خداحافظی با فرضیه شکست خورده!

ماری کوری، اسحاق نیوتن، لویی پاستور، علی جوان و ... آدم‌هایی هستند که برایشان مجسمه می‌سازند و داستان زندگی‌شان را توی مجله‌های علمی چاپ م‍ی‌کنند. چون دانشمندان موفقی بوده‌اند، چیزهای مهمی را کشف کرده‌اند و معماهای بزرگی را جواب داده‌اند. اما بقیه دانشمندان چی؟ آن‌هایی  که ده‌ها سال توی آزمایشگاه‌ و کتابخانه‌ کار کرده‌اند، اما هیچ‌وقت چیزی کشف نکرده‌اند، به هیچ فرمول جدیدی نرسیده‌اند و گِرِهی از معماهای جهان باز نکرده‌اند ... مجله‌های علمی و کتاب‌های درسی درباره این آدم‌ها به ما چیزی نمی‌گویند. اما مگر آن‌هایی که نتوانسته‌اند چیزی کشف کنند، کارشان علمی نبوده است؟ مگر شکست هم بخشی از کار علمی نیست؟ پس چرا کسی داستان فرضیه‌های شکست خورده را نمی‌گوید؟

کارل پوپر فیلسوفی بود که می‌گفت: «علم پر از حدس‌های شکست‌خورده و فرضیه‌هایی است که کنار گذاشته شده‌اند؛ حتی فرضیه‌های دانشمندان موفقی مثل نیوتن!»

پوپر می‌گفت: «دانشمندان درباره جهان یک حدس می‌زنند: مثل اینکه کپک پنی‌سیلین ممکن است خاصیت درمانی داشته باشد، معادلات ماکسول رفتار میدان‌های الکترومغناطیسی را توصیف کنند، یا سیگار کشیدن باعث سرطان ‌بشود. آن‌وقت شروع می‌کنند به آزمایش کردن. به روش‌های متفاوت می‌کوشند ببینند آیا واقعاً جهان همان‌طور که آن‌ها حدس می‌زنند رفتار می‌کند یا نه؟ تا اینکه بالاخره اگر فرضیه‌شان شکست می‌خورد و می‌روند سراغ یک فرضیه دیگر. چون هیچ فرضیه‌ای نمی‌تواند در برابر تمام آزمایش‌ها مقاومت کند!» پوپر اسم این روش را «حدس و ابطال» گذاشته بود و معتقد بود این کاری است که دانشمندان باید انجام دهند!

درباره‌اش فکر کن

پوپر می‌گفت ما فرضیه‌های علمی اثبات‌شده نداریم. فقط فرضیه‌های هنوز باطل‌نشده داریم! چون همیشه ممکن است آزمایش جدیدی پیدا شود که غلط ‌بودن فرضیه‌هایمان را نشان دهد. به نظر تو پوپر درست می‌گوید؟ اگر این‌طور است، آیا همه فرضیه‌های ابطال نشده به یک اندازه به واقعیت نزدیک هستند؟ چطور می‌توانیم بین آن‌ها قضاوت کنیم؟

یک حدس اولیه بزن!

حالا با یک آزمایش درستی حدست را امتحان کن!

حدست رد نشد؟ یک آزمایش دیگر انجام بده!

...

تا وقتی آزمایش‌ها حدست را رد نکرده‌اند می‌توانی موقتاً حدست را موفق بدانی!

حدست غلط از آب درآمد؟ از اول شروع کن!

یک فرضیه علمی چطور متولد می‌شود؟

فیلسوفان اثبات‌گرا می‌گفتند: دانشمندان بدون هیچ پیش‌فرضی جهان را با دقت مشاهده می‌کنند و از جمع‌بندی مشاهده‌هایشان به فرضیه‌های علمی می‌رسند. اما مگر می‌شود بدون هيچ فرضی جهان را مشاهده کرد؟ پوپر می‌گفت: «نمی‌شود؛ چون مشاهده با تماشا فرق دارد!» او می‌گفت: اگر من به شما بگویم: «لطفاً مشاهده کنید!» فوراً می‌پرسید: «چه چیزی را؟» و این یعنی قبل از اینکه مشاهده کنیم، باید بدانیم در مشاهده‌ کردن دنبال چه چیزی هستیم؟

وقتی دانشمندی یک بلور برف را زیر میکروسکوپ مشاهده می‌کند، به دنبال پیدا کردن جواب یک مسئله است. شاید بخواهد بداند بلورها چه اندازه‌ای دارند و شکلشان منظم و متقارن هست یا نه. شاید هم دانشمند دیگری بخواهد وزن بلورهای برف را اندازه بگیرد و یا دانشمند سومی بخواهد ببیند در بلور برف آلاینده‌های هوا وجود دارند یا نه. پس هر مشاهده علمی با یک سؤال و یک فرضیه شروع می‌شود. دانشمندان یک حدس اولیه دارند. (مثلاً  بلور برف شکل هندسی منظمی دارد، یا وزن آن حدودا فلان قدر است، یا ذرات سرب در آن وجود دارند) و برای فهمیدن درستی یا غلطی آن فرضیه، ابزار مناسبی برای مشاهده انتخاب و بلور برف را به‌دقت بررسی می‌کنند. این تفاوت مشاهده علمی برف توسط دانشمندان، و تماشای برف از پشت پنجره توسط من و شماست!

ابطال کنیم یا نکنیم؟

دانشمندان برای امتحان‌کردن فرضیه‌هایشان، بر اساس آن‌ها به پیش‌بینی اتفاقاتی دست می‌زنند  و بعد درستی  پیش‌بینی‌شان را آزمایش می‌کنند. مثلا بر اساس فرضیه نیوتن درباره حرکت سیاره‌های منظومه شمسی، پیش‌بینی می‌کنند که قمرهای سیاره مشتری در فلان روز و از فلان نقطه از کره زمین، در فلان جای آسمان قابل دیدن است. حالا اگر در این شرایط قمرهای سیاره مشتری دیده نشدند، دانشمندان درباره درست یا غلط‌ بودن فرضیه نیوتن چه تصمیمی باید بگیرند؟ پوپر می‌گفت: «باید بدون معطلی فرضیه‌شان را دور بیندازند و بروند سراغ یک فرضیه جدید!»

اما بعضی فیلسوفان می‌گویند شاید غلط ‌بودن پیش‌بینی تقصیر فرضیه نباشد! هر پیش‌بینی از تعداد زیادی فرض به دست می‌آید که فرضیه حدسی فقط یکی از آن‌هاست. مثلاً پیش‌بینی دیدن قمرهای مشتری نتیجه فرضیه نیوتن درباره گردش سیاره‌ها، محاسبه‌های ریاضی، درست کار کردن دوربین، سالم بودن چشم مشاهده‌گر و حتی پیش‌بینی آب‌وهواست. هرکدام از این‌ها اگر غلط باشد، پیش‌بینی نهایی غلط از آب در می‌آید. پس وقتی آزمایشی ناموفق بود، دانشمندان باید با بررسی بیشتر بفهمند که اشکال کار از کجاست. از فرضیه‌ حدسی یا چیزهای دیگر؟ پس در نهایت این دانشمند است که بعد از یک آزمایش شکست‌خورده تصمیم می‌گیرد فرضیه را ابطال کند یا نه!

از اسکلت تا کمربند!

ایمره لاکاتوش یکی از شاگردان پوپر بود. او برعکس پوپر فکر نمی‌کرد دانشمندان با دیدن اولین شکست باید فرضیه را کنار بگذارند. لاکاتوش می‌گفت: «هر فرضیه از یک اسکلت و یک کمربند حفاظتی درست شده است. اسکلت مهم‌ترین بخش فرضیه است که اگر غلط ‌بودنش اثبات شود، دیگر باید با فرضیه خداحافظی کرد (مثلاً قانون گرانش، بخشی از اسکلت فرضیه نیوتن است). اما کمربند حفاظتی فرضیه‌های کمکی و فرعی هستند که می‌شود تغییرشان داد تا فرضیه با نتیجه آزمایش جور دربیاید (مثلاً با تغییر یک عدد در یک فرمول آن را اصلاح کنیم).» لاکاتوش می‌گفت: «دانشمندان وقتی می‌بینند فرضیه مورد علاقه‌شان با یک آزمایش جور در نمی‌آید، بخش‌های کم‌اهمیتش را تغییر می‌دهند تا آن را با مشاهداتشان سازگار کنند.»

ماجرای جالب کشف نپتون

در طول تاریخ علم، دانشمندان زیادی با دست‌کاری کمربند حفاظتی، فرضیه‌شان را نجات داده‌اند! یکی از جالب‌ترین آن‌ها ماجرای کشف سیاره نپتون است. دو دانشمند به نام‌های آدامز و لووریه به‌طور جداگانه مدت‌ها سیاره‌های منظومه شمسی را رصد می‌کردند. آن‌ها متوجه شدند حرکت سیاره اورانوس با پیش‌بینی نظریه نیوتن جور در نمی‌آید. پس دو راه داشتند: یا آن را ابطال‌شده فرض کنند و بروند دنبال یک فرضیه جدید، یا به اصلاح کمربند حفاظتی بپردازند. خوش‌بختانه آن‌ها راه دوم را انتخاب کردند! با خودشان گفتند احتمالاً نزدیک اورانوس سیاره دیگری وجود دارد و علت تغییرات حرکت اورانوس اثر جاذبه این سیاره ناشناخته است. بعد با محاسبه‌های ریاضی جای سیاره جدید را حدس زدند. سال‌ها بعد در سال 1846، دانشمند دیگری به نام گاله موفق شد نپتون را با استفاده از تلسکوپ مشاهده کند. حدس لوویه و آدامز درست از آب در آمد!