Hvað er átt við þegar talað er um „eðli vísindalegra skýringa“?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvað er átt við þegar talað er um „eðli vísindalegra skýringa“?
Þegar talað er um eðli vísindalegra skýringa er átt við einkenni slíkra skýringa sem gera þær frábrugðnar annars konar skýringum, til dæmis hversdagslegum skýringum. En hvaða einkenni skyldu þetta vera? Lítum fyrst á skýringu á einhverju hversdagslegu fyrirbæri.

Í bókinni Þannig hugsum við segir bandaríski heimspekingurinn John Dewey (1859-1952) frá fyrirbæri sem hann tók eftir einn daginn þegar hann stóð við uppvaskið. Þegar hann tók glös upp úr heitu vatninu og hvolfdi þeim á disk mynduðust sápukúlur undan glasbrúninni sem stækkuðu til að byrja með, stóðu síðan í stað, en drógust svo aftur saman og hurfu undir glasbrúnina. Hvernig stóð á þessu?

Dewey gefur eftirfarandi skýringu: Þegar glas er tekið upp úr heitu vatninu og hvolft á disk þá lokast kalt loft inni í glasinu. Loftið hitnar síðan rólega vegna þess hve glasið sjálft er heitt. Þetta leiðir til þess að rúmmál loftsins eykst og sápufilman sem myndast milli glasbrúnarinnar og disksins þenst út og myndar sápukúlur.

Þessi skýring hefur margt til síns ágætis. Meðal annars sýnir hún að það mátti búast við að sápukúlur mynduðust undir þessum kringumstæðum, og hún sýnir líka að við getum búist við að svipaðar sápukúlur myndist við kringumstæður sem eru sambærilegar þótt þær séu ekki endilega nákvæmlega eins. En er rétt að kalla þessa skýringu vísindalega?

Um miðja öldina setti þýski heimspekingurinn Carl Gustav Hempel (1905 - 1997) fram hugmyndir um vísindalegar skýringar. Hugmynd hans var sú að vísindalegar skýringar væru settar saman úr tvenns konar setningum. Annars vegar setningum sem lýstu tilteknum staðreyndum og hins vegar setningum sem lýstu almennum lögmálum. Við getum kallað þessar setningar efnivið skýringarinnar. Það sem á að skýra, en það getum við kallað tilefniskýringarinnar, skyldi svo leiða af þessum efnivið samkvæmt reglum rökfræðinnar. Þetta líkan kallaði Hempel lögbundna afleiðsluskýringu.

Af þessu má sjá að Hempel gerir tvær grundvallarkröfur til vísindalegra skýringa:

1. Í efnivið skýringarinnar skal að minnsta kosti eitt almennt lögmál gegna lykilhlutverki; við getum sagt að skýringin skyldi byggja á að minnsta kosti einu almennu lögmáli, og
2. tilefni skýringarinnar skal leiða af efniviðnum samkvæmt reglum rökfræðinnar.

Í sinni einföldustu mynd er hugmynd Hempels þessi: Setjum sem svo að setningin T lýsi fyrirbæri sem við viljum skýra; T er tilefni skýringarinnar. Lögbundin afleiðsluskýring lítur þá út eins og ströng röksemdafærsla þar sem niðurstaðan er tilefni skýringarinnar en forsendurnar eru efniviður hennar:

S₁, S₂, ... S_n

L₁, L₂, ... L_m

______________

T

Hér eru „S₁, S₂, ... S_n“ setningar sem lýsa tilfallandi staðreyndum, „L₁, L₂, ... L_m“ setningar sem lýsa almennum lögmálum, og T er sem fyrr tilefni skýringarinnar.

Ef við lítum nú á skýringu Deweys á tilurð sápukúlnanna þá getum við sett í stað „S₁, S₂, ... S_n“ setningar eins og:

„Glösin voru heit“, „loftið var kalt“, „glösunum var hvolft á disk“, „það myndaðist loftþétt sápufilma á milli glasabarmanna og disksins“.

Dewey nefnir engin almenn lögmál en við getum séð að hann gerir óljóst ráð fyrir eftirfarandi lögmáli:

Þegar loft hitnar þenst það út.

En við þyrftum líka lögmál um varmastreymi milli misheitra efna, lögmál um þaneiginleika sápufilmu og fleiri. Þar sem svona lögmál eru ekki nefnd í skýringu Deweys er ljóst að hún telst ekki vísindaleg skýring samkvæmt líkani Hempels. En kannski mætti líta á skýringu Deweys sem einskonar uppkast að vísindalegri skýringu.

Hugmyndir Hempels höfðu gífurleg áhrif í vísindaheimspeki á seinni hluta 20. aldar, og enn þann dag í dag er varla rætt um skýringar í vísindum án þess að nefna Hempel til sögunnar. Á seinni árum hefur mönnum þó orðið ljóst að líkan Hempels getur ekki verið rétt. Lítum til dæmis á eftirfarandi mynd.

Sólin skín á flaggstöngina sem varpar skugga á jörðina. Nú getum við útskýrt hvers vegna skugginn er jafn langur og hann í raun er með því að líta á hæð flaggstangarinnar og sólarhæðina. Lengd skuggans má svo reikna með einföldum reglum úr flatarmálsfræði. Dæmigerð lögbundin afleiðsluskýring á lengd skuggans gæti því litið svona út:

Flaggstöngin er 5 metrar.

Sólarhæðin er 30 gráður.

a = b x tan(B)

_____________________________

Lengd skuggans er 8,66 m

Enn höfum við ekkert sem stangast á við líkan Hempels. En meinið er að ef ofangreind skýring á lengd skuggans er góð og gild, þá er líka hægt að útskýra hvers vegna flaggstöngin er 5 metra há út frá lengd skuggans. En það getur ekki verið rétt. Það sem útskýrir lengd flaggstangarinnar eru allt annars konar atriði, til dæmis staðlar um lengdir flaggstanga, hvaða efniviður er tiltækur, jafnvel veðurfar og kannski lögmál um kraftvægi. Í öllu falli getur lengd skuggans ekki útskýrt hæð flaggstangarinnar. En þó er ekkert að athuga við slíka skýringu samkvæmt líkani Hempels.

Dæmið verður enn skýrara ef við hugsum okkur að það sé ekki flaggstöng sem skugginn fellur af heldur lifandi tré. Við gerum ráð fyrir því að skýra megi á vísindalegan hátt hvers vegna tré ná tiltekinni hæð. Hér kemur til veðurfar, arfbundnir eiginleikar trjátegundarinnar, frjósemi jarðvegsins og fleira. En þótt það séu ótal þættir sem ráði hæð trjáa þá er lengd suggans sem þau varpa ekki einn af þeim.

Dæmið af skugga flaggstangarinnar sýnir að líkan Hempels er ekki fullburða greinargerð fyrir vísindalegum skýringum. En þótt líkanið sé kannski ekki nema brot af sannleikanum um vísindalegar skýringar, þá eru líklega flestir sammála um að skilyrðin tvö sem ég nefndi að ofan, að í efniviði skýringarinnar skuli almennt lögmál gegna veigamiklu hlutverki og að tilefnið skuli leiða af efniviðnum samkvæmt reglum rökfræðinnar, fari nærri lagi.

Mynd af Dewey: Baylor University

Mynd af Hempel: Kyoto University: Philosophy and History of Science...