(glavne točke predavanj)

predavatelj: red. prof. dr. Igor JERMAN

obseg predavanj: 20 ur

Literatura:

Téma: pojem znanosti o znanosti

Pojem znanosti

Ali je znanost enotna, ali gre za več znanosti? Znanost je družinski pojem, ki obsega sorodne discipline, ki jih težko povsem enotno definiramo zaradi velikih medsebojnih razlik, naprimer razlika med zgodovino in fiziko. Nekatere znanosti imajo npr. zelo izdelano metodologijo in visoko teoretičnost, medtem ko druge še niso tako izdelane.

Razlika med znanstvenim mišljenjem in vsakdanjim izkustvom

Razvoj znanstvenega mišljenja

Predznanstveno obdobje

Človek predznanstvenega obdobja je torej prvič, iskal vzrok za pojave tega sveta zunaj njega samega in drugič, ni še imel prave predstave o zakonitosti, saj se je svet v njegovi predstavi vrtel predvsem po volji nadnaravnih bitij. Tudi v primeru, da je prišel do pomembnih tehničnih ali astronomskih odkritij tega ni utemeljeval z neko teorijo, temveč je šlo bolj za recepturo utemeljeno na izkušnjah. Etika takratnih ljudi je temeljila na vrednostnem sistemu mitologije in ni bila naklonjena spoznanju, raziskovanju.

Rojstvo teoretičnega (znanstvenega) mišljenja

Za nadaljnji razvoj znanstvenega mišljenja sta bila pomembna Heraklit (oče dialektike, njegov rek: "Vse teče") in Parmenid iz Eleje (oba sta delovala okoli leta 500 pr.n.št.). Prvi je kot osnovo vsega videl spreminjanje (seveda urejeno po nespremenljivem zakonu), drugi pa nespremenljivo in brezprostorsko Eno. Trdil je, da sta prostor in čas zgolj iluziji čutov, le videz. To kar je bilo enemu počelo vsega, je bilo drugemu neresnično. Da bi spravili obe načeli med seboj, so nadaljnji in sočasni filozofi razvili tretjo filozofsko smer: atomizem oziroma elementarizem.

Atomizem in elementarizem

Posebno pomemben za vzpostavljanje vrednostnega sistema znanosti je bil Pitagora (580-500 pr.n.št), utemeljitelj matematičnega atomizma. Njegov temeljni nazor je bil, da je v osnovi vseh stvari število in matematična načela počelo vsega bivajočega. Vsaka stvar ima svoje število in to je zadnje, kar si lahko od česarkoli odmislimo. števil se ne da poljubno deliti, obstaja enota (monada) in iz njih je sestavljeno vse ostalo. Numerično monado predstavlja število 1, geometrijsko pa točka. Svet naj bi bil zgrajen geometrijsko na podlagi harmoničnih številskih razmerij. Pitagorejska misel je pomembna še danes, saj še danes skušamo razumeti svet skozi očala matematičnih struktur. Demokrit (460-370 pr.n.št) je pitagorejske geometrijske točke razlagal kot snovne atome. Vse stvari so njihova kombinacija, pri čemer jih ne vodi nobena zunanja sila, niti Bog, temveč le slepa nujnost, čemur pravimo determinizem. Tako je gledal tudi na življenje oziroma na organizme. Njegov atomizem je nekoliko modificiral Epikur (341-270). Ukinil je strogi determinizem in se zavzel za možnost samohotnih (naključnih) odklonov atomov od sicer začrtanih poti.
Atomizem v taki ali drugačni različici je postal osnovna paradigma (teoretično idejni vzorec) za znanstveno razumevanje in razlago sveta in to v veliki meri ostal do danes. Tudi danes nas v najrazličnejših znanstvenih disciplinah zanimajo osnovni delci (pa čeprav jih ne imenujemo več atomi). Pri tem se je izoblikovala posebna metodologija raziskovanja in razlage. Prvič, ko se lotimo nekega novega sistema, ga skušamo najprej površno analizirati in videti, koliko je podoben čemu že znanemu. V drugem koraku skušamo sistem razstaviti na njegove osnovne elemente, ki jih (vsaj zaenkrat) ne nameravamo deliti naprej. Temu - kot tretji korak - sledi analiza osnovnih elementov in njihovih lastnosti. Ko nam je to dodobra poznano, poskušamo - četrti korak - raziskati osnovne načine interakcij med elementi sistema. Študiramo na primer, kako se vedejo majhne skupine elementov, kako se odzivajo na zunanje dražljaje ipd. V petem koraku skušamo razumeti cel sistem kot kompleksno interakcijo od nas izbranih in analiziranih elementov. Atomistični način mišljenja se začenja lomiti v nekaterih disciplinah fizike (npr. kvantna mehanika, kjer se kažejo osnovni elementi bolj kot interakcije in ne kot klasično pojmovani atomi). Atomističen način mišljenja močno obvladuje tudi na biologiji temelječe discipline, o čemer bomo še govorili.

Vrh antične filozofije

Sokrat (470-399 pr.n.št) je bi učenec enega od sofistov in je tako temeljil na njihovih načelih. Tako se je začel spraševati o temeljih samega spoznanja. Razvil je metodo indukcije (posploševanja), ki naj bi dala trdno spoznanje, in postavil pojem pojma, kar predstavlja še danes dva temeljna kamna sodobnih rekonstrukcijskih znanosti in logike ter se ukvarjal z etiko. Pri človeku je dobro videl v védnosti, znanju, obvladanju. Lahko rečemo, da je bil utemeljitelj intelektualistične etike, ki je označevala antiko in je postavljala spoznanje na piedestal vrlin.

Platon (427-347 pr.n.št) je bil Sokratov učenec. Njegova glavna teza je bila, da obstajata dva svetova: svet idej in izkustveni svet, pri čemer je prvi nadrejen drugemu (idealistični dualizem). Ideje so razumsko spoznavne ter so brez teže, se ne spreminjajo in so brezprostorske. Po njih se vzorčijo stvari v pojavnem svetu. Poleg tega je razvil spoznavno teorijo in ugotovil, da imamo dva nivoja spoznanja. Prvo je čutno (nižja oblika), ki ni zanesljivo in daje le domnevo o stvarnosti, višja oblika spoznanja pa je spoznanje trajnega v bivajočem. Pot do te druge ravni je videl le preko prve. Precej je prispeval k razvoju logike, razvil je naprimer metodo dokazovanja, način delitve pojmov, oblikoval zakon prepovedanega protislovja ipd. V sodobni znanosti imajo zakoni v marsičem značaj Platonovih idej, saj nimajo ne mase, ne razsežnosti in se ne razvijajo. So pa seveda tudi razlike, saj so bile Platonove ideje v posebnem svetu, medtem ko pojmujemo zakone kot sestavni del pojavnega sveta. V povezavi s pitagorejskim naukom o primarnosti števil govorimo o pitagorejsko platonistični paradigmi (osnovnem idejnem pogledu, nazoru), ki v veliki meri obvladuje sodobno znanost.

V vrh antike sodi še Aristotel, (384-322 pr.n.št). Aristotel je bil verjetno najbolj vsestranski filozof antike. Izoblikoval se je kot neusmiljen kritik svojega učitelja - Platona. Predvsem je kritiziral njegov strogi dualizem, to je ločenost stvarnosti na dva temeljno različna svetova: svet idej in pojavni svet. Trdil je, da morajo biti ideje deležne stvarem in pojavom. Podobno stališče do zakonov je v praksi zavzela tudi znanost.

V skladu s svojo večjo "prizemljenostjo" od Platona je Aristotel trdil, da je posamično (konkretno) primarno, medtem ko so splošni pojmi (abstraktno) sekundarni. Tudi ta usmeritev je v nadaljevanju, zlasti v srednjem veku kot t.im. nominalizem, omogočila uveljavitev znanosti proti cerkvenemu dogmatizmu.

Aristotel je bil pomemben tudi zaradi analize osnovnih tipov vzrokov. Tako je razločil naslednje štiri tipe: 1.) materialni vzrok, to je možnost, da nekaj nastane, naprimer glina pri kipu; 2.) učinkujoči vzrok ali gibalni vzrok oziroma mehanični, naprimer gnetenje gline; 3.) formalni ali dejavnostni vzrok; naprimer kiparjeva zamisel kipa in 4.) smotrnostni vzrok (cilj, namen kot vzrok; kiparjev namen, kaj hoče s kipom izraziti). Njegova analiza vzrokov je še vedno aktualna. Zelo pomemben prispevek je dal Aristotel tudi na področju logike, kjer je izdelal celo aksiomatski sistem in uvedel formalni jezik. Lahko bi rekli, da je bil prvi pravi znanstvenik in ne le filozof. Izdelal je tudi prvo metodo raziskovanja in razlage, v kateri je trdil, da je treba iti od posameznih zaznav preko indukcije do principov razlage, od slednjih pa lahko preko dedukcije (logično pravilnega sklepanja) izpelujemo posamezna dejstva. Tudi ta metoda je v osnovi še vedno ohranjena, s tem da so se na njeno podlago od srednjega veka naprej dodajali nekateri novi elementi.

Svojo genialno raziskovalno sposobnost je usmeril tudi na življenje. Tako je ne le razmišljal o njem, temveč tudi praktično raziskoval organizme ter jih celo uvrstil v poseben sistem, ki je bil davno pred Lamarckom že nekakšna slutnja evolucionizma. Trdil je, da organizme obvladuje notranja smotrnost (smotrnostni vzrok). V njih je videl na delu poseben princip, psiho (psyche, gr. dih) ali po naše dušo. Tako je ločil vegetativno dušo pri rastlinah, ki omogoča le rast in življenje, animalično dušo pri živalih (ta omogoča že gibanje) in racionalno dušo pri ljudeh, ki omogoča mišljenje.

Oblikovanje dveh različnih pogledov na naravo življenja

Obdobje, ki je sledilo (helenizem), z vidika razvoja temeljev znanstvenega mišljenja ni bilo več tako pomembno. Omenili bi le, da je v tem obdobju stoik Hrizip (280-209) izdelal aksiomatski sistem t.im. stavčne logike (5 aksiomov), ki je mnogo kasneje postala osnova Boolove algebre in moderne dvovrednostne simbolne logike. Ta logika je osnova delovanja računalnikov (glej poglavje o logiki - peto poglavje).

Krščanska filozofija

Filozofi te dobe so dopolnili Aristotelovo raziskovalno metodologijo. Trdili so, da je treba preko indukcije, to je posploševanja na podlagi posamičnih raziskanih primerov, dobljena spoznanja oziroma principe razlage podvreči nadaljnjim eksperimentom oziroma preizkusom. Tudi to velja kot metodološko načelo še danes.

Novi vek

S tem so bili postavljeni temelji naravoslovne znanosti in znanosti nasploh. Znanost je dosegla enega od svojih velikih vrhov, uspeh mehanike in na njej temelječe razlage narave in njenega gibanja pa so vzpodbudile močno vero v sposobnost znanosti, da lahko v načelu razloži čisto vse in da ima že vse bistvene odgovore na temeljna naravoslovna vprašanja. Kasnejši čas je to prepričanje ovrgel.

Vprašanja za razmišljanje in povezovanje

Razvoj biološke misli

Renesančni pogled na življenje

Tu zlahka prepoznamo, da je prednjačil smotrnostni vzrok, saj naj bi vse bilo posledica stvarnikovega namena, naloga znanosti pa odkriti ga. Ker se smotrnostni vzrok povezuje z inteligenco (namen ima lahko samo neko inteligentno bitje), ima renesančni pogled na življenje (biologije kot znanosti takrat še ni bilo) močne stične točke z mitološkim načinom mišljenja.

Pogled na življenje v začetku novega veka

V zaledju tega obdobja se je vseeno gojila tudi vitalistična misel, da vodi živa bitja posebna inteligenca ali višja sila. Ta naj bi bila povsem drugačna od znanih sil narave in naj bi vsebovala namen. Nekateri naravoslovci so to odkrivali v pravilnih geometrijskih oblikah (npr. satovju čebel). Posebnega vpliva na razvoj takratne biologije to ni imelo.

Organicistično obdobje na prehodu 18. v 19. stoletje

Poleg teh dveh mislecev so vplivala na renesanso organicistične misli v biologiji tudi konkretna odkritja o vzajemnem delovanju organskih sistemov. Glavna odlika tega obdobja je bila ideja o notranji usklajenosti funkcij in o usklajenosti zgradbe organizmov. Tako so znanstveniki zopet iskali paralele med organizmi, homologije in analogije (podobno kot v renesansi, vendar na mnogo višji ravni). Najpomembnejši biolog tega obdobja je bil Lamarck (1744-1829). Med drugim je neposredno vplival na osamosvojitev biologije od naravoslovja. V organizmih je predvsem skušal videti organizacijo. Notranja organizacija naj bi določala odnose med deli in bila odgovorna za zunanjo strukturo (glavno raziskovalno raven prejšnjih dveh obdobij). Organizem je integrirana celota funkcij in organov. Poleg tega je v ozadju organizacje neki namen, telos, česar v neživi naravi ni. Tako nastane ostra ločnica med obema, kar omogoči oddelitev biologije od naravoslovja. Ciljnost naj bi gnala organizme v njihovem gibanju in razvoju, medtem ko je pri neživi naravi za to odgovoren mehanski vzrok.

V zaledju te glavne paradigme pa se je proti sredini 19. stoletja zopet začela redukcionistična misel v obliki celične teorije življenja (Schleiden, Schwan). Celica naj bi imela vse osnovne funkcije organizma (organizem v malem), zato organizmi niso neke edinstvene celote, temveč le celični agregati. Pri spolnem razmnoževanju tudi dejansko nastanejo še tako veliki organizmi iz ene same celice - zigote.

Ponovni vzpon redukcionističnega pogleda

Velik udarec za organicistično misel pa je pomenila uveljavitev Darwin-Wallaceove evolucijske teorije. Naenkrat razvoja živih bitij ni več vodil notranji smoter (smotrnostni vzrok), temveč kombinacija treh "slepih" sil: hiperprodukcije, variabilnosti in neizprosne selekcije ob borbi za obstanek. če so organizmi posledica delovanja teh sil in ne notranjih smotrov, potem so slednji nepotrebni in jih je po Newtonovem načelu ekonomije mišljenja treba odstraniti. S tem je padla tudi organicistična paradigma in se uveljavila redukcionistična, ki prevladuje še danes.

Bistvo redukcionizma je naziranje, da je gibanje nekega sistema - v našem primeru organizma - posledica mehanskega seštevka gibanja njegovih sestavnih delov, po zgledu vektorskega seštevka sil, ki odloča o gibanju nekega telesa (paralelogram sil). Sistem (celota) nima avtonomije oziroma lastnih načel delovanja, gibanja. Nima lastnih vzročnih moči, temveč je le posledica ali epifenomen, podobno kot je senca le posledica gibanja predmeta in nima nobene vzročne moči. Tudi če imamo sistem z več hierarhičnimi ravnmi, kot naprimer organizem, je v vzročnem smislu pomembna le najnižja raven, vse ostale so le njena posledica. Osnovno skrivnost življenja vidi tako redukcionistično-nominalistična idejna usmeritev v organizaciji in strukturi DNK, ki naj bi se oblikovala skozi dolgo zgodovino in njeno neponovljivost. Predstavlja nekakšno zamrznitev zgodovinskih naključij, ki so oblikovala tako spontane variacije (mutacije) kot selekcijske pritiske. Organizmi so zgrajeni na podlagi točno določenega informacijskega zapisa v DNK ali, bolje, genetskega programa. Z drugimi besedami rečeno, genetski zapis je učinkujoči vzrok za nenehno porajanje in oblikovanje organizmov, vse ostalo igra bolj ali manj vlogo materialnega aristotelovskega vzroka. Organizmi kot celote v tem pogledu izgube svojo avtonomijo, saj nimajo skoraj nobenih (učinkujočih) vzročnih moči. Reducirajo se na gene (ti pa so dejansko le odseki velike makromolekule DNK) in s tem na molekule. Organizem postane genski konstrukt, ki ga v celoti obvladujeta dva dejavnika: historična naključnost na eni strani (evolucija) in fizikalno kemijski zakoni, ki veljajo za gene in ostale dele organizmov na drugi. Organizem sam po sebi, kot nekaj, kar bi preraščalo svoje dele, sploh ne obstaja.

Ta pogled ni nujno v celoti nominalističen, saj je že sam Demokrit verjel v nujnost gibanja atomov in s tem v objektivno zakonitost. Podobno misel srečamo tudi za časa Newtona (1643-1727), ki je bil prepričan realist. Toda moderni redukcionizem, ki se navezuje na Demokritovo in Newtonovo tradicijo in ga predstavlja povezava neodarvinizma z molekularno-genetskim modelom življenja, ima eno pomembno potezo, ki se je zaveda le malo biologov: ne priznava posebnih bioloških zakonov in s tem neke inherentne urejenosti, strukturiranosti biološkega sveta. Moderni biološki redukcionisti so pripravljeni verjeti kvečjemu v fizikalno kemijske zakone, ki naj bi podčrtovali, omejevali in določali (determinirali) biološke pojave. Njihov morebitni realizem je torej omejen na ne-biološke znanosti. Na ravni organizmov pa ne priznavajo nobenih novih - emergentnih - zakonov in s tem nobenih notranjih načel, ki bi oblikovala življenjske vrste. To ima pomembno posledico: sistematizacija bioloških vrst (taksonomija) je le skupno poimenovanje podobnih objektov, ki jih dodatno druži le še istoizvornost. Vrste so tu torej bodisi nominalistični razredi, nekakšne nestvarne abstrakcije skupnih potez različnih individuov, bodisi - v posebni (Hullovi) realistični različici darvinizma - postanejo individui (in ne razredi), posamezni organizmi pa njihovi deli (in ne člani).

Biološki nominalizem modernih redukcionistov je še veliko bolj radikalen kot nominalizem fizikov, ki je bolj metodičnega značaja. Pri biologih gre za prepričanje, da bioloških zakonov sploh ni - namesto njih nastopa historična naključnost evolucije kot osnovnega ustvarjalca biološke raznolikosti. Ker ni bioloških zakonov, so možne vsakršne življenjske oblike, ki jih dopuščajo fizikalno kemijski zakoni in ki so uspešno “prestali teste naravne selekcije”. Ker so tako variacije kot selekcijski pritiski naključni, bi ponovitev evolucije življenja od njegovega nastanka do danes dala načeloma povsem drugačne organizme.

To pomeni, da je lahko biologija zgolj deskriptivna znanost, ko gre za spoznavanje zakonov, ki se tičejo življenjskih procesov, pa se reducira na fiziko ali/in kemijo. Glede na pomen znanstvenih zakonov lahko trdimo, da redukcionistična biologija nima prave teorije, oziroma, da v njenem okrilju ne more nastati prava teoretična biologija. Možne so parcialne teorije, ki pa po podrobnejšem pregledu hitro pokažejo, da gre pri njenih modelih za uporabo fizikalno kemijskih zakonov (torej spet ne gre za biološko teorijo, temveč za fizikalno kemijsko teorijo uporabljeno v nekem biološkem kontekstu), bodisi za emergentizem.

Moderna organicistična biologija

Osnovno pojmovanje življenja in organizmov

Beseda emergentizem dejansko pomeni vznik novih lastnosti in zakonitosti na višji ravni organizacije (združevanja) elementov nižje ravni (naprimer, ko se molekule organizirajo v organele). Pri hierarhični zgradbi sistema ima torej vsaka višja raven načeloma svoje posebne lastnosti in zakonitosti. Sam emergentizem sploh ni omejen na biologijo in že po tej plati ne more biti povsem istoveten z organicizmom, ki je povsem biološki pojem. V fiziki naprimer ločijo navidezni in pravi emergentizem. Pri prvem je načeloma možna redukcija sistema na njegove sestavne dele, naprimer lastnosti vode lahko izpeljemo iz lastnosti in interakcije vodnih molekul. Po drugi strani pa superfluidnosti helija, ki pride na dan pri ohladitvi pod 4° K, ne moremo izvajati (in s tem razumeti) iz lastnosti He atomov in njihovih interakcij. Superfluidnost helija je torej prava emergentna lastnost. Emergentizem torej nastopi, ko se elementi nižje ravni tako povežejo med seboj, da se njihovega skupnega delovanja ne more več razumeti oziroma izračunati kot seštevek ali zmnožek delovanja posamičnih elementov.

Emergentizem zahteva obstoj zakonov emergentnega sistema (naprimer prej obravnavanega superfulidnega He ali organizmov), ki se ne dajo reducirati na zakone nižjih ravni oziroma na zakone sestavnih delov obravnavanega sistema. V biologiji emergentizem največkrat imenujemo organicizem, slednji torej kot nujno posledico vključuje priznanje posebnih bioloških zakonov in daje s tem možnost za razvoj prave teoretične biologije. Posledice so morda komu na prvi pogled majhne, v resnici pa so izredno dalekosežne.

Če bi fizika razlagala mehaniko nebesnih teles tako kot razlaga strukture in dinamiko organizmov moderna redukcionistična biologija, potem bi se zadovoljila z razlago, da Zemlja kroži okoli Sonca po tirnici elipse zato, ker a) se je na začetku slučajno vzpostavila taka tirnica in b) v nadaljevanju ni bila izpostavljena večjim gravitacijskim motnjam iz okolice; ali pa a) je bila tirnica na začetku drugačna (recimo okrogla) in b) je zaradi določenih, danes večinoma neugotovljivega, gravitacijskega privlaka drugih planetov postopoma postala elipsasta. To je primer historične razlage, ki nima mesta v sodobni fiziki, saj razlagamo obliko Zemljine tirnice že dolgo z Newtonovimi zakoni. Seveda tudi sem vstopajo historična naključja, vendar samo kot mejni pogoji v ovkiru delovanja mehanskih zakonov. Organicisti stremijo k podobni razlagi oblike sodobnih organizmov, tako da je čim manj muhave, neponovljive, naključne historičnosti in čim več splošne, razložljive in napovedljive zakonitosti.

Biološke zakonitosti pa se konkretno izražajo skozi nepregledno biološko raznolikost. Biološke vrste torej niso le naplavine historičnih naključij (čeprav igra naključje še vedno neko vlogo), temveč so izrazi splošnih bioloških zakonitosti. To seveda ne velja le za taksonomsko kategorijo species, temveč tudi za vse više kategorije. Biološki taksoni torej niso nekakšni čudni individui, temveč razredi (posamezni organizmi ali nižji taksoni pa njihovi člani), ki imajo svoje generično bistvo v svojih lastnih zakonitostih, ki določajo tako imenovane generične oblike bioloških vrst. V okviru zakonov, ki veljajo za generične organizmske oblike seveda ni več možna vsakršna oblika, ki jo dopuščajo fizikalno kemijski zakoni; prav tako obstajajo osnovnejše (generične) in bolj variabilne (konkretne) oblike; prve označujejo višje taksonomske kategorije (filum, classis, ordo), druge pa nižje (familia, genus, species). Če bi začeli biologijo obravnavati s tega zornega kota, potem bi današnja taksonomija, ki poudarja sorodnost, ne imela več takega pomena kot taksonomija, imenovana racionalna, ki bi organizme razvrščala v sistem glede na osnovne generične oblike oziroma osnovne biološke zakonitosti vrst.

Konkretna podlaga za biološke zakone

Morfogenetsko polje je lahko bolj ali manj strogo definirano, dopušča več ali manj variacij. Pri ribah je naprimer polje pri morfogenezi plavuti precej manj strogo določeno kot pri sesalcih. Rezultat je mnogo bolj grobo oblikovan ud. S poskusi so tudi ugotovili, da morfogenetsko polje, ki nastopa v embriogenezi, ne more biti poljubno oblikovano, temveč ga označujejo struge dinamične stabilnosti. Z zunanjo motnjo lahko morfogenezo premaknemo iz ene struge v drugo, ni pa teh strug neskončno število. Tako je vsaj na tej ravni jasno, da resnično niso možne vsakršne oblike organizmov in da vzpostavljanje le-teh vodijo notranji zakoni morfogenetskega polja. Geni vsopajo v ta proces kot proizvajalci snovi, potrebnih za ustrezno oblikovanje morfogenetskega polja oziroma kot modifikatorji mejnih pogojev za konkretno obliko polja. Polje torej lahko do neke mere spreminjajo, toda sami po sebi ne zadoščajo za njegovo vzpostavitev in s tem za vzpostavitev organizmove oblike.

Nadalje je zelo pomembna ugotovitev, da so vsaj nekateri zakoni oblikovanja organizmov zelo univerzalni, da naprimer veljajo tako za protiste (migetalkarji, npr. Tetrahymena) kot za nevretenčarje, čeprav so si med seboj filogenetsko zelo oddaljeni. Taka zakonitost je naprimer, da mora biti pri presajanju delov organizma v novo okolje (lahko na istem organizmu) njegova okolica podobna okolici novega vsadka - sicer se slednji ne prime. Podobno je z razmeščanjem listov pri rastlinah, ko rastejo. Z različnimi manipulacijami so skušali rastline prisiliti, da bi razmeščale liste na kak četrti ali celo peti način, vendar so vedno ostajale znotraj treh: spiralnega, vretenastega in nasprotnega. Kombinacij med njimi niso mogli doseči, lahko pa so prisilili rastlino, da je iz enega prešla v drugi tip razmestitve listov - vendar vedno v okviru teh treh. Poleg tega so pri spiralni razmestitvi odkrili, da je daleč najpogostejši kot med sosednjima listoma 137,5° , kar popolnoma ustreza kotu pri zlatem rezu kroga v manjše dele. Je to slučaj ali so rastline nekakšni skriti geometri? Simulacijski poskusi z razmestitvami posebnih magnetnih kapljic v magnetnem polju so pokazali zakonit nastanek tako vretenaste razmestitve kot spiralne s kotom 137,5° . Ta kot torej ni nastal kot posledica otpimizacijskega procesa, ki bi ga vodila selekcija, temveč je posledica generičnega polja pri morfogenezi listov in se pojavlja povsem polifiletsko (neodvisno pri različnih linijah).

Odkritje takih zakonitosti priča o univerzalnih zakonitostih biološke oblike oziroma živega stanja, ki se ne ozirajo na genetsko ozadje, saj pride do enakih ali zelo podobnih oblik tudi pri zelo različnih vrstah, se pravi pri različnih genetskih osnovah. Če bi bila oblika organizma odvisna le od genetskega programa, potem bi ob mutaciji lahko pač nastalo poljubno število “razmestitvenih spačkov” - odvisno pač od konkretne skozi variacije in selekcijo izoblikovane informacije, kajti fizikalno kemijski zakoni to omogočajo. Zakoni organizmske oblike - genuini biološki zakoni, ki so ireducibilni na fizikalno kemijske zakone - pa so bolj restriktivni in zato ne dopuščajo več kot treh načinov razmeščanja listov, ker so ti pač posledica lastnosti splošnega morfogenetskega polja, dejavnega pri tvorbi listov.

Vprašanja za razmišljanje in povezovanje

Struktura znanstvenega mišljenja in dela

Osnovna filozofska stališča glede znanosti

Vertikalna struktura znanosti

Paradigma

Pojem paradigme

Metafizične hipoteze

Raven znanstvene teorije

Pojem teorije

Nazori o teoriji

Abstrakcija

Zakoni

Tudi tu imamo dve temeljni struji: realisti menijo, da zakoni (naravni) dejansko obstajajo in da so znanstveni zakoni le njihov opis (to je bilo značilno za pojmovanje Newtona, Galilea in velike množice drugih znanstvenikov). Nominalisti menijo, da so zakoni le skupna imena za podobne si pojave, Naravnih zakonov po tem naziranju ni, so le znanstveni. Dejansko zakoni nimajo materialne narave (nimajo ne teže, razsežnosti ipd.), ne moremo jih neposredno zaznati, lahko jih spoznamo le v umu. V vsakem primeru pa so zakoni v naravoslovnih znanostih hipoteze, saj nimajo absolutnega statusa. Vedno se lahko zgodi, da moramo kak zakon, ki je veljal že dolgo popravljati zaradi novih spoznanj.

Obstaja več vrst zakonov. Vzročno posledični ugotavljajo, kako neki pojavi sledijo iz drugih pojavov. Zakoni funkcijske odvisnosti ugotavljajo zvezo med različnimi veličinami (npr. pV=nRT, E=mc²). V bioloških disciplinah so zelo pomembni statistični zakoni. Tu ne znamo napovedati posamezen dogodek, temveč le frekvenčne porazdelitve pri množici dogodkov. Če mora biti pri prvih dveh tipih zakonov veljavnost 100% (načeloma jih že en protiprimer ovrže), pri statističnih zakonih protiprimer le spremeni razmerja. Poznamo še zakone razvoja, ki določajo razvoj nekega sistema (taki so npr. entropijski zakon ali pa zakoni biološke evolucije). Poleg do sedaj razložene raznovrstnosti, se ločijo zakoni tudi po ravneh: tako imamo visoke teoretične zakone, ki so zelo splošni in empirične zakone, ki se nanašajo na bolj konkretne pojave.

Razlaga

Pojem

Pojmom moramo v vsaki znanosti točno določiti (vsebino) pomen preko definicije. Definicija je logični postopek, pri katerem razgrnemo vsebino pojma. Pri tem se moramo držati naslednjih pravil: tisto, kar definiramo (subjekt definicije) mora biti sorazmerno tistemu, s čemer to definiramo (predikat). Definicija ne sme biti krožna, mora pa biti natančna, jasna in enoznačna. Težimo po definicijah, v katerih ni nikalnic. V vsaki znanosti mora imeti vsak strokovni pojem svojo definicijo. Množica vseh teh definicij predstavlja terminologijo znanosti.

Hipoteze

Empirična raven

Eksperiment je namerno povzročanje nekega pojava ali procesa, ki ga želimo nemoteno in večkrat opazovati. Prav nadzorovanje razmer loči eksperiment od opazovanja, kjer na proučevani sistem nič ne vplivamo. Nadzor razmer pri eksperimentu ima svoje prednosti in slabosti. Dobro je, ker nam nudi možnost zelo sistematičnega preučevanja, slabo pa je, da lahko pretiran nadzor razmer ustvarja artefakte. Organizmi se na primer lahko v strogo nadzorovanih razmerah vedejo drugače kot v naravi. Splošni elementi ki nastopajo pri eksperimentu so delovna hipoteza oziroma razlog eksperimenta, načrt, predmet poizkusa, eksperimentalna situacija, eksperimentator itd.

Raziskovalno delo in objavljanje

V skladu z apriorno predpostavko o hierarhičnosti je tudi ta mentalna zgradba hierarhična, večnivojska. Njeno osnovo tvorijo kar prej navedeni aksiomi znanosti - pravimo jim tudi metafizične hipoteze. Na ravni posamezne znanstvene discipline se soočamo s t.im. paradigmo, na še nižji ravni s teoretičnimi koncepti (teorijo) in na najnižji ravni s posameznimi empiričnimi odkritji, ki jih še preverjamo. Važno je vedeti, da vsa ta zgradba ni le v umu posameznika, temveč je intersubjektivna oziroma se izraža skozi jezik. Zelo pomemben element znanosti je torej komunikacija (znani “publish or perish”). Znanost je v prvi vrsti dužbena kategorija: družba jo omogoča s svojimi sredstvi in v njej se potrjuje ter razvija.

Soočanje med predstavami o redu in dejstvi se odvija preko nekakšnega izpraševanja narave (če se omejimo na naravoslovje). S tem zapolnjujemo vrzeli v našem redu. Zanimivo pa je, da vrzeli v našem znanju niso povsem prazne - v umu le imamo neko predstavo o redu tudi na še neraziskanih področjih. Pritajeno, ne da bi to nujno vedeli, je torej naš znanstveni sistem (sistem kolikor toliko preslikanega reda) ponavadi večji od dejanskega pozitivnega znanja. Tu deluje svojevrstni razumski totalitarizem, ki ni povsem v harmoniji z osnovnimi pozitivističnimi postavkami znanosti: dele reda, ki ga že poznamo, prenašmo tudi na dele, ki jih ne poznamo. Seveda vemo, da jih ne poznamo, zato jih želimo preverjati in prav tu zastavljamo vprašanja. V širšem smislu pravimo temu spraševanju znanstveno raziskovanje. Poteka pa na način eksperimentiranja ali opazovanja. Oblikovanje vprašanja je vedno pod nadzorom paradigme, konkretno pa izhaja iz teorije kot delovna hipoteza. Delovna hipoteza vsebuje torej predstavo o redu in substanci na našem področju raziskovanja. Fenomeni, ki smo jim priča pri eksperimentu ali opazovanju, in so nam znani predvsem kot rezultati eksperimenta, morajo biti podvrženi naši indukciji - posploševanju in seveda abstrakciji. Pri odločitvi za eksperimente se soočamo z dvema ekstremoma: izbiro majhne vrzeli (še neraziskanega), kjer je zelo verjetno, da bo vse po pričakovanjih in z izbiro velike vrzeli, kjer se lahko soočimo s povsem drugačnim redom od predpostavljenega. V prvem primeru je majhno tveganje in tudi majhen znanstveni novum, v drugem primeru pa je oboje veliko.

Znanstveno raziskovanje je torej soočanje s temo. Je proces, kako temo (nevidni red in vzroke) osvetliti. Pravo raziskovanje je zato vedno tveganje; manj ko tvegamo, manj v resnici osvetlimo in obratno. Pri tem se poleg hrabrosti soočamo tudi s fenomenom paradigmatske obremenjenosti, ki se je lahko sploh ne zavedamo. Če smo nagnjeni k privrženosti uveljavjenim prepričanjem, potem je bolje, da raziskujemo le majhne vrzeli v varnem zaledju že povsem pojasnjenih pojavov. Soočanje z veliko vrzeljo zahteva sposobnost, da se odmaknemo od paradigme, sposobnost ugledati stvari skozi povsem nova očala, ali drugače, pripravljeni in sposobni moramo biti ugledati nov red, ki na globlji ravni povezuje fenomene našega raziskovalnega področja. Tipična primera tega v biologiji sta bila Lamarck (1744-1829) in Darwin (1809-1882). V fiziki je bil tak primer Einstein, v kemiji Lavoisier (1743-1794). Tu namreč odpove zgolj preračunljivi razum. Sposobnost ugledati novi red, ga dokazati in to spoznanje uveljaviti v širši znanstveni skupnosti, zahteva tisto redko lastnost, ki ji pravimo genialnost. Ta temelji na znanstveni intuiciji, na sposobnosti neposrednega uvida v bistvo nekega fenomena in je ena od najglobljih umskih sposobnosti.

Ne glede na to, kako veliko vrzel proučujemo, raziskovanju, ki mora ustrezati osnovnim zahtevam o ponovljivosti, natančnosti ipd., mora slediti komunikacija naših izsledkov širši znanstveni skupnosti. Šele tu naša raziskava sploh dobi neko vrednot ali pa ostane brez nje. Delo v laboratoriju ali na terenu je vsekakor potrebni pogoj za znanstvenost, toda ni zadostni pogoj - to delo mora dobiti še ustrezno priznanje skozi objave (revije, referati, knjige) na prvem mestu in skozi odmevnost teh objav na drugem. Sito za objave predstavljajo recenzenti in uredniki, v drugi fazi pa nas dejansko ocenjuje znanstvena publika (mednarodna ali domača). Recenzenti naj bi predvsem ocenili, koliko je raziskava sploh relevantna (lahko ima naprimer premajhno vrzel, ali pa je problem raziskal že nekdo drug) in koliko je verodostojna (npr. ali se da na podlagi predlagane objave narediti ponovitev). Kadar gre za zelo velik novum, ki spodjeda uveljavljeno paradigmo, se lahko uredniški odbor odloči za posebno ponovitev raziskave, preden naj bi šel članek v objavo (taka politika je naprimer znana pri reviji Nature). Delo, ki ga objavljamo, mora v poglavju z imenom uvod vsebovati najprej utemeljitev naše specifične odločitve za raziskavo in razlago vrzeli. Vsebovati mora torej utemeljitev našega “vprašanja” narave skozi razlago že opravljenega in objavljenega dela, ki se tiče “roba” naše vrzeli, in jasno oblikovano delovno hipotezo. V drugi točki (matreial in metode) moramo navesti način priprave in izvedbe raziskave in obdelave podatkov, kar je osnovni pogoj za ponovljivost in daje vpogled v zanesljivost in ustreznost naše metodologije. Sledi navajanje rezultatov (poglavje rezultati) in končno naš komentar na rezultate (diskusija), kjer moramo čimbolj jasno povedati, kako rezultati odgovarjajo naši delovni hipotezi, kaj to pomeni za pripadajočo znanost in kaj še nakazujejo poleg odgovora na delovno hipotezo. To zadnje pomeni, da nam lahko da narava tudi drugačne odgovore od tistih, ki smo jih pričakovali. Sposoben in skrben raziskovalec vidi tudi te odgovore in jih skuša prevesti v znanstveni jezik. Načeloma objavljamo tudi raziskave, ki se ne ujemajo z delovno hipotezo. Če je bila delovna hipoteza že tako ali tako neverjetna, nam take raziskave verjetno ne bodo objavili, se bo pa to zgodilo, če se je zavrnjena hipoteza zdela verjetna z vidika uveljavljene teorije. Zavrnitev delovne hipoteze je tedaj pomemben prispevek za strokovno javnost, saj priča o tem, da nekaj ni bilo v redu z uveljavljenimi predpostavkami o zakonitostih, ki se tičejo vrzeli in morda tudi širšega raziskovalnega področja.

In tako iz prostora globoke subjektivnosti (osnovni aksiomi znanosti) in osnov znanstveno raziskovalnega dela vstopamo v prostor, o katerem sicer redko razmišljamo kot o znanosti, v prostor znanosti kot družbenega fenomena.
 
 

Logika

Uvod

Simbolna dvovrednostna stavčna logika

Logični vezniki (L-vezniki) izražajo odnose med logičnimi stavki (preprostimi ali logičnimi izrazi). V dvovrednostni logiki nas v osnovi zanima odnos med dvema stavkoma, zato govorimo o dvojiških ali binarnih veznikih. V načelu ima dvovrednostna logika 16 veznikov. Vsak stavek ima lahko dve vrednosti, dva stavka skupaj 4 (22) in zveza mednjima 24(=16). Po t.im. pravilu razširitve lahko v tej logiki vedno nadomestimo neko spremenljivko z njeno vrednostjo. To omogoča definicijo L-veznikov preko t.im. L-matrice. Oglejmo si matrično definicijo najbolj pomembnih veznikov:

 

p	q	T	V	?	®	«	K
1	1	1	1	1	1	1	0
1	0	1	1	0	0	0	0
0	1	1	0	0	1	0	0
0	0	1	1	0	1	1	0


T: tavtologija, izjava je resnična ne glede na resničnost posameznih stavkov.
V: disjunkcija, ne-izključitveni ali (pVq pomeni p ali q).
? : konjunkcija, in (p? q pomeni p in q)
® : implikacija, torej (p ®q pomeni "če p, potem q" ali "p torej q").
«: ekvivalenca, logična enakost (p « q pomeni "p tedaj in le tedaj, če q").
K: kontradikcija, negacija tavtologije.
 

Obstaja še nešteto drugih L-zakonov, ki jih uporabljamo pri pravilnem sklepanju, toda prikazano naj zadošča kot ilustracija.

Indukcija in induktivna logika

Pri nepopolni indukciji ločimo dve nadaljnji vrsti: števno ali enumerativno in znanstveno. Pri prvi gre za to, da raziskujemo področje pojavov z neko lastnostjo in nato to lastnost posplošimo na cel razred teh pojavov. Na primer na vzorcu sto vranov ugotovimo, da so črni in nato posplošimo črno barvo perja na vse vrane. Enumerativna indukcija ni zanesljiva (poznamo na primer bele vrane), lahko naredimo preuranjen ali preveč površen sklep. Znanstvena indukcija je temeljna za rekonstrukcijske naravoslovne znanosti. Ta indukcija gre v bistvo pojava in nato posploši zakonitosti. Skratka, to indukcijo uporabljamo pri tvorbi zakonov. Tudi tu se lahko zmotimo, lahko zgrešimo bistvo pojava, vendar je to mnogo redkeje kot pri enumerativni. Preko znanstvene indukcije lahko ugotavljamo vzročno zvezo med pojavi ali pa strukturo stvari/pojavov.

Poznamo več metod induktivnega sklepanja, ki so bistvene za sleherno empirično raziskovanje. Te metode je sistematiziral že John Stuart Mill na polovici 19. stoletja. Metoda skladnosti pomeni, da iščemo različne primere pojava a in in iščemo konstantno okoliščino, npr.:

okoliščine     pojav

ABC              a                     Pri taki shemi sklepamo, da je okoliščina A zadostni pogoj za pojav a
ADE              a                     (npr. določen strup in smrt organizma).
AFG              a

Za ugotavljanje potrebnega pogoja za pojav a uporabljamo metodo edine razlike:

ABC             a                        Tu se pojav a ne pojavi, v kolikor ne nastopa okoliščina A (npr. voda in
-BC             nič                       življenje rastline).

Ker hočemo v znanosti ponavadi ugotoviti tako potrebne kot zadostne pogoje, se zatekamo k t.im. sestavljeni metodi skladnosti in razlike, ki je dejansko le kombinacija obeh prejšnjih. Poleg teh treh relativno preprostih in razvidnih metod je Mill razvil še druge, bolj komplicirane, npr. metodo edinega preostanka in metodo združenih sprememb, ki jih uporabljamo v bolj specialnih primerih.

Družbeni status znanosti in osnove njene etike

Kar se same "čiste" znanosti tiče, je načeloma konservativni establishment močan branilec uveljavljene (preverjene) ideologije, ki služi kot osnova (paradigma) za oblikovanje znanstvenih teorij in daje osnovne smernice za empirično raziskovalno delo. S svojo konservativnostjo igra uveljavljena ideologija dvojno vlogo. Po eni strani je pozitivna, ker kot nekakšno ogrodje stabilizira znanstveno teorijo in prakso, po drugi strani pa tudi negativna, saj rada dalj časa zavira uveljavitev svežih spoznanj, ki jo ogrožajo.

Zaradi velike družbene vloge, ki jo ima znanost v navezavi na tehnologijo, energetiko in gospodarstvo, ima neetično vedenje v znanosti (npr. prepoved ali oviranje državnim strukturam nevšečnih raziskav, prav tako pa tudi zahteve po raziskavah, ki so nevarne človeštvu) lahko tudi širše in dalekosežne družbene posledice, ki daleč presegajo okvir same znanosti.

Področja, kjer pogosto prihaja do etičnih kršitev

Etični problemi v ovkiru širše in ožje znanstvene politike

Etični problemi na področju raziskovanja

Širši etični kontekst znanstvenega raziskovanja