Struktura rewolucji relatywistycznej i kwantowej w fizyce. Wojciech Sady

zapoznawany z teoretycznymi wyjaśnieniami przebiegu eksperymentów. Nauczyciele rozwiązują wzorcowe zadania, znów od najprostszych zaczynając, a uczeń próbuje rozwiązać kolejne przez analogię z tamtymi. Ten, kto pozna i zrozumie udane zastosowania panujących w danym czasie teorii, łącznie – w pewnej dziedzinie – z najnowszymi, zyskuje szanse na zostanie badaczem.

      W naukach społecznych eksperymentowanie odgrywa rolę raczej marginalną (choć wiele eksperymentują np. behawioryści). Tam kluczową rolę odgrywają opisy pewnych wzorcowych sytuacji, zachowań ludzi w takich to a takich okolicznościach. Uczniowie są zapoznawani z tymi opisami, po czym oczekuje się od nich, że sami dokonają analogicznego opisu sytuacji pod pewnymi względami analogicznych. Prowadzone w tej książce rozważania nie będą dotyczyły procedur badawczych stosowanych w naukach społecznych, a tym bardziej w humanistyce. Czy, po odpowiednich modyfikacjach, uzyskane tu wyniki pozwolą lepiej zrozumieć zmiany dokonujące się w psychologii, socjologii bądź kulturoznawstwie, nie da się rozstrzygnąć bez przeprowadzenia systematycznych badań – których ja przeprowadzić bym nie potrafił.

      Kształcenie przyszłych naukowców opiera się na podręcznikach, zarówno przedstawiających aktualny stan wiedzy w danej dyscyplinie (lub poddyscyplinie), jak i zawierających zadania do samodzielnego rozwiązania. Objaśniane jest to wszystko w trakcie wykładów, a pomoc w rozwiązywaniu zadań student/ka otrzymuje na ćwiczeniach. Dochodzą do tego zajęcia w pracowniach czy laboratoriach. Ci, którzy pomyślnie przejdą przez taki proces edukacji, zaczynają – zwykle w okresie pracy nad doktoratem – czytać artykuły w czasopismach fachowych, dzięki czemu zyskują rozeznanie w prowadzonych aktualnie badaniach, a także wzorce do naśladowania w trakcie badań własnych.

      W całym tym procesie kształcenia przyszłych badaczy – analogicznie do procesu wdrażania w używanie języka rodzimego – nie wyjaśnia się, czym jest nauka, jak się ją uprawia, jaka jest natura twierdzeń naukowych (które są analityczne, które syntetyczne a posteriori, a które być może syntetyczne a priori), jakie są kryteria akceptacji hipotez lub teorii itd. Nie mówi się więc o kwestiach, na których skupia się uwaga filozofów nauki. Tak wykształceni naukowcy intuicyjnie odróżniają dobrą pracę badawczą od złej, choć zwykle nie potrafią w sposób jasny i wyczerpujący powiedzieć, na czym dobra praca badawcza polega. A potem kształcą swoich następców tak, jak ich niegdyś kształcono.

      Ma to ważne konsekwencje. Skoro opanowany język kształtuje sposób, w jaki postrzegamy świat i w jaki o świecie myślimy, to rodzimi użytkownicy niemal nie zauważają jego istnienia. Traktują język, w którym wyrośli, jako coś najbardziej naturalnego i oczywistego, a nie jako coś społecznie skonstruowanego, co mogłoby być inne. Podobnie młodzi naukowcy, którzy przeszli proces naukowej edukacji – profesjonalnej tresury – postrzegają potem świat i myślą o świecie w bardzo szczególny sposób. A tego sposobu nie traktują jako apriorycznej – i prowizorycznej – podstawy badań, ale uważają go za zwierciadlany obraz świata. Zwykle mówią: „W atomach elektrony krążą wokół jąder”, a nie: „W modelu atomu takim a takim elektrony krążą wokół jąder”.

      Jednostka nie ma nigdy, lub prawie nigdy, świadomości kolektywnego stylu myślenia, który prawie zawsze wywiera bezwzględny przymus na jej myślenie i wbrew któremu niczego nie można pomyśleć (Fleck 1935a, II.4).

      Pomyślmy o badaniach chemicznych. Lavoisier w swoim laboratorium przeprowadza eksperymenty z substancjami i konkluduje, że przy spalaniu zachodzi to a to. Nie mówi, że innym razem mogłoby zdarzyć się coś innego. Trzyma się określonego obrazu świata, którego naturalnie nie wynalazł, lecz nauczył się go jako dziecko. Mówię obraz świata, a nie hipoteza, stanowi on bowiem oczywistą podstawę jego badań i jako taki nie jest też wysłowiony (Wittgenstein 1969, § 167).

      1.3. UWAGI WSTĘPNE: Fizyczne obrazy świata i związane z nimi programy badawcze

      Przejdźmy do stylów myślowych, jakie spotykamy w najbardziej podstawowej z nauk przyrodniczych, w fizyce (a do pewnego stopnia w chemii czy w biologii). Oparte są one na przekonaniu, że choć wszystko nieustannie podlega zmianom, to dzieje się to zgodnie z niezmiennymi prawami, w ramach których jedne rzeczy czy procesy wytwarzają inne rzeczy lub procesy. Prawa to formuły określające niezmienne związki między wartościami zmiennych w tych prawach występujących. Te zmienne określają, z czego – zgodnie z daną teorią – zbudowany jest świat. Prawa stosuje się, szukając takich teoretycznych opisów zjawisk, aby w tych opisach prawa były spełnione (w takim sensie, w jakim funkcja matematyczna spełnia równanie różniczkowe). Jeśli obserwacyjne konsekwencje tych opisów zgadzają się z wynikami eksperymentów, to prawa znajdują udane zastosowania.

      Udanym zastosowaniem możemy też nazwać podanie pełnego nomologiczno-dedukcyjnego schematu wyjaśniania (Hempel 1965, rozdz. 5). Zgodnie z tym schematem wyjaśnienie wyników doświadczeń opisanych przez zdania O₁, O₂, …, O_o polega na wykazaniu, że te zdania wynikają z koniunkcji praw przyrody P₁, P₂, …, P_m i warunków teoretycznych W₁, W₂, …, W_n opisujących – zwykle ukryte przed eksperymentatorem – własności składników badanych układów, ich stany początkowe itd. Prawa przyrody znamy przed przystąpieniem do dociekań – choć nie wiemy, czy są to wszystkie prawa, jakim podlega badane zjawisko. Część teoretycznych warunków zwykle też znamy na podstawie dotychczasowych udanych zastosowań programu badawczego – choć nie wiemy, jak wiele pozostaje do odgadnięcia. Dlatego każde nowe udane zastosowanie jest też odkryciem – odkryciem nowego prawa lub nieznanego wcześniej warunku teoretycznego.

      Rdzeń fizycznego obrazu świata powstaje ze zsumowania wszystkich udanych zastosowań znanych i akceptowanych praw. Między tymi zastosowaniami zachodzą związki zarówno pionowe, jak i poziome. „Pionowymi” nazwę spełnianie tych samych praw. Związki „poziome” polegają na tym, że jeśli dany obiekt lub rodzaj obiektu występuje w różnych zastosowaniach, a nic nie wiadomo o tym, by zmiana okoliczności wpływała na takie czy inne jego własności, to własność ustaloną w jednym zastosowaniu przypisuje mu się w zastosowaniach pozostałych (zob. np. uwagi o sprężystych własnościach skręcanego drutu czy o utracie ładunków przez naelektryzowane kulki w eksperymentach Coulomba wspomnianych w następnym paragrafie).

      Naukowy obraz świata ma zawsze oczywiste dla swych użytkowników luki – co przeobraża go w program badawczy. Kieruje on naukowców do badań i badania te ukierunkowuje na wypełnianie uświadamianych luk. O jakie luki chodzi?

      Po pierwsze, wszystkie wyniki eksperymentów obarczone są błędami, statystycznymi i systematycznymi. Błędy statystyczne szacuje się, powtarzając pomiary i porównując, w standardowy sposób, ich wyniki. Obowiązkiem naukowca jest ocena błędów systematycznych przez szukanie w ramach obrazu świata wszelkich czynników, które – zgodnie z posiadaną wiedzą – mogły zakłócić przebieg eksperymentu. Jest zawsze możliwe, że pewne zakłócające czynniki są wciąż nieznane. Gdy zostają odkryte, część wyników eksperymentów przeprowadzonych wcześniej zostaje poprawiona lub powtarza się te eksperymenty, izolując układ przed wpływem nowo odkrytych czynników. Po drugie, niemal wszystkie obliczenia, jakich w naukach się dokonuje, są przybliżone. Wciąż się je uściśla, zarówno przechodząc do „coraz dalszych miejsc po przecinku”, jak i uwzględniając coraz więcej czynników, które wpływają na przebieg danego zjawiska, by wprowadzić stosowne poprawki.

      Liczne badania eksperymentalne i teoretyczne planuje się przez analogię z udanymi badaniami już przeprowadzonymi. Skoro ustalono np. ciepło właściwe pewnych substancji, to bada się ciepło właściwe wielu innych (na początek tych,