Reklama

Eksperymenty na kanapie

Eksperymenty na kanapie

17.05.2021
Czyta się kilka minut
Już od dawna część eksperymentów naukowych odbywa się tylko w myślach. Taka procedura jest bezpieczna nawet w pandemii, ale wyciągane wnioski bywają groźne – dla wiedzy.
Natalia Polasik „Uniesienia”, 2020 r. NATALIA POLASIK / MOONWATER.PL
W

W lutym 2012 r. na jednym z satyrycznych blogów filozoficznych, fauxphilnews, pojawiła się informacja, że Saul Kripke, wybitny filozof i logik, podał się do dymisji. Miało się to stać tuż po tym, jak odkryto, że rezultaty jego eksperymentów myślowych nie dają się powtórzyć. To bodaj najzabawniejszy wpis na całym blogu, więc może dlatego na nim cała działalność fauxphilnews się zakończyła. News jednak żyje dalej, odgrzewany co roku w okolicach 1 kwietnia.

Żart dotyczy książki „Nazywanie i konieczność”, w której Kripke za pomocą eksperymentów myślowych dowodził, że powszechnie przyjmowana teoria znaczenia nazw własnych (takich jak „Arystoteles” czy „Saul Kripke”) jest błędna. Zgodnie z tą tradycyjną teorią znaczenie każdej nazwy da się sprowadzić do pewnego zbioru opisów. Wyobraźmy sobie jednak, że odkrywamy, iż człowiek opisywany jako nauczyciel Aleksandra Wielkiego wcale nie uczył macedońskiego władcy. W dodatku wcale nie był uczniem Platona ani nie napisał „Poetyki”. Czy Arystoteles przestałby wówczas być Arystotelesem? Nie, nadal nosiłby to samo imię, mimo że musielibyśmy zrewidować dosyć głęboko utrwalone przekonania na jego temat.

Ale zostawmy teorię znaczenia i zastanówmy się, jak moglibyśmy się przekonać, że eksperyment myślowy jest nieudany. Czy to w ogóle możliwe? Może eksperymenty myślowe są jak pytania retoryczne? Może to tylko takie sztuczki, którymi posługują się biegli hochsztaplerzy, aby uniknąć porządnej argumentacji?

Filozofów wiadomość o Kripkem rozbawiła w dwójnasób: każdy z nas wie, jak trudno cokolwiek ostatecznie i przekonująco pokazać w filozofii, więc często musimy rewidować własne poglądy, ale z tego powodu nikt rezygnacji nie składa. Co więcej, żart nawiązuje do popularnego dzisiaj nurtu tzw. filozofii eksperymentalnej. W tej dziedzinie prowadzi się zwykle coś przypominającego badania ankietowe – uczestnikom daje się do przeczytania różne historyjki i prosi o odpowiedzi na serię pytań. Okazuje się, że same te historyjki mogą być oceniane różnie, gdyż badani milcząco przyjmują założenia pochodzące z ich własnej kultury.

Otóż czytelnicy eksperymentów myślowych w stylu Kripkego rzeczywiście różnią się w ich ocenie: osoby pochodzące z Azji Wschodniej wcale nie chcą odrzucić tradycyjnej koncepcji znaczenia na rzecz nowej. To by jednak oznaczało, że eksperymenty myślowe wcale nie są tak uniwersalnym narzędziem argumentacyjnym, jak wielu filozofów uważa.

Surfowanie na fali światła

A jednak w nauce eksperymenty myślowe odgrywają ogromną rolę. Już Galileusz pokazywał, że teoria Arystotelesa dotycząca swobodnego spadania jest nie do przyjęcia; eksperymentami takimi posługiwali się Newton, Kartezjusz i Leibniz. Historia fizyki pełna jest takich konstrukcji, jak kot Schrödingera, demon Maxwella czy demon Laplace’a. Niektóre pokazują nieintuicyjne konsekwencje teorii fizycznych, inne mają przekonywać, że te teorie są jednak akceptowalne.

W końcu to praca teoretyków, oparta na eksperymentach myślowych, doprowadziła do przełomu w fizyce na początku XX stulecia. Bez takich eksperymentów nie byłoby fizyki kwantowej i teorii względności. Einstein wspominał, że już w wieku 16 lat wyobraził sobie, iż podróżuje na fali świetlnej z prędkością światła w próżni. Wiązka światła dla surfującego na fali Einsteina powinna być polem elektromagnetycznym w spoczynku: powinien widzieć ją jako zamrożoną w ruchu, chociaż oscylującą. To jednak nie było zgodne z teorią eteru dominującą w ówczesnej fizyce. Zostawmy historykom fizyki kwestię, czy rzeczywiście już jako nastolatek Einstein dostrzegał fundamentalne problemy teorii elektromagnetyzmu Maxwella. Ważne jest to, że ten eksperyment myślowy prowadzi do prawdziwej rewolucji w fizyce. Oczywiście, nie tylko on, ale warto docenić możliwość inspirowania zmian w fizyce samym myśleniem.

Nie znaczy to, że eksperymenty myślowe w nauce są zawsze udane. Do dzisiaj jedną z najczęściej przywoływanych książek w psychologii są dwutomowe „Principles of Psychology” Williama Jamesa (nigdy nieprzełożone w całości na język polski). James jest jednym z twórców naukowej psychologii oraz prekursorem pierwszego amerykańskiego nurtu w filozofii – pragmatyzmu. Do dzisiaj popularna jest koncepcja emocji Jamesa-Langego (ten drugi to mało znany duński lekarz, Carl Lange). Zgodnie z nią emocja to postrzeżenie stanu własnego ciała.

James pisze: „Jeżeli wyobrazimy sobie jakąś silną emocję, a następnie staramy się wyabstrahować ze swej świadomości tej emocji wszystkie doznania związane z jej symptomami cielesnymi, to stwierdzimy, że nie ma tam nic więcej”. To typowy eksperyment myślowy. Wczoraj była burza z piorunami i jeśli się bałem, to drżałem jak osika, pociły mi się ręce itd. (Proszę się nie obawiać – to także eksperyment myślowy, autorowi w trakcie pisania nic złego się nie przydarzyło). Gdyby moje dłonie nie były mokre od potu, gdybym nie drżał i w ogóle nie odczuwał żadnego dyskomfortu, to już nic by z tego strachu nie zostało.

Tak chciałby James. Ale można mieć wątpliwości, bo przecież bałem się czegoś – burzy. W którym doznaniu mojego własnego ciała miałoby się ukrywać to odniesienie do burzy? Filozofowie egzystencjalistyczni odróżniają stan lęku – nieukierunkowanej bojaźni, Angst – od strachu, który ma określony przedmiot (burza, myszy, węże, koronawirus itd.). Można by Jamesowi zarzucić, że u niego strach jest nieodróżnialny od lęku, bo w jego koncepcji nie sposób mówić o rzeczach, których się boimy. Zarzut można jednak odeprzeć, jeśli uznamy, że te przedmioty to po prostu przyczyny emocji, a nie coś, do czego emocja się odnosi. Jeśli wiadomo, co wywołało drżenie mojego ciała, to teoria pozostaje spójna. Nie wszyscy, co prawda, się zgodzą, że emocje nie niosą żadnych treści poznawczych, ale stanowiska Jamesa o przyczynowym związku z przedmiotem lęku można by bronić (choć ma ono jeszcze problem ze strachem wywołanym przez urojenia – paranoik może bać się zatrucia gazem przez sąsiadów, mimo że nikt go nie truje). Niemniej James tę kwestię pomija; opowiadana przez niego historyjka jest dość uboga w szczegóły, dlatego łatwiej się z nim zgodzić.

Nawet jeśli jednak w świadomości nie pozostaje nic, kiedy odjąć wszystkie doznania cielesne emocji, to można sądzić, że emocje są czymś innym niż doznania. James nie rozważa możliwości, która jest logicznie spójna z jego eksperymentem, ale nie prowadzi do jego wniosku. Doznania cielesne mogłyby bowiem równie dobrze być konieczne do odczuwania emocji, ale niewystarczające do ich zachodzenia. Po usunięciu całego komponentu fizjologicznego emocji nie doznajemy niczego, ale to nie znaczy, że emocje to percepcje stanu ciała. W podobnym duchu Jaak Panksepp, twórca neuronauki afektywnej, polemizował z Jamesem, pokazując, że błyskawiczne zmiany fizjologiczne wywoływane przez emocje już zachodzą w układzie nerwowym, zanim zajdą stosunkowo powolne procesy postrzeżeniowe.

Krótko mówiąc, eksperyment myślowy Jamesa nie wystarcza do uzasadnienia jego teorii emocji, nawet jeśli zgodzimy się z nim, że w wyobrażeniu po odjęciu cielesnych doznań emocji nic już nie ma.

Dźwignie wyobraźni

Daniel Dennett od lat radzi, aby traktować eksperymenty myślowe z ogromną ostrożnością. Nazywa je „pompami intuicji” (w polskich przekładach mówi się też czasem „dźwignie wyobraźni”), gdyż mają one dostarczać intuicyjnie przekonujących uzasadnień. Tylko że same te pompy to skomplikowane urządzenia, z licznymi guziczkami i wajchami. Czasem moc przekonywania eksperymentu myślowego zależy od kwestii zupełnie pobocznej, źle skonstruowanej przekładni, która odwraca uwagę od istoty problemu.

Weźmy przykład niesłychanie uwodzicielskiego eksperymentu myślowego, jaki przeprowadził John Searle. To na tyle niebezpieczne narzędzie, że jakiś czas temu przestałem się zgadzać, aby studenci pierwszego roku pisali na ten temat prace zaliczeniowe, bo często byli tak przekonani opowiastką, iż nie zauważali żadnych niedostatków. Musimy być teraz jak Odyseusz, który kazał przywiązać się do masztu, aby nie zgubił go dźwięk pięknie śpiewających syren.

Wyobraźmy sobie pokój, w którym trzymamy zamkniętego Johna Searle’a. W drzwiach jest otwór (skrzynka na listy w stylu brytyjskim), przez który możemy wrzucać pytania w języku chińskim. Po pewnym czasie Searle wyrzuca nam odpowiedzi na pytania, też po chińsku. Sęk w tym, że Searle ni w ząb po chińsku nie czyta; nie rozumie tego tekstu, ale ma wielką księgę, gdzie są spisane wszystkie pytania, które mógłby dostać, wraz z odpowiedziami. Mozolnie przepisuje (najwyraźniej ma talent rysownika, bo daliśmy się złapać, że pisze po chińsku), ale nic nie rozumie. A teraz niespodzianka: zdaniem Searle’a programy komputerowe, którym przypisuje się rozumienie, gdyż odpowiadają na pytania w języku naturalnym, również niczego nie rozumieją. Znaczenie jest dla tych programów niedostępne: one też jedynie bezmyślnie przepisują znaczki, jak Searle zamknięty w chińskim pokoju. Ten eksperyment ma pokazywać, że sztuczna inteligencja – w wersji mocnej, czyli polegającej na samodzielnym rozwiązywaniu problemów – jest niemożliwa.

I tak z opowieści o przepisywaniu chińskich znaków przeszliśmy szybko do bardzo mocnych twierdzeń o sztucznej inteligencji. W dodatku opowieść ta brzmi, przynajmniej dla bardzo wielu osób, wyjątkowo przekonująco. Czy to znaczy, że nie możemy mieć sztucznej inteligencji?

Oczywiście, eksperyment ten wzbudził ogromne spory, a nie tylko entuzjazm sceptyków wobec mocy komputerów. Nie będę tu skupiał się na wszystkich zarzutach, lecz pokażę, jak ta opowieść ma działać. Przede wszystkim, co podkreśla Dennett, tezy na temat niemożliwości sztucznej inteligencji nie wynikają z opowieści Searle’a na mocy praw logiki. To nie jest przeprowadzona wprost argumentacja. Czytelnik raczej domyśla się, jak ona ma przebiegać: na zasadzie analogii. Takie rozumowania są jednak zwodnicze, bo zdarzają się analogie fałszywe, a w dodatku, co wiemy dobrze od Lewisa Carrolla, nawet kruk jest podobny do biureczka (jeśli ktoś nie wierzy, to proszę bardzo: oba są wspomniane w tej samej książce; mają nogi; występują w czasoprzestrzeni...).

W eksperymencie myślowym „chińskiego pokoju” analogia ma zachodzić między programem komputerowym przetwarzającym tekst a Searle’em. Krytycy jednak zauważają, że ten program nie zadziałałby bez danych, które pozwalają tekst przetworzyć. Dane te zawarte są w księgach, które musi wertować Searle, w dodatku w niesłychanym tempie, biorąc pod uwagę liczbę znaków chińskich i kompletną nieznajomość tego pisma u Searle’a, a także fakt, że liczba poprawnie zbudowanych zdań po chińsku, a więc także i pytań, jest, ściśle rzecz biorąc, nieskończona. Można mieć wątpliwości, czy analogia jest dobra, ale skoro istnieją automatyczne translatory i systemy odpowiadające na pytania, które nie mają nieskończonego zbioru zdań, to ten kłopotliwy aspekt eksperymentu Searle’a pewnie warto pominąć.

Rzecz jednak w tym, że te dane są integralnym elementem systemu przetwarzającego tekst – a sam program przetwarzający te dane to za mało, aby mówić o odpowiadaniu na pytania w sposób sensowny. Współczesne systemy tego rodzaju, takie jak GPT-3, to gigantyczne sieci neuronowe, do których działania potrzeba bardzo silnych komputerów i mnóstwa prądu, bo ilość przetwarzanych przez nie danych jest rzeczywiście wielka. Krytyk Searle’a może więc powiedzieć, że pojedyncze węzły sieci neuronowej czy reguły jej funkcjonowania, podobnie jak jeden John Searle zamknięty w pokoju czy książki, które ma pod ręką, nie wystarczą do rozumienia. Dopiero cały system rozumie – właściwa analogia to ta między całym pokojem a systemem odpowiadającym na pytania.

Nie zjedz wszystkich zająców

Ten sam eksperyment myślowy, a inna konkluzja, niesprzeczna z opowieścią. Dennett ma rację – wniosek nie może wynikać z eksperymentu (chyba że sam opis jest sprzeczny, bo wtedy wynika z niego dokładnie wszystko, a także zaprzeczenie tego wszystkiego, na mocy pewnego potwornego prawa logiki, które odkrył w średniowieczu Duns Szkot). To typowe dla eksperymentów myślowych, ale także dla modeli w nauce – można je różnie interpretować.

Co więcej, to nie jedyna interpretacja. Zdaniem Dennetta, eksperyment Searle’a sugeruje wniosek z powodów zupełnie niezwiązanych z ewentualnym rozumieniem czy nierozumieniem tekstu przez komputery. Wyobraźmy sobie, że zmniejszamy ten pokój do rozmiaru piłki do siatkówki, a drukowane kartki z księgi zastępujemy sygnałami elektrycznymi. Niech będzie to sztuczna sieć neuronowa, w której kluczową rolę odgrywają impulsy. Czym to się będzie różnić od mózgu? Ta reinterpretacja – stworzona przez Douglasa Hofstadtera – pokazuje, że rozmiar pokoju sugeruje nam błędny wniosek. Kiedy system jest zminiaturyzowany, znacznie mniej osób przyjmuje konkluzję Searle’a.

Dennett twierdzi, że każdy eksperyment myślowy ma pokrętła, którymi można manipulować: można wyobrazić sobie chiński pokój mniejszy lub większy, Searle’a jako mężczyznę lub kobietę, kartki jako zadrukowane lub puste itd. Ale tylko niektóre pokrętła mają znaczenie dla analogii w eksperymencie – płeć osoby manipulującej znaczkami czy wielkość pokoju nie powinny odgrywać żadnej roli, w odróżnieniu od tego, czy tekst z pytaniami widać, czy nie. W istocie Dennett radzi, aby każdy eksperyment myślowy tak badać: szukać pokręteł, aby zobaczyć, dlaczego wnioski wydają się przekonujące. Jeśli eksperyment przekonuje z zupełnie niejasnych powodów, np. związanych z przypadkowymi cechami (takimi jak rozmiar wyobrażonego pokoju), to może być niewiarygodny lub korzysta z niedowładu naszej wyobraźni.

Bo też i wiele osób myśli, że sobie coś precyzyjnie wyobraża, ale tego nie robi. Znam osoby, które deklarują, że umieją wyobrazić sobie największą liczbę całkowitą. Problem w tym, że taka liczba nie istnieje – jest ich nieskończenie wiele. Wyobrażenie musiałoby dotyczyć logicznej sprzeczności, a tego raczej nie potrafimy pomyśleć wprost.

Gdy porównamy eksperymenty mniej udane – Jamesa czy Searle’a – z udanymi – Einsteina czy Galileusza – to od razu w oczy rzuca się większa matematyzacja u fizyków. To nie przypadek. Dennett podkreśla, że bardzo łatwo nam popełnić błędy w myśleniu, jeśli nie posługujemy się zewnętrznymi podpórkami. Znacznie łatwiej przeprowadzić dowód matematyczny na papierze czy tablicy niż w myślach.

Na przykład można badać, w jaki sposób będzie zmieniać się liczebność populacji drapieżników i ofiar: jest to przedmiotem prostego i słynnego modelu Lotki-Volterry. Ten model pokazuje, jaka dynamika zmian jest możliwa przy pewnych założeniach, chociaż nie odpowiada wprost żadnej realnej populacji organizmów. W tym sensie jest to model bardzo przypominający eksperymenty myślowe (wyobraźmy sobie: co się stanie z wilkami, jeśli zjedzą prawie wszystkie zające?).

Na twardszym gruncie

Ale nawet kiedy mamy opis matematyczny na papierze, może być trudno zrozumieć, co dokładnie się zdarzy w opisywanej sytuacji. Wtedy potrzebne będzie przeprowadzenie symulacji komputerowych – które służyć mogą właśnie do przeprowadzania eksperymentów myślowych w sposób znacznie bardziej zdyscyplinowany. Chociaż powtórzenie symulacji komputerowej wcale nie jest sprawą prostą i przyjemną, to jednak swoboda interpretacji poszczególnych kroków symulacji jest znacznie mniejsza niż w przypadku opowiastek. W dodatku symulacje służą często tym samym celom, co eksperymenty myślowe: mają sprawdzić, co jest możliwe oraz co jest niezbędne, żeby jakieś zjawisko zachodziło. Nie muszą wcale odpowiadać wprost realnym przedmiotom, nawet w idealizowany sposób.

Naukowcy mogą więc przeprowadzać coś w rodzaju eksperymentów na modelach komputerowych, aby sprawdzić, do jakich konsekwencji prowadzą przyjęte przez nich założenia teoretyczne. Te założenia trudno byłoby w pełni pojąć bez przeprowadzenia symulacji. W przeciwieństwie jednak do eksperymentów myślowych prowadzonych na kanapie, modele komputerowe są znacznie bardziej przejrzyste i wymagają więcej dyscypliny na etapie ich konstruowania. Nie znaczy to, że gwarantują możliwość skutecznego odtworzenia tego samego wyniku; rezultaty mogą też zależeć od przypadkowych czynników: błędów w oprogramowaniu, danych, awarii sprzętu czy pomyłki użytkownika. Sama jednak matematyczna natura takich eksperymentów sprawia, że łatwiej odkryć, od czego zależy działanie takich nowoczesnych pomp intuicji.

Od dziesiątków już lat w filozofii nauki toczy się spór, czy eksperymenty myślowe to rzeczywiście eksperymenty. Zaczął się on właściwie już w momencie wprowadzenia tego terminu do obiegu przez filozofującego fizyka Ernsta Macha w XIX w. Ten sam spór przeniósł się potem do dyskusji na temat symulacji komputerowych. Oczywiste jest, że samo przeprowadzenie eksperymentu myślowego nie gwarantuje prawdziwości uzyskanej w ten sposób wiedzy. Eksperymenty myślowe mogą opierać się bowiem na fałszywych założeniach, a nawet zawierać niedostrzegane przez nas sprzeczności – podobnie zresztą jest w symulacjach komputerowych, które wymagają większej precyzji, ale nie gwarantują logicznej bezbłędności. Te eksperymenty mogą jedynie sugerować, co jest możliwe – i co może wynikać z naszych założeń, a więc co one z konieczności pociągają. Te założenia jednak skonfrontować z rzeczywistością może jedynie obserwacja prawdziwego świata.

Lecz jeśli jesteśmy zamknięci w domu, to nawet siedząc na kanapie, możemy pomóc w rozbudowywaniu lepszych eksperymentów myślowych w nauce – służą temu rozwijane coraz szerzej projekty nauki obywatelskiej, wciągającej laików do pracy nad modelami mającymi doprowadzić np. do opracowania lepszych leków na raka czy dokładniejszych map mózgu (uczestnictwo w nich wymaga np. pobrania specjalnej aplikacji albo oceniania lub klasyfikowania zdjęć czy schematów). Wystarczy chwila, aby znaleźć setki takich projektów do wykorzystania w domu. Wtedy możemy eksperymentować na kanapie: nie będą to już jednak indywidualne zabawy myślowe, tylko wspólne rozwijanie ważnych naukowo, lecz pracochłonnych modeli. ©

Ten materiał jest bezpłatny, bo Fundacja Tygodnika Powszechnego troszczy się o promowanie czytelnictwa i niezależnych mediów. Wspierając ją, pomagasz zapewnić "Tygodnikowi" suwerenność, warunek rzetelnego i niezależnego dziennikarstwa. Przekaż swój datek:

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum

Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]