O fi frumoasă și elegantă, dar ce faci cu Popperazzi?

Imi cer scuze daca titlul a indus pe cineva in eroare, caci nu despre vreo femeie este vorba aici. In articolul trecut am amintit cate ceva despre naturalismul metodologic si despre decizia judecatorului Jones in procesul din Dover, PA, care a decis ca Intelligent Design nu este “stiinta” ci este o ipoteza alternativa netestabila (“an untestable alternative hypothesis”). Astazi va propun sa privim la tendintele tot mai vizibile manifestate de catre unii savanti si filosofi de indepartare de la principiile formulate concis de Karl Popper, care a sustinut ca o teorie trebuie sa fie falsificabila pentru a fi stiintifica. Acest principiu, care este parte integranta din naturalismul metodologic, este adesea invocat de cei care critica “creationismul stiintific”, pe buna dreptate –as zice, aratand ca preponentii creationismului stiintific sau al Intelligent Design nu includ posibilitatea sau procedeul prin care teoria lor ar putea sa fie falsificata. Intrebarea se pune: in lumea stiintei se aplica in mod consecvent acest principiu?

In martie 2014 a fost lansata o stire care a provocat valuri de admiratie[1]. Echipa de cercetatori care lucrează la observatorul Amundsen-Scott locat la Polul Sud, folosind telescopul BICEP2, a identificat un “val gravitațional” pe harta radiatiei de microunde prezenta pretutindeni in Cosmos, val care a fost considerat o evidenta in favoarea teorie inflației si a teoriei Big Bang. Desigur, o astfel de stire nu putea sa nu fie subliniata si pe oxigen2, unde Ianis a postat linkuri catre doua articole care descriau evenimentul. Ceea ce nu s-a mai postat pe oxigen2 este ce a urmat acelui anunt. In luna mai 2014, respectiv pe 22 mai[2] si 28 mai[3], au fost publicate rezultatele obtinute de doua echipe de cercetatori care, lucrand independent una de alta, au reanalizat datele si le-au comparat cu alte date mai noi provenite de la telescopul orbital Planck. Ei au demonstrat ca presupusul “val gravitational” putea foarte bine sa fie rezultatul interferentei prafului cosmic prezent in galaxia noastra, amanunt pe care modelul bazat pe datele oferite de BICEP2 nu l-a luat in calcul. Astfel, gogoasa prezentata in mod pripit in martie 2014 s-a dezumflat. Graba celor de la BICEP2 a fost demascata de diversi comentatori,[4],[5]. Teoria inflatiei inca asteapta o validare a predictiei sale ca un astfel de “val gravitational” exista, insa nu si critica sa din partea unor filozofi si oameni de stiinta.

Paul Steinhardt ofera o analiza critica intr-un articol aparut in Nature.[6] “Incidentul BICEP2”, cum il numeste el, denota un adevar despre teoria inflatiei despre care nu se prea vorbeste. Teoria inflatiei, care este o extensie a teoriei cosmologice Big Bang, este perceputa ca avand puternice valente predictive. Daca descoperirea acelui “val gravitational” in martie 2014 ar fi constituit “dovada sigura” a confirmarii predictiei facuta de teoria inflatiei, ar fi fost normal, ar spune cineva, ca ne-descoperirea lui sa duca la abandonarea teoriei. Asa lucreaza stiinta in mod normal. Totusi, unii promotori ai teoriei inflatiei, care au sarbatorit stirile propagate in martie 2014, au afirmat ca teoria sta in picioare si cu, si fara, descoperirea unui “val gravitational”. Cum asa?

Raspunsul oferit de promotorii teoriei inflatiei este considerat de Steinhardt ca “alarmant”: teoria inflatiei este atat de “elastica” incat este imuna testarilor observationale si experimentale. Mai intai, teoria se bazeaza pe o particula teoretica numita inflatron, ale carei proprietati pot fi “ajustate” incat sa produca practic orice rezultat. Apoi, inflatia nu produce un univers cu proprietati uniforme, ci duce efectiv la posibilitatea a nenumarate universuri cu nenumarate caracteristici fizice. Lasand la o parte faptul ca nu avem nici o posibilitate de a observa si testa existenta lor, intr-un astfel de multivers, tot ce este posibil din punct de vedere fizic sa se intample, se va intampla de un numar infinit de ori. Nici un experiment nu poate elimina o teorie care permite orice rezultat imaginabil. Asadar, conclude Steinhardt, teoria inflatiei este de fapt o paradigma nefalsificabila, si ca atare nu are nici o semnificatie stiintifica. Cautarea “valurilor” gravitationale este departe de a fi abandonata. Cel putin opt experimente, incluzand BICEP3, Keck Array si Planck, sunt deja in desfasurare. Sa speram ca in viitor, inainte de a veni in mod pripit cu presupuneri si asertiuni fara acoperire, mai intai studii serioase sa fie examinate prin peer review, verificate experimental, si abia apoi sa fie aduse la cunostinta publicului platitor.

Desigur, Richard Dawid, un teoretician fizicist si filosof al stiintei, si Sean Carrol, teoretician fizicist si cosmologist, au reactionat impotriva criticii lui Steinhardt argumentand ca este timpul sa se renunte la stringentele popperiene impuse metodei stiintifice de a valida ipotezele prin experimente empirice[7], si ca o teorie ca aceea a inflatiei poate fi verificata prin argumente filosofice si probabilistice invocand analiza Bayesiana, o metoda statistica de a sugera probabilitatea ca o anume explicatie se potriveste cu un anume set de date[8].

George Ellis si Joe Silk au reafirmat insa intr-un articol inflamatoriu publicat in Nature in decembrie 2014[9] ca incercarile de a scuti teoriile speculative despre Univers de verificare experimentala submineaza stiinta. Ei spun:

“Faced with difficulties in applying fundamental theories to the observed Universe, some researchers called for a change in how theoretical physics is done. They began to argue — explicitly — that if a theory is sufficiently elegant and explanatory, it need not be tested experimentally, breaking with centuries of philosophical tradition of defining scientific knowledge as empirical. We disagree. As the philosopher of science Karl Popper argued: a theory must be falsifiable to be scientific.”

(trad) ”Confruntati cu dificultati in a aplica teoriile fundamentale la Universul observat, unii cercetatori au solicitat sa se modifice modul in care se practica fizica teoretica. Ei au argumentat – in mod explicit – ca daca o teorie este suficient de eleganta si explanatorie, nu are nevoie sa fie testata experimental, rupandu-se de secole de traditie filosofica in care cunoasterea stiintifica este cea de natura empirica. Nu suntem de acord. Asa cum a argumentat filosoful stiintei Karl Popper: o teorie trebuie sa fie falsificabila pentru a fi stiintifica.”

Printre campionii propagarii ideii ca “eleganta este suficienta” se afla unii promotori ai teoriei numita “string theory”. Deoarece “string theory” este considerata ca fiind singura optiune care elimina contradictiile si explica reunificator cele patru forte fundamentale, ei cred ca este musai ca aceasta teorie contine un sambure de adevar, chiar daca se bazeaza pe niste dimensiuni si proprietati pe care nu le putem observa. La fel, unii astro-fizicieni pledeaza pentru abandonarea verificarii experimentale a unor ipoteze grandioase care invoca miriade de universuri, realitati paralele quantice, sau concepte care speculeaza ce a fost inainte de Big Bang. Fizica teoretica devine tot mai mult un teren straniu intre fizica, matematica si filosofie, fara sa satisfaca stringentele niciuneia dintre ele.

Aceste dueluri de la distanta intre aparatorii empiricismului si impotrivitorii lui, si mai ales articolul incediar publicat in Nature de Ellis si Silk, au determinat organizarea la Munchen intre 7-9 decembrie 2015 a unei conferinte cu titlul “Why Trust a Theory? Reconsidering Scientific Methodology in Light of Modern Physics”[10] (“De ce sa ai incredere intr-o teorie? Reconsiderand metodologia stiintifica in lumina fizicii moderne”). Organizata de Richard Dawid si avand pe Ellis si Silk printre co-organizatori, conferinta a adus la masa discutiilor atat fizicieni cat si filosofi ai stiintei (in ciuda declaratiei lui Hawking ca “filosofia a murit”). Biologul si filosoful Massimo Pigliucci ofera pe blogul sau un raport al prezentarilor diferitilor autori, inclusiv propria sa prezentare in Power Point[11]. Chiar daca nu s-au conturat concluzii, conferinta a avut meritul sa deschida un dialog necesar.

Pe de o parte, cei care pledeaza pentru confirmarea ne-empirica a teoriilor stiintifice invocand, dintr-o perspectiva Bayesiana, farmecul si eleganta unei teorii ca fiind suficiente pentru a-i oferi validitate stiintifica, fac aceasta datorita imposibilitatii in care se afla de a obtine verificari empirice. Se intelege ca in spatele acestei pozitii se afla imense interese financiare. Daca primesti sume enorme ca burse de cercetare stiintifica dar nu poti oferi dovezi empirice pentru a-ti valida teoriile, esti in pericolul ca maine sa ramai fara bani si fara servici. Si atunci vei invoca argumente filosofice care sa contrazica necesitatea verificarii empirice. Insa cei care raman de partea popperismului (mai sunt numiti si “popperazzi”), stresati fiind si de umbra amenintatoare a sceptrului de sorgine creationist, afirma ca aceasta interpretare laxa a metodologiei cercetarii este in detrimentul stiintei si creeaza confuzie in demarcarea dintre stiinta si pseudo-stiinta. Daca o teorie care nu se poate demonstra empiric este “stiintifica” prin frumusetea si eleganta ei, de ce nu ar fi la fel de stiintifica teoria Intelligent Design? Nu este si ea frumoasa si eleganta?

Inclin sa ader la opinia lui David Gross, laureat al premiului Nobel pentru fizica in 2004 si primul vorbitor la conferinta de luna trecuta de la Munchen. Prezentarea lui a avut titlul “Ce este o teorie?”. Pornind de la observatia ca de-a lungul timpului fizica si filosofia s-au indepartat una de alta (vezi comentariul devenit clasic al lui Feynman despre filosofie, pasari si ornitologie), Gross exprima totusi admiratie pentru pionierii fizicii si relativitatii cuantice care erau bine versati in filosofie, si considera ca filosofia si fizica au inca multe sa-si spuna reciproc. El a afirmat ca trebuie sa facem deosebire intre paradigma, teorie, si model. Teoriile stiintifice au desigur valoarea lor in cercetarea stiintifica, insa validarea lor depinde de evidenta empirica. De aceea premiile Nobel sa acorda mai repede pentru experimente, pe cand pentru teorii se asteapta ceva vreme. Teoriile sunt ieftine, insa experimentele costa bani seriosi. O teorie se poate valida experimental, empiric, insa o paradigma nu. In opinia lui Gross, mecanica fizica sau cuantica nu sunt teorii, ci paradigme. De exemplu mecanica cuantica nu poate fi testata in mod direct. Desi Gross este de acord cu Dawid ca exista argumente serioase, ne-empirice, in favoarea teoriei “string theory” (nu gasesc o traducere buna in limba romana), care este de fapt o paradigma, Gross aminteste ca subiectul principal al discutiilor din cadrul conferintei din Munchen nu este aspectul ideologic, ci unul practic, al limitelor cunoasterii: fizica teoretica face predictii mult in afara posibilitatii actuale de testare empirica, la nivele atat de inalte ale energiei incat toate fortele cunoscute, inclusiv ale gravitatiei, se unifica, se contopesc (10^28 eV, pe scara Planck). Deoarece fenomenele fizice se inteleg ca valori ale energiei, fizicienii extrapoleaza concepte teoretice la nivele extrem de ridicate ale energiei, insa experimentele se limiteaza doar la nivelul energie^2, deaceea ele nu pot fi extrapolate la nivele foarte inalte ale energiei. Acesta este un fapt al naturii, si, cum spune Pigliucci, probabil o limitare fundamentala a accesului epistemic uman la cunoasterea naturii. Si atunci, teoreticienii fie se dau batuti, fie vor recurge la extrapolari si experimente de gandire. Ori, vor adopta strategii folosite in alte domenii, cum ar fi matematica, unde frumusetea si eleganta logica este un criteriu pentru succes.

Aplicatia pe care vreau s-o fac in incheiere este in legatura cu teoria evolutiei. Las la o parte faptul ca nu exista o “teorie a evolutiei” in adevaratul sens, ci exista diferite teorii care sunt incluse sub umbrela acestei paradigme, chit ca se contrazic unele pe altele daca iti iei timp si le analizezi. Nu ma refer nici la intelegerea vaga a publicului larg evanghelic american, de genul “este doar o teorie”. Intrebarea serioasa pe care ar trebui sa si-o puna orice om de stiinta cu bun simt este ceea ce aminteam intr-un articol mai vechi: este teoria evolutiei un concept, sau un precept? Este intr-adevar o teorie stiintifica, falsificabila si demonstrata empiric, sau este o paradigma atat de elastica ale carei parametri sunt in permanenta ajustabili astfel incat sa produca orice rezultat s-ar dori, fiind astfel nefalsificabila? Sa judecam cateva fapte.

Teoria evolutiei a lui Darwin (TE) a presupus ca viata a evoluat in mod continuu, de la aparitia vietii din materiale inorganice, pana la varietatea si complexitatea formelor de viata existente, unde motorul evolutiei a fost selectia naturala care a actionat pe modificarile aparute accidental care s-au dovedit a fi benefice pentru un anumit organism in lupta pentru supravietuire. Realitatea? Nu exista nici o dovada empirica a aparitiei vietii din materia inorganica, nu exista nici o dovada empirica a evolutiei continue a vietii (raportul fosil este in mod serios stirbit si incomplet), si nu exista nici o dovada empirica a faptului ca selectia naturala ar fi putut crea complexitatea formelor de viata existente.

Sinteza moderna evolutionara, sau SET (standard evolutionary theory), formulata prin anii 1930-1940, a preluat in mare ideile teoriei darwiniene si le-a pus impreuna cu ideile mendeliene de transmitere genetica a caracteristicilor speciilor de la o generatie la alta, unde motorul evolutiei a inclus generarea de inovatii genetice prin mutatii aleatorii favorabile si apoi selectia naturala care a actionat asa cum a afirmat TE a lui Darwin. Evolutia, in conceptia SET, era definita ca “modificarea frecventei allelelor” in genom si transmiterea lor pe cale ereditara. Realitatea? Biologia moleculara a demonstrat ca nici macar teoretic nu a fost posibila acumularea de mutatii aleatorii favorabile, deoarece marea majoritate a mutatiilor sunt negative, daunatoare. Nu exista nici o dovada empirica a modului cum s-au format moleculele de ARN si ADN, nici o dovada empirica a evolutiei prokariotelor in eukariote, asta fiind doar prima din nenumaratele “trepte” ale evolutiei lasate nerezolvate de SET, nici o dovada empirica a unei evolutii actuale ale organismelor, in sens macroevolutionar. Speciatia nu este o dovada pentru macroevolutie ci este o dovada pentru capacitatea de adaptare a organismelor la medii naturale diverse. Mai nou, s-a revizuit conceptul de mutatie si acum sunt incluse aspecte care se pare ca nu au de-a face cu ideea de “aleatoriu”, cum ar fi recopierea unor segmente intregi de ADN, sau chiar dublarea intregului genom, transferul “pe orizontala” a unor portiuni de ADN de la un organism la altul sau in interiorul genomului (transfer care se pare ca este determinat pe baze biochimice), etc. Desigur, “teoria neutrala a evolutiei” formulata de Kimura si Ohno au fost “peticite” pe paradigma SET, cum la fel s-a procedat cu observatiile lui Shapiro in ce priveste capacitatea de auto-inginerie genetica a organismelor, dar acestea sunt incercari de extindere a elasticitatii paradigmei evolutionare. Dar chiar si in randul evolutionistilor, se cere acum pe fata o reevaluare a teoriilor, asa cum aminteste articolul din Nature din octombrie 2014[12].

Ceea ce se propune astazi este nevoia unei teorii evolutionare extinse, sau EES (extended evolutionary synthesis), care sa revizuiasca conceptele vechi pe baza celor mai noi date revelate de observatii si experimente. Se cer a fi evaluate si incluse fenomene ce tin de neolamarkism, de epigenetica, si de dezvoltarea embrionara (Evo-Devo), dar ramane intrebarea: cum poti asimila si unifica observatii si teorii care se contrazic reciproc? Desigur, sunt unii evolutionisti care nu recunosc nevoia unei revizii in ce priveste SET. Ei sustin ca sugestiile propuse de noua paradigma EES au fost deja luate in calcul si sunt studiate deja in cadrul SET, dar controversele continua, in ciuda popularizarii ideii ca de fapt “nu exista o controversa” intre oamenii de stiinta.

Personal, nu contest descoperirile in biologie, microbiologie, biochimie sau genetica. Doar ca le consider ca piese ale unui puzzle urias din care cunoastem prea putin si care ne eludeaza deocamdata capacitatea de a intelege procesele vietii. Nu sunt de acord cu unii (ca Dawid, de exemplu) ca devreme ce teoria evolutiei (ce-o fi insemnand ea) este singura teorie acceptata la ora actuala (de fapt, este o paradigma care s-a impus prin metode si din motive care nu pot fi discutate intr-un articol ca acesta), si pentru ca ofera o explicatie “frumoasa si eleganta” la chestiunea originilor, ea este si stiintifica. Ma inscriu asadar la Academia de Politie Popperiana. Din principiu!

[1] http://www.nature.com/news/telescope-captures-view-of-gravitational-waves-1.14876

[2] http://arxiv.org/abs/1405.5857

[3] http://arxiv.org/abs/1405.7351

[4] http://www.outerplaces.com/science/item/4190-confirmation-of-big-bang-theory-might-just-have-been-space-dust

[5] http://www.nature.com/news/big-bang-finding-challenged-1.15352

[6] http://www.nature.com/news/big-bang-blunder-bursts-the-multiverse-bubble-1.15346

[7] http://edge.org/response-detail/25322

[8] http://www.mcmp.philosophie.uni-muenchen.de/people/faculty/dawid_richard/index.html

[9] http://www.nature.com/news/scientific-method-defend-the-integrity-of-physics-1.16535#/b5

[10] http://www.whytrustatheory2015.philosophie.uni-muenchen.de/index.html

[11] https://platofootnote.wordpress.com/2015/12/08/why-trust-a-theory-part-i/

[12] http://www.nature.com/news/does-evolutionary-theory-need-a-rethink-1.16080#/supplementary-information