Wierz nauce. Wątp w naukę

11 stycznia 2025
Blog szalonych naukowców

Po świętach zastanówmy się nad wiarą, ale tym razem wiarą w naukę. Wierz nauce / ufaj nauce – głosi popularny mem. Ślepa wiara zabija naukę – mówi inny. Podobnie: nie ufaj nauce, tylko użyj własnych zdolności poznawczych, by stwierdzić, co jest prawdą bądź zrób własne badania. Którym wierzyć?

Nie pierwszy raz temat na blog popularnonaukowy znajduję w mediach społecznościowych na stronach negacjonistów próbujących przekonać resztę społeczeństwa do swych jedynych słusznych prawd. Tam też ich przeciwnicy podają interesujące niekiedy argumenty. Jak już pisałem, z naukowego punktu widzenia dyskusje te nie mają żadnej wartości, doświadczeniem bywają jednak ciekawym.

To w końcu ufać nauce czy nie? Z jednej strony mówią, że należy jej ufać jako najlepszemu sposobowi znajdywania wiedzy o otaczającym nas świecie, z drugiej – że sama nauka opiera się na negacji, krytyce i podważaniu, zwłaszcza samej siebie. Ufać czy nie ufać? Wierzyć czy negować?

Postawię tutaj na pozór absurdalną tezę: wierzyć nauce właśnie dlatego, że opiera się na negacji i krytyce. Za chwilę to rozwiniemy.

Dzisiejsza nauka opiera się na tzw. metodzie naukowej, działającej mniej więcej od czasu powstania fizyki, a więc takich gigantów jak Newton czy Galileusz. Zabawa polega na zerwaniu z wychwalaniem Starożytnych Mistrzów i własnym myśleniu wedle pewnego schematu.

  1. Na podstawie dotychczasowej wiedzy, obserwacji świata (intuicji?) stawiam pewną hipotezę.
  2. Z hipotezy wyprowadzam wnioski dotyczące otaczającej mnie rzeczywistości – wnioski, które będę mógł obserwacyjnie bądź doświadczalnie przetestować, czyli potwierdzić bądź obalić.
  3. W tym celu przeprowadzam kolejne obserwacje lub doświadczenia.
  4. Na ich podstawie przyjmuję bądź odrzucam postawioną hipotezę.

W ten sposób tworzone są coraz to bardziej adekwatne hipotezy, coraz lepiej opisujące świat i umożliwiające coraz lepsze przewidywanie zjawisk. Wielokrotnie potwierdzone hipotezy wchodzą w skład teorii takich jak ogólna teoria względności czy teoria ewolucji przez dobór naturalny.

Jak w praktyce wygląda krytyka hipotez? Otóż dziś każda praca przed opublikowaniem sprawdzana jest przez innych specjalistów. Autorzy nie znają ich tożsamości, żeby na nich w żaden sposób nie wpływać, a najczęściej recenzenci nie znają też tożsamości autorów, by nie sugerowali się znanym bądź nie nazwiskiem czy krajem pochodzenia. Znakomita większość wysyłanych do dobrych czasopism prac nie jest przyjmowana do publikacji, redaktorzy bądź recenzenci nie zostawiają na nich suchej nitki. Rzadziej nakazują poprawić pacę, niekiedy w zasadzie radzą napisać od początku i przesłać im ponownie. Po poprawie może się łaskawie zgodzą na publikację. Recenzje dopuszczające prace bez poprawek w zasadzie się nie zdarzają. (Być może dlatego zapytanie o opublikowane wyniki badań negacjonistów nauki wywołuje taką wściekłość – tego etapu zazwyczaj nie są w stanie przejść).

Po opublikowaniu do pracy odnoszą się inni badacze. Słabe doniesienia odchodzą w zapomnienie, lepsze stanowią podstawę kolejnych cytujących je prac. W ten sposób cegła po cegle powstaje gmach nauki. Dzięki temu wysłaliśmy sondy w kosmos, zbudowaliśmy superkomputery i zwalczamy choroby reumatyczne przeciwciałami monoklonalnymi.

Badacze czytający pracę kolegi oceniają krytycznie, zwracając uwagę przede wszystkim na niedociągnięcia. Czy nie tak właśnie wszyscy powinniśmy traktować naukę? Niestety nie jest to możliwe.

Ludzie radzący użyć swoich zdolności poznawczych do stwierdzenia, co jest prawdą, najczęściej nigdy w życiu nie widzieli publikacji naukowych ani nawet nie mieli podręcznika akademickiego w ręce.

Weźmy prosty przykład z matematyki. Otóż twierdzenie z teorii pierścieni głosi: Jądro homomorfizmu pierścienia jest ideałem.

Jeśli mają państwo jakieś wątpliwości, użyjmy teraz naszych zdolności poznawczych, żeby stwierdzić, czy to prawda. Gdyby ktoś miał z tym problemy, oto dowód:

∀ k ϵ ker φ, ∀ a ϵ R: φ(ka)=φ(k)φ(a)=0φ(a)=0 → ka ∈ ker φ

Bardzo śmieszne – można powiedzieć. Już tłumaczę, o co chodzi. Pierścień (w powyższym dowodzie R – Ring) to zbiór, w obrębie którego można dodawać, odejmować i mnożyć. Sztandarowym przykładem jest pierścień liczb całkowitych. Ideał oznacza jego podzbiór o dwóch własnościach: po pierwsze, będący grupą (zamknięty z uwagi na dodawanie) i po drugie taki, że iloczyn dowolnego elementu tego ideału i dowolny element pierścienia dalej należy do ideału. Przykład? Ideał liczb podzielnych przez 7: jest zamknięty ze względu na dodawanie (suma i różnica liczb podzielnych przez 7 dalej jest podzielna przez 7) i dowolna liczba podzielna przez 7 (należąca do ideału) pomnożona przez dowolną liczbę całkowitą (należącą do pierścienia) dalej jest podzielna przez 7.

Homomorfizm (φ, grecka litera fi) to przekształcenie zachowujące wyniki działań. A więc homomorfizm sumy jest sumą homomorfizmów i tak samo dla iloczynu. Jądro homomorfizmu (ker φ – od niemieckiego kernel) to zbiór argumentów, które homomorfizm przekształca w 0 (k ∈ ker φ ↔ φ(k)=0, to dziwne e (∈) oznacza „należy”, a strzałka „wtedy i tylko wtedy”). Weźmy np. homomorfizm, który każdej liczbie całkowitej przyporządkowuje resztę z dzielenia jej przez 7. (Możemy sprawdzić, że przekształcenie takie zachowuje wyniki działań). Co będzie jego jądrem? Zbiór liczb całkowitych, które w dzieleniu przez 7 dają resztę 0, czyli zbiór liczb podzielnych przez 7.

Wróćmy do naszego twierdzenia. W ogólnym przypadku homomorfizm iloczynu elementu k należącego do jądra i dowolnego a z pierścienia równy jest (z własności homomorfizmu) iloczynowi homomorfizmu k i homomorfizmu a. Ten pierwszy z definicji jądra równa się 0. 0 razy cokolwiek równa się 0. Homomorfizm iloczynu wynosi 0, czyli iloczyn należy do jądra. To właśnie definicja ideału. Dowiedliśmy, że jądro homomorfizmu pierścienia jest ideałem. Tak samo dowieść można, że każdy ideał jest jądrem pewnego homomorfizmu (to… może innym razem?).

Udało nam się znaleźć i zrozumieć dowód, co powinno przesądzać na korzyść naszych zdolności poznawczych. Jednak ile czasu nam to zajęło? Tymczasem przedstawione twierdzenie znajduje się na początkowych kartkach rozdziałów o pierścieniach w podręcznikach teorii ciał czy grup i poświęca mu się kilka zdań. W sumie matematycy takie drobne twierdzenia nazywają raczej lematami, słowo „twierdzenie” rezerwując dla czegoś większego. Żeby zrozumieć poważne twierdzenia, należy przyswoić sobie dziesiątki takich lematów, z których niestety większość jest trudniejsza od zaprezentowanego przeze mnie.

W ten sposób tworzy się dowody niemożności trysekcji kąta, podwojenia sześcianu czy rozwiązania ogólnego przypadku równania piątego stopnia przez pierwiastniki (czyli podanie ogólnego wzoru na pierwiastki, podobnie jak przy rozwiązywaniu równania kwadratowego poprzez deltę). Nie napiszę ich tutaj, bo nie jestem w stanie ich powtórzyć i zrozumieć. Jakbym czytał hieroglify egipskie albo pismo chińskie. Może gdybyśmy mieli wolne pół roku? Tyle jeśli chodzi o użycie własnych zdolności poznawczych do weryfikacji nauki.

Może w naukach biologiczno-medycznych jest łatwiej? Mniej matematyki, za to więcej empirii?

Każda praca, jak wspominałem, opiera się na publikacjach innych naukowców, te zaś na badaniach jeszcze wcześniejszych. Czytanie ich zajmuje lata. Co więcej, wymaga rozumienia specjalistycznego języka.

Weźmy kolejny przykład: Selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny redukują anhedonię, ale mogą wywoływać apatię. Potem podana magiczna wartość p albo OR. Spróbujemy zrozumieć, co to zdanie znaczy.

Pięć pierwszych wyrazów oznacza nazwę grupy leków. Komórki nerwowe przekazują sobie informację za pomocą wydzielanych substancji, które potem wchłaniają (zwrotnie, czyli substancja do nich wraca). Zmniejszenie tego wchłaniania (inhibicja, czyli hamowanie) zwiększa działanie substancji. Leki te mają działanie przeciwdepresyjne i zmniejszają anhedonię, czyli niemożność odczuwania przyjemności. Mogą jednak prowadzić do stępienia uczuć, to ich częste działanie niepożądane. Dokładniejsze wytłumaczenie wymagałoby osobnego tekstu, a omówienie istotności statystycznej p czy ilorazu szans OR jeszcze jednego.

Uprzedzając komentarze: tak, specjalnie wybrałem zdanie, które sam jestem w stanie zrozumieć. W przypadku z blokerów mTOR już taki śmiały bym nie był (mTOR oznacza mammalian target of rapamycin, czyli ssaczy cel rapamycyny, gdyby ktoś pytał; mnie też to dużo nie mówi, ale niektórzy moi studenci chyba wiedzą, o co chodzi).

Zanim pozwolę czytelnikom samemu wysnuć ostateczne wnioski, podniosę jeszcze jedną ważną kwestię. Nauka oferuje rozwiązania nieidealne, zwykle tylko przybliżające rzeczywisty świat. Kolejne coraz lepsze teorie zbliżają się do niego niejako asymptotycznie (tak jak funkcja jeden przez x dla dużych liczb coraz bardziej zbliża się do zera). Teorie naukowe posiadają pewne zakresy stosowalności, w obrębie których wystarczająco dobrze ten świat opisują. Mechanikę Newtona już dawno obalono w przypadku wielkich mas bądź wielkich prędkości (sławne problemy peryhelium Merkurego czy ugięcia światła gwiazd przez tzw. soczewkowanie grawitacyjne). W zakresie codziennego życia dalej się ją stosuje z powodzeniem, w innych używa się ogólnej teorii względności Einsteina (to ta operująca tensorami, w obliczu których powyższy matematyczny przykład wydaje się bułką z masłem).

Jaki z tego wniosek? Nie potrzebujemy idealnej teorii, potrzebujemy wystarczająco dobrej. Najlepsze rozwiązania, jakie mamy, proponuje nauka. Oparta na krytycznym podejściu specjalistów mających kompetencje, żeby taką krytykę uprawiać. Kompetencje takie zawdzięczają latom pracy, bez których żadna sensowna krytyka nie jest możliwa.

Wracając do memów, lubię ten o treści: Nie wierzę w ewolucję. Uznaję przytłaczające dowody na jej zachodzenie. W przypadku ewolucji akurat mogę się z tym zgodzić. W przypadku fizyki i wielu innych nauk tak naprawdę pozostaje mi wiara.

Marcin Nowak

Ilustracja: Sowa na ateńskiej tetradrachmie, 480-420 p.n.e., za Wikimedia Commons, fot. Marie-Lan Nguyen, CC BY-SA 2.5