Czy najprostsze wyjaśnienie w nauce zawsze jest prawdziwe? Brzytwa Ockhama w praktyce

W tym artykule:

1. Brzytwa Ockhama – na przykładzie budowy Układu Słonecznego
2. Teoria ewolucji – złożona, ale prawdziwa
3. Najprostsze rozwiązanie zawsze słuszne?
4. Upraszczanie na co dzień

Powiada się, że najprostsze wyjaśnienia są z reguły najlepsze. W końcu, po co nadmiernie komplikować sobie życie? Założenie to nierzadko jest stosowane w życiu codziennym, gdzie, niestety, nie zawsze się sprawdza.

Brzytwa Ockhama – na przykładzie budowy Układu Słonecznego

Koncepcję, że częściej będą poprawne proste wyjaśnienia niż skomplikowane, znamy pod pojęciem „brzytwy Ockhama” — od angielskiego średniowiecznego mnicha i filozofa Williama z Ockham.

Znanym przykładem zastosowania tej zasady w nauce było obalenie opracowanego przez starożytnych Greków geocentrycznego modelu wszechświata, w którym Słońce, Księżyc, planety i gwiazdy krążą wokół znajdującej się w centrum kosmosu Ziemi.

Podstawową zasadą tego modelu była atrakcyjna koncepcja, że wszystkie ciała niebieskie poruszają się wokół nas po idealnych koncentrycznych sferach. Obraz ten obowiązywał przez dwa tysiące lat, mimo że z czasem stawał się coraz bardziej kłopotliwy i skomplikowany, kiedy próbowano za jego pomocą wyjaśniać obserwowany ruch planet takich jak Mars, który spowalniał, przyspieszał, a niekiedy nawet się cofał.

Aby skorygować ten „wsteczny” ruch, dokręcono do pierwotnych orbit mniejsze kołowe tory planetarne, zwane epicyklami. Dzięki temu model wciąż odpowiadał z dużą dokładnością obserwacjom astronomicznym.

W późniejszym okresie doszły kolejne uzupełnienia. Na przykład przesunięcie Ziemi nieco poza centrum, wokół którego krążyły wszystkie pozostałe ciała niebieskie. W XVI wieku ten prowizoryczny model zburzył Mikołaj Kopernik i zastąpił znacznie prostszym i bardziej eleganckim obrazem heliocentrycznym, w którym to Słońce, a nie Ziemia, znajduje się w centrum wszechświata.

Oba modele „działały” w tym sensie, że trafnie przewidywały ruchy ciał niebieskich. Teraz wiemy jednak, że poprawny jest tylko jeden z nich: prostszy model kopernikański, bez tych wszystkich skomplikowanych dodatków. Tak właśnie wygląda, jak słyszymy, brzytwa Ockhama w działaniu.

Powyższy obraz jest jednak błędny. Mimo że Kopernik prawidłowo zastąpił Ziemię Słońcem w centrum znanego nam kosmosu, to jednak nadal uważał, że orbity planet są idealnie koliste.

Tymczasem dzięki odkryciom Keplera i Newtona dzisiaj już wiemy, że planety poruszają się po mniej „eleganckich” orbitach eliptycznych, skutkiem czego Kopernik nie mógł się pozbyć nieporęcznych uzupełnień i rozszerzeń ze starego modelu geocentrycznego. Bez nich jego model heliocentryczny by nie działał. Choć teraz już wiemy, że Ziemia rzeczywiście krąży wokół Słońca, a nie na odwrót, wiemy również z nowoczesnej astronomii, iż prawdziwa dynamika Układu Słonecznego jest o wiele bardziej skomplikowana, niż mogli sobie wyobrazić starożytni Grecy — brzytwa Ockhama à rebours.

Teoria ewolucji – złożona, ale prawdziwa

Równie słynnym przykładem z historii nauki jest Darwinowska teoria ewolucji wyjaśniająca przez dobór naturalny niezwykłą różnorodność ziemskiego życia, które wyewoluowało w ciągu miliardów lat z jednego źródła. Teoria Darwina opiera się na kilku prostych założeniach:

1. osobniki dowolnego gatunku różnią się między sobą;
2. różnice te przechodzą z pokolenia na pokolenie;
3. w każdym pokoleniu rodzi się więcej osobników, niż może przeżyć;
4. osobniki lepiej przystosowane do środowiska mają większe szanse na przeżycie i reprodukcję.

I to wszystko. Ale za tymi skromnymi założeniami kryją się niebywale skomplikowane dziedziny biologii ewolucyjnej i genetyki, należące do najtrudniejszych obszarów nauki. Gdybyśmy mieli zastosować do złożoności ziemskiego życia brzytwę Ockhama, to odcięlibyśmy za jej pomocą właśnie darwinizm, a nie znacznie prostszą teorię kreacjonizmu, która mówi, że całe życie zostało stworzone w jego obecnym kształcie przez nadprzyrodzonego Stwórcę.

Najprostsze rozwiązanie zawsze słuszne?

Jaki z tego wniosek? Najprostsze wyjaśnienie niekoniecznie jest poprawne, a poprawne wyjaśnienie często nie jest takie proste, jak się z początku wydaje. W nauce brzytwa Ockhama nie oznacza, że nowa teoria powinna zastąpić poprzednią tylko dlatego, że jest prostsza lub ma mniej założeń. Wolę inną interpretację brzytwy Ockhama: lepsza jest teoria bardziej użyteczna, czyli pozwalająca formułować dokładniejsze przewidywania na temat świata. Nie zawsze powinniśmy polegać na prostocie.

Również w życiu codziennym sprawy często nie są takie proste, jak byśmy sobie życzyli. Parafrazując Einsteina, powinniśmy dążyć do tego, aby wszystko było tak proste, jak to tylko możliwe, ale nie bardziej.

Upraszczanie na co dzień

Tymczasem idea „prostsze jest lepsze” najwyraźniej się rozprzestrzenia i obserwujemy trend w stronę uproszczonych argumentów — szczególnie w odniesieniu do kwestii etycznych lub politycznych — które pomijają wszelkie subtelności i komplikacje, sprowadzając wszystko do najmniejszego wspólnego mianownika, przez co każdą kwestię można przedstawić w postaci mema lub tweeta.

Kiedy próbujemy nadać sens chaotycznemu światu, sprowadzenie skomplikowanej kwestii do klarownego i jednoznacznego punktu widzenia niewątpliwie jest kuszące, ale nie należy zapominać, że istnieje więcej niż jeden sposób na zmniejszenie poziomu skomplikowania danej kwestii, w zależności od tego, które aspekty zdecydujemy się umniejszyć lub uwydatnić.

Nauka nie do wiary. Dlaczego ludzie przestają wierzyć naukowcom?

Sceptycyzm względem nauki rośnie, a wraz z nim polaryzacja poglądów. Dlaczego rozsądni ludzie wątpią w to, co naukowo udowodnione?

Skutek jest taki, że ze skomplikowanego zagadnienia często może się wyłonić kilka zupełnie rozbieżnych poglądów, następnie uznawanych przez ich zwolenników za niepodważalną prawdę. Ale życie, podobnie jak rzeczywistość badana przez naukę, jest nieuporządkowane i zanim podejmiemy decyzję w jakiejś sprawie, powinniśmy wziąć pod uwagę rozmaite czynniki i względy.

Niestety, w dzisiejszych czasach niewielu ludzi zadaje sobie trud, by spojrzeć głębiej, poza to, co widać jedynie na pierwszy rzut oka. Mówią: „To proste, nie zamulaj mi obrazu szczegółami”. A przecież jeśli zaakceptujemy złożoność danego zjawiska i zbadamy je z różnych perspektyw, z reguły okaże się o wiele jaśniejsze i łatwiejsze do pojęcia.

To jest przedruk z książki „Radość nauki” autorstwa Jima Al-Khalili, która ukazała się nakładem wydawnictwa Zysk i S-ka w przekładzie Tomasza Bieronia.

The Joy of Science, Copyright © 2022 by Jim Al-Khalil, All rights reserved, Copyright © for the Polish translation by Zysk i S-ka Wydawnictwo s.j., Poznań 2024.