 Zob. dz. cyt., 221-215. 13 Tam że, 213.
14 E. McMullin, Structural..., 141. 15 Por. tam że.
14 Por. I. Lakatos, N ew ton ’s E ffect on S cientific Standards, w: The
Methodology of S cientific Research Program m es, Cambridge U niversity
dorobku Poppera, powtarza się tradycyjne tezy infallibilistycznej teorii nauki.
Podczas gdy N ew ton uznawał w praktyce w yjaśnienia HS, em piryści brytyjscy ignorujący rolę czynnika teoretycznego w nauce bronili krań cowo odm iennych poglądów. Tak np. w edług Johna Locke’a w yjaśnia nie strukturalne jest niem ożliw e już choćby dlatego, że „wiedza nasza nie może sięgać dalej niż nasze idee” 17, zaś nauka sprowadza się do „postrzegania zgodności lub niezgodności pomiędzy naszym i ideam i” 18. Żadne hipotezy strukturalne nie mogą tym sam ym m ieć wartości nau kowej.
Jeszcze bardziej radykalną krytykę w yjaśniania HS można znaleźć w filozofii Davida Hume’a. Jego krytyka przyczynowości im plikuje cał kow ite odrzucenie przyczynowego w yjaśniania strukturalnego. Jedyne, co m ożem y stwierdzić, to sekw encje i powtarzalne zbieżności. W ykrycie jakiejś m ikrostruktury determinującej te zbieżności pozostaje na zawsze poza zasięgiem poznania naukowego. Hipotezy nie tylko nie m ają w ar tości naukowej, lecz naw et są niem ożliw e, bo nie m ożem y m yśleć o czymś, czego nie doświadczyliśm y przez nasze w ew nętrzne czy zew nętrzne zm ysły. Jedynym rodzajem w yjaśniania, który można zacho wać w nauce, jest w yjaśnianie nom otetyczne polegające na uciekaniu się do praw, które można sform ułować na podstaw ie danych em pi rycznych le.
Wśród przyczyn takiego ujęcia w yjaśniania strukturalnego w ym ienia McMullin brak sukcesów tego w yjaśniania w nauce XVII i XVIII w. W yjaśnianie strukturalne, obecne wprawdzie w mechanice, wikłało się w trudności gdy przychodziło do w yjaśnienia ruchów. New ton nie m ógł się zdecydować co do ontycznego statusu sił, zaś jego oponenci Leibniz i Berkeley uw ażali je jedynie za byt pseudo-realny. W m echa nice XVIII w., kiedy jeszcze żywiono nadzieję na pełną aksjom atyzację fizyk i w stylu Elem entów Euklidesa, nie doceniano roli hipotez w nauce.
Dopiero prace Daltona i kinetyczna teoria gazów przywróciły zainte resow anie tym typem w yjaśniania, które w pełni ukazało swą użytecz ność w nauce X X w., np. w m echanice kwantow ej, chem ii polim erów, biochem ii m olekularnej, itp.
3. WARTOŚĆ EKSPLIKACYJNA WYJAŚNIANIA STRUKTURALNEGO
N aw et pobieżna analiza w yjaśniania nomologicznego ukazuje jego granice. Odpowiedź poprzez prawo m ożem y dać na pytanie: „Dlaczego ten kaw ałek m etalu się rozszerzył?”, czy też „dlaczego woda zamarza?”, ale już na pytanie: „dlaczego żelazo się rozszerza, gdy jest ogrzewane?” n ie m ożem y bez popadnięcia w błędne koło posłużyć się tym typem wyjaśniania. Tu w łaśnie pojawia się potrzeba w yjaśniania HS. W yja śnianie nom ologiczne spełnia jednak ważną rolę w tym procesie prze chodzenia do w yjaśniania strukturalnego. McMullin zauważa, że „pierw szą funkcją em pirycznych praw w nauce nie jest wyjaśniać, ale orga nizować doświadczenie w taki sposób, by uczynić je m ożliwym do w y jaśnienia strukturalnego. W spół-zachodzenie zjaw isk jest początkiem,
17 J. Locke, Esej o lu dzkim rozum ieniu, W arszawa 1955, 214. 18 Tam że.
a nie (jak chciał Hume ze sw ej fenom enalistycznej perspektywy) koń cem nauki” 20.
Co sprawia jednak, że w yjaśnianie H S jaw i nam się w tym kon tekście jako sposób w yjaśniania obdarzony większą mocą eksplikacyj- ną niż w yjaśnianie nomologiczne? McMullin w ym ienia dwa czynniki:
1. W yjaśnianie HS, poprzez postulowaną hipotetyczną strukturę nie tylko pozwala logicznie w yw ieść eksplanandum z eksplanansu, co jest możliwe również w w yjaśnianiu nomologicznym, ale nade wszystko daje nam podstawę do orzekania o nieobserw owalnych elem entach i re lacjach konstytuujących eksplanandum. ,,To penetracja ’niew idzialnego królestwa’ stanow i o rzeczyw istym tryum fie w yjaśniania naukowego” 21. 2. Obydwa om awiane typy w yjaśniania posługują się różnym sche matem logicznym rozumowania. W w yjaśnianiu HS w ystępuje rozu mowanie redukcyjne, natom iast w w yjaśnianiu nomologicznym reduk cja uogólniająca. Indukcja polegała by (w uproszczeniu) na przejściu do w iększego zakresu; z danych szczegółowych do ogółu zawierającego ten szczegół. Rozumowanie redukcyjne zaś wprowadza nowe hipotetycz ne elem enty, które prócz swej nowości zachowują moc eksplikacyjną w tym samym zakresie, na który w skazyw ały w yjaśnienia nomologiczne.
Problematyka w yjaśniania HS w yw ołuje szczególne zainteresow anie fi lozofów nauki w kontekście obecnego etapu refleksji m etateoretycznej. Z jednej strony stało się bowiem oczyw iste, iż — na przekór dekla racjom Newtona, które zaciążyły na scjentystycznej koncepcji nauki — hipotetyczne w yjaśniania o charakterze probabilistycznym odgrywają podstawową rolę w rozw iniętych teoretycznie dyscyplinach naukowych. Z drugiej strony, możliwość w ypracowania kryteriów um ożliw iających ocenę wartości w yjaśnień o różnym stopniu praw dopodobieństwa chroni naukę przed łatw ym relatyw izm em , w którym usiłuje się traktować zawartość teorii w kategoriach m etafor czy m itów. Zwłaszcza najnow sze prace szkoły edynburskiej 22 dostarczają radykalnych propozycji w tej dziedzinie. Ich radykalizm w ykracza daleko poza radykalizm w cześ niejszych opracowań T. Kuhna, które bynajm niej nie im plikow ały ir racjonalizmu m etanaukowego я .
Między naiw ną teorią nauki bronioną w przeszłości przez' scjentyzm a łatwą ucieczką w m etanaukow y socjologizm szkoły edynburskiej znaj duje się dziedzina naukowych w yjaśnień o charakterze probabilistycz nym. Jej zasięg i doniosłość precyzuje m etanaukowa refleksja nad wyjaśnianiem hipotetycznym .
20 A rt. cyt., 145. 21 Tam że.
22 Zob. np. B. Barnes .In terests and the G row th of K n ow ledge, Lon don 1977; D. Bloor, K n ow ledge and Social Im agery, London 1976.
23 Kuhn w odpowiedzi na krytykę podkreślał, że .... każdy in dyw i dualny wybór m iędzy ryw alizującym i teoriam i zależy od zespołu czyn ników obiektyw nych i subiektyw nych, od kryteriów akceptowanych wspólnie i indywidualnie. Poniew aż filozofia nauki n ie interesuje się zazwyczaj tym i ostatnim i, nacisk, jaki na n ie kładę, spowodował, że krytycy nie dostrzegli, iż bynajm niej nie odrzucam tych pierwszych.” W: T. S. Kuhn, D wa bieguny, Warszawa 1985, 447.
