Introduzione alla filosofia -6- Le teorie scientifiche sono vere?

In breve: sintesi della sesta lezione del corso “Introduction to Philosophy” Dell’università di Edimburgo, su Coursera

Introduzione

In questo modulo esploreremo un dibattito in corso nella filosofia della scienza contemporanea, se le teorie scientifiche siano o meno vere. O meglio, se una teoria scientifica ha bisogno di essere “vera” per essere buona per tutti.
I realisti scientifici credono che le teorie dovrebbero essere vere per essere buone. Analizzeremo la loro argomentazione principale che va sotto il nome di “no-miracles argument”, e alcune importanti obiezioni ad essa.
Gli anti-realisti scientifici, d’altra parte, difendono l’idea che non c’è nulla di speciale nella “verità” e che le teorie scientifiche e il progresso scientifico possono essere compresi senza appellarsi ad essa. Lo scopo di questo modulo è presentare entrambe le visioni, i loro argomenti principali e le prospettive.

L’obiettivo della scienza: salvare i fenomeni vs verità

N.B. “Salvare i fenomeni” significa fornire una buona e accurata analisi dei dati generati da osservazioni ed esperimenti scientifici. Questo è anche noto come “salvare le apparenze”: fornire una buona analisi dei fenomeni scientifici come ci appaiono, senza alcun impegno per la verità di ciò che provoca quei fenomeni o apparenze.

Uno dei dibattiti più vivaci della scienza filosofica contemporanea è quello tra realismo scientifico e anti-realismo. Non si tratta di un dibattito su un argomento specifico, ma su cosa sia la scienza e cosa dovremmo aspettarci dalla buona scienza. In altre parole, questo è un dibattito sugli obiettividella scienza.
Tutti abbiamo intuizioni su quali siano gli obiettivi della scienza ci sono due visioni
-per la prima è necessario essere accurati con una buona descrizione e analisi delle prove sperimentali nei diversi campi di indagine. In altre parole ci aspettiamo che la scienza “salvi il fenomeno”.
-per la seconda ci aspettiamo che la scienza non si limiti a salvare il fenomeno, ma ci fornisca una storia vera di questi fenomeni. Come sono arrivati, che tipo di meccanismi sono stati coinvolti nella loro produzione. E spesso, raccontare una storia vera, comporta appellarsi a entità non direttamente osservabili, sfuggenti all’occhio umano, come i neutrini, i protoni, i filamenti di DNA e così via.
La scienza ha l’obiettivo di dare una storia vera di questi fenomeni?
A seconda di come rispondi a questa domanda, ti schiererai con l’anti-realismo scientifico o il realismo scientifico.

Chiedersi quali sono gli scopi della scienza può sembrare una filosofia lontana, ma non lo è. Questa è una domanda essenziale che ha modellato il corso della scienza occidentale e viene considerato come uno dei più importanti dibattiti nella nostra storia culturale che inizia diversi secoli prima di Galileo e Newton.

Salvare il fenomeno: l’astronomia tolemaica

Si consideri l’astronomia, una delle più antiche discipline scientifiche conosciute dall’umanità. L’osservazione delle stelle e dei pianeti era ben nota già dalle antiche civiltà (dai Maya ai Babilonesi). L’antica Grecia aveva sviluppato un sistema astronomico molto sofisticato con Tolomeo nel II secolo d.C. Nel sistema tolemaico i pianeti si muovevano lungo i gusci orbitali. Questa era una semplice ipotesi astronomica, ma richiedeva alcune modifiche per spiegare alcuni fenomeni anomali. Uno di quei fenomeni, già noto agli antichi greci, era il cosiddetto moto retrogrado dei pianeti — Nel corso dell’anno, la traiettoria dei pianeti nel cielo notturno sembrano formare piccoli cerchi. Ora, per spiegare questi anelli, Tolomeo disse che ogni pianeta si muova lungo un piccolo cerchio chiamato epiciclo che a sua volta si muoveva lungo un cerchio più grande chiamato deferenza. Ma né Tolomeo né gli astronomi tolemaici credevano che epiciclo e deferenza fossero necessari per una descrizione vera del moto planetario. Erano più simili a congegni matematici o ipotesi sofisticate che potevano salvare l’apparenza dei moti apparenti dei pianeti.
Il filosofo francese, Pierre Duhem, in un libro breve ma molto illuminante scritto all’inizio del XX secolo, ricostruisce la storia della teoria fisica da Platone a Galileo. E in quel libro, Duhem cattura molto bene lo spirito dell’antica astronomia greca come quello del salvataggio dei fenomeni, che ben coglie l’idea che lo scopo della scienza, allora, non era quello di raccontarci una storia vera sul moto dei pianeti, ma fornirci un sistema di ipotesi che salvasse le apparenze.
Nel 1543, quando fu pubblicato il libro di Copernico De Revolutionibus Orbium Coelestium, il libro uscì con una lettera all’allora papa Paolo III, dove Copernico presentava molto modestamente un’altra ipotesi che avrebbe potuto salvare le apparenze, anche se in modo più promettente dei suoi predecessori. Nonostante l’atteggiamento di umiltà, Copernico non nascose troppo la sua convinzione dell’ipotesi eliocentrica. Copernico morì lo stesso anno in cui fu pubblicato il suo libro che uscì con una prefazione anonima realizzata con molta cura da un certo Andreas Osiander che mitigava lo spirito dell’opera di Copernico presentandola come un altro esercizio della tradizione di salvare i fenomeni.
Nessuna meraviglia che la pubblicazione del libro di Copernico non sia stato dato alle fiamme dalle autorità religiose fino a quando, quasi mezzo secolo dopo, qualcuno ebbe il coraggio di dire che il sistema copernicano era in realtà vero. Quella persona era Galileo Galilei.

La verita? Galileo e l’astronomia copernicana

Nell’estate del 1609, Galileo Galilei costruì il primo telescopio. Tentativi di costruire strumenti che ingrandissero gli oggetti, si fecero in Olanda. Il suo primo telescopio fu usato a Venezia per individuare le navi che arrivavano al porto.
Pochi mesi dopo un telescopio molto più potente, capace di ingrandire gli oggetti di trenta volte fu puntato verso la Luna e rivelò montagne e crateri che Galileo descrisse nel Sidereus Nuncius del 1610. Era una prova inequivocabile che i corpi celesti erano effettivamente molto simili al pianeta Terra, sorpassando la tradizione aristotelico-tolemaica che sosteneva che i corpi celesti appartenessero a un dominio diverso. Ma ulteriori scoperte sorprendenti erano appena dietro l’angolo. Nel gennaio del 1610, Galileo osservò quel che pensava fossero quattro stelle vaganti attorno al pianeta Giove. E nel dicembre dello stesso anno, poté osservare le fasi del pianeta Venere, impossibili secondo il sistema tolemaico. Convinto dalle nuove prove sperimentali, Galileo abbracciò il copernicanesimo, non solo come un’ipotesi che potesse salvare i fenomeni, ma come una verità fisica che pensava si potesse conciliare con la verità religiosa, come notoriamente espresse nella sua lettera a Maria Cristina di Lorena. Era l’inizio della relazione con la Chiesa cattolica, e il resto è storia.
Da un punto di vista filosofico, ciò che importa qui è il fatto che Galileo difese quello che Pierre Duhem chiama il metodo dei fisici contro il metodo degli astronomi. Fu il primo che osò dire che lo scopo della scienza non è di salvare i fenomeni, ma di offrirci una vera storia del fenomeno. Ed era solo una questione di tempo che un universo aperto e infinito sostituisse la sfera delle stelle fisse dell’antica astronomia greca.

Realismo scientifico e l’argomento senza miracoli

Galileo credeva che lo scopo dei segni non fosse solo quello di salvare le apparenze, ma fornirci una vera storia sul mondo. Questa visione è nota nella filosofia della letteratura scientifica come realismo scientifico che dice che l’obiettivo della scienza è quello di fornirci teorie che, interpretate alla lettera, crediamo siano vere.
Ci sono due diversi aspetti in questa definizione. Il primo è un aspetto semantico. Ha a che fare con il linguaggio della scienza, linguaggio con cui sono formulate le teorie, cioè che dovremmo prendere il linguaggio della scienza come valore nominale. Quindi se abbiamo una teoria, ad esempio diciamo che l’astronomia copernicana parla di pianeti, dovremmo capire il termine pianeta come riferimento a oggetti nel mondo esterno. Se abbiamo la teoria dell’elettrone, dovremmo comprendere il termine elettrone come riferimento di elettroni nel mondo.
Poi c’è un aspetto distinto che è quello epistemico che dice che, ogni volta che accettiamo una teoria scientifica, crediamo che la teoria sia vera o almeno approssimativamente vera. In altre parole, qualunque cosa la teoria dice di quegli oggetti, siano essi pianeti o elettroni, corrisponde ai fatti nel mondo esterno.

Ora, per quanto possa apparire attraente e intuitivo, come abbiamo visto con Tolomeo, Simplicio e Osiander, questo non era il modo in cui per molti secoli fu concepita la scienza. Quindi, per il realismo scientifico abbiamo bisogno della giusta argomentazione filosofica, nota come “l’argomento senza miracoli”
Nella formulazione originale di Hilary Putnam, l’argomento senza miracoli dice che il realismo scientifico è l’unica filosofia che non rende il successo della scienza un miracolo. I termini erano giusti. Le teorie sono approssimativamente vere e lo stesso termine può riferirsi agli stessi oggetti anche se si manifestano in diverse teorie scientifiche. Queste affermazioni sono l’unica spiegazione dell’incredibile successo della nostra scienza.
Il resoconto naturale di come la scienza cresce e si sviluppa, ad esempio il modo in cui la meccanica newtoniana sostituì la fisica aristotelica o l’astronomia copernicana rimpiazzò l’astronomia tolemaica o la teoria della relatività di Einstein sostituì la meccanica newtoniana, è che una teoria parzialmente corretta o parzialmente errata per un dato oggetto di indagine, viene sostituita da un teoria migliore dello stesso oggetto.

L’argomento senza miracoli dice anche che, se questi oggetti non esistono, se le nostre teorie non fossero realmente vere o almeno approssimativamente vere, allora sarebbe solo un miracolo che abbiamo una teoria come la meccanica newtoniana. Se la curvatura spazio-tempo non esistesse, allora sarebbe solo un miracolo che la teoria della relatività di Einstein si riveli un successo nel predire fenomeni come il Perihelion di Mercurio.
In altre parole, bisogna seguire il realismo scientifico per spiegare l’incredibile successo della scienza attraverso i secoli.

Anti-realismo scientifico: empirismo costruttivo

Dovremmo credere nel realismo scientifico come migliore spiegazione del successo della scienza?
L’anti realista risponderà: non così in fretta.
L’anti-realismo scientifico è una casa con molte stanze e una grande varietà nella filosofia della scienza moderna, è nota come “empirismo costruttivo” elaborata dal filosofo americano Bas van Fraassen sin dai primi anni ’80.
L’empirismo costruttivo concorda con il realismo scientifico sull’aspetto semantico, ovvero che i termini come pianeta o elettroni siano riconosciuti e condivisi.
Ma gli empiristi costruttivi non sarebbero d’accordo con il realista sull’aspetto epistemico. In altre parole, l’empirista costruttivo affermerebbe che non abbiamo bisogno di credere che le teorie siano vere perché siano buone.
Ora il nome empirismo costruttivo sottolinea che c’è un importante elemento di costruzione che va avanti nell’attività scientifica, specialmente nel modo in cui costruiamo modelli scientifici che sono pensati per essere adeguati ai fenomeni.
E che la parola empirismo sottolinea che sta nel credere che la nostra conoscenza dovrebbe essere limitata alle prove sperimentali disponibili, e non si vada oltre le prove disponibili pretendendo di scoprire la verità nell’impossibilità di farlo.

Allora, qual è l’inosservabile? Cosa significa costruire modelli adeguati ai fenomeni che non necessariamente ci dicono la verità sugli ciò che non è osservabile?
Consideriamo i minerali, ci sono alcuni fenomeni osservabili che possiamo studiare sui minerali, per esempio, i loro punti di fusione, la loro durezza, quanto possono combinarsi tra loro. Ma ci sono altri aspetti che sono non osservabili all’occhio umano: per esempio, il numero atomico dell’oro 79, che non possiamo osservare. Possiamo però costruire modelli dei metalli, la loro composizione molecolare, utilizzando sfere di diversi colori disposte secondo una struttura geometrica.
Tuttavia, l’empirista costruttivo insiste sul fatto che non dovremmo prendere dei modelli per fornire la verità su ciò che non è osservabile, vale a dire sugli atomi, le molecole o le disposizioni chimiche. I modelli devono essere adeguati solo ai fenomeni osservabili. Questi sono strumenti utili per eseguire i calcoli, ma non forniscono alcuna verità sulle entità non osservabili.
L’empirismo costruttivo insiste sul fatto che le teorie scientifiche non devono essere vere per essere buone, hanno solo bisogno di essere empiricamente adeguate. E una teoria è empiricamente adeguata, se qualunque cosa la teoria dice sulle cose e sugli eventi osservabili nel mondo (passato, presente e futuro), è vera.
In altre parole, la teoria è empiricamente adeguata se la teoria salva i fenomeni. In questo modo, l’adeguatezza empirica diventa l’obiettivo della scienza piuttosto che la verità.
Questa conclusione suona come la vecchia visione dell’antica astronomia greca che ha lo scopo di salvare i fenomeni, ma ci sono alcune differenze importanti.
Per l’astronomia greca antica, l’obiettivo era di salvare i fenomeni perché la conoscenza umana non potesse legarsi alla conoscenza divina ma, dopo Galileo, questa visione non può più essere mantenuta. Quindi per la scienza moderna e per cui alcuni anti-realisti, si insiste sul fatto che lo scopo non è la verità, ma l’adeguatezza empirica, che non ha nulla a che fare con la distinzione tra conoscenza umana e conoscenza divina, ma con la natura idealizzata e astratta dei modelli scientifici che costruiamo.
Per quanto riguarda quest’ultimo aspetto, negli ultimi 30 anni circa, una crescente letteratura in filosofia della scienza ha sottolineato come l’astrazione e l’idealizzazione entrino nella costruzione di modelli in modo tale che, sebbene i modelli siano strumenti molto utili e esplicativi nella pratica quotidiana, potrebbero non essere necessariamente veri degli stati delle cose nel mondo, se non in un senso o circostanze idealizzate.
Ad esempio, nel modello del DNA a doppia elica abbiamo bisogno di astrarre sequenze molecolari complicate di come il DNA si trovi in natura, idealizzare gli atomi coinvolti, rappresentati da sfere di diversi colori.
I modelli possono essere molto utili, istruttivi ed esplorativi ma non dobbiamo pensarli come se fornissero un’immagine perfettamente fedele del sistema.
Per quanto riguarda l’impegno metafisico, gli empiristi costruttivi insistono sul fatto che si potrebbe fare la stessa scienza di buona qualità del realista scientifico. In altre parole, non è necessario credere che la teoria sia vera per spiegare il perché abbiamo una scienza di successo, si può semplicemente dire che il successo delle nostre teorie attuali è il risultato di una lotta per la sopravvivenza attraverso i secoli. Le migliori teorie nella scienza matura sono quelle che hanno dimostrato la sopravvivenza adattiva, quelle che hanno dimostrato di salvare le prove disponibili senza necessariamente essere vere. Quindi, in risposta all’argomento, gli empiristi costruttivi insistono sul fatto che possiamo dare una sorta di spiegazione darwiniana, del motivo per cui gli scienziati hanno successo, facendo appello all’adeguatezza empirica piuttosto che alla verità. Inoltre, la decostruzione degli empiristi insiste sul fatto che il realismo scientifico è una sorta di strategia ad alto rischio quando si tratta dell’impegno metafisico. Che cosa succede se le entità non osservabili che consideriamo vere nella scienza attuale si rivelano come quelle entità non osservabili che in passato si credevano vere e invece si sono rivelate inesistenti. Se, tra 100 anni, gli elettroni, i protoni e il DNA si rivelassero come l’etere o il flogisto o il calorico o tutte quelle altre entità non osservabili che in passato si credevano vere.

Controrepliche dei realisti: inferenza alla miglior spiegazione

Dovremmo abbandonare il realismo scientifico e abbracciare l’empirismo costruttivo? Qui ci sono due possibili controrepliche realiste.
La prima direbbe che la nozione dell’adeguatezza empirica non funziona quando deve spiegare il successo della scienza. Van Fraassen, con la sua riformulazione dell’argomento del nessun miracolo, non fa cambiare opinione. Una cosa è spiegare perché solo teorie di successo sopravvivono, un’altra è spiegare cosa rende una teoria di successo. Il realista scientifico dice che, ciò che rende la teoria di successo è perché è vera, perché le entità che postulano sono reali, e perché ciò che la teoria dice su queste entità è vera o approssimativamente vera. Le teorie che non sopravvivono, falliscono perché erano semplicemente false, come la teoria dell’etere, la teoria del flogisto o la teoria del calorico.
La seconda controreplica attacca la distinzione di van Fraassen tra i fenomeni osservabili e le entità non osservabili. Questa distinzione è stata al centro di una letteratura molto voluminosa dove i filosofi si sono interessati al modo in cui questa distinzione può essere tracciata, poiché sembra essere troppo rigida come criterio empirista. Perché non dovremmo fidarci dei nostri strumenti scientifici, siano essi un microscopio elettronico o un acceleratore di particelle, nel fornirci un’immagine affidabile su cosa c’è? Perché dovremmo credere al nostro occhio nudo più che ai nostri strumenti scientifici?
La risposta data da due filosofi della scienza, Philip Kitcher e Peter Lipton dice che siamo giustificati a credere nelle entità non osservabili perché il percorso inferenziale che ci conduce a tali entità non osservabili è lo stesso percorso inferenziale che ci conduce agli osservabili non osservati. Cos’è un osservabile non osservato? Consideriamo i molti modi in cui oggetti perfettamente osservabili possono diventare non osservati. Nessuno di noi ha mai visto un dinosauro eppure, se si potesse viaggiare indietro nel tempo, potremmo in linea di principio poter vedere un dinosauro ad occhio nudo. Così, un dinosauro è un classico esempio di osservabile non osservato.
Persone come Kitcher e Lipton hanno affermato che siamo giustificati a credere agli elettroni, agli atomi, alle sequenze del DNA, perché le entità non osservabili sono sullo stesso piano per cui siamo giustificati a credere nei dinosauri. Così, come sappiamo dei dinosauri? Le prove fossili sono ciò che i paleontologi usano per ricostruire la storia passata del nostro pianeta. Dalle prove fossili di questo tipo possiamo ricostruire alcune importanti informazioni sulla vita di specie marine estinte come i trilobiti dell’era paleozoica. Per esempio, possiamo arrivare a sapere se nuotavano, se si muovevano sui fondali, se mangiavano plancton, di quanti diversi generi fossero, come erano distribuiti geograficamente e così via.
Ma come i fossili forniscono prove per le specie ora estinte, allo stesso modo si può sostenere che i risultati del Large Hadron Collider possono fornire le prove per lo sfuggente bosone di Higgs.
Il percorso inferenziale verso il non osservabile bosone di Higgs è lo stesso percorso inferenziale che ci conduce ai trilobiti osservabili non osservati.

I filosofi della scienza chiamano questo percorso inferenziale “inferenza alla miglior spiegazione“. L’idea dietro l’inferenza alla miglior spiegazione è che noi inferiamo l’ipotesi che, se fosse vera, fornirebbe la miglior spiegazione delle prove disponibili. Così, inferiamo l’esistenza degli artropodi marini, come i trilobiti perché questa è la migliore spiegazione per questi fossili, come inferiamo il bosone di Higgs perché è la migliore spiegazione per il tipo di prove che vengono dall’LHC. Si sceglie da un insieme di ipotesi esplicative concorrenti quella che appare la migliore, quella che, se vera, fornirebbe una comprensione migliore delle prove disponibili.
L’inferenza alla miglior spiegazione è un potente strumento nelle mani dei realisti scientifici. Mostra che l’ipotesi scientifica che scegliamo e in cui vogliamo credere, tende ad essere quella che fornirebbe una comprensione più profonda, la miglior spiegazione delle nostre prove e questo è ciò che tendiamo a fare ogni giorno, per esempio nelle diagnosi mediche quando il medico inferisce l’ipotesi che spiega meglio i sintomi del paziente; così come in astronomia e in cosmologia, dove inferiamo che l’universo si sta espandendo perché è la spiegazione migliore per lo spostamento cosmologico verso il rosso dello spettro delle stelle.
I realisti direbbero che questa è la scienza.
Non ci fidiamo necessariamente dei nostri occhi o degli strumenti scientifici per credere alle entità non osservabili ma, sulla validità e solidità delle nostre pratiche inferenziali, costruite su una abbondanza di dati sperimentali, tracciamo conclusioni su come il nostro universo dovrebbe essere.

Conclusioni

Si sono introdotti brevemente alcuni dei punti fondamentali del dibattito tra realismo e antirealismo nella scienza.
Per riassumere: i realisti scientifici credono che la verità sia lo scopo della scienza e che dovremmo credere che le nostre migliori teorie scientifiche siano vere o almeno approssimativamente vere. Si appellano all’argomento del nessun miracolo, che dice che, se le teorie scientifiche non fossero vere, se le entità non osservabili che postulano non esistessero, allora sarebbe davvero un miracolo che abbiamo dei segnali positivi.
Poi consideriamo l’importante risposta antirealista, ossia l’empirismo costruttivo difeso dal filosofo Bas van Fraassen. Secondo lui la scienza non deve essere vera per essere buona e lo scopo della scienza è semplicemente quello di darci teorie che siano empiricamente adeguate. Abbiamo visto la logica di questa visione, ossia come costruiamo modelli adeguati ai fenomeni e come possiamo avere una sensazione perfettamente buona di come funziona la scienza senza l’aggiuntivo impegno metafisico verso la verità.
Infine, si sono considerate alcune controrepliche realiste all’empirismo costruttivo e in primo luogo l’inferenza della migliore spiegazione come modo di fornire credenze nelle entità non osservabili, siano essi atomi, molecole, elettroni, filamenti di DNA, non meno che negli osservabili non osservati, come i dinosauri e i trilobiti.
Dove ci conduce tutta questa discussione? Come sempre, in filosofia, il dibattito va avanti e un insieme di posizioni filosofiche è stato sviluppato negli ultimi 30 anni che promette di superare la situazione di stallo tra realismo e antirealismo.
Così la nostra scienza cresce e si rivela, altrettanto fanno le nostre immagini filosofiche della scienza.

Altri argomenti

Introduzione alla filosofia -1- Moralità

Introduzione alla filosofia -2- Conoscenza

Introduzione alla filosofia -3- Abbiamo l’obbligo di obbedire alla legge?

Introduzione alla filosofia -4- Dovresti credere a ciò che senti?

Introduzione alla filosofia -5- Mente, cervello e computer

Introduzione alla filosofia -6- Le teorie scientifiche sono vere?

Introduzione alla filosofia -7- Abbiamo il libero arbitrio?

Introduzione alla filosofia -8- Viaggio nel tempo e filosofia