A tudomány változásai

Mint láttuk, a tudomány természetesen a normál szakaszában is állandóan változik, folyik a rejtvényfejtés, a keretek kitöltése. Kuhn szerint azonban vannak ennél jóval viharosabb szakaszok is a tudomány történetében, ezeket nevezi tudományos forradalomnak, vagy forradalmi tudománynak. Az ilyen szakaszok lényegesen rövidebbek – de nem pillanatszerűek – a paradigma által meghatározott fejlődésnél, viszont sokkal radikálisabb változások következnek be. A szóhasználat nyilvánvalóan a társadalmi-politikai forradalmakra utal.

Ezek a folyamatok a normál tudományon belül kezdődnek, ahol Kuhn szerint szükségszerűen megjelennek elméleti vagy gyakorlatianomáliák. Az anomália kifejezésnek ismét nincs egészen pontos definíciója, de valami olyan tényező megjelenését jelenti a tudományban, ami nem illeszthető bele az uralkodó paradigmába. Tapasztalati anomália lehet bármilyen új, meglepetésszerű jelenség megfigyelése, amiről eddig tudomásunk sem volt, így természetesen semmi garancia nincs arra, hogy valaha gondoltunk volna ilyesmire, és ezért beleépült volna a paradigmába. Elméleti anomáliára is tudunk példát mondani, ilyen volt mondjuk 1913-ban Bohr atomelmélete, amelyet ugyan szemléletessége miatt még ma is emlegetünk, ha szükségünk van rá, de maga a szerző is tudta, hogy nem lehet hosszú életű. Bohr ugyanis a klasszikus mechanika körmozgásra vonatkozó egyenleteit írta fel egy olyan erővel, amelyet a klasszikus elektrodinamikából ismert, és ezekhez hozzáadott egy ún. kvantumfeltételt. Ez utóbbi azonban nem egyszerűen egy kiegészítése volt a klasszikus elméleteknek, hanem egyenesen ellentmondott nekik. Vagyis egy anomália volt, akárcsak egy kirakós játékban a piros darab, amikor egészen idáig csak zöldes, kékes és barnás színekkel találkoztunk (szemmel láthatólag lovak legelnek a réten, de hova tudjuk beilleszteni a lófejnyi pirosat?).

Mit tud kezdeni egy paradigmatikus tudomány az anomáliákkal? Többfélét is tehet. Először is teljesen ignorálhatja, figyelmen kívül hagyhatja, azzal, hogy a jelenség nem is létezik, tévedés, vagy ha mégis létezik, nem ott, nem úgy stb. Másodszor megpróbálhatja beilleszteni, beerőltetni a paradigmába. Harmadszor – ha az előző kettő megoldás már nem működik – tudomásul lehet venni. Az első példa legyen a nem is teljes paradigmaként működő, de sokakra hatást gyakorló arisztotelészi világfelfogás. Ennek egyik eleme, hogy az égi – a Hold feletti – világ tökéletes, ott csak örök, változatlan égitestek találhatóak, amelyek tökéletes, egyenletes körmozgást végeznek. Ennek jegyében nem volt túl könnyű magyarázatot találni az új csillagok (nóvák, szupernóvák) megjelenésére, vagy éppen az üstökösök átvonulására. Utóbbi például Arisztotelész szerint magaslégköri jelenség, valamiféle kipárolgások

16Lásd Kutrovátz Gábor-Láng Benedek-Zemplén Gábor:A tudomány határai(Typotex, Budapest, 2008).

időnként meggyulladnak és ilyennek látszanak. Amikor aztán Tycho Brahe egy üstökösről kimutatta, hogy nincs parallaxisa, következésképpen – a mérési pontosság miatt – legalább négyszer messzebb van a Holdnál, akkor ezt még a sok tekintetben anti-arisztoteliánus Galilei is kifogásolta, mondván, hogy egy káprázatnak nem lehet megmérni a távolságát. Ha már az égi és földi jelenségek keveredésénél tartunk, a Francia Tudományos Akadémia XVIII.

század végéig tagadta, hogy az égből kövek eshetnének, ezért még akkor sem volt hajlandó megvizsgálni az esetet, amikor 300 szemtanú volt. Az áttörés 1803-ban következett be, amikor egy kb. 3000 kőből álló normandiai meteorzáport már nem lehetett letagadni a rengeteg szemtanú és az egyidejűleg leesett kövek nagy száma, valamint a mégiscsak kiküldött fizikus, Jean-Baptiste Biot jelentése miatt.

Az anomáliák lehetséges szerepére azonban talán Max Planck esete mutat rá leginkább. A tehetséges ifjú a pályaválasztásnál nehezen döntött a zene, az ókori nyelvek és a fizika között, ezért jogászprofesszor apja elvitte egy beszélgetésre kollégájához, Philipp von Jollyhoz, a Kieli Egyetem fizikai karának dékánjához. Jolly a fizikát, mint csaknem befejezett tudományt írta le, amelynek már legfeljebb csak egy-egy vizsgálható porszeme maradt, következésképpen alkalmatlan tárgy egy ambiciózus fiatalember számára. Szerencsénkre Planck végül mégis a fizika mellett döntött. Ez az eset 1874-ben történhetett, de még 1900. április végi előadásában Lord Kelvin is azt mondtaTizenkilencedik századi felhők a hő és fény dinamikai elmélete felettc. előadásában, hogy a fizika derült egén mindössze két felhőcske található, az egyik az éter mozgása, a másik az energia eloszlása. Nos, ezekből a porszemekből, felhőkből – azaz kuhni anomáliákból – jött létre a XX. századi fizika két nagy forradalma, a relativitáselmélet és a kvantummechanika. Az utóbbi elindítója éppen Planck lett, aki fél évvel Kelvin előadása után megoldotta a hőmérsékleti sugárzás energia-eloszlásának problémáját. Csakhogy a megoldás mögött – mint két hónap alatt kiderítette – ott állt a kvantumhipotézis, amely kívül állt a mechanikai paradigmán. Planck, aki minden szempontból konzervatív ember volt, ezután tizenkét évig próbálta meg a róla elnevezett hatáskvantumot beilleszteni a klasszikus fizikába. Ez nem sikerült, és a forradalom túllépett rajta.

Visszatérve az anomáliák általános szerepére, ezek Kuhn szerint maguktól nem szűnnek meg, hanem egyre csak szaporodnak és súlyosbodnak, bár azt megint nem tudjuk, hogy mitől súlyosabb az egyik anomália a másiknál. A lényeg, hogy egy ponttól, amikor számuk és súlyuk már nem elhanyagolható, a tudomány elkezdiválságban érezni magát. Ilyen krízishangulat tényleg megfigyelhető – a tudósok levelezéseiben stb. – pl. a kvantummechanika keletkezése előtti időkben, amikor megállíthatatlanul szaporodtak mondjuk a színképvonalakkal kapcsolatos adatok, miközben nem volt konzekvens magyarázat a természetükre.

Mire jó a válság? Előkészíti a talajt a paradigmából nézve „őrült”-nek tűnő gondolatok számára. Kuhn szerint eljő egy forradalmár (jöhetne több is, de örülünk, ha egy akad), aki felajánl egy újfajta megközelítést, amely megoldja az anomáliákat (lehet, hogy közben más megoldások elvesznek, de az nem nagyon zavar e pillanatban senkit). Ez a forradalmár nem szükségszerűen, de sokszor kívülálló. Ez nem csoda, hiszen aki benne nevelkedett, sőt eredményesen dolgozott egy paradigmában, az nehezen lép ki belőle. Így például John Dalton, a modern atomelmélet atyja, a kémia megújítója ugyan sok mindennel foglalkozott, de leginkább meteorológus volt, 57 év alatt naplójában 200 000 időjárási eseményt jegyzett fel, de elméleti meteorológiában is ért el eredményeket. Ezért kezdett el a levegő összetételével, nyomásával foglalkozni, kezdte el érdekelni a gázok tágulása, a kondenzáció stb.. Így jött rá a parciális nyomások törvényére, hogy ugyanis, ha két különböző gázt összerakunk, akkor nyomásuk a külön-külön nyomások összege lesz (a részletes feltételekre nem térünk ki). Ezt a törvényt magyarázata úgy, hogy ha feltételezzük, hogy a gázok atomokból állnak, az azonos típusú atomok taszítják egymást, a különböző típusúak pedig közömbösek egymással szemben, akkor pont kiadódik a parciális nyomások törvénye. Az atomokat elkezdte különböző jelekkel ellátott karikákkal, a vegyületeket pedig egymás mellé rakott karikákkal jelölni (mindig a legegyszerűbbre törekedve, tehát nála a víz pl. egy-egy hidrogén- és oxigénmolekulából állt). Ez nagyon megtetszett a vegyészeknek, átvették tőle az ötleteket, majd jöttek a sztöchiometriai felismerések, az atomok egyre több területen váltak használhatóvá, maga Dalton is ezzel kezdett foglalkozni, egyre inkább vegyésznek érezte magát, végül pedig már a visszaemlékezései is arról szóltak, hogy az atomokat a kémia miatt találta ki.

A biológiát az evolúcióelmélettel forradalmasító Charles Darwin leginkább geológus volt. ABeaglehajón töltött öt éve alatt és után is elsősorban a hazaküldött és hozott geológiai anyagok és beszámolók tették elismert tudóssá (geológussá). Az anyagok későbbi feldolgozása valamint egyéb hatások (a nyomor és annak Malthus-féle felfogása, a nem-fehér emberekkel való bánásmód) vezették az evolúcióelmélet felé. Később kezdett komolyabban botanikával foglalkozni, de amatőrnek tekintette magát. Albert Einsteinről nem mondható, hogy ne lett volna fizikus, de az talán igen, hogy nem sajátította el kellőképpen a paradigmát, mert bár egyetemi jegyei nem voltak rosszak, a diplomázással azért akadtak problémái, utána pedig sehol sem kapott fizikusi állást, miközben évfolyamtársainak többsége egyetemi-kutatói pályán folytathatta életét. Neki egy szerény hivatali állás jutott – protekcióval – a berni szabadalmi hivatalban. Ez talán nem ártott meg neki, így nem volt muszáj a szokásos tanszéki-intézeti környezetben

a paradigmát művelnie, hanem szabadon foglalkozhatott, amivel csak akart. Ezen a módon mindkét fizikai forradalomban részt vett, a kvantummechanikában az egyik legbátrabb lépést tette meg a fény kvantumosságának feltételezésével, a relativitáselméletnek meg egyenesen ő lett a megalapítója.

Amit a forradalmár felajánl az anomáliák kiküszöbölése érdekében, az nem más, mint egy új paradigma. Most a tudós közösségen a sor, hogy válaszoljon a kihívásra, elfogad-e az újat, vagy marad a réginél. Itt megint nem szavazással dől el a kérdés, hanem hogy mit követnek a tudósok. Az idősek, a paradigmában régen benne lévők nyilván nehezebben váltanak, az ifjabbak talán könnyebben. Végső soron, ahogy Planck saját (nem annyira a kvantummechanikával, mint inkább a termodinamikával kapcsolatos) tapasztalatai alapján keserűen mondja, az új gondolatok úgy nyernek tért, hogy a régiek képviselői kihalnak. Akárhogy is, ha a tudós közösség elfogadja az ajánlatot, akkor bekövetkezik a tudományos forradalom, ami ezek szerint nem más, mint egyparadigmaváltás, a világszemlélet alapvető megváltozása. Az előző pontban paradigma elemeinek rekonstrukciójakor egy ilyen váltást, illetve annak eredményét már bemutattuk (a klasszikus mechanikai világkép és a sokat emlegetett kvantummechanika között).

Általánosságban Kuhn több hasonlattal is igyekszik a paradigmaváltás jellegét bemutatni. Az egyik ilyen szerint a váltás olyan, mintha fognánk az összes tudóst, és áthelyeznénk őket egy másik bolygóra. Nagyon meglepődnének a más világon, első látásra mintha felfedeznének némely hasonlóságokat, de alapvetően újdonság lenne nekik minden. Éppen ezért boldogan látnának neki a világ feltárásának, hiszen sokkal több ismeretlen dologgal állnának szemben, mint otthon (gondoljunk Jolly ambiciózus fiatalemberére, na itt aztán lenne mit keresnie).

A másik példája az alaklélektan váltogatós ábráiból fakad, amelyről az elmélet-terheltséggel kapcsolatban már esett szó. Ezek az ábrák olyanok, hogy az egyik pillanatban látunk valamit, majd a következőben valami egészen mást – együtt a kettőt soha. Az a különbség, hogy a paradigmaváltás után már nincs visszaváltás, mint ezeknél az ábráknál. Az ilyen ábráknak vannak olyan tulajdonságai, amelyekről eddig nem volt szó, de Kuhn komolyan veszi őket. Lássunk egy másik ilyen ábrát, amelyen ezek jobban látszanak:

Fiatalasszony/öregasszony.

Az alaklélektan azt állítja, hogy érzékelésünk globális, tehát ezt a képet először egészében fogjuk fel, fiatalabb vagy idősebb hölgynek és ettől függ, hogy mit vélünk az egyes részletekről, nem pedig fordítva. Vagyis amit az egyik alkalommal fülnek látunk, az a másik alkalommal szem, ami egyszer száj, az máskor nyakdísz, ami nagy öreg orrnak látszik, az a következő pillanatban az ifjú lány álla. Nos, pontosan ez a korábban említett elmélet-terheltség: az adatok attól függenek, hogy éppen milyen elméleti keretben vagyunk. Az elméleti keret Kuhnnál a paradigma, és ezek szerint, amit a korábbi paradigmában valaminek láttunk, azt valami egészen másnak láthatjuk az új paradigmában. Az új paradigma a régiből a tényeket sem köteles átvenni, mert egészen mást gondol róluk.

Ennek érzékeltetésére képzeljük el, hogy Galilei és/vagy Huygens (mostantól GH) időben visszautaznak az ókorba, és megpróbálnak elbüszkélkedni az ingával kapcsolatos eredményeikről Arisztotelésznek (A).

GH: Nézze Mester, itt egy inga.

A: Micsoda? Csak egy követ látok, amit egy spárgára kötve megakadályozol természetes mozgásában, hogy visszakerüljön a világ hierarchiájában betöltött helyére.

GH: Jó, de ha kihúzzuk oldalt, akkor lengeni kezd.

A: Persze, mert igyekszik a természetes helyéhez legközelebb menni, ha kihúzod és felemeled, akkor visszamegy a lehető legalacsonyabb pontra, ameddig engeded.

GH: De Mester, ha eléri az alsó pontot, akkor túllendül rajta és tovább leng.

A: Világos, a kő előtt a levegő szétnyílik, hogy utat engedjen neki, mögötte pedig utána tódul, mert ha nem tenné, a kő mögött vákuum keletkezne, márpedig a természet irtózik a vákuumtól.

Ez a beáramló levegő pedig löki a követ előre, így kénytelen túllendülni az alsó ponton, de előbb-utóbb – mint minden e Hold alatti pusztuló világban – akkor is megáll, mégpedig ott, ahol legközelebb van természetes helyéhez, ha már közelebb nem engeded.

GH: Mester, ha figyeli a lengéseket, minden lengés ugyanannyi idő alatt történik, még akkor is, ha már csak alig mozog.

A: Na ne szórakozz velem, édes fiam! Ha tudományos beszélgetést akarsz folytatni, akkor arról beszéljünk, hogy miért történnek a dolgok, mert egyedül ez méltó egy tudóshoz. Ha az érdekel, hogyan mozog ez az izé, akkor menj el a főtér túloldalára ott láttam tegnap kőműveseket egy házat építeni, náluk volt valami ilyesmi, amivel a ház oldalának függőlegességét állítják be, talán ők tudják. Komoly filozófus ilyesmivel nem foglalkozik, de talán a mesteremberek.

A különböző paradigmák tehát különböző világnézetek, de még a tényeknek, adatoknak látszó dolgokat is egészen másnak tartják. Ebből is következik Kuhn következő tétele, a paradigmák összemérhetetlensége, vagy az ő kifejezésével, inkommenzurabilitása. Ha ugyanis nincsenek valamiféle alapadatok, alaptények, alapnézetek, amelyek közösek, akkor a két paradigma nem tud beszélni egymással, és azt sem lehet eldönteni, hogy hogyan viszonyulnak egymáshoz – merthogy nem viszonyulnak. A és GH a fenti beszélgetésben nem értik meg egymást, de még csak az az érzésük sem támadhat, hogy a másik tudhat valamit, amit ők maguk nem. Arisztotelész tehát nem fogja beismerni, hogy ő kevesebbet tud a világról, mint két évezreddel későbbi utódai. Ha a tudományon belül maradunk, akkor ilyenre nincs is lehetősége senkinek, ugyanis mindenki a saját paradigmájában él (ha nem, akkor nem tudomány), és onnan nem lehet megítélni a másikat. Ezek szerint nincs egy harmadik paradigma sem, amelyből a fenti ügyben igazságot tehetnénk.

Az inkommenzurabilitás súlyos problémákat vet fel a tudomány folytonos fejlődésével kapcsolatban. A paradigmán belül a probléma nem áll fenn, ahogy eddig is láttuk, a normál tudományos szakaszban a fejlődés folytonos, lehet gyorsabb, vagy lassúbb, de állandóan folyhat a keretek kitöltögetése, a rejtvényfejtés – ezt pedig haladásnak értékelhetjük. A baj a paradigmák között van. Ha ugyanis a paradigmák összemérhetetlenek, akkor nem mondhatjuk egyikre vagy másikra, hogy az fejlettebb a többinél. Egyszerűen nincsenek kritériumaink ennek eldöntésére, mert a kritériumok maguk is paradigmatikusak. Ami az egyik paradigmában fontos előrehaladásnak látszik – mondjuk a kalorikum tulajdonságainak tisztázása, súlyának megmérése stb. – az a másikból (akár a korábbi arisztotelésziből, akár a későbbi kvantummechanikaiból) teljesen felesleges szöszmötölés a semmivel. Ellenérvként szoktak pl. a gyakorlati alkalmazásokra hivatkozni, de ennek a kritériumkénti felhasználása is paradigma-függő, a tudósok lényegében csak a XVII. sz. óta gondolják, hogy a tudománynak valami ilyesmi a célja, és akkor sem mindig mindenhol. Az inkommenzurabilitás e fontos problémájára még visszatérünk egy speciális nézőpontból.

Mindenesetre ezeket a fejleményeket nemhogy a természettudósok, de még a tudományfilozófusok sem fogadták nagy örömmel. Két vád fogalmazódott meg általánosságban a paradigmaváltások ellen. Az egyik arelativizmus volt, vagyis hogy Kuhn viszonylagossá teszi a tudományos haladást, ami igaz lehet, hiszen a ha valóban paradigmatikusnak gondoljuk a tudományt, akkor a fejlődéséről is csak a paradigmához viszonyítva beszélhetünk, vagyis oda jutunk, amiről már szó volt az imént, a normál szakaszon belül van fejlődés, a paradigmák között azonban nincsen, a későbbi paradigma nem fejlettebb a korábbinál, csupán csak más. Erre a kérdésre is vissza fogunk még térni, amikor majd összevetjük a tudósok és a tudományfilozófusok elképzeléseit a relativitásról (a 3.3.3 pontban). A másik vád az irracionalizmus szokott lenni. A paradigmaváltás ugyanis nem igazán indokolható, vagyis nem ésszerű, azaz irracionális. A tudomány racionalitás ugyanis, éppúgy, mint minden más sajátossága,

csakis a paradigmán belül értelmezhető. Egy tudóstól az a racionális viselkedés, ha a paradigmának megfelelően jár el. Örökmozgót építeni ma nem racionális. Ha a tudós elfogadja a klasszikus mechanisztikus paradigmát, akkor azon belül képes racionális eljárásokat követni. Ha elfogadja a kvantummechanikát, akkor is képes erre, de ezek más eljárások lesznek, mások az ésszerűség keretei. Klasszikusan például nem lehet racionálisan felfogni a hullám-részecske kettősséget, az ellentmond a józan észnek és minden tudományos tapasztalatnak. Ezt látjuk, de mi a helyzet a döntés pillanatában, amikor a tudós közösség az új paradigmát választja a régi helyett? Ennek a pillanatnak nincs racionalitása, a régi már nem működik, éppen most tagadjuk meg, az újban pedig még nem vagyunk benne.

Nem tudjuk tehát, hogy milyen alapon dönt a tudós közösség az új paradigma mellett (többek véleménye szerint pl. a speciális relativitáselmélet Einstein-féle változatának választása nem volt szükségszerű, mégis azt választották).

Ez egy irracionális momentumot hoz be a tudomány történetébe, esetleg pont a leglényegesebb események idején.

Többekben felmerült, hogy ha a paradigmaváltásnak nincs tudományos racionalitása, nincs belső ok a döntésre, akkor külső okoknak kell hatniuk, esetleg a társadalom racionalitásának kell megnyilvánulnia. Ezért okozott csalódást Kuhn említett könyve a feketetest-sugárzás történetéről, mert abban semmi ilyesmire nem történt célzás.

Erre is visszatérünk majd, de már csak a tudományfilozófia szociológiai fordulatáról szóló következő fejezetünkben.

Már csak egy tulajdonságáról kell beszámolnunk a tudománynak, nevezetesen, hogy eltünteti saját forradalmainak nyomait. Ezért hitték azt Kuhn szerint a fordulat előtti tudományfilozófusok, tudománytörténészek, maguk a tudósok, hogy a tudomány valami folytonosan gyarapodó megismerési módszer. Valójában az történik, hogy a forradalmak után a tudósok újraírják a tankönyveket, kézikönyveket és közben megváltoztatják a tudomány történetét, ahogy teszik ezt mindenféle más történészek is. A tudomány története egy a mai tudományhoz vezető folytonos fejlődés lesz azzal, hogy átértelmezik az elődök munkáját. Azt gondolják, hogy a régi tudósok ugyanazokra a kérdésekre voltak kíváncsiak, mint a mostaniak, csak éppen még nem álltak rendelkezésükre megfelelő kísérleti és elméleti eszközök stb., ezért még nem tudták megadni a helyes válaszokat, de ahogy időben közeledünk a mai állapothoz, annál közelebb álltak a helyes megoldásokhoz. Kuhn éppen arra jött rá, amikor Arisztotelészt tanulmányozta, hogy mindez nem igaz. Anakronisztikus az a tudománytörténet-írás, amely arról értekezik, hogy Arisztotelész a második Newton-törvény nulladik (vagy első) közelítését adta meg Fizikájában, és ha fel akarjuk írni képlettel, amit mondott, akkor a newtoniF=mahelyettF=mv-t kellene írnunk. Nos, Arisztotelész a képletben szereplő egyik fogalmat sem ismerte, használta, mint ahogy attól is a falnak ment volna, ha különböző típusú mennyiségeket (almát a körtével, utat az idővel) összeszoroztak vagy elosztottak volna a jelenlétében. Kérdései, problémái egészen mások voltak, mint egy mai tudósé. Ha ezt nem ismerjük el, akkor valóbanláthatatlanná tesszük a forradalmakat.

Most pedig lássuk, hogyan lehet még ennél is jobban felbosszantani a természettudósokat.

3.3 Paul Feyerabend ismeretelméleti