Ugrás a tartalomhoz

Bevezetés a tudományfilozófiába

Gulyás László, Kampis György, Kutrovátz Gábor, Ropolyi László, Soós Sándor, Szegedi Péter (2013)

Eötvös Loránd Tudományegyetem

3.2 Thomas Kuhn és A tudományos forradalmak szerkezete

3.2 Thomas Kuhn és A tudományos forradalmak szerkezete

(Szegedi Péter)

Kuhn a Harvardon szerezte alap- (1943), mester- (1946) és doktori (1949) fokozatát fizikából, és egy ideig ott is maradt tanítani. Az egyetem szeretett volna némi történetet bevinni a fizika oktatásába, ezért megbízást kapott ennek a feladatnak az ellátására. Úgy gondolta, hogy az elején kezdi, ezért elolvasta Arisztotelész Fizikáját[33]. Amit megértett belőle, az teljesen abszurdnak tűnt, összevetve mindazzal, amit az egyetemen tanult fizikából. Ezzel szemben mindenki azt mondta neki, hogy Arisztotelész egy univerzális zseni volt. Az ellentmondás zavarta, ezért újra elolvasta a könyvet. Többszöri olvasás után úgy érezte, sikerült megértenie, és azt is megértette, hogy az arisztotelészi rendszer egy olyan összefüggő egészet alkot, amely a maga módján minden saját maga által felvetett kérdésre válaszolni tud, ezek a kérdések azonban nem azonosak a mai fizika kérdéseivel, a megoldási módszerek nem azonosak a mai fizika bevett módszereivel. Az is egy fizika tehát, de más, mint a mai. Ez a felismerés jelentős szerepet játszott elmélete kidolgozásában.

A fénykép Thomas S. Kuhnt ábrázolja.

Thomas S. Kuhn.

A második téma, amellyel hosszabban foglalkozott a kopernikuszi forradalom[34] volt. Röviden összefoglalva vizsgálatainak tanulságát: a folyamatban nem csupán egy csillagászati elmélet váltott fel egy másikat, hanem megváltozott az egész világszemlélet, a filozófiai és teológiai felfogás. Első könyvének megjelenése idejére már elhagyta a Harvardot, de utána is egész életében a legjobb amerikai egyetemek (Berkeley, Princeton, MIT) tudománytörténet professzora volt.

A Berkeley-n munkatársaival hatalmas vállalkozásba fogott, archívumot[35] készítettek a kvantummechanika történetének tanulmányozásához. Összegyűjtöttek minden elképzelhető anyagot – könyvet, cikket, levelet stb. – és számos interjút készítettek a kvantummechanika alkotóival, Niels Bohrt például még a halála előtti napon is kérdezték. Az archívum anyagát számos fizikatörténeti műben hasznosították[36].

Közben előző történeti vizsgálódásainak is levonta a konzekvenciáit és megalkotta azt a modellt, amelyben értelmezni tudta az általa tapasztaltakat. Röviden és olvasmányosan tudta elméletét összefoglalni A tudományos forradalmak szerkezete[37] c. művében, amely máig a legnagyobb hatású tudományfilozófiai alkotása a XX. század második felének. A következő szakaszokban ennek alapján ismertetjük a felfogás leglényegesebb elemeit.

A későbbiekben Kuhn elsősorban a koncepcióját védelmező, valamint azt módosító tanulmányokat ír, előadásokat tart, időnként ezeket kötetben foglalja össze. Új gondolatainak azonban már messze nincs olyan átütő hatása, mint a Structure-nek. Elkészíti azonban második nagyszabású történeti monográfiáját[38] is, amely a kvantummechanika kialakulásában fontos szerepet játszó feketetest-sugárzás problémáját kíséri végig, benne egészen részletesen Max Planck munkásságát.

3.2.1 A tudomány Kuhn szerint

Először azt vizsgáljuk meg, hogy mi is a tudomány Kuhn szerint, hogyan épül fel. Ehhez könyvének azok a fejezetei adnak útmutatót, amelyek az általa normál tudománynak nevezett időszakról szólnak. Ezek időben hosszabban elnyúló korszakok, amelyeken belül nincsenek túl radikális változások, a tudomány adott kereteken belül fejlődik, bizonyos értelemben a hagyományos felfogás szerinti gyarapodást mutatja. Az adott kereteket a szerző a paradigma szóval kívánja megragadni. A kifejezés óriási karriert futott be, alkalmazása ma messze túlmutat a tudományon (pl. rendszeresen használják a művészetben is) és térhódításában egyáltalán nem jelentett akadályt, hogy divatba hozója később megtagadta. Magát a szót nem az amerikai tudományfilozófus találta ki, hanem átvette a nyelvtanból. A ragozó nyelvek tanítása esetén szokás, hogy adott szófajú, nemű, végződésű szavak ragozásához a tanulók számára megadnak egy mintatáblázatot, amelyből meg tudják tanulni a végződéseket és azokat majd alkalmazni is tudják, ha hasonló szóval találkoznak. Íme, például a Róma főnév latin ragozása, a baloldali oszlopban az esetek (alany, tárgy, birtokos, …), a középsőben az egyes számú, a jobboldaliban a többes számú szóalakok:

singularis

pluralis

nominativus

Roma

Romae

accusativus

Romam

Romas

genitivus

Romae

Romarum

dativus

Romae

Romis

ablativus

Roma

Romis

Kuhn az állítja, hogy a tudományt a normál szakaszokban ilyesféle – ennél azért persze bonyolultabb – mintázatok vezérlik. Hogy a tudományban, a tudományfilozófiában pontosan hogyan kéne definiálni a paradigma fogalmát, arról a szerző explicit módon nem nyilatkozik. Margaret Masterman (1910-1986), aki Wittgensteinnél is tanult és számítógépes nyelvészetre szakosodott, 21 féle – nem teljesen azonos – definíciót bányászott ki a könyvből[39]. Mit tehet a tudományfilozófia iránt érdeklődő olvasó ilyen esetben? Vagy elolvassa a könyvet, és abból a Kuhn-féle módszerrel minta után rájön a jelentésre – ez az elsődlegesen javasolt módszer, vagy pedig elolvassa a kuhni paradigma egy lehetséges rekonstrukciójának (amelynek szerzője csak remélni tudja, hogy Kuhn nem forog a sírjában) itt következő változatát. A rekonstrukció azon alapul, hogy a minden paradigmában megvannak bizonyos felismerhető elemek, amelyek ezt a vezérlő hátteret alkotják.

A paradigmákban fellelhető elemek első csoportját a lételméleti (ontológiai) jellegű filozófiai nézetek alkotják. Itt és minden további elem esetén az az állítás, hogy ezek a gondolatok, eszmék, felfogások jelen vannak egy adott normál tudományos korszak tudományában, a sokszor rejtett előfeltevések között, és ezek alapvetően meghatározzák a dolgok menetét. A lételméleti csoport első kérdése az, hogy voltaképpen mi is a világ. A tudomány számára konkrétabban megfogalmazva: miből áll a világ, mely, milyen objektumok azok, amelyek a tudományos vizsgálódások tárgyát képezik. A második probléma az, hogy mit csinálnak ezek az objektumok általában, konkrétabban pl. hogyan mozognak. A harmadik az lehet, hogy a dolgok és mozgások összekapcsolódása milyen meghatározottságokat hordoz, ha egyáltalán. Ezt tehát a determinizmus problémáját veti fel.

Az elemek második csoportját az ismeretelméleti (episztemológiai, gnoszeológiai) kérdések alkotják, amelyek még mindig filozófiai általánosságúak. Megismerhető-e, és milyen mértékben a világ? Erről az alapvető kérdésről – amely kapcsolatban lehet az ontológiai csoport utolsónak említett problémájával is – minden paradigmának van valamilyen elképzelése, amely rányomja a bélyegét a kutatásokra. Ha van valamilyen válaszunk erre a kérdésre – márpedig szokott lenni –, akkor a következő kérdés, hogy hogyan ismerhető meg a világ, egyelőre a legáltalánosabb módszertani szabályokra gondolva.

Innen azonban az általános filozófiai kérdésektől közeledünk a tudományos alapvetésekhez. Kuhn szerint ugyan a tudománynak csak egyetlen paradigmája van, de ha megengednénk, hogy esetleg a tudományoknak (azaz pl. a fizikának, a biológiának stb.) részben eltérő, saját paradigmájuk legyen – amit nem tűnik a kuhni koncepció egy rossz módosításának –, akkor innen esetleg beszélhetnénk az egyes tudományok meghatározó elemeiről is, de ugyanúgy maradhatunk a tudományos paradigma általános jellemzésénél. Mindenesetre a harmadik csoportba a tudományos (esetleg diszciplináris) alapfogalmak, az alapvető elméleti feltevések, – ha vannak, függően a determinizmus felfogástól – az alapvető törvények tartoznak, valamint ezek alkalmazási módjai különböző problématípusokra – vagyis a mintapéldák, amelyek Kuhn szerint a legfontosabb szerepet játsszák a paradigma elsajátításában.

Végül a paradigmát alkotó elemek negyedik csoportjába a módszertaniak tartoznak, vagyis a bevett kísérleti berendezések, az ezekhez tartozó vagy más kutatási módszerek, továbbá a matematika kezelési módja, illetve a matematikai eszközök jellege.

Hogy érzékelhetőek legyenek ezek az elemek, és egyben bemutassuk, hogy ezekkel valóban jellemezhetőek a paradigmák, összehasonlítjuk a valóban a tudományra általánosan jellemző első paradigmát, amit általában mechani(szti)kus világképnek vagy óramű világnak szoktak nevezni és a kvantummechanika modern paradigmáját. Lételméletileg az egyik oldalon a klasszikus fizika létezői – amelyek a XVII. századtól egyben az egész tudomány létezői is voltak –, a másikon pedig a kvantummechanika létezői szerepelnek. Az előbbiek a fizikai testek, amelyek néhány mechanikai tulajdonsággal rendelkező korpuszkulákból állnak, összeadva őket pedig mechanikai rendszereket (óraszerkezeteket) képeznek. A kvantummechanika duális (hullámok és részecskék egyszerre) objektumokról beszél, amelyeknek nem-mechanikai tulajdonságaik vannak, tömeges kölcsönhatásuk pedig makroszkopikus rendszereket hoz létre. A mechanika paradigmában az objektumok természetesen mechanikai (azaz hely- és helyzetváltoztató) mozgásokat végeznek. A kvantummechanikában állapotváltozásokról beszélünk, amelyek nem igazán jellemezhetők pl. helyváltoztatással. A mozgásokat – és most akkor már az ontológiai csoport harmadik eleménél tartunk – a klasszikus felfogásban okokként szolgáló erők hozzák létre (még a biológiában vagy a társadalomban is), amelyek mögött kölcsönhatások (vonzás, taszítás) állnak. Ezek – és így az egész világ – törvények által tökéletesen meghatározott, igazi véletlen jelenségek egyáltalán nincsenek. Ezzel szemben a kvantummechanikában inkább potenciálokról beszélnek, nem-klasszikus kölcsönhatásokról (pl. kicserélődési), és a jelenségeket alapvetően véletlen jellegű valószínűségi törvények és korrelációk határozzák meg, azonban ezt inkább határozatlanságnak, esetleg részleges determinációnak szokták hívni.

A klasszikus ismeretelmélet a harmadik ontológiai elemre alapozva azt állítja, hogy a világ megismerhető, mégpedig objektív – az embertől független – módon: meg kell figyelni a jelenségeket, fel kell tárni a törvényeket, az elméleteinket fokozatosan a valósághoz kell illeszteni. A kvantummechanikában ugyanezt kell csinálni, de a kvantummechanikai determinizmus felfogás miatt, a világ ugyan megérthető, de csak korlátozottan megismerhető, és a megismerés objektivitása is korlátozott, mert a megismerés egyben meg is változtatja az objektumokat.

A klasszikus világkép alapfogalmai: az erő, a (belső) tömeg, a hely(zet), a sebesség stb. Alapvető elméleti elvei a megmaradási törvények (anyag, mozgás), alapvető törvényei közé tartoznak például a Newton-törvények. Legfontosabb, mintaadó alkalmazásai azok, amelyeket ma is tanítanak: a hajítások, az ütközések, az inga, a bolygómozgások. A kvantummechanika alapfogalmai: az állapot, a mérés, a valószínűség, a hely, az impulzus, az energia. Elméleti alapelvei a projekciós posztulátum és a szimmetriák. Alaptörvénye az, amit a Schrödinger-egyenlet leír, illetve annak valószínűségi értelmezése. Mintapéldái: a szabad részecske, a potenciálgát, a harmonikus oszcillátor, a hidrogénatom. A konkrétabb módszertanból most csak azt emeljük ki, hogy a klasszikus mozgás differenciálegyenletekkel leírható és le is írandó, míg a kvantummechanika differenciáloperátorokat és valószínűségszámítást használ.

Most tehát már lehet valamilyen elképzelésünk arról, hogy mit is jelent a paradigma szó. Az összehasonlító példában említettük, hogy a mechanikai volt az első paradigma. Az ezt megelőző időszakot – tehát az egész ókort és középkort – Kuhn preparadigmatikus, vagyis paradigma előtti állapotnak nevezi, és nem tartja tudománynak. Bár ez túlzásnak tetszhet, van indoka. Ezekben az időkben ugyanis a tudósok elődei a fentebb tárgyalt legalapvetőbb kérdésben sem foglaltak el egységes álláspontot. Az ókori filozófia például – amely a ma tudományosnak tekintett kérdésekkel is foglalkozott – számos iskolára bomlott, amelyek teljesen különböző világszemléletekkel láttak neki a valóság leírásának. Gondoljunk például a fentebb említett elemek kapcsán is, hogy míg az atomisták – akik a mechanikai szemléletmód elődeinek tekinthetők, de sosem töltöttek be vezető szerepet a XVII. század előtt – szerint a világot az atomok és az űr alkotja, addig Arisztotelész szerint sem atomok, sem űr nem létezik. Lehetne külön-külön paradigmákként tekinteni pl. e két irányzatra, de az biztos, hogy közös tudományos eredményeik nem nagyon voltak. Nem lehet tehát velük kapcsolatban „a” tudományról beszélni, ezzel szemben a XVII. században létrejött egy olyan közmegegyezés, amely lehetővé tette a tudományos eredmények összevetését, kölcsönös továbbfejlesztését, mindezt a közös módszertan és háttérmegegyezések jegyében.

A paradigmák tehát történetileg valahogyan kialakulnak, de vajon hogyan maradnak fenn, hogyan adódnak tovább. Kuhn szerint nem elsősorban explicit módon, tehát úgy, hogy a tudósok tudatosan megegyeznek bizonyos világnézeti vagy módszertani kérdésekben, ezeket meghirdetik és utána mindenkinek módjában áll ezeket el is sajátítani. Ha megnézzük a tudományos közleményeket, tankönyveket stb., akkor a fent felsorolt elemeket, állásfoglalásokat alig találjuk. Nincs ezekről tudatos döntés, a problémák átbeszélése, az eredmények lefektetése és nyílt továbbadása. Mindez implicit, rejtett módon, nem tudatosan, automatikusan megy végbe, Kuhn szerint elsősorban a felsorolt – de más tudományágakban más – tipikus példák, minták alapján. Ennek talán a legjobb illusztrálása ma maga a tudósképzés, vagyis az egyetem. Rendszerint nem mondják meg az oktatók az első matematika órán, sőt, később sem, hogy mi az a bizonyítás. Kimondanak egy tételt, elkezdik bizonyítani, ezt a folyamatot minden órán és gyakorlaton megismétlik, három hét múlva a hallgató már otthon is be tud fejezni egy bizonyítást, ha az órán nem volt rá elég idő.

Ugyanígy a fizikus professzor nem kezd el beszélni arról, hogy miből áll a világ, hogyan mozognak az objektumok, hogyan kell alkalmazni egy probléma megoldásánál a matematikát, hanem elkezdi tárgyalni a hajításokat. Elég bonyolult esetekig jut el, a gyakorlatokon pedig ravasz kérdéseket tesznek fel, amelyeket megválaszolnak, és amihez hasonlóakat a tanuló is meg fog tudni válaszolni. Adott sebességgel adott szögben elhajított test a maximális emelkedési magasság felénél mekkora és milyen irányú sebességgel rendelkezik? Ezzel a problémával valószínűleg soha egyetlen hallgató sem fog életében találkozni. Nem is azért oldatják meg vele, hanem hogy megtanulja kezelni a fizikai változókat, alkalmazni tudja a törvényeket, megszokja a koordinátarendszer használatát, tudjon bánni a matematikai képletekkel, felismerje, hogy egy problémának két megoldása is lehet stb. A példá(ko)n keresztül elsajátítja a mechanikai paradigmát (ezért lesz azután nagyon nehéz dolga, amikor elkezdi tanulni a kvantummechanikát). Eltelik így néhány, vagy sok félév, és a hallgatónak tanúságot kell tennie a paradigmának erről a bizonyos elsajátításáról. Kap egy nagyobb, összetettebb feladatot, amelyet az ismert módszerek segítségével, lehetőleg záros határidőn belül meg kell oldania. Jobb egyetemek jobb kutató szakjain már egy mesterszakos diplomamunkának is publikálhatónak kell lennie. Ez azt jelenti, hogy új eredményeket kell produkálnia. Hogyan lehetséges ez, honnan tudja a témavezető, hogy ez az új eredmény a megadott időn belül (1-1,5 év) az adott hallgató tehetségével elérhető? Miért van az, hogy egyes hallgatóknak maguknak támad ötletük, hogy mivel akarnak foglalkozni, de nem találnak témavezetőt hozzá? Ezekre a kérdésekre mindjárt visszatérünk. Tegyük fel azonban, hogy a delikvens teljesíti az elvárásokat és tudóssá avatják, vagyis megkapja a diplomáját, ami semmi mást nem igazol, mint hogy birtokában van a megkívánt paradigmának, még akkor is, ha – a tanáraihoz hasonlóan – ő sem tudja megfogalmazni, mi is az.

Próbáljunk közelebb jutni a témavezető tanár szerepéhez. Említettük a 3.1.2-ben, hogy Kuhnnal valamilyen formában előtérbe kerül az elmélet. Nos, az ő modelljében ami a tudományban elsődleges, ami a vezérlő szerepet tölti be, az a paradigma. Mint láttuk a rekonstrukciós kísérletben, ez döntően elméleti elemekből áll. Ez az elméleti keret határozza meg a tudomány, a tudósok működését, ennek alapján döntik el, milyen módszerekkel álljanak neki egy probléma megoldásának, de ami talán még fontosabb, ez dönti el, hogy egyáltalán mi tekinthető problémának. Amit Kuhn már az Arisztotelész-tanulmányai során felismert, az az, hogy nem ugyanaz az ókor óriásának problémája, mint a fizikának XX. század közepén. A paradigma meghatározza a feltehető kérdések körét is. Lényegében arról van szó, amit már Kuhn előtt is megfogalmaztak mások, a feladatok és a megoldások egy paradigmán belül közel vannak egymáshoz: „A jól megfogalmazott feladat közelebb visz a megoldáshoz.” és hasonló mondások. A témavezető tehát, ha szembekerül egy – a hallgató által javasolt – problémával, azt kell eldöntenie, hogy az tudományos-e, azaz megfelel-e a kor tudományos normáinak, megválaszolható-e a rendelkezésre álló eszközökkel, vagyis hogy összhangban van-e a paradigmával. Ezért azt a hallgatót, aki azzal jelentkezik, hogy elektrodinamikai tanulmányai során támadt egy ötlete, hogyan lehet mágnes segítségével örökmozgót építeni, ezt szeretné megvizsgálni a következő évben, azt elutasítja. Ugyancsak, aki az szeretné megvizsgálni, hogyan csökevényesedett el az ember szárnya. A paradigma tehát demarkációs kritériumot is biztosít, vagyis ennyiben csatlakozik a pozitivista tudományfilozófiához. Ami belefér a paradigmába, az tudományos, ami nem, az nem.

Látjuk tehát, miért történik, ha a témavezető elutasítja a problémát. És ha elfogadja? Kuhn alapján talán ezt is meg lehet érteni. Szerinte ugyanis a normál (vagyis paradigmatikus) tudomány nem más, mint rejtvényfejtés. Ezt a természettudósok erősen sérelmezni szokták, de Kuhn célja nem a tudomány degradálása volt. Arra utal, hogy a normál szakaszban nem születnek radikálisan új eredmények. Ettől még a tudomány fejlődik, a rejtvényeket meg kell oldani és meg is oldják őket, de a paradigma által biztosított keretek között. A paradigma megadja az eszközöket a problémák megoldásához, de nem engedi átlépni a saját határait. Folyik a paradigma kereteinek kitöltése. Ettől még vannak tehetséges, ötletes, ügyes, gyors művelői a tudománynak, ahogy a kirakós játékban – erre és a keresztrejtvényre céloz Kuhn – is nagy különbségek mutatkoznak ember és ember között, de mégis ugyanazt a képet próbálják összerakni. A kép – vagy a keresztrejtvény megfejtése – ugyanis adott, attól eltérni nem lehet. Mindkét esetben ismertek a szabályok, módszerek stb. Ettől még jól érezhetjük magunkat benne.

Mielőtt rátérnénk a tudomány komolyabb változásainak kuhni elemzésére, még egy fontos dolgot kell tisztáznunk a paradigmával kapcsolatban. Eddig is többször hivatkoztunk nemcsak a tudományra, hanem a tudósokra is. Kuhn szerint a paradigmatikus tudományban, szemben a preparadigmatikus állapottal, a tudósok közösséget alkotnak. A tudós közösség és a paradigma kapcsolata kettős, vagy ha úgy tetszik, kölcsönhatásban vannak. A paradigma az és olyan, ami és amilyet a tudós közösség elfogad. Ahogy már korábban céloztunk rá, ez az elfogadás nem tudatosan, szavazással vagy más módon történik (ahogyan a társadalmi szerződést sem egy igazi szerződésnek hitték a felvilágosodásban), hanem egyszerűen úgy, hogy a tudósok közös mintákat, példákat követnek. Az összefüggés másik oldala pedig az, hogy aki nem fogadja el a paradigmát, azt a tudósok nem tekintik maguk közé valónak. Aki másképp tesz fel más kérdéseket, más módszerekkel keresi rá a válaszokat, örökmozgót épít stb., azt kirekesztik maguk közül, dilettánsnak (vagy az orvostudományban pl. kuruzslónak) bélyegzik. Persze erre csak akkor van szüksége, ha az illető azzal az igénnyel lép fel, hogy ő tudós, vagy valamilyen más módon sérti a közösség érdekeit. Az elhatárolódás, a demarkáció tehát nem csupán a problémák szintjén történik meg, hanem a tudós közösség határait is meg lehet húzni. Minthogy azonban itt sincsenek szigorú definíciók, a határvonalak viták tárgyai lehetnek és egy állandó – a körülmények által alakított – harc eredményei[40].

3.2.2 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 gyakorlati anomáliák. 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 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 mondta Tizenkilencedik századi felhők a hő és fény dinamikai elmélete felett c. 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 elkezdi válságban 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. A Beagle hajón 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 egy paradigmaváltás, 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:

Egyszerű fekete-fehér ábra, amelyik hol egy fiatal hölgyet mutat, hol pedig egy időset.

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 a relativizmus 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 newtoni F = ma helyett F = 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 valóban láthatatlanná tesszük a forradalmakat.

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



[33] Arisztotelész: A természet – Physica. Ford. Bognár László (L'Harmattan, 2010)

[34] Thomas S. Kuhn: The Copernican Revolution: Planetary Astronomy in the Development of Western Thought (Harvard University Press, Boston, 1957)

[35] Az archívum leltára: Thomas S. Kuhn, John L. Heilbron, Paul Forman and Lili Allen: Sources for History of Quantum Physics (The American Philosophical Society, Philadelphia, 1967). Az archívumnak egy másolata található a koppenhágai Bohr Intézetben.

[36] Az egyik impozáns kötet-sorozat: Jagdish Mehra, Helmut Rechenberg: The Historical Development of Quantum Theory 1-6. (Springer, New York, 1982-2000).

[37] Thomas S. Kuhn: The Structure of Scientific Revolutions (University of Chicago Press, Chicago, 1962); magyarul: A tudományos forradalmak szerkezete. Ford. Bíró Dániel (Gondolat, Budapest, 1984 és Osiris, Budapest, 2000, 2002).

[38] Thomas S. Kuhn: Black-Body Theory and the Quantum Discontinuity, 1894-1912 (University of Chicago Press, Chicago, 1978, 1987)

[39] Margaret Masterman: The Nature of a Paradigm. In Lakatos, Imre; Musgrave, Alan: Criticism and the Growth of Knowledge, Proceedings of the 1965 International Colloquium in the Philosophy of Science 4 (Cambridge University Press, Cambridge) 59–90. old.

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