FILOSOFIA DELLA SCIENZA Antirealismo: strumentalismo Argomento della sottodeterminazione

Realismo e antirealismo scientifico • Realismo e antirealismo coincidono per quanto riguarda le

entità osservabili: la scienza spiega il loro comportamento e produce teorie vere

• Per quanto riguarda le entità non osservabili le posizioni divergono

• Realismo: anche le entità non osservabili postulate da una teoria scientifica esistono e la teoria fornisce una descrizione vera del mondo a tutti i livelli

• Antirealismo: le teorie descrivono solo nella parte osservativa. Per il resto, la loro funzione è quella di strumenti per spiegare e prevedere. I costrutti teorici non sono reali.

[A. Osiander], Ad lectorem de hypothesibus huius operis, Praefatio, in N. Copernici, De revolutionibus orbium coelestium, 1543 Io non dubito affatto che alcuni uomini eruditi, essendosi ormai diffusa la notizia della novità delle ipotesi di quest'opera che rende la Terra mobile e pone immobile il Sole al centro dell'Universo, siano fortemente indignati e pensino che non si debbano turbare le discipline liberali, ben fondate ormai da lungo tempo. Se tuttavia essi volessero esaminare in modo accurato la cosa, essi troverebbero che l'autore di quest'opera non ha fatto niente che meriti biasimo. È compito dell'astronomo infatti comporre, mediante un'osservazione diligente ed abile, la storia dei movimenti celesti e quindi di cercarne le cause ovvero, poiché in nessun modo è possibile cogliere quelle vere, di immaginare ed inventare delle ipotesi qualsiasi sulla cui base questi movimenti, sia riguardo al futuro sia al passato, possano essere calcolati con esattezza conformemente ai princípi della geometria. E questi due compiti l'autore di quest'opera li ha assolti egregiamente. Poiché infatti non è necessario che queste ipotesi siano vere e neppure verosimili, ma basta questo soltanto: che esse offrano dei calcoli conformi all'osservazione. A meno che qualcuno non sia cosí ignaro di ottica e geometria da ritenere verosimile l'epiciclo di Venere e da considerarlo la causa per cui Venere ora segue ora precede il Sole di quaranta parti di cerchio [gradi] e piú.

Chi non vede infatti che una volta ammesso ciò ne segue necessariamente che al perigeo il diametro della stella dovrebbe apparire quattro volte piú grande e il corpo stesso piú di sedici volte piú grande che nell'apogeo? Ma questo va contro tutta l'esperienza di secoli. Ci sono tuttavia in questa scienza cose non meno assurde che però non è necessario esaminare adesso in questa sede. Risulta infatti abbastanza chiaro che tale arte, in modo semplice e totale, ignora le cause dei movimenti irregolari dei fenomeni celesti. E se quindi ne escogita qualcuna con l'immaginazione - e ne escogita moltissime - essa non le escogita affatto per persuadere qualcuno che le cose stanno cosí, ma solo perché vi si possa fondare un calcolo esatto. Ora, come si offrono differenti ipotesi per spiegare uno stesso movimento di un corpo celeste (come, per il moto del Sole, l'eccentricità e l'epiciclo), l'astronomo adotterà di preferenza quella che può essere compresa piú facilmente. Il filosofo forse richiederà in piú la verisimiglianza: ma nessuno dei due comprenderà o insegnerà qualcosa di certo a meno che non gli sia rivelato per rivelazione divina. Lasciamo dunque che anche queste nuove ipotesi siano conosciute tra le antiche, nient'affatto piú verisimili, tanto piú che sono ammirevoli e facili a un tempo e portano con sé un tesoro immenso di osservazioni dottissime. E che nessuno, in ciò che concerne le ipotesi, si aspetti dall'astronomia nulla di certo, dal momento che essa non può darci niente di simile, in tal modo eviterà di abbandonare questa disciplina piú ignorante di quando vi si era accostato, per aver considerato come vere cose che erano state elaborate per uno scopo differente. (La rivoluzione scientifica: da Copernico a Newton, a cura di Paolo Rossi, Loescher, Torino, 1973, pagg. 186-188)

Antirealismo strumentalista le entità non osservabili sono UTILI FINZIONI per prevedere e spiegare “l’atomo di sodio, nel suo isotopo più comune, ha 11 protoni e 11 elettroni” non è nè vero nè falso L’ente inventato, chiamato “sodio”, con tutte le sue caratteristiche, permette di spiegare il dissolvimento del sale in acqua come anche vari fenomeni biologici (ad esempio il funzionamento dei neuroni).

George Berkeley • George Berkeley Treatise concerning the Principles of

Human Knowledge (1710) - Obietta a Newton che le forze in meccanica sono

analoghe agli epicicli in astronomia: sono utili costruzioni matematiche che servono a calcolare i moti dei corpi

-  “non hanno una essenza stabile nella natura delle cose ed esse dipendono dalla nozione del definiente, per cui la medesima cosa può essere spiegata in diverso modo”.

Antirealismo - strumentalismo •  Le leggi scientifiche non sono come carte geografiche, in

cui ogni elemento corrisponde a un elemento della realtà • Non tutti i termini di una teoria scientifica si riferiscono a

entità conoscibili indipendentemente dalla teoria stessa • Queste entità dipendenti dalla teoria non esistono al di

fuori della teoria: sono strumenti •  Lo scopo delle teorie scientifiche non è la verità, ma la

spiegazione e previsione efficace

Convenzionalismo • Antrealismo convenzionalista: alcuni termini teorici

ricevono significato dagli enunciati teorici in cui figurano. La teoria fissa il significato dei termini.

• Gli enunciati teorici che fissano il significato dei termini sono veri per convenzione

• Esempio: l’aritmetica. Gli assiomi di Peano fissano il significato di “numero naturale”. A questo punto non ha senso chiedersi se i numeri esistono. Gli assiomi sono veri non perché corrispondono a qualche realtà extralinguistica, ma in virtù del significato dei termini che li compongono.

11

Parentesi “logica”: gli assiomi di Peano

1.  0 è un numero naturale. 2.  Ogni numero naturale a ha un successore,

denotato da a + 1. 3.  Non c’è nessun numero naturale il cui

successore sia 0. 4.  Numeri naturali distinti hanno successori

distinti: se a b, allora (a + 1) (b + 1). 5.  Se una proprietà è posseduta dallo 0 e

anche dal successore di qualunque numero naturale da cui sia posseduta, allora è posseduta da ogni numero naturale

≠ ≠

Antirealismo convenzionalista

Antirealismo convenzionalista •  Leggi della dinamica di Newton: come provarle o

confermarle? Non si provano nè si confermano. •  In particolare,consideriamo il principio di inerzia

generalizzato, “l'accelerazione di un corpo non dipende che dalla posizione di questo corpo e dei corpi vicini e dalle loro velocità”

• Secondo Poincaré, il principio fissa il significato del termine “moto inerziale”.

•  E’ vero come è vero l’enunciato “uno scapolo è un uomo adulto non sposato”. E’ un enunciato analitico.

La geometria euclidea

• Carattere universale e necessario (apriori) ma anche ampliativo (sintetico) degli assiomi di Euclide:

•  Tra due punti qualsiasi è possibile tracciare una ed una sola retta.

• Si può prolungare una retta oltre i due segni indefinitamente. • Dato un segno e una lunghezza, è possibile descrivere un

cerchio. •  Tutti gli angoli retti sono uguali. • Se una retta che taglia due rette determina dallo stesso lato

angoli interni minori di due angoli retti, prolungando le due rette, esse si incontreranno dalla parte dove i due angoli sono minori di due retti.

Il quinto postulato

Se una retta che taglia due rette determina dallo stesso lato angoli interni minori di due angoli retti, prolungando le due rette, esse si incontreranno dalla parte dove i due angoli sono minori di due retti.

La geometria ellittica

• Sia la geometria ellittica che l’iperbolica mantengono i primi 4 assiomi ma modificano quello sulle parallele.

•  La geometria ellittica afferma che non esistono “linee” parallele e due qualunque rette si incontrano se continuate indefinitamente. Linea sostituisce “linea retta”

La negazione del 5 postulato euclideo

Qualunque coppia di linee rette si interseca in due punti: le “linee r e t t e ” s u u n a superficie ellittica si incontrano: non ci s o n o p a r a l l e l e (ovvero “linee rette” c h e n o n s i incontrano, nel senso di Euclide)

Il convenzionalismo di Poincaré

Due possibilità alternative: • Lo spazio ha una geometria vera ma non la possiamo scoprire e siamo costretti a una scelta convenzionale;

• Lo spazio non ha una geometria (non ci sono fatti da scoprire circa la natura euclidea o non-euclidea) e la convenzione è tutto ciò che c’è

• Per un neopositivista, tra queste due alternative non c’è alcuna differenza, perché postulare fatti che non riusciremo mai a scoprire è privo di senso, o comunque superfluo

Geometrie come esempio di sottodeterminazione delle teorie da parte dei fatti (vedi argomento di Quine, segue)

•  “nessun esperimento sarà mai in contraddizione con il postulato euclideo e nessun postulato sarà in contraddizione con il postulato di Lobachevski” (Poincaré, Scienza e ipotesi, 1903)

perché essere antirealisti? Uno degli argomenti a favore dell’antirealismo è l’induzione pessimista di Larry Laudan (1981) La storia della scienza ci permette di enumerare diversi casi di teorie predittive e apparentemente utili, che però si sono rivelate false. Queste teorie contengono termini teorici che ora sappiamo essere privi di riferimento. Ne segue per semplice induzione che anche le presenti teorie e la prossima teoria sarà falsa e i suoi termini privi di riferimento (vedi l’esempio del flogisto e dell’etere)

Possibile risposta • Nella storia della scienza non ci sono così tanti casi in

cui teorie ritenute indubitabili si siano poi rivelate totalmente false. Piuttosto, ci sono casi in cui i fallimenti predittivi o di conferma hanno spinto a modificare qualche parte della teoria.

• Se tra le nuove e le vecchie teorie esistono elementi di continuità, cioè parti della teoria non modificate, allora quello che possiamo concludere per induzione è che le nostre teorie oggi saranno soppiantate in parte da teorie comunque in accordo con esse su un nucleo comune.

22

WILLARD V.O. QUINE Quine, W.V.O. (1951), "Two Dogmas of Empiricism," The Philosophical Review 60: 20–43. Reprinted in his 1953 From a Logical Point of View. Harvard University Press.

-  Olismo della conferma -  Argomento della sottodeterminazione

Rete teorica e piano dell’osservazione [Feigl 1970]

“Due dogmi dell’empirismo” • Con argomenti di filosofia del linguaggio, Quine mette in

discussione la differenza tra enunciati veri in virtù dell’esperienza (osservativi) ed enunciati veri solo in virtù del significato (postulati teorici”.

• Sostiene che la nozione di “vero in virtù del significato” non è chiara e non è utilizzabile (ha una spiegazione circolare)

• Per il nostro discorso su realismo e antirealismo, non ci occupiamo di questa parte dell’argomentazione, ma solo della sua conclusione: l’olismo della conferma

Empirismo senza dogmi • «Sembra che alcuni asserti, pur se intorno ad oggetti fisici e non ad esperienze sensoriali, siano particolarmente pertinenti all'esperienza sensoriale (e in modo selettivo: certe asserzioni a certe esperienze, altre ad altre).

• Tali asserti, segnatamente concernenti esperienze particolari, li rappresento come vicini alla periferia. Ma in questa relazione di "pertinenza" io non vedo niente più che una libera associazione che riflette in pratica il fatto che con una certa probabilità preferiremo modificare una certa proposizione piuttosto che un'altra in caso di qualche esperienza contraria.»

25

Empirismo senza dogmi •  «la nostra naturale tendenza a turbare il meno possibile il

sistema nella sua interezza ci condurrebbe a dirigere la nostra revisione su quelle particolari asserzioni concernenti case di mattoni o centauri. Si ha l'impressione perciò che queste proposizioni abbiano un riferimento empirico più preciso di quanto non lo abbiano le proposizioni altamente teoriche della fisica o della logica o dell'ontologia. Si possono considerare codeste proposizioni come poste quasi al centro dell'intera rete, volendo dire con ciò semplicemente che vi si impongono ben pochi rapporti preferenziali con i dati sensoriali particolari.»

26

Cioè: • Se l’esperienza smentisce una previsione della teoria,

possiamo in linea di principio apportare modifiche in diversi punti della teoria

• Di fronte a un esperimento che non ripete il risultato, perché non cambiamo la logica e il principio del terzo escluso? Semplicemente per ragioni pratiche: per abitudini e interessi

• Nessun enunciato della teoria è immune da correzioni, neanche la matematica, la logica, e gli asserti su entità inosservabili

27

Formalmente Se T e Aux1 e Aux2 e Aux3..e Auxn, allora Obs Non Obs àAllora non (T e Aux1 e Aux2 e Aux3..e Auxn) àAllora non T o non Aux1 o non Aux2 o non Aux3..o non Auxn T = teoria Aux1..Auxn = ipotesi ausiliarie Obs = osservazione (enunciato osservativo che esprime un fatto che la teoria prevede) --

28

29

Conclusioni del saggio •  «La scienza è un prolungamento del senso comune, e si

serve dello stesso espediente del senso comune: amplia l'ontologia per semplificare la teoria.»

•  «Il margine del sistema deve mantenersi sempre in accordo con l'esperienza; il resto, con tutti i suoi miti accurati o le sue fantasie, ha come obiettivo la semplicità delle leggi.»

•  «Le questioni ontologiche in questo senso sono sullo stesso piano delle questioni della scienza naturale.»

30

Olismo della conferma. Quine. «le nostre proposizioni sul mondo esterno si sottopongono la tribunale dell’esperienza sensibile non individualmente ma solo come un insieme solidale. […] L’unità di misura della significanza empirica è tutta la scienza nella sua globalità»; Quine paragona la scienza ad un campo di forza, che tocca l’esperienza solo ai suoi margini periferici: ogni enunciato della scienza (sia gli enunciati che si trovano alla periferia, cioè in contatto con l’esperienza, sia quelli che sono più centrali, come gli enunciati della logica e della matematica), può essere messo in dubbio e revocato, se ciò contribuisce ad un miglior equilibrio complessivo.

Olismo della conferma: Quine

L’esperienza determina il campo di forza in modo così vago che è lasciata ampia libertà nello scegliere quale parte modificare: la scienza è cioè «sotto-determinata» dall’esperienza, non è cioè da essa completamente determinata. La stessa distinzione fra enunciati più vicini all’esperienza ed enunciati più lontani è solo una distinzione di grado, e dipende dalla tendenza pragmatica a modificare più facilmente certe parti anziché altre.

(W. V. O. Quine, Due dogmi dell’empirismo , in Id. Il problema del significato, Roma, Ubaldini, 1966, pp. 40-1).

Conclusioni per il dibattito • Cambia la concezione della struttura di una teoria

scientifica •  L’immagine del campo di forze sostituisce quella della

gerarchia di enunciati (dai più teorici ai dati) • Se è sempre possibile modificare qualche parte della

teoria a fronte dell’esperienza, allora esistono diverse teorie compatibili con l’esperienza

• Vale a dire che l’esperienza SOTTODETERMINA le teorie

33

Olismo della conferma: Duhem prima di Quine

Come notava il fisico francese Pierre Duhem (1861-1916) nella sua opera La teoria fisica del 1906, “un esperimento fisico non può mai condannare una singola isolata ipotesi, ma solo un intero corpo teorico”. In altre parole, le predizioni implicate da una teoria scientifica non derivano mai da singole ed isolate ipotesi, ma sempre da un insieme di ipotesi, ed è questo insieme ad essere eventualmente in contraddizione con il risultato dell’esperimento.

A illustrazione del problema che nasce riguardo al valore falsificante degli esperimenti, Duhem discute un caso realmente

avvenuto e da molti considerato come un esperimento cruciale per quanto riguarda la teoria della luce.

Il contesto storico è rappresentato dal dibattito tra i sostenitori di due teorie rivali sulla natura della luce: •  la teoria corpuscolare, attribuita a Newton, che vedeva la

luce come un flusso di minuscole particelle in rapido movimento

•  la teoria ondulatoria, dovuta in buona parte all’olandese

Christiaan Huygens (1629-1695), che vedeva la luce come una perturbazione a onda che si propagava attraverso un mezzo etereo che permeava tutto lo spazio.

Un esempio

La teoria corpuscolare prevedeva che la velocità della luce nell’acqua sarebbe risultata maggiore a quella nell’aria, la teoria ondulatoria prevedeva che sarebbe stata minore

L’esperimento, condotto dal fisico francese Léon Foucault (1819-1868), era allestito in modo tale che la predizione derivata dalla teoria corpuscolare era esprimibile dall’enunciato singolare “la macchia priva di colore appare a destra di quella verdastra” mentre la predizione derivata dalla teoria ondulatoria era esprimibile dall’enunciato “la macchia priva di colore appare a sinistra di quella verdastra”

Quando l’esperimento fu portato a termine, si determinò di fatto che la luce si era mossa più lentamente nell’acqua che nell’aria, e furono in molti a interpretare questo risultato come una definitiva confutazione dell’ipotesi corpuscolare. Ma la situazione, come osserva Duhem, non è così

semplice. La teoria corpuscolare, dalla quale segue che la luce si muove più rapidamente nell’acqua che nell’aria, comprende una serie di assunzioni oltre a quella secondo la quale la luce consiste di particelle (come ad esempio l’assunzione che le particelle di luce si attraggono e respingono a vicenda, ma con forze che risultano trascurabili se le particelle sono molto vicine tra loro). È la congiunzione di queste ipotesi ad essere falsificata dall’esperimento, non necessariamente l’ipotesi che la luce consista di particelle.

Ciò che risulta è quindi la falsificazione della congiunzione dell’ipotesi I con l’insieme di assunzioni ausiliari A. Questo significa tre possibili situazioni: 1) l’ipotesi I è falsa; 2) una o più assunzioni dell’insieme A sono false; 3) sia I sia una o più assunzioni dell’insieme A sono false. La falsità dell’ipotesi I rappresenta quindi solo una delle tre possibilità.

Come si fa a sapere se ad essere stata falsificata dall’esperimento sia l’ipotesi messa alla prova e non piuttosto qualche altra assunzione nell’insieme A?

Ma si può essere ancora più radicali e, seguendo Quine, includere nell’insieme di assunzioni ausiliari A anche le leggi della logica e dell’individuazione metafisica, e così inserire l’ulteriore possibilità che ad essere falsificata sia solo la logica mentre tutte le assunzioni fisiche sono corrette.

“GAVAGAI”!

41

“Gavagai!” (Word and Object, 1960) • Esperimento mentale di traduzione radicale • Passa un coniglio e il parlante nativo dice “Gavagai!” •  Traduciamo “coniglio” (“passa un coniglio/ecco un

coniglio”) • Ma perché non “parti non staccate di coniglio”, “stadi

temporali di coniglio”, “porzione di coniglità”?

SOTTODETERMINAZIONE DELLE TEORIE • Se è vero che l’attribuzione di significati ai termini di un

linguaggio ha sempre un carattere olistico, allora lo stesso sotto-insieme di risultati empirici può essere inquadrato sotto differenti teorie, che riguardino (oltre al sotto-insieme in questione) altri specifici sotto-insiemi di risultati (oppure, teorie che si ispirino ad altri assunti di carattere generale).

• Accettare una teoria, piuttosto che un’altra, significa scegliere una certa ontologia, una certa rappresentazione del mondo.

•  Tutta l’evidenza empirica non ci consente di scegliere un’ontologia rispetto a un’altra; piuttosto, ci facciamo guidare da altri criteri formale, ideologico, psicologico, pratico

L’argomento della sottodeterminazione • Due teorie T’ e T* si dicono empiricamente equivalenti se

esprimono o implicano le stesse asserzioni riguardo alla realtà osservabile.

• Per ogni teoria scientifica T è possibile formulare un insieme di teorie empiricamente equivalenti ma incompatibili riguardo alle asserzioni non osservative.

• Dunque l’osservazione non può giustificare l’accettazione di T rispetto alle possibili alternative.

• Dunque l’accettazione di nessuna teoria T è giustificata.

Teorie empiricamente equivalenti • Prendiamo un qualsiasi enunciato non osservativo A, ad

esempio «i fantasmi hanno cinque dita» e la sua negazione –A, «i fantasmi non hanno cinque dita».

• Consideriamo un’arbitraria teoria T • Chiamiamo TA l’unione di T con A, e •  chiamiamo T-A l’unione di T con –A

•  Le due teorie TA e T-A sono empiricamente equivalenti e incompatibili rispetto agli enunciati non osservativi.

• 

46

• Gli antirealisti possono sostenere che i dati osservabili sottodeterminano le teorie scientifiche :

T T’

Dati osservabili

SE QUESTO E’ VERO L’ANTIREALISMO HA UNA BUONA RAGIONE

Possibile risposta 1 •  TA e T-A hanno molto in comune: differiscono solo per

l’inclusione di A e di –A. •  I dati osservativi non possono fornire basi per accettare

l’una o l’altra in blocco. •  Tuttavia, non si esclude che i dati osservativi possono

giustificare indirettamente ciò che TA e T-A hanno in comune, cioè la teoria di partenza T.

Possibile risposta 2 • Perché esistano casi di teorie empiricamente equivalenti

ma incompatibili riguardo agli enunciati non osservativi, occorre assumere una distinzione precisa tra enunciati osservativi e non.

• Non ci sono buoni esempi di sottodeterminazione teorica in storia della scienza. Per averne dovremmo poter identificare, per ogni teoria, l’insieme di tutti gli enunciati osservativi e distinguerli da quelli non osservativi, considerando gli strumenti dell’epoca.

• Questo non rende l’argomento invalido, ma meno presuasivo.