Prioritatea paradigmelor

Dana Jalobeanu

Capitolul V al Structurii revoluțiilor științifice se numește ”Prioritatea paradigmelor”. Ca și titlul, capitolul pune tot felul de probleme interesante, adesea prost înțelese. Ce înseamnă această „prioritate a paradigmelor”? În ce sens trebuie ea înțeleasă? Logic? Ontologic? Temporal?

Rezolvarea de probleme și raționamentele analogice

Am văzut că pentru Kuhn activitatea de bază a științei normale este rezolvarea de probleme (puzzle solving). Problemele sunt cumva date – e clar ce anume reprezintă o problemă „bine pusă” și ce anume reprezintă o soluție. Pe exemplul nostru, al astronomiei tradiționale, problemele se referă la determinarea distanțelor sau traiectoriilor planetare, iar tipul de rezolvare acceptat este cel care folosește aparatul matematic și instrumentele de lucru ale astronomului (inclusiv epiciclurile și ecuanții).

Ce anume predetermină modul în care sunt formulate problemele și tipul de rezolvare pe care cercetorii o așteaptă? Răspunsul este paradigma. În acest sens, paradigma predetermină și preformează activitatea științifică. Ea dă reguli și tipuri de rezolvări „bune”, determină care probleme sunt prost formulate etc. Și mai face ceva: guvernează raționamentul prin analogie. În știință, o mare parte dintre realizări se fac aplicând ceea ce am reușit să rezolvăm în cazuri asemănătoare, prin transfer analogic. Dar de unde știm că e vorba de cazuri asemănătoare? Ce le face „asemănătoare”? Din nou răspunsul ține de paradigmă.

Definirea paradigmei în termeni de presupoziții (commitments)

Una dintre problemele paradigmei e că e foarte greu de observat – am văzut că una din caracteristicile științei normale este că nu chestionează principiile, limitele domeniului. Pentru practicienii științei, paradigma în care lucrează e aproape mereu implicită – rar sunt elementele ei explicitate. O întrebare interesantă care să vă ghideze lectura ar fi următoarea: Cine observă elementele paradigmei? Este analizarea paradigmelor exclusiv treaba filosofului/istoric al științei?

O variantă de a observa și defini elementele paradigmei e în termeni de presupoziții (commitments). Observăm că în cadrul unei științe normale comunitatea împărtășește diferite tipuri de presupoziții:

  1. Presupoziții conceptuale (Care sunt conceptele accetate/admisibile care pot intra în formularea sau în soluția unei probleme?)
  2. Presupoziții teoretice (Ce legi, ce entități folosim în formularea sau rezolvarea unei probleme/soluții?)
  3. Presupoziții instrumentale (Ce instrumente avem? Cum funcționează instrumentele noastre?)
  4. Presupoziții metodologice (Care sunt metodele permise/interzise de rezolvare?)

Vă propun ca în timpul lecturii și în timp ce reflectați la ce ați citit să vă gândiți la exemplul discutat la curs și să identificați cele patru tipuri de presupoziții în activitatea astronomului tradițional.

Paradigmele ghidează cercetarea

Problema e că paradigmele ghidează cercetarea în mai multe feluri: prin reguli explicite, prin reguli tacite (implicite, reguli de conduită, de pildă), și prin ceea ce Kuhn numește „direct modelling”.

Normal science can proceed without rules only so long as the relevant scientific community accepts without question the particular problem-solutions already achieved. Rules should therefore become important and the characteristic unconcern about them should vanish whenever paradigms or models are felt to be insecure. That is, moreover, exactly what does occur.

Ar fi interesant să reflectăm puțin la acest citat și să ne gândim la niște exemple. Cumva despre asta este vorba în revoluția astronomică. Iar Kuhn pare să ne spună că despre asta e vorba în orice revoluție.

Pe cale de consecință, când observăm o inflație de reguli într-un domeniu, am putea detecta acolo o criză. Ne putem gândi la niște exemple?

Știința normală

Dana Jalobeanu

Structura teoriilor științifice propune o aparentă istoricizare a științei. Vom vedea că e doar aparentă, în ciuda declarației emfatice cu care se deschide cartea:

History, if viewed as a repository for more than anecdote or chronology, could produce a decisive transformation in the image of science by which we are now possessed.

Ce ne spune însă Kuhn, foarte clar, e că, atunci când vorbim despre știință, trebuie să distingem între trei faze sau tipuri foarte diferite de activități ce caracterizează moduri diferite de existență a științei.

În fiecare din aceste trei moduri diferite de existență, cercetătorii angrenați în investigarea naturii produc cunoaștere; dar nu în același fel. Activitățile lor sunt diferite; obiectivele lor sunt diferite. Faza pre-paradigmatică este dominată de ceea ce Kuhn numește fact gathering, observație, cercetare și experimentare exploratorie. O altă activitate importantă în acest mod de funcționare al cunoașterii este sistematizarea (de aici ideea mea de a ilustra această etapă cu imaginea lui Francis Bacon, cel în care Kuhn vede un fel de exemplar al activității pre-paradigmatice).

În faza numită „știință normală” activitatea de cercetare este direcționată și ghidată de paradigmă. Principalele activități de cercetare se pot descrie, în termeni kuhnieni, ca rezolvare de probleme. Problemele sunt deja formulate și cunoscute comunității; ele pot fi probleme de dificultăți diferite – iar activitățile corespunzătoare sunt denumite de Kuhn activități de curățare a perimetrului (mop-up), clarificare și explicitare, precum și rezolvare de puzzle-uri (puzzle-solving, tocmai pentru a sublinia că e vorba despre niște probleme date a căror rezolvare se află în orizontul de așteptare al comunității). Problemele pot fi și mai complicate, ele pot aduce un plus de cunoaștere – Kuhn vorbește despre articularea paradigmei (în urma clarificării detaliilor teoriei, stabilirii constantelor, elaborării detaliilor teoretice, testării etc.). În fazele de știință normală cunoașterea progresează.

Al treilea mod de existență al științei este cel caracterizat de crize și de revoluții. În această perioadă cercetătorii sunt angajați în alte tipuri de activități: explorează anomaliile (pe care fazele de știință normală le obliteraseră), intră în controverse cu privire la probleme pe care paradigma nu le poate explica, chestionează probleme deja rezolvate sau chiar bazele sau principiile fundamentale ale teoriei. În perioadele de criză apare în curând un competitor al paradigmei și comunitatea este scindată. Așa începe revoluția.

Concepte de bază pe care le avem de lămurit și exemplificat: știință normală, problem-solving activities, puzzle-solving, mop-up, articulation of the paradigm. Avem nevoie de blog-posturi pentru fiecare dintre acestea. La fel: anomalii, revoluție.

Întrebare: Cum este posibil progresul cunoașterii în știința normală? Ce se întâmplă în celelelalte faze ale cunoașterii? Putem vorbi despre progres? Se poate vorbi despre progres dincolo de una din aceste forme de existență ale științei? (un fel de progres în genere?).

Studiu de caz: Știința normală în comunitatea astronomilor

Dana Jalobeanu

Ptolemeu și Copernic au multe lucruri în comun, dincolo de faptul că se află, ne spun unii istorici, de o parte și de alta a marii rupturi numite „revoluția științifică”. Sunt, amândoi, astronomi. Aparțin uneia dintre cele mai vechi discipline, una dintre primele discipline științifice propriu-zise, adică una dintre primele discipline care se constituie, conform lui Kuhn, în jurul unei paradigme.

Paradigma, ne spune Kuhn, are mai multe componente. Unele privesc metodele de recunoaștere, formulare și rezolvare ale problemelor. Acestea sunt componentele teoretice. Alte componente țin de practici și instrumente; altele de limbajul și tehnicile de lucru (și calcul). Altele, în fine, de valorile implicite sau explicite ale comunității. Dacă ne uităm la comunitatea astronomilor, aceste componente sunt ușor de recunoscut. Problemele astronomilor se referă, fără excepție, la tehnica de observare a mișcării corpurilor cerești, respectiv la explicațiile pe care astronomul trebuie să le formuleze pentru aceste mișcări.

Care sunt practicile astronomului? E interesant să pornim de la o reprezentare clasică. Faimosul potret al lui Veermeer (Astronomul).

The Astronomer (Vermeer) - Wikipedia

Activitățile astronomului reprezentate aici presupun hărți și texte; un model de univers (globul sferic de pe masă nu este un glob pământesc ci o hartă a cerurilor) și tabele. Pe masă și pe perete sunt și câteva instrumente de măsurare – bine ascuns este un instrument care se numește astrolab: o proiecție în plan a globului către care se îndreaptă mâna astronomului. Pe perete este ceva ce seamănă cu un quadrant. Un instrument de măsurare a unghiului.

Cu două sute de ani înainte de Vermeer, găsim o reprezentare similară a activităților astronomului într-un frumos manuscris iluminat al cărții lui Nicole Oresme, Le livre du ciel et du monde.

Și aici astronomul (numit mathematicus) lucrează tot cu toc și cerneală, plus un model de univers. Acest obiect straniul care re-apare mereu și mereu în reprezentările astronomului reprezintă principalul instrument al astronomiei tradiționale de la Ptolemeu și până la Kepler. Este o sferă armilară (pentru a vedea cum arată, cum se construiește și cum funcționează acest model, vă puteți uita aici).

Presupozițiile teoretice ale paradigmei astronomiei tradiționale: modelul celor două sfere

Ptolemeu și Copernic lucrează cu un model de univers foarte asemănător. Se numește „modelul celor două sfere”(pentru o prezentare foarte introductivă a acestui model vezi aici și aici). Acesta este modelul reprezentat, cu diferite grade de precizie, de diferite sfere armilare. Premisele teoretice ale acestui model sunt următoarele: universul este finit, mărginit și sferic, închis de bolta celestă (pe care astronomii o numesc sfera stelelor fixe, pentru că pe ea se află constelațiile). Există o mare diferență de scară între Pământ și bolta stelelor fixe, ceea ce ne permite să reprezentăm universul în termenii a două sfere: una foarte mică, centrală, alta foarte mare, înglobând totul în ea. La Ptolemeu, sfera cea mică este Pământul, aflat în centrul universului. la Copernicus, ea este Soarele. Putem construi sfere armilare de ambele tipuri, și în slide-urile cursului v-am pus câteva exemple din fiecare (iar la cursul următor vom discuta pe larg și despre modul în care Kepler își construiește propria lui sferă).

Comunitatea astronomilor lucra, prin urmare, cu același model de univers. Avea, oare, și aceeași teorie? Într-un sens da: toți astronomii, până târziu în secolul al XVII-lea, lucrează cu niște premise teoretice comune dintre care cea mai puternică este ceea ce am putea numi „ficțiunea traiectoriilor circulare”.

Ficțiunea traiectoriilor circulare vine încă de la Platon (o găsiți în Timaeus). Ea este formulată de Aristotel în chip de condiție de lucru a astronomiei: lumea stelelor, spune Aristotel, nu este supusă devenirii. Generarea, corupția, mișcarea propriu-zisă, se consumă în sfera sublunară. Tot ce este deasupra sferei Lunii este etern și neschimbător. De asta, astronomul poate folosi, pentru a descrie și explica mișcările corpurilor cerești, matematica (știința celor eterne și neschimbătoare, însă abstracte & nemateriale). În această lume care nu e supusă devenirii, stelele și planetele sunt subiectul unor „mișcări perfecte”. Mișcarea perfectă (cea care nici nu accelerează, nici nu încetinește, este mereu egală cu sine și nici nu se termină vreodată) este cea a sferelor. Stelele și planetele trebuie să se miște „sferic”.

Dar stați puțin: nu sunt planetele „stele rătăcitoare”? Cum se pot ele mișca „sferic”? Exact asta are de făcut astronomia: ea trebuie să împace observațiile mișcărilor pe bolta cerească cu aceste condiții teoretice „tari”. Și să nu credeți că e ușor

Problemele astronomiei

Kuhn ne spune că o caracteristică a paradigmei este faptul că întreaga comunitate știe care sunt problemele „bine puse”, problemele pe care le are de rezolvat. Astronomia tradițională are o clasă de probleme care ar putea fi descrisă de o sintagmă clasică: salvarea fenomenelor.

Fenomenele sunt mișcările neregulate ale planetelor pe cer. Lucru ușor de observat dacă vă uitați puțin la fazele lunii. Sau la mișcarea unor planete pe cer mai multe zile. Mai jos e o reprezentare a traiectoriei aparente a planetei Marte, așa cum rezultă ea dintr-o serie de observații pe care le puteți face și voi dacă vă apucați, într-o vacanță mai lungă, să vă notați pozițiile acestei planete pe cer.

Wikipedia ne oferă și o animație a mișcării retrograde, aici

Ce se vede cu ochiul liber este că planeta se mișcă uneori mai repede, alteori mai încet, uneori de la stânga la dreapta, alteori de la dreapta la stânga (ultima se numește mișcarea retrogradă a unei planete).

Cum se poate explica această traiectorie neregulată păstrând ficțiunea mișcării circulare? Iată ce are de făcut astronomul. Și iată la ce folosesc instrumentele sale care modelează universul. Sfera armilară este o construcție care nu are decât „cercuri” (sfere de diferite dimensiuni). Cu ea avem de modelat mișcările neregulate descrise mai sus.

Metodele de rezolvare ale unor astfel de probleme sunt destul de bine sistematizate (și mereu aceleași). Ele revin la introducerea unor ficțiuni matematice numite epicicluri și ecuanți.

Colegii de la Universitatea Oregon au construit nai multe tipuri de animație cu ajugorul cărora putem înțelege mai bine ce sunt aceste obiecte matematice, pe larg descrise aici. Iată cum arată una dintre ele.

Un epiciclu animat găsiți și aici. Principiul este simplu: în loc să ne imaginăm că planeta Marte se învârte în jurul Pământului pe o traiectorie circulară cu centrul în centrul Pământului, ne-o reprezentăm ca rotindu-se pe o traiectorie compusă din mișcarea a două cercuri. Un cerc mare, al cărui centru este undeva în aproprierea Pământului (ca în imaginea de mai sus), și un cerc mai mic, al cărui centru se mișcă pe cercul cel mare. Planeta e de fapt situată pe cercul cel mic și execută două mișcări de rotație, sau o mișcare compusă. Fiecare dintre cele două mișcări circulare este uniformă, ficțiunea cercului este respectată. Mișcarea compusă, însă, mișcarea aparentă a planetei pe cer, apare astfel ca neregulată.

Putem reduce mare parte dintre problemele tradiționale ale astronomiei la un model comun. Și putem vedea cum marea majoritate a astronomilor lucrează cu astfel de probleme, clar definite de paradigmă.

„Revoluția” lui Copernic: de ce nu avem o schimbare de paradigmă?

În 1452, când publică cartea numită Despre revoluțiile sferelor cerești, Copernic se desparte în mod radical de Ptolemeu. Dar nu e revoluționar (în sens kuhnian). Pentru Copernic, „revoluție” înseamnă pur și simplu mișcarea unei planete în jurul unui punct central. Și totuși, teoria pe care el o propune presupune o foarte importantă schimbare de perspectivă. În prefața cărții sale, Copernic vorbește despre „scandalul” și „criza” astronomiei ptolemaice, despre inflația de epicicluri și ecuanți, despre necesitatea de a reveni la modelul de univers platonico-(pitagoreico) -aristotelic, la simplitatea începuturilor. Prefața lui Copernic e o bijuterie (și mulți istorici ai științei nici nu mai citesc cartea, ci vorbesc direct de Revoluția Copernicană). Însă Despre revoluțiile sferelor cerești are și ea porția ei de epicicluri și ecuanți. Căci simplitatea inițală, pe care Copernicus spera să o obțină înlocuind, în centrul Universului, Soarele cu Pământul, este foarte greu de obținut. Chiar dacă, în anumite diagrame, universul lui Coperinic arată așa:

De fapt lucrurile sunt mai complicate (dar va trebui să așteptați semestrul II și cursul de Filosofie naturală pentru a afla de ce :)).

Să observăm doar că din perspectivă kuhniană, paradigma copernicană și cea ptolemaică par să aibă niște trăsături comune. Ele folosesc același model al mișcării circulare, aceleași instrumente de modelare (sfera armilară, astrolabul), aceleași modele matematice de rezolvare, același tip de observații.

Observația astronomică

Cum arată observațiile astronomice? Aici, din nou, practicile astronomilor sunt foarte asemănătoare: ei observă poziția planetei pe cer și o exprimă în grade, minute și secunde de arc. Istrumentele lor sunt foarte simple și arată așa

Firul cu plumb determină verticala locului, iar brațul mobil al instrumentului de-a lungul căruia ne uităm se mișcă de-a lungul unei rigle gradate (aici e dreaptă, dar ea poate fi circulară) care ne măsoară unghiul sub care se vede planeta pe cer.

Într-o formă mai sofisticată, acest instrument poate arăta ca în tabloul lui Vermeer (camuflat sub catifea se află un cuadrant, care face cam aceeași treabă ca și compasul simplu reprezentat mai sus). La sfârșitul secolului al XVI-lea, un mare astronom, poate cel mai mare dintre astronomii observaționali renascentiști, Tycho Brahe, se apucă să reformeze instrumentele astronomice: să le facă mai mari și mai precise. Dar principiul este același

Book:Tycho Brahe/Appendices - Wikipedia

Tabelele astronomice

Rezultatele acestor observații se trec în tabele astronomice. Cu ajutorul acestora, astronomul poate sistematiza observațiile și „urmări” deplasarea unor obiecte pe cer. Tabelele astronomice sunt una dintre cele mai durabile caracteristici ale astronomiei tradiționale. Din antichitate în Evul Mediu, în Renaștere și modernitate, astronomii fac și citesc tabele. Acestea circulă chiar și atunci când teoria se schimbă (cu Copernic) și continuă să circule chiar și atunci când paradigma se schimbă (cu Kepler). Tabelele astronomice reprezintă un obiect de studiu foarte interesant pentru istoricul (și filosoful) științei. Oare de unde le vine această stabilitate? Găsiți în slide-urile de curs numeroase exemple de astfel de tabele și alte câteva întrebări care vă îndeamnă la reflecție.

Elementele științei normale: recapitulare

  • Teoria celor două sfere
  • Probleme comune (reprezentarea pozițiilor și traiectoriilor aparente cu instrumentele teoriei celor două sfere, epiciclurile și ecuanții)
  • Instrumente comune
  • Puzzle-solving și mopping up: cum putem face tabele mai precise, îmbunătăți observațiile, îmbunătăți instrumentele, face predicții, îmbunătăți acuratețea calendarului lunar, prezice eclipse etc.
  • Probleme ceva mai serioase: ordinea și mișcarea planetelor (aici există variații între astronomi, iar „revoluția” copernicană se poate citi ca o reordonare și re-organizare a modelului celor două sfere)
  • Anomalii: comete, stele noi

Întrebare la care vă rog să reflectați:

Când are loc, de fapt revoluția astronomică? Ce o determină?

Further reading

Ceva ușor: o poveste a dezordinii din revoluția științifică

Arthur Koestler, Lunaticii, traducere de V. Tonoiu, Humanitas, 1996

Ceva mai serios:

Robert Westman, The Copernican Question. Prognostication, Skepticism and Celestial Ordern, University of California Press, 2011

The historicist turn. Știința normală. Discipline și practici— discuție de seminar

În acest seminar, ne vom opri asupra a ceea ce, adesea, numim ”turnura istorică” din filosofia științei. Va fi primul din cele câteva seminarii în care vom discuta teoria kuhniană a unei științe care evoluează cumva discontinuu, prin alternanța unor perioade diferite, denumite știință normală, crize și revoluții. În acest prim seminar, ne vom ocupa îndeobște de prima dintre aceste perioade, știința normală.

În Structura revoluțiilor științifice, Kuhn susține că toate științele evoluează în felul următor: în perioda pre-paradigmatică, dintre mai multe grupuri de oameni de știință (numite școli pre-paradigmatice), unul se va organiza într-o comunitate științifică și va asimilia sau va scoate în afara științei celelalte grupuri. Noile reguli și obiceiuri duc, treptat, la articularea științei normale (normal science), care dictează ce este acceptat drept științific, precum și care sunt întrebările la care trebuie să răspundă omul de știință pentru a fi considerat ca atare. Pe această cale, apar o serie de activități specifiice științei normale: savanții sunt angajați într-o perpetuă competiție de rezolvare a unor probleme deosebit de specifice (puzzle-solving), scriu articole (și nu cărți) adresate mai curând colegilor decât publicului (fie el și educat), o parte din cunoaștere este ”codificată” în manuale, iar educația necesară pentru a deveni om de știință este foarte dependentă de ”regulile de joc” ale comunității științifice (aceste reguli sunt mai degrabă transmise decât interogate).

Descrierea oferită de Kuhn perioadelor de știință normală folosește un câmp semantic cu care s-ar putea să fiți mai puțin familiari, și prin urmare va trebui să explicăm o serie de termeni, atât în discuția de seminar, cât și aici, pe blog:

  • Puzzle solving
  • Mop-up work
  • Determining constants
  • Articulating the paradigm.

Însă înainte de a discuta pe exemple particulare, ar merita să încercăm să răspundem la niște întrebări mai generale, care să ne ghideze și lectura, și discuția de seminar.

Să pornim de la faptul că, pentru Kuhn, comunitatea științifică și practicile ei par să fie aduse în centrul discuției. În ce fel îl diferențiază asta de tipul de teorie normativă a științei pe care am discutat-o data trecută? Este teoria lui Kuhn descriptivă sau normativă?

Întrebări mai specifice

  1. Cum se face educația în interiorul științei normale? Ce rol joacă ”manualele” (în sensul mai cuprinzător propus de Kuhn – aici intră mai multe lucrări clasice, precum Fizica lui Aristotel, Almagest-ul lui Ptolemeu, Principia newtoniană etc.)? Care sunt caracteristicile de bază ale acestora? Vă puteți gândi la alte exemple de ”manuale”?
  2. Ce examene trebuie să treacă învățăcelul pentru a deveni un membru acceptat al comunității științifice?
  3. Cum se desfășoară concursul de „puzzle solving” dintr-o disciplină și care este rolul său?
  4. Cum  se ajunge la știința normală? Ce înțelege Kuhn prin ”mop-up work”? Care sunt cele trei clase de probleme ce caracterizează știința normală? Putem da niște exemple pentru a înțelege mai bine?

Câteva întrebări filosofice

Kuhn leagă știința normală de conceptul fundamental al teoriei sale despre natura științei, și anume conceptul de paradigmă. Vom încerca, la seminar, să discutăm câteva dintre trăsăturile paradigmelor, așa cum rezultă acestea din practica științei normale (la cursul de data viitoare, vom vedea că aceste caracteristici sunt mai numeroase și mai complicate)

  1. Dacă ne uităm la fazele prin care se constituie știința normală, putem deja vedea câteva dintre trăsăturile unei paradigme kuhniene. Așa că un prim exercițiu ar fi să punem în contrast științele pre-paradigmatice cu cele paradigmatice (cele în care s-a constituit faza de știință normală).
  2. Mai apoi, Kuhn ne spune că în anumite domenii s-au succedat deja mai multe paradigme. De pildă, în astronomia clasică am putea eventual vorbi despre o paradigmă ptolemaică (geocentrică) și una copernicană (sau galileano-newtoniană) heliocentrică. Care ar fi diferențele dintre ele? Dar dintre activitățile comunităților angajate în cele două tipuri de știință normală?
  3. Există și științe în cadrul cărora e încă discutabil dacă s-a stabilizat vreo paradigmă? La ce alte exemple vă puteți gândi?
  4. Pot exista, pentru Kuhn, observații empirice ”divorțate” de teorie?
  5. Ce rol joacă școlile pre-paradigmatice? Ce se întâmplă cu acestea după stabilizarea paradigmei?
  6. Poate noul apărea într-o paradigmă?  (Cum e cu posibil ceva nou în știință?)