"Det är synd att 99 % av
journalisterna skall fördärva
förtroendet för en hel yrkeskår"
(okänd)

"Ormar äro älskliga varelser,
om man råkar tillhöra samma
giftgrupp"
(Artur Lundkvist)

"Ju längre ett samhälle
kommer från sanningen,
desto mer kommer detta
samhälle att hata dem
som säger sanningen"
(George Orwell)

"Den som gifter sig med
tidsandan blir snabbt änka."
(Goethe)

"Civiliserade är de kulturer
och individer som respekterar
andra."
(hört på Axesskanalen)

"Det tragiska med vanligt
sunt förnuft är att det
inte är så vanligt."
(Albert Einstein)

"Halv kristendom tolereras
men föraktas.
Hel kristendom respekteras
men förföljs."
(Okänd)

"För att komma till flodens
källa måste man simma
mot strömmen."
(Stanislaw Jerzy Lec)

"Jag noterar att alla de
människor, som är för
abort, redan är födda."
(Ronald Reagan)

Senast ändrad: 2017 09 22 00:05

Lite grundläggande (natur)vetenskapsteori

 

(Nedanstående utgör ett utdrag, i något omarbetad form, ur min första bok, Vetenskap och tro — två vägar till en världsbild, Bokförlaget Libris, 1989)

Några vetenskapsfilosofiska begrepp

Det finns tre begrepp som är intimt förknippade med den moderna naturvetenskapen och utan vilka vetenskapen inte hade kunnat göra de framsteg den gjort. Speciellt för den klassiska fysiken har dessa begrepp spelat en avgörande roll.

1. Kvantifiering

Våra upplevelser av verkligheten med sinnenas hjälp (percept) karakteriseras av tre egenskaper. Låt oss som ett konkret exempel, för att göra det hela mer lättfattligt, ta vår upplevelse av värme. När vi kommer in i ett rum tycker vi att det är varmt eller kallt eller eventuellt någon nyans av dessa begrepp.

Vår upplevelse är för det första subjektiv. Om en annan person samtidigt kommer in i rummet, kan denne t ex tycka att det är varmt, trots att vi själva just konstaterat motsatsen.

För det andra är upplevelsen instabil, eftersom en och samma person kan uppleva en given temperatur på olika sätt vid olika tillfällen. Kommer vi in i ett rum efter att ha varit ute och tränat, tycker vi kanske att det är väldigt varmt. Dagen innan, då vi suttit still och läst i flera timmar, tyckte vi kanske att det var kallt, trots att det var samma temperatur i rummet vid båda tillfällena. Vår upplevelse av ett och samma fenomen kan alltså variera från gång till gång.

Slutligen är vår upplevelse kvalitativ, dvs vi kan bara ange hur varmt det är med uttryck som "väldigt varmt", "hemskt kallt" osv. Vi har små möjligheter att formulera exakta lagar för hur verkligheten beter sig med hjälp av sådana kvalitativa observationer. Det torde exempelvis vara svårt, för att inte säga omöjligt, att ta kvadratroten av "väldigt varmt" eller cosinus av "hemskt kallt".

Utifrån våra sinnesupplevelser av värme, kraft etc kan vi emellertid formulera teoretiska begrepp (koncept), dvs teoretiska definitioner av det som orsakar våra sinnesförnimmelser. I fallet värme definierar vi med hjälp av lämpliga fysikaliska lagar ett begrepp som vi kallar temperatur, vilken vi låter vara ett mått på hur varmt det är. Vi kan t ex utnyttja att kvicksilver utvidgar sig vid värmetillförsel för att konstruera en temperaturmätare, och på så sätt få en exakt relation mellan ”värmetillståndet” och kvicksilvrets volym. Vi väljer ett lämplig tillstånd, t ex vattnets fryspunkt som nollpunkt, och bestämmer oss sedan för att vatten kokar vid 100 temperaturenheter. På så sätt har vi både definierat hur mycket en grad är (om vi nu bestämmer oss för att kalla enheten för grad) och kalibrerat vårt mätinstrument. Vårt värmekoncept, temperatur, har nu helt andra egenskaper än vårt ursprungliga percept. Det är objektivt, stabilt och kvantitativt. 20°C betyder alltid samma sak, oberoende av vem som läser av kvicksilvertermometern och när vederbörande gör detta. Dessutom är temperaturbegreppet kvantitativt, dvs avläsningen ger upphov till en numerisk kvantitet, ett mätetal.
Det sistnämnda förhållandet gör att vi får tillgång till det i särklass mest användbara och fantastiska av alla vetenskapliga verktyg, nämligen matematiken, vars betydelse inte kan överskattas.

2. Kausalsamband

Nästa viktiga begrepp är införandet av kausalsamband i våra teorier om verkligheten. Det innebär att vi anser att varje händelse (verkan) har en orsak. Vi menar också att orsaken inträffar före verkan, dvs det som händer i framtiden kan inte orsaka det som sker nu, och det som sker idag kan inte påverka det som hände igår. Orsak och verkan sammankopplas genom s k växelverkningar, vilka överförs genom någon av de fyra naturkrafterna (stark kraft, elektromagnetisk kraft, svag kraft och gravitation).

3. Mekaniska modeller

Genom att använda modeller, hämtade från den av oss med våra sinnen observerbara verkligheten — den makroskopiska verkligheten — kan vi åskådliggöra komplicerade samband. Modeller hämtade från vattenvågor, bollar på ett biljardbord, solsystemets uppbyggnad etc, används för att hjälpa oss att förstå det som händer t ex vid ljusbrytning, i en gasmassa eller i en atom. Vi skall senare se att möjligheterna att använda åskådliga modeller för att beskriva fenomen i mikrokosmos (den atomära verkligheten) är ytterst begränsade. De språkliga begrepp som vi i dessa sammanhang använder — t ex partikel, våg, rotation etc — är oftast hämtade från vardagserfarenheten. Att försöka beskriva atomära fenomen med hjälp av sådana intuitiva termer är att gå utanför dessa termers "kompetensområde". Det är därför egentligen ganska naturligt att modeller av denna typ ger upphov till allehanda paradoxala resultat.

Även den rent matematiska beskrivningen av verkligheten utgör en slags modell — en matematisk modell. Denna lider dess bättre inte av samma svagheter som de mer åskådliga modellerna gör (under förutsättning att den matematiska modellen verkligen avspeglar verkligheten), eftersom matematikens uttrycksmöjligheter inte begränsas av vardagsspråket.

 

Fysikens tre domäner

Den moderna fysiken bygger på tre väsentliga teorier, vilka beskriver tre olika domäner eller områden av verkligheten.

1. Klassisk fysik. Denna teori beskriver den verklighet vi kan iaktta med våra sinnen eller våra sinnen förstärkta med diverse hjälpmedel som kikare, mikroskop etc. Newtons mekanik är en viktig del av teorin för denna domän. Den klassiska teorin för elektromagnetisk strålning och termodynamiken hör också hit. Vi förutsätter här att de hastigheter varmed materiella kroppar rör sig är avsevärt mindre än ljusets. Några av de viktigaste förgrundsgestalterna är Newton, Faraday och Maxwell.

2. Relativitetsteori. Det finns två varianter, den speciella och den allmänna relativitetsteorin. Båda dessa teorier har Albert Einstein som upphovsman. Den speciella relativitetsteorin studerar kroppar som rör sig med extremt hög men konstant hastighet utan gravitation, medan den allmänna teorin studerar accelererade kroppar samt kroppar i gravitationsfält. Relativitetsteorierna används både inom kosmologin och partikelfysiken.

3. Kvantmekanik. Beskriver atomära system (molekyler, atomer och elementarpartiklar). Är relaterad till klassisk mekanik, men ger till stor del helt annorlunda förutsägelser. Dessa är i allmänhet av statistisk natur. Väsentliga bidrag till denna teori har lämnats av Bohr, Schrödinger, Heisenberg, Pauli m fl.

Vi skall nu försöka att översiktligt jämföra dessa olika fysikaliska domäner, och skall för den skull använda oss av nedanstående tabell.

Tabellens dimensionsrad försöker ge oss en idé om de tids- och längdskalor med vilka vi arbetar inom de olika områdena.

Kvantifiering (intimt förbunden med mätning) är, som framgår av tabellen, ett meningsfullt och användbart begrepp inom de tre fysikaliska domänerna.

Inom relativitetsteorin arbetar man med kausala samband (orsak och verkan), medan mekaniska modeller inte är användbara. Inga modeller, hämtade från iakttagelser baserade på sinnesförnimmelser, kan beskriva fenomen som t ex att en kropps massa ökar med dess hastighet.

Inom kvantmekaniken kan vi inte ens tala om orsakssamband i vanlig mening. Vi kan endast förutsäga sannolikheten för att en viss händelse skall inträffa. "Orsaken" ger normalt upphov till ett stort antal möjliga "verkningar". Vi kan inte med säkerhet förutsäga vilken av dessa möjligheter som verkligen kommer att inträffa, utan endast vilken möjlighet som har störst sannolikhet att inträffa. Denna typ av kausalitet skulle vi kunna kalla för "statistisk kausalitet".

Psykologi handlar om mänskliga individers beteenden. Att exakt förutsäga hur en viss individ kommer att handla i en viss given situation torde vara omöjligt. Möjligen kan man kvalitativt grovt uppskatta sannolikheter för olika handlingsalternativ. Sociologi handlar om hur ensembler (stora grupper) av människor beter sig. Verktyget till detta är statistik. Här finns betydligt större möjligheter till användbara förutsägelser, vilket utnyttjas inom samhällsplanering och liknande. Man kan t ex förutsäga hur stor procent av en viss befolkning som kommer att ägna sig åt brott, men man kan inte förutsäga vem (vilken individ) som kommer att bli brottsling. Inom klassisk fysik studerar man hur enskilda partiklar uppför sig. Kvantmekaniken (och även den statistiska fysiken, som t ex termodynamiken) sysslar med hur ensembler av partiklar beter sig. Kvantmekanik och statistisk fysik kan således i viss mening betraktas som fysikens motsvarighet till sociologi, medan den klassiska fysiken motsvaras av psykologi. Givetvis får man inte dra för stora växlar på sådana här analogier, men i någon mån kan liknelser av den här typen öka lekmannens förståelse.
"s" respektive "m" i tabellen står förstås för sekunder och meter.

Utöver de nu nämnda kolumnerna, som svarar mot fysikens tre domäner, finns ytterligare två kolumner i tabellen. De försöker visa vad vi kan förvänta oss, då vi studerar levande varelser. Den första, kallad "Levande organismer", avser studier av växters och djurs beteenden. Det är viktigt att observera att det inte är fråga om fysiologiska mekanismer eller liknande. Självklart är det fullt möjligt att ställa upp mekaniska modeller för t ex hjärtats funktion som pump eller att mäta längd och vikt hos en levande organism. Kolumnen avser i stället organismens beteende som organism, dvs betraktad som en helhet. Kvantifiering innebär i detta sammanhang statistiska mätningar, vilket innebär att deterministiska (säkra) förutsägelser (vilka är möjliga inom den klassiska fysiken och relativitetsteorin) inte kan göras utifrån dessa mätningar. Generellt kan man inte använda mekaniska modeller eller kausalsamband inom denna domän. Visserligen kan man ofta i efterhand förklara varför ett djur reagerade som det gjorde, men man kan aldrig med visshet förutsäga hur djuret kommer att reagera (speciellt inte när det rör sig om högre organismer).

En levande organism utgör en helhet. Försöker vi analysera organismens enskilda beståndsdelar missar vi helheten. Vid en obduktion kan vi kanske uttala oss med säkerhet om det vi observerar, men det är inte längre en levande organism vi då uttalar oss om. Fysik och kemi ger oss bara vissa begränsade perspektiv på en levande varelse. Niels Bohr kommenterade detta en gång så här:

Vi skulle utan tvivel döda ett djur, om vi försökte undersökta dess organ så noggrant att vi kunde beskriva de enskilda atomernas roll i dessa organ. Utifrån detta perspektiv måste existensen av liv ses som ett elementärt faktum, vilket inte kan förklaras, utan som man måste utgå från inom biologin.

Bland läkare brukar man ibland skämtsamt säga, "en kirurg kan allt men vet ingenting, en medicinare vet allt man kan ingenting och en obducent både kan och vet allt, men då är det för sent" (jag äverlämnar åt läsare att fundera ut hur detta skall tolkas). Medan vi ändå är inne på den roliga avdelningen kan jag inte låta bli att citera Djurpsykologins Första Lag, enligt vilken följande gäller:

Om ett djur, av känd och stabil genetisk härkomst, uppföds i en noggrant kontrollerad laboratoriemiljö och sedan utsätts för en exakt beräknad påverkan, kommer djuret att göra precis vad tusan det vill!

Men tillbaka till allvaret. När vi så slutligen kommer till det mänskliga självmedvetandet, dvs vår förmåga att uppleva oss själva som ett jag, är det inte ens möjligt att utföra kvantitativa mätningar. Vi kan inte på något sätt kvantitativt bestämma hur ledsna eller hur lyckliga vi är för att sedan ställa upp matematiska samband mellan dessa "medvetandevariabler".

De olika domänerna kan inte reduceras till varandra. Inget område är mer fundamentalt eller viktigare än något annat. Kvantmekanik är inte "ingenting annat än..." utan utgår från sina egna postulat eller grunder. Varje domän kan ses som en modell av, eller ett perspektiv på, den totala verkligheten. Dessa modeller står inte i strid med varandra utan kompletterar i stället varandra. Den rysk-belgiske fysikern och nobelpristagaren Ilya Prigogine har uttryckt denna komplementaritetsprincip så här:

Världen är mer mångfacetterad än det är möjligt att uttrycka i ett enda "språk". Vi kan inte sammanfatta alla olika aspekter av vår erfarenhet i en enda beskrivning. Det behövs en mångfald beskrivningar, vilka inte kan reduceras till varandra.

Den bakomliggande, absoluta, totala verkligheten är således inte åtkomlig utifrån ett singulärt, vetenskapligt perspektiv (dvs utifrån en viss teori). Vi kan endast beskriva olika aspekter av den med hjälp av olika teorier. Genom att studera verkligheten utifrån flera olika perspektiv (teorier) får vi en djupare förståelse, eftersom dessa olika perspektiv kompletterar varandra.

Då naturvetenskaperna, främst då kanske fysik och kemi, gjort enorma landvinningar genom att arbeta med "verktyg" som kvantifiering, kausala modeller etc, är det kanske inte konstigt att man även inom andra discipliner försökt tillämpa liknande arbetsmetoder. Diverse skolor inom beteendevetenskaper som psykologi och sociologi har därför, tyvärr utan större framgång, försökt ställa upp maskinlika modeller och kausala lagar för mänskligt beteende. Svårigheten att vetenskapligt beskriva människan som människa och inte bara som en biologisk organism visas av följande lilla exempel:

Schimpansen Ola i framsätet på sin lyxiga Mercedes. Vid den här tiden (tidigt 1990-tal) var det status att ha en mobiltelefon och det lär till och med ha sålts atrapper för den som inte hade råd att skaffa sig en riktig mobiltelefon.
I Expressen kunde man den 9/9 1993 läsa om schimpansen Ola som deltagit i en aktietävling vilken startade den 3 augusti. Ola och fem av Sveriges främsta börsanalytiker satsade då 10 000 kr var i fem olika företag. Eftersom Ola inte kunde tala, meddelade han vilka aktier som skulle köpas genom att kasta pil på en börslista (urvalet blev således i viss mening slumpmässigt). Efter en månad hade Olas aktieportfölj ökat i värde med 1 542 kr, vilket var betydligt mer än vad de mänskliga tävlingsdeltagarnas portföljer hade ökat. Schimpansen Ola hade därmed besegrat de professionella börsanalytikerna med god marginal! Aktietävlingen väckte internationell uppmärksamhet och i New York Times kunde man t o m se en bild på Ola (bilden ovan), med ett förnöjt leende sittande i framsätet på en Mercedes (lyxmodell), hållande en mobiltelefon i ena handen.
Ola växte upp på Ölands djurpark och förutom börshaj hann Ola också med en skådespelarkarriär, och deltog i ett antal filmer (bl a en film om Ture Sventon) och även i en teaterpjäs på Stockholms Stadsteater (Strindsbergs Gustaf III). Under ett år bodde han hos en familj i Stockholm. Tyvärr gick det sedan snabbt utför. Två år efter börstävlingen såldes Ola till en djurpark i Thailand, där han tillbringade många år i en liten bur. Huruvida han lever idag är tydligen en öppen fråga. Sorgligt! Jag kan inte säga att jag sympatiserar med hur vi människor behandlar vilda djur. Som själlösa leksaker.

Skillnaden mellan beteendevetenskaper (i det här fallet börsekonomi) och naturvetenskap framgår kanske tydligare än någonsin av detta exempel. Skulle vi låtit Ola konstruera rymdfärjan enligt liknande principer som ovan (t ex kasta pil på Clas Ohlson katalogen), hade naturligtvis aldrig rymdfärjan lämnat startplattan vid Cape Kennedy. Naturvetenskapsmän och ingenjörer är oerhört mycket mer kompetenta när det gäller att konstruera maskiner än pilkastande schimpanser. Att samma sak inte alltid gäller inom områden som psykologi, sociologi eller ekonomi, beror givetvis på att mänskligt beteende inte lika lätt som död materia låter sig fångas i formler och lagar.

Ett annat exempel är nationalekonomin (och liknande), som inte bara styrs av iskall matematik utan där också människans fria (och oförutsägbara) vilja är en faktor. Hittills har ingen ekonomisk teori lyckats förutsäga någon av de dramatiska ekonomiska förändringar som skett de senaste 100 åren (t ex depressionen på 1930-talet, börsbubblan runt år 2000 etc). Efter sådana stora ekonomiska förändringar kommer ekonomerna i efterhand med teorier som man menar kan förklara varför det gick som det gick. Men vid nästa stora ekonomiska förändring så står ekonomerna där lika frågande och handfallna som förra gången och förstår inte vad som hände.

Det är anmärkningsvärt att fastän fysikerna under ganska lång tid insett att man inte ens inom fysikens alla områden kan använda samma arbetsmetoder, så försöker trots detta många biologer, sociologer och psykologer fortfarande använda den klassiska fysikens mekaniska metoder inom sina egna discipliner. Till stort men för deras respektive discipliner. Psykologen Harold Morowitz har kommenterat denna tendens på följande sätt (han talar visserligen om biologer här men det han skriver gäller givetvis i ännu högre grad psykologer och psykiatriker och nationalekonomer):

Vad som hänt är att biologerna, som en gång räknade med att det mänskliga medvetandet hade en privilegierad ställning i naturens hierarki, stadigt och obönhörligt närmat sig den hårdnackade materialism som kännetecknade 1800-talets fysik. Samtidigt har fysikerna, ställda inför ovedersägliga experimentella bevis, rört sig bort från strikt mekaniska modeller av universum i riktning mot ett synsätt där medvetandet antas spela en väsentlig roll i alla fysikaliska förlopp [Morowitz tänker här på kvantmekaniken]. Det är som om de båda disciplinerna färdas på snabbgående tåg som rusar fram i motsatta riktningar och inte märker vad som pågår på det andra spåret.

Du kan läsa mer om vetenskap och tro i: Ett exempel på inkonsekvens

Tillbaka till Vetenskap och tro.


© Krister Renard