Om nøyaktige lover og unøyaktig polemikk

Diskusjonen mellom Ivar Svare, og nå også Terje Lien, og meg, har sporet fullstendig av. Med bakgrunn henholdsvis i fysikk og vitenskapsteori snakker vi forbi hverandre; i hver vår terminologi og om forskjellige problemstillinger. I stedet for en fruktbar, tverrfaglig dialog, har vi fått demonstrert konflikten mellom «de to kulturer» ved vårt universitet, og denne konflikten utgjør i seg selv et sterkt argument for et felles innføringsemne som kan gi studenter og ansatte ved NTNU en felles referanseramme for undervisning og forskning.

Mine uttalelser om at blant annet Newtons lover er en slags «tendenser» legemer har til å oppføre seg på fastsatte måter «under visse forhold», framkalte voldsomme reaksjoner. La meg derfor først presisere det jeg har gjentatt og gjentatt: Newtons lover gjelder, alle sammen, like universelt som Svare og Lien hevder. Men da jeg i forrige nummer av Universitetsavisa skrev at «Newtons formler for bevegelsesforandring» bare har tilnærmet matematisk gyldighet for faktiske forhold, så var dette en utillatelig sleivete uttrykksmåte som skulle dekke både gravitasjons- og bevegelseslovene. Jeg er naturligvis klar over at alle krefter som påvirker et legeme, inngår i beregningen av dets akselerasjon. Men jeg aksepterer at en fysiker arresterer meg for upresis språkbruk.

Slik den siterte setningen står der, er den feil, og denne feilen utnytter Svare for alt den verdt i den aktuelle universitetspolitiske debatten. Dette ville også vært legitimt dersom det synet jeg presenterer, berodde på denne feilen, men det gjør det heldigvis ikke. Jeg vil nå gjøre et siste forsøk på å utdype Roy Bhaskars syn på vitenskapelig realisme, som jeg først framstilte kort i Universitetsavisa den 5.12.96.

Lover, tendenser og krefter

La oss ta utgangspunkt i det jeg går ut fra at vi er enige om: Hvis vi beskriver et legemes observerte akselerasjon mot jordoverflaten, så følger ikke denne eksakt fra Galileis fall-lov eller Newtons gravitasjonslov, og avviket skyldes andre, motvirkende krefter. Så kan vi videre beregne hvor mye hver av disse kreftene bidrar med, og resultatet blir i beste fall en nøyaktig beskrivelse av den observerte akselerasjonen. Slike beregninger støtter seg på Newtons annen lov om masse, akselerasjon og addering av krefter. Men i og for seg er denne loven en formel som ikke forteller noe om hvor mye de ulike kreftene bidrar med, og det kan vi ikke se på bevegelsen.

For å finne ut det, må vi derfor ta for oss en kraft av gangen og observere dens spesifikke virkninger. I utviklingen av en matematisk fysikk isoleres de ulike krefter for at vi kan beregne deres bidrag, og denne isolasjonen innebærer en form for «lukning» mot omgivelsene. Bhaskar har egentlig ikke gjort noe annet enn å trekke konsekvensene av dette: Bare i eksperimentelt «lukkede» situasjoner er det slik at dynamiske lover beskriver legemers faktiske, observerte bane - mens beregningen av deres bane i «åpne» situasjoner i tillegg til kunnskap om de enkelte lover krever både regneferdigheter og en ingeniørs sunne skjønn, basert på erfaring med samvirket av krefter i hverdagslivet.

Poenget er faktisk så enkelt som dette: Når flere krefter bidrar til en bevegelse, da kan vi ikke avlese de enkelte krefters bidrag til bevegelsen direkte. Det gjør vi bare når vi sjalter ut de andre kreftene, og da beveger et legeme påvirket av en bestemt kraft seg slik det ellers bare har en tendens til å gjøre. Så kan man spørre: Vil fysikere være uenige i dette? Det har jeg vondt for å tro, antakelig vil de heller framsette den motsatte innvendingen at det jeg her har skrevet, er selvsagt; at ingen betviler at krefter virker også når vi ikke ser dem på overflaten eller at gravitasjon og elektromagnetisme er fysisk reelle fenomener. Antakelig har vi her grunnen til at mine motdebattanter og jeg konsekvent har snakket forbi hverandre.

Vi er rett og slett opptatt av ulike problemstillinger, og enkelte vil nok mene at spørsmålet om hvorvidt krefter «finnes» eller ikke, gjelder filosofiske finurligheter som ikke interesserer mennesker utenfor et bestemt institutt på Dragvoll. Men det tror jeg ikke stemmer. For diskusjonen dreier seg om hele det moderne verdensbildet og om hvor mye eller hvor lite naturvitenskapen kan fortelle oss om virkeligheten.

Instrumentalisme og realisme

Det er mulig at ordet «tendens» gir uheldige assosiasjoner, slik Lien er inne på, og min opprinnelige formulering om «tendenser, disposisjoner og virkningsmekanismer» får kanskje bedre fram hva det dreier seg om. Poenget er i alle fall ikke at ikke Newtons lover (med relativistiske og andre forbehold) gjelder nøyaktig og uten unntak. Tvert imot

- Bhaskar argumenterer for at dynamiske begreper som tendens, kraft, evne, potensiale, felt etc. viser til fysiske realiteter, og det er det man har benektet i den empiristiske vitenskapsteorien som er påvirket av David Humes syn på naturlover. I følge Hume kan man bare vite noe sikkert om det man direkte observerer, og her tror jeg vi er ved sakens kjerne: Når jeg avviste å identifisere lover med «unntaksløse hendelsesforløp» (5.12), så gjaldt det Humes forkasting av alle dynamiske begreper.

Det vi observerer, er i følge ham bare legemer i bevegelse, og eventuelle «krefter» er usynlige. De kan inngå i vitenskapene, men da baresom nyttige, teoretiske fiksjoner eller bregningsteknikker, de viser ikke til noen selvstendig realitet. Dermed åpnet han for det vi senere kaller et instrumentalistisk syn på naturvitenskap mens et realistisk syn innebærer at dynamiske krefter er reelt virkende størrelser. Ut fra et instrumentalistisk syn er vitenskapen ikke noe mer enn et nyttig redskap til forutsigelser og naturkontroll. Jeg oppfatter dette som et fattig syn på vitenskap, noe jeg tror mange på Gløshaugen vil være enige med meg i. Ikke minst de varmeste forsvarerne av fysikkens grunnleggende lover mener sikkert at Newton virkelig oppdaget tidligere ukjente sammenhenger og at de nye lovene ikke bare var mer nyttige instrumenter enn for eksempel de gamle, ptolemeiske beregningsmetodene. La meg i den forbindelse minne om hvordan Kirken forsøkte å avdramatisere både Kopernikus¹ og Galileis innsats ved å si at alle teorier til en viss grad fungerer i praksis og kan gjøres matematisk konsistente, slik at de alle kan kalles sanne. En realist vil derimot ikke godta at det bare er en gradsforskjell på sanne og usanne lovutsagn, slik det bare er gradsforskjeller på en moderne stålhammer og en gammel steinalderhammer.

Men den kanskje mest interessante forskjellen på det instrumentalistiske og det realistiske synet viser seg i forbindelse med vitenskapelige forklaringer, og med årsaksforklaringer spesielt.

Årsaksforklaringer

Hvis krefter er virkelige, så kan vi også støtte oss på slike krefter i årsaksforklaringer, og det kunne vi ikke gjort hvis en lov var det samme som en beskrivelse av hvordan et legeme unntaksløst beveger seg. Lurer vi på hvorfor en bil sklir av veien, er det en tilstrekkelig årsaksforklaring å si at en liten issvull brakte den ut av kurs. Da inngår blant annet treghetsprinsippet, gravitasjonsloven og termodynamikken i årsaksforklaringen, slik de også eksplisitt gjør i mer vitenskapelige utsagn. Hvis derimot kausallover beskrev «unntaksløse hendelsesforløp» (5.12), da måtte vi lage uendelige kompliserte forklaringer for hver årsakshypotese: Hvis gravitasjonen og motorkraften virker på en bil med en viss tyngde, men en issvull som ikke er for stor og ikke for liten, møter hjulet nøyaktig der eller der, og hjulet ikke nettopp har punktert, men har den og den dimensjonen og er så og så nedslitt og det ikke er spor i asfalten akkurat til høyre osv. - da havner bilen i grøfta.

I en berømt artikkel fra 1912 («On the Notion of Cause») hevdet Bertrand Russell at vi som en følge av dette må forkaste alle årsaksforklaringer som uvitenskapelige. For skal vi ha vitenskapelig nøyaktige beregninger av hva som skjer, blir de enten så kompliserte at de bare beskriver et enkeltstående tilfelle, og da kan vi ikke si at vi forklarer det med en kausallov. Eller beregningene blir så enkle og generelle at de ikke sier noe om den bestemte hendelsen vi ønsker å forklare. Russells konklusjon var derfor at det var greit med årsaksforklaringer i hverdagen, men ikke i vitenskapen. Dette synet har hatt en sterk innflytelse både på filosofer og naturvitere, og det er et ganske utbredt vitenskapsteoretisk syn at alle forklaringer skal ha form av logiske utledninger basert på unntaksløse sammenhenger: «Alltid når vi har hendelsestype x, får vi også en hendelse av type y. x, altså y» («Alltid når det regner blir vi våte. Det regner, altså blir vi våte»).

Dersom vi godtar at krefter og andre dynamiske fenomener er reelt, virkende mekanismer, da blir slike formaliserte forklaringer uviktige og ofte overflødige. Da blir issvullen på veien en fullgod årsaksforklaring av biluhellet, selv om vi ikke kan vise til noen unntaksløs lov som forteller hvorfor akkurat det måtte skje. Vil vi kjenne det nøyaktige hendelsesforløpet mer i detalj, blir vitenskapelige beskrivelser som de Lien gir eksempler på, viktige. De enkeltlovene vi da støtter oss på, kjenner vi kanskje fra vitenskapelige eksperimenter, der de beskriver unntaksløse hendelsesforløp. Men når vi aksepterer dem som bidrag til en årsaksforklaring, er det fordi de representerer reelle krefter og ikke tilfeldige omstendigheter, som for eksempel det at bildekket var svart. Selv om alle bildekk unntaksløst var svarte, er ikke fargen noen dynamisk forklaringsfaktor, og derfor regner vi den heller ikke som en mulig årsak til biluhellet.

Forutsigelser

Verre er det med forutsigelser. For å levere en korrekt forutsigelse, er det ikke nok å identifisere en kausal virkningsmekanisme. Ofte må vi også kjenne alle relevante, konkrete omstendigheter og beregne samvirket mellom utallige årsaksfaktorer. Selv om jeg kjenner bilens nøyaktige kurs 100 meter før issvullen, er det ikke sikkert jeg kan forutsi hva som vil skje. I mitt forrige innlegg tillot jeg meg også å betvile at det er prinsipielt mulig å forutsi nøyaktig hvor et blad i stormen vil lande.

Dette henger altså ikke sammen med at jeg trekker i tvil den eksakte gyldigheten av Newtons lover, men hvorvidt disse lovene må forstås som deterministiske i betydningen absolutt beregnbare i sine virkninger. Siden Svare og Lien har misoppfattet meg på dette punktet, blir deres eksempler på sammensetning av fysiske bevegelseskomponenter irrelevante. Jeg har aldri tvilt på at det er mulig å beskrive et fysisk forløp på denne måten mens det skjer - eller å «forutsi» det etter at det har funnet sted! Men er virkelig alle fysikere enige om at alt «i prinsippet» med like stor sikkerhet lar seg forutsi? Problemene knyttet til forutsigelser henger formodentlig sammen med at man i ulike, vitenskapelige disipliner treffer på et hierarki av ulike, dynamiske lover, basert på ulike, strukturelle egenskaper ved tingene i verden. Det var i den forbindelse jeg viste til P.W.Andersons artikkel, der han på den ene siden, som Svare korrekt påpeker, skriver at alle fenomener er «kontrollert av» de samme, grunnleggende, fysiske lover. Som Svare kanskje la merke til, avviste heller ikke jeg alle former for reduksjonisme, men jeg antydet noe i retning av at ulike nivåer i naturen oppviser ulike, «helt nye egenskaper», som gjør det påkrevet med «fullstendig nye lover, begreper og generaliseringer», for å bruke Andersons ord.

Sluttord

I min første artikkel luftet jeg noen tanker omkring vitenskapelig realisme fordi jeg tenkte at nettopp ved NTNU kunne det være interessant med et innføringsemne som tok opp forholdet mellom isoleringen av krefter i eksperimentsituasjoner og vår tekniske bruk av naturlover i hverdagslige situasjoner. Jeg tenkte også at man på Gløshaugen kunne ha sans for mindre formalistiske forklaringsmodeller enn de som har dominert en del vitenskapsteori i tradisjonen fra Hume og Russell. Og alle misforståelser til tross:

Jeg har fortsatt en følelse av at verken Lien eller Svare egentlig er så uenige i det realistiske synet jeg har referert. I så fall har nok debatten mellom oss hovedsakelig dreid seg om gjensidige misforståelser, noe vi antakelig hadde unngått dersom avstanden mellom de «to kulturene» hadde vært mindre. Det er for å minke denne avstanden at vi trenger et felles innføringskurs med litt Hume og litt Newton og ellers tilstrekkelig med filosofihistorie og generell vitenskapsteori.

Instituttstyrer Truls Wyller
Filosofisk institutt Med dette innlegget anser Universitetsavisa debatten om Truls Wyllers forståelse av naturlovene for avsluttet. Red.

NTNU
Info.avd.

Ansvarlig redaktør: Informasjonsdirektør Kåre Kongsnes
Teknisk ansvarlig: aina.berg@adm.ntnu.no
Oppdatert: 27. Feb 1997