Ce sunt anomaliile și cum apar noile discipline științifice?

Costel Cristian

Thomas Kuhn, în lucrarea sa Structura Revoluțiilor Științifice, introduce noțiunea de anomalie științifică. Anomalia reprezintă un eveniment, un fenomen sau o problemă care nu pot fi nicicum explicate în cadrul paradigmei.  Conceptul kuhnian de anomalie este interesant din punct de vedere filosofic întrucât pune o serie de probleme care angajează însăși natura științei. El dezvăluie caracterul conservator al științei normale (i.e. felul în care, în interiorul comunității orientate către producerea cunoașterii, sunt evitate tocmai problemele noi).

Kuhn atribuie paradigma științei normale, ceea ce înseamnă că practicienii științelor nu fac altceva decât să aprofundeze și să rezolve puzzle-urile sau problemele pe care le propune paradigma. Cu alte cuvinte, și pentru a utiliza o frazare Kuhniană, pardigma se înfățișează ca fiind prioritară regulilor. Acest lucru se datorează regulilor implicite: o paradigmă poate să funcționeze și prin exercitarea practică a regulilor (de fapt, pentru Kuhn chiar așa se și antrenează învățăcelul. Studentul la fizică, de pildă, rezolvă probleme utilizând mai degrabă raționamente prin analogie decât reguli explicite), prin aplicarea lor, atâta timp cât soluțiile pe care le oferă aceste practici la problemele cu care se confruntă o disciplină sunt adecvate pentru oamenii de știință. Mai exact, acele soluții oferite nu necesită a fi chestionate de către practicieni. Pe de altă parte, regulile devin din ce în ce mai explicite atunci când se contestă validitatea paradigmei și apar numeroase probleme nesoluționabile.

Trebuie precizat că viziunea lui Kuhn nu înlătură caracterul creativ și productiv al științei normale, dar nu putem considera că din acea cercetare la nivelul științei normale pot izvorî elemente de inovație care să reprezinte fundamentele unei discipline.[1]

În mod special, natura paradigmei presupune ca acele probleme cu care se confruntă o comunitate științifică să dovedească o rezolvare, o soluție, însă acest lucru nu este întotdeauna posibil, pentru că pot apărea noi probleme, care nu se pot potrivi respectivei paradigme, iar aceste probleme la care nu se găsesc soluții sunt numite anomalii științifice.

La o primă vedere, ne-am putea aștepta ca, în vreme de știință normală, savanții să expună tot felul de descoperiri, din moment ce nu fac decât să exploreze problemele specifice paradigmei. Dar acest lucru este doar aparent, pentru că cercetarea dinăuntrul științei normale este – într-un anumit sens – oarbă. Chiar dacă savanții oferă multe răspunsuri inovative, acestea încă aparțin procesului de puzzle solving. Ceea ce limitează  foarte mult numărul de descoperiri științifice.

Să vedem următorul exemplu care arată destul de clar cum apar anomaliile în interiorul unei paradigme științifice. Priestley și paradigma sa flogistică susținea că, prin încălzirea oxidului roșu de mercur, acesta este mai ușor decât era înainte pentru că se eliberează o substanță numită flogistic. Însă rezultatul experimental diferă de predicția inițială. Oxidul de mercur devine mai greu după ce a fost supus combustiei.

Ce se petrece? Priestley este un adept al unei teorii conform căreia, atunci când ard, anumite materiale din natură precum lemnul, sau cărbunele, eliberează în atmosferă o substanță numită flogistic. În momentul în care aerul nu mai poate absorbi această substanță, combustia ia sfârșit și totodată flacăra se stinge[2] ( de ex. dacă izolăm o flacără cu un recipient, după scurt timp ea se stinge). Explicația teoriei flogisticului pentru încetarea combustiei unui material era că aerul devine complet încărcat de flogistic și nu mai putea susține arderea materialului. Cu alte cuvinte, avem de-a face cu un aer flogisticat. În mod convers, aerul deflogisticat reprezenta aerul fără această substanță, aerul în forma cea mai pură, conform lui Priestley. Pentru a putea obține acest aer deflogisticat, Priestley construiește următorul setup experimental: se încălzește oxidul roșu de mercur și se introduce gazul rezultat din acesta într-un recipient închis, unde se află un șoarece. Conform lui Priestley, șoarecele izolat care respiră doar aerul din acel recipient trăiește aproximativ cincisprezece minute, însă introducând și gazul rezultat din încălzirea oxidului de mercur, durata de viață a șoarecelui se prelungește cu încă cincisprezece minute.

Lavoisier ajunge la aceleași rezultate ca și Priestley, gazul izolat susține mai mult arderea și prelungește viața animalelor. Rezultatele la care ajunge Lavoisier în legătură cu acest gaz (oxigenul), au în vedere explicarea combustiei dar și reacțiile acizilor.

Diferența dintre Lavoisier și Priestley este că pentru Lavoisier combustia nu reprezintă eliminarea vreunei substanțe (flogistic) din compoziția chimică a materiei, ci, din contră, prin combustie se realizează o combinare între elementele chimice din aer cu cele din materie. În privința acizilor, Lavoisier susține că în toți acizii se găsește oxigen, acel aer pur sau deflogisticat despre care vorbea Priestley era denumit de Lavoisier oxigen. Acizii sulfuric, fosforic, nitric, conțin oxigen, iar demonstrarea faptului că acesta se regăsește în compoziția chimică a acizilor se putea face prin analiză sau sinteză (descompunere sau recompunere a acidului)[3]. Cu toate acestea Lavoisier constată că fenomenul de absorpție a aerului de către substanțe se petrece și în cazul acizilor, iar de pildă fosforul și sulful pot avea calitatea de acizi doar dacă sunt combinați cu oxigenul.

Ce nu merge? De ce avem o anomalie? Problema pe care nu o poate rezolva teoria flogisticului, și aici apare anomalia din paradigma flogistică, implică capacitatea metalelor de a dobândi greutate când sunt supuse combustiei în prezența oxigenului. Teoria flogistică ar trebui să arate că prin combustia unui element în prezența aerului, acesta ar trebui să fie mai ușor pentru că flogisticul este eliberat în atmosferă. Lavoisier constată aceste nereguli și scrie: ,, Am descoperit că sulful prin ardere, departe de a pierde greutate, acesta dobândește, același lucru se petrece și cu fosforul; faptul că dobândește greutate se datorează unei cantități extraordinare de aer care este fixat în timpul combustiei…”[4] Lavoisier constată opusul a ceea ce susțineau adepții teoriei flogisticului, și anume că ,,ceva este luat din atmosferă”[5] în timpul combustiei, adică oxigenul, și astfel substanțele supuse combustiei în aer dobândesc greutate datorită aerului însuși (oxigenului) care este fixat în substanță (acea substanță oxidează).

 Se pare că teoria flogistică explica stoparea combustiei pe baza unei substanțe (flogistic) care este absorbită de aer, comparativ cu explicația modernă a chimiei care susține că lipsa oxigenului duce la stingerea flăcării. Cu alte cuvinte, experimentul era similar însă explicarea lui era diferită. Ceea ce a descoperit Priestley, respectând cadrul paradigmei sale, a fost denumit aer deflogisticat. Un corp arde mai intens când este expus la aer tocmai pentru că aerul din atmosferă care este implicat în procesul combustiei conține mai puțin flogistic. Priestley constată că acest aer este mai pur și mai respirabil.

Ceea ce se petrece în cazul Priestley-Lavoisier este extrem de interesant. Priestley trebuia să găsească o explicație la fenomenul dobândirii greutății unui metal respectând cadrul paradigmei sale. Era necesar să implice în acest proces de oxidare și flogisticul, însă anomaliile încep să apară iar o explicație clară și neechivocă era imposibil de oferit în această paradigmă. Lavoisier este conștient de problemele pe care le întâmpină teoria flogisticului, și își propune să o înlocuiască cu o teorie a oxigenului unde oxigenul reprezintă un principiu al acidității. În noua paradigmă, fenomenul în care elementele capătă o greutate după combustie nu mai pare o anomalie. Paradigma oxigenului se articulează mult mai bine comparativ cu cea anterioară a teoriei flogisticului. Prin aceasta înțeleg că, în paradigma anterioară, nu se putea explica într-atât de bine ce reprezintă această substanță emanată prin combustie, și,  totodată, că .natura precisă a flogisticului rămâne enigmatică.[6] (deși și Lavoisier postulează un element la fel de enigmatic, denumit ”caloric”).

Dacă ne întrebăm acum cine a descoperit oxigenul, ne vom afla într-o mare dificultate, așa cum recunoaște și Kuhn, pentru că atât Lavoisier cât și Priestley au ajuns, pe căi diferite,  la aceleași rezultate. Limbajul conceptual propus de Lavoisier este complet diferit de cel al lui Priestley, căci el susține că acel element este tocmai aerul care reprezintă un principiu al acidității. Elementele chimice dobândesc calitatea de a fi acid cu ajutorul oxigenului, de aici și denumirea oxy – acid și genes – formare.

Ceea ce apare la Lavoisier este o nouă imagine a naturii. El reușește să privească cu alți ochi fenomenul de dobândire a greutății în cazul arderii unei substanțe în aer (cu alte cuvinete, privește altfel principiul combustiei) și explică totodată cum se formează acizii. Astfel, Lavoisier reușește să vină cu un alt limbaj conceptual în cadrul chimiei, însă ca orice paradigmă și aceea oferită de el suporta anumite probleme (de pildă principiul caloric). Conform lui Kuhn, schimbarea perspectivei implică apariția unei noi paradigme, recunoașterea anomaliilor fiind primul stadiu de apariție acesteia. Intuiția ne spune că noile paradigme care apar sunt mult superioare comparativ cu cele anterioare datorită noutăților pe care le oferă, și implicit, că ele constituie adevărul științific. În această privință, Kuhn ar spune că paradigma lui Lavoisier nu este mai adevărată decât paradigma flogisticului pentru că reprezintă mai corect natura (căci Kuhn insistă că el nu discută în termeni de adevăr). O paradigmă este mai bună doar atunci când este mai articulată și problemele cu care se confruntă sunt extrem de puține.

Bibliografie:

  1. Thomas S. Kuhn – Structura Revoluțiilor Științifice, Humanitas București, 2008.
  2. Turkan Firinci Orman – “Paradigm” as a Central Concept in Thomas Kuhn’s Thought, in International Journal of Humanities and Social Science, vol. 6, 2016.
  3. Wes Sharrock & Ruperd Read – Kuhn, Philosopher of Scientific Revolutions, Polity Press, U.K,2002.
  4. James Bryant Conant – The Overthrow of the Phlogiston Theory, The Chemical Revolution 1775-1789, Harvard University Press, Cambridge, 1964.
  5. Homer W. Schamp Jr.- Lavoisier and the Theory of Combustion, The Science Teacher vol. 55, no. 6
  6. https://geography.name/joseph-priestley-and-dephlogisticated-air/
  7. Seymour H. Mauskopf – Thomas S. Kuhn and Chemical Revolution, University of California Press, in Historical Studies and Natural Science, 2012, p. 553
  8. Maurice Crosland – Lavoisier’s Theory of Acidity, University of Chicago Press, 1973.

[1] Wes Sharrock & Ruperd Read – Kuhn, Philosopher of Scientific Revolutions, Polity Press, U.K,2002, p. 41.

[2] Homer W. Schamp Jr.- Lavoisier and the Theory of Combustion, The Science Teacher vol. 55, no. 6, pp 60-64

[3] Maurice Crosland – Lavoisier’s Theory of Acidity, University of Chicago Press, p. 316

[4] James Bryant Conant – The Overthrow of the Phlogiston Theory, The Chemical Revolution 1775-1789, Harvard University Press, Cambridge, 1964, p. 16

[5] Ibid. p. 17

[6] Seymour H. Mauskopf – Thomas S. Kuhn and Chemical Revolution, University of California Press, in Historical Studies and Natural Science, 2012, p. 553

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s