Niebezpieczna prostota
Z brzytwą Ockhama w biologii należy postępować ostrożnie.
Jeżeli czas mi pozwala, lubię sięgnąć po różnego rodzaju pozycje autobiograficzne znanych naukowców czy filozofów – pamiętniki, wspomnienia, listy, szkice, eseje itp. Jadąc na urlop wziąłem książkę Francisa Cricka „Szalona pogoń”. Niestety, srodze się zawiodłem, bo myślałem, że będę miał co poczytać, wylegując się w leżaku. Tymczasem książka okazała się mało interesująca.
Crick opisuje swoją karierę naukową i zupełnie pomija szczegóły ze swojego życia osobistego. To akurat jest zrozumiałe, ale pomija też kwestie moralne, światopoglądowe, polityczne czy ideologiczne. I prawdę mówiąc tego mi już brakowało, bo ciekawie jest poczytać, co tacy znani naukowcy myślą na tematy, które z nauką mają mało wspólnego.
Ponieważ koncentruje się na kwestiach naukowych, bardzo szybko problemy, o których pisze, stają się mało zrozumiałe dla takiego laika jak ja. Wprawdzie z biologią i chemią radziłem sobie bardzo dobrze, ale moja edukacja w tych kwestiach zatrzymała się na szkole średniej. Gdybym więc chciał śledzić dokładnie krok po kroku problemy, jakie w związku z odszyfrowaniem struktury DNA stały przed naukowcami, musiałbym sobie przynajmniej tę wiedzę dokładnie odświeżyć. Darowałem więc sobie, bo urlop zobowiązuje i później już tylko pobieżnie przeczytałem resztę książki, starając się wyłapać jakąś inną, ciekawą uwagę z całości.
Uwaga ta dotyczy brzytwy Ockhama. Nazwa ta powstała w średniowieczu na kanwie tzw. sporu o uniwersalia. Pozornie tylko wiadomo, o co chodzi w tym sporze – miałby nim być status nazw ogólnych, czy istnieją, czy też nie istnieją, a może po części tak, po części nie. Jednak w szczegółowych rozwiązaniach trudno jest, tak naprawdę, się połapać. Mniejsza z tym. W każdym bądź razie przecięciem tego sporu miało być rozwiązanie zaproponowane przez Williama Ockhama, które sprowadza się do myśli, że najlepsze są najprostsze rozwiązania, przyjmujące minimum założeń, w najprostszy sposób tłumaczące rzeczywistość. Stąd też w sporze o uniwersalia nie należy przyjmować, że nazwy ogólne w jakikolwiek sposób istnieją.
Brzytwa Ockhama w różnych dyskusjach bywa przywoływana jako reguła metodologiczna, nakazująca wybierać rozwiązania prostsze, a pomijać rozwiązania bardziej rozbudowane, które wprowadzają dodatkowe założenia, mechanizmy itp. (Swoją drogą ciekawe byłoby zbadanie jej statusu metodologicznego w naukach). Crick jednak w swojej książce pisze, że z brzytwą Ockhama w biologii należy postępować ostrożnie.
„To, co odnajdujemy w biologii, to mechanizmy – mechanizmy oparte na związkach chemicznych, nierzadko modyfikowane przez inne, późniejsze mechanizmy, nałożone na wcześniejsze. Podczas, gdy ‚brzytwa Ockhama’ jest przydatnym narzędziem w naukach fizycznych, jej użycie w biologii może być bardzo niebezpieczne. Bardzo nierozsądnie jest kierować się w badaniach biologicznych prostotą i elegancją”. (F. Crick „Szalona pogoń. W poszukiwaniu tajemnicy życia”, Warszawa 1996, s. 184)
Ta uwaga jest dość ciekawa i ratuje ona całą książkę, bo inaczej można by o niej zapomnieć. Życie nie zostało zaprojektowane, lecz powstało w drodze ewolucji. W procesie tym mechanizmy wcześniejsze mogą być modyfikowane przez mechanizmy, które powstały później. Dlatego zdaniem Cricka elegancja i prostota nie mogą być ścisłymi regułami w badaniach biologicznych. Poszczególne procesy w organizmach żywych mogą często wydawać się beznadziejnie skomplikowane, obdarzone nieraz dodatkowymi i zdawać być się mogło niepotrzebnymi elementami. Ale, antropomorfizując nieco, droga do nich może być dla natury czymś najprostszym, ponieważ może ona budować jedynie na tym, co już zastała.
Grzegorz Pacewicz
Fot. titanium22, Flickr (CC SA)
Komentarze
Jestem wyjątkowo niepocieszony tym wpisem. Spór o uniwersalia nie dotyczył istnienia nazw ogólnych! Nikt o zdrowych zmysłach ich istnienia nie kwestionował. Problem tkwił w tym czego dotyczą, czy w ogóle czegoś, a jeśli tak to jaką naturę mają ich desygnaty.
Brzytwa Ockhama głosiła co następuje: bytów nie należy mnożyć ponad konieczność (entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem). To prosta zasada ekonomii metodologicznej, dzięki, której nie zaludniamy naszych teorii masą niepotrzebnych rzeczy i własności. Jeśli dane zjawisko możemy objaśnić za pomocą oddziaływania powiedzmy cząsteczki A z B, nie ma sensu dodawać C między nimi, D i E wraz z całą rodziną, tylko dlatego, że w sumie dają na przykład świętą liczbę 12 itp.
Z zasadą prostoty i elegancji w biologii mamy jak najbardziej do czynienia. Przecież siła eksplikacyjna, głębia i prostota zasady doboru naturalnego nie mają sobie równych. Za jej pomocą możemy objaśniać wprost fantastyczną różnorodność istniejących i wymarłych gatunków. Niektórzy twierdzą, że jest prostsza i silniejsza nawet niż prawa Newtona. Te ostatnie zaś choć tak proste, że aż genialne dają nam już w przypadku zagadnienia trzech ciał oddziałujących ze sobą zgodnie z newtonowskim prawem grawitacji, problem tak złożony i skomplikowany, że trzeba było setek lat i pracy najwybitniejszych umysłów, aby go rozwiązać.
Tak więc proste prawa mogą prowadzić do zjawisk tak skomplikowanych, że ledwo dających się ogarnąć umysłem. Nie ma to jednak nic wspólnego z zasadą ekonomii. Można się przecież posłużyć właśnie przykładem kodu DNA, który jest zapisany za pomocą tylko czterech liter (zasady azotowe) i nie potrzeba postulować piątej (brzytwa działa), aby wyjaśnić całą skomplikowaną strukturę.
P.S. Niektóre wirusy mają piątą literkę, lecz tylko w zastępstwie, nie dodatkowo.
ciekawe spostrzezenie, niemniej zastanowil mnie fragment:
„>>Podczas, gdy ?brzytwa Ockhama? jest przydatnym narzędziem w naukach fizycznych, jej użycie w biologii może być bardzo niebezpieczne.<<
(…)
Życie nie zostało zaprojektowane, lecz powstało w drodze ewolucji.”
moze zle intepretuje, ale czy to sugestia, ze fizyka ZOSTALA zaprojektowana, w przeciwienstwie do biologii? 🙂
i mala uwaga jezykowa:
http://poradnia.pwn.pl/lista.php?id=7050
@sceptyk,
Ponieważ celem wpisu nie jest spór o uniwersalia, więc nawiązuję do niego na bardzo ogólnym poziomie i wyraźnie zaznaczyłem, że chodzi o ich status. 😉
Crickowi chodzi o badania biologiczne – swoistą prostotę można oczywiście odkryć, ale z pozycji ostatecznego wyniku, gdy zagadka jest rozwikłana, a nie badań. W trakcie badań Crick daje wiele przykładów rozwiązań problemów przy poszukiwaniu struktury DNA, które były proste i eleganckie, ale niestety nie były zgodne z danymi.
@Tomasz,
„Życie nie zostało zaprojektowane, lecz powstało w drodze ewolucji.?
moze zle intepretuje, ale czy to sugestia, ze fizyka ZOSTALA zaprojektowana, w przeciwienstwie do biologii? ”
Nie, tego Crick nie sugeruje.
Dzięki za uwagę językową. Będę pamiętał. Dobrze, że blog jest formą nieco luźniejszą i dopuszczającą pewne lapsusy.
Sadze, ze w biologii (molekularnej, komorkowej) brzytwe nalezy zawsze zastosowac i zobaczyc co z tego wynika. Nie mozna sie tylko jej kurczowo trzymac. Z wlasnego doswiadczenie wiem, ze proste rozwiazania czesto okazuja sie nieprawdziwe. Ale weryfikacje hipotez warto zaczynac od tego co sugeruje brzytwa.
jk,
prosto w sedno.
Jakoś nigdy „brzytwy” nie utożsamiałem z prostotą czy elegancją. Raczej z mnożeniem… więc prostych i eleganckich bytów też nie należy mnozyć ponad konieczność 🙂 Zwłaszcza że i prostota i elegancja podlegają subiektywnemu odczuciu i dla wielu rozmaite rozwiązania metafizyczne mogą byc prostsze, a na pewno elegantsze niz to, co wynika z nauki.
Też myślę, że brzytwa ma niewiele wspólnego zasadą prostoty i elegancji. Można nią przecież teorię bardzo zeszpecić, wyrzucając nieużyteczną część „estetyczną”. Być może wstawienie ukrytych zmiennych uczyniłoby mechanikę kwantową prostą i elegancką teorią deterministyczną, jednak tego nie uczynimy ze względu na nasze subiektywne odczucia. Wywalamy takie dodatkowe byty i nadal męczymy się z naukowym potworkiem 😉
Inna sprawa, że podczas badań nigdy arbitralnie nie wykluczamy różnych prawdopodobnych możliwości. Przecież postulowany dodatkowy byt może rzeczywiście istnieć! Na tym chyba polega zresztą istota nauk empirycznych, że są aposterioryczne, a nie aprioryczne. Gdybyśmy mogli tworzyć fizyczne czy biologiczne teorie opierając się tylko na jakichś pierwszych zasadach myślenia, takich jak brzytwa ockhama, to nasza nauka w niczym nie przypominałaby obecnej.
W ukladzie zywym, brzytwa Ockhama jest uzyteczna, ale jest to brzytwa prostoty raczej niz elegancji.
W trakcie tworzenia ukladu nerwowego, komorki nerwowe tworza wypustki ktore rosna i buduja polaczenia z komorkami docelowymi takimi jak miesnie. Wystepuje silna konkurencja — ponad polowa komorek nerwowych nie tworzy polaczen i umiera w trakcie rozwoju. Tak wiec widzimy ogromna nadprodukcje nerwow ktore nie funkcjonuja w doroslym organizmie. Jednak, takie rozwiazanie pozwala na scisla regulacje liczby przezywajacych komorek nerwowych jako funkcje liczby komorek docelowych.
Inny przyklad wystepuje wewnatrz komorki. W trakcie podzialu jadra (mitozy), wlokna wrzeciona (mikrotubule) podczepiaja sie do chromosomow. W krotkim czasie tysiace wlokien wyrastaja z biegunow wrzeciona i wiekszosc ulega szybkiemu rozpadowi poniewaz nie udaje im sie podczepic do chromosomu (zle miejsce w zlym czasie). Tylko kilka procent wyrastajacych wlokien odnajduje chromosom i pozniej produkuje sile ktora pozwala na rozdzielenie chromosomow do komorek potomnych. Nadprodukcja wlokien jest prostym ale skutecznym rozwiazaniem ktore pozwala na „przeszukiwanie” cytoplazmy.
Uderza obecnosc konkurencji, procesu mikroewolucyjnego, zarowno wewnatrz organizmu, jak i wewnatrz komorki. Elegancja rozwiazania, jezeli istnieje, na molekularnym poziomie jest prosta do bolu, wrecz prostacka, ale czesto z przymusu nie-ekonomiczna.
@ jacek_placek :
Problem w tym co jest rzeczywiscie prostota. Na nasz rozum to wyrastanie jednej mikrotubuli w kierunku kinetochoru moze wydawac sie rozwiazaniem najprostszym. Bo dla nas wazna jest ekonomia i robienie wielu mikrotubul wyglada na proces nieekonomiczny. Ale to czysto ludzki punkt widzenia. Dla komorki ‚najprostsze’ jest wyslanie setek tak zeby jedna dotarla tam gdzie trzeba. I to tez swego rodzaju ekonomia. Bo gdyby komorka miala slac pojedyncza mikrorubule w odpowiednie miejsce, to musialaby miec specjalny celownik. A to duzo kosztuje. Komorka ‚woli’ wiec postapic prosciej i bombarduje te kinetochory wieloma mikrotubulami.
Zreszta niektore procesy maja takie celowniki czy czekpointy. Np. wlaczenie ruchu anafazowego chromosomow jest kontrolowane specjanym mechanizmem, ktory pozwala potwierdzic komorce, ze wszystko jest OK i mozna rozdzielac chromosomy, albo nie, i wtedy nie ma sygnalu do anafazy. Ten mechanizm tez jest ‚prosty’, choc z naszego punktu widzenia strasznie skomplikowany.
Na tym polega chyba problem, ze to co nam sie wydaje proste nie musi wcale takie byc i vice versa.
jk,
100% racji. Jakkolwiek nie patrzeć na życie, za kulisami głównej sceny mechanika oparta jest na bardzo prostych zasadach, które nie wypływają z niczego innego jak z aplikacji uniwersalnych praw natury do istniejących w danym momencie struktur, czy to na poziomie molekularnym, czy też na poziomie biosfery. W tym tkwi moim zdaniem prostota, o której tutaj mowa – prostota, która z widowni widzącej scenę główną może być postrzegana jako coś cholernie złożonego. I w tym sensie poszukiwanie prostoty jest jak najbardziej godne nauk biologicznych. Złożona jest wyłącznie suma zjawisk i reakcji składających się na opisywany proces/zachowanie się żywej struktury, co tym bardziej zaprasza do unikania redukcjonizmu i do umiejscawiania tych procesów i zachowań w szerszym kontekscie (może Crick przestrzega właśnie przed redukcjonizmem ?).