In “Progress and its Problems” probeert Larry Laudan iets te doen wat de meeste wetenschapsfilosofen nooit gelukt is: een geschiedsgetrouwe theorie van wetenschappelijke vooruitgang formuleren. Dat is dapper en interessant – want die wetenschapsgeschiedenis is weerbarstig – en het resultaat mag er wezen: Laudans wetenschapsfilosofie is eenvoudig, elegant en genuanceerd.

De vooruitgangskwestie

Wetenschappers zijn graag zeker van hun zaak. Dat wil zeggen dat ze er alles aan doen om te zorgen dat hun uitspraken kloppen en dat ze morgen en overmorgen ook nog kloppen. Tegelijkertijd laat de geschiedenis zien dat wetenschappelijke inzichten in de loop der tijd steeds veranderen. Die twee dingen staan op gespannen voet met elkaar: wetenschappers beweren sinds de wetenschappelijke revolutie dat ze manieren hebben om tot zekere kennis te komen, maar die geschiedenis geeft ze gewoon steeds ongelijk. Er is in de hele wetenschapsgeschiedenis nog nauwelijks een wetenschappelijke uitspraak geweest die later niet herzien moest worden. 

Die spanning tussen de status aparte van wetenschappelijke kennis en de feilbaarheid van de wetenschap verdwijnt als we aannemen dat wetenschap vooruitgaat. Als wetenschappers erin slagen om steeds voort te borduren op bestaande inzichten en deze aan nieuwe tests te onderwerpen, dan kunnen ze beweren dat ze én de beste manier hebben om aan zekere kennis te komen én dat die kennis steeds verandert. Dan hoort het veranderen van kennis bij de aanpak om tot zekere kennis te komen. Het is juist het steeds voortschrijdende inzicht dat wetenschappelijke kennis zijn ‘status aparte’ geeft.

Maar ook hier laat de wetenschapsgeschiedenis ons in de steek. Onderzoek naar de vooruitgang van wetenschappelijke kennis laat zien dat het proces chaotisch is. De criteria die wetenschappers formuleren om vooruitgang vast te stellen – zoals verificatie en falsificatie – blijken niet daadwerkelijk leidend te zijn voor de keuzes die zij maken. Bovendien kunnen sociale processen – zoals de strijd om invloed en middelen – grote impact hebben op het wetenschappelijke bedrijf. Zolang we niet goed begrijpen hoé de wetenschap vooruitgang boekt, kunnen we niet zeker zijn dát de wetenschap vooruitgang boekt.

In een notendop is dit dus het probleem:

1 Als we terug kijken in de geschiedenis, zien we veel achterhaalde inzichten. 

2 Daardoor denken we dat de wetenschap vooruitgaat.

3 Maar we begrijpen eigenlijk niet hoe dat in zijn werk gaat. 

4 Daardoor kunnen we wetenschappelijke vooruitgang niet herkennen. Bij ontwikkelingen in de wetenschap weten we niet of we daadwerkelijk naar vooruitgang of gewoon naar verandering kijken.

5 Dit geeft weer problemen voor de status van wetenschappelijke kennis. De vraag is of de feiten van vandaag het resultaat zijn van een zoektocht die al in de 16e eeuw begon of eerder ‘in de waan van de dag’ ontstaan zijn.

Probleemoplossen

Volgens Laudan kunnen we wetenschappelijke vooruitgang het best begrijpen als we wetenschap zien als een probleemoplossende discipline. De stelling dat wetenschappers aan wetenschappelijke problemen werken, lijkt eigenlijk weinig opzienbarend. Maar andere wetenschapsfilosofen hebben zich vooral gericht op concrete activiteiten binnen dat probleemoplossen, zoals het doen van observaties, het uitvoeren van experimenten of de logische structuur van argumenten. Daardoor ligt de nadruk in die filosofieën sterk op het experimentele handwerk. Laudan kiest voor een bredere blik, een die meer zicht geeft op het proces van vooruitgang in plaats van het formuleren van een gouden standaard voor wetenschappelijke bewijsvoering.

Wat is een wetenschappelijk probleem? Volgens Laudan zijn er twee soorten: empirische problemen en conceptuele problemen.

Een empirisch probleem doet zich voor wanneer de werkelijkheid zich anders gedraagt dan je zou verwachten. In de ochtend vind je vaak waterdruppeltjes op de ruiten. Dit is een empirisch probleem totdat je een er een bevredigende verklaring voor hebt, zoals: “koude lucht kan minder water bevatten dan warme lucht”. Deze verklaring vormt meteen een nieuw empirisch probleem. Waarom kan koude lucht minder water bevatten dan warme lucht? Dat vraagt ook weer om een verklaring. Empirische problemen ontstaan in het samenspel tussen theorie en werkelijkheid.

Een conceptueel probleem doet zich voor wanneer een theorie niet in overeenstemming is met andere theorieën. Zou je het condens op de ruiten verklaren door te stellen dat ruiten zweten als het koud wordt, dan moet je duidelijk maken dat het niet vreemd is om te zeggen dat dingen kunnen zweten en dat kou een reden kan zijn om te gaan zweten. Dit zijn conceptuele problemen. Conceptuele problemen ontstaan in het samenspel tussen verschillende theorieën. 

Elke theorie kan empirische en conceptuele problemen oplossen, maar veroorzaakt meestal ook weer nieuwe conceptuele en empirische problemen. Afhankelijk van hoe belangrijk we de opgeloste problemen vinden, en de nieuwe problemen die zich voordoen, zijn we geneigd een theorie te accepteren – of niet. 

Volgens Laudan kenmerkt wetenschappelijke vooruitgang zich door een groei van het aantal opgeloste problemen en de afname van het aantal onopgeloste problemen. Maar omdat niet elk probleem even zwaar weegt, is het lastiger om de balans op te maken dan je misschien zou denken. Laten we eerst eens naar de empirische problemen kijken.

Status van empirische problemen

Volgens Laudan bestaan er drie soorten empirische problemen.

1. Opgeloste problemen. Dit zijn empirische problemen waar een adequate verklaring voor is. Dauw op de ruiten, bijvoorbeeld.
2. Onopgeloste problemen. Dit zijn empirische problemen waar geen enkele bestaande theorie een verklaring voor heeft. Of poetsvissen zelfbewustzijn hebben, bijvoorbeeld.
3. Anomalieën. Dit zijn empirische problemen die in strijd zijn met een geldige theorie. Als blijkt dat er deeltjes zijn die sneller gaan dan het licht, is dit een anomalie voor de relativiteitstheorie.

Je zou zeggen dat onopgeloste problemen het belangrijkst zijn voor de wetenschap. Daar is immers vooruitgang te boeken. Maar de praktijk leert dat wetenschappers onontgonnen terrein relatief onbelangrijk vinden.

Toen Robert Brown in 1828 door zijn microscoop naar pollen in een bakje water keek, zag hij dat ze schijnbaar willekeurig door elkaar bewogen. Je zou zeggen dat deze ‘Browniaanse beweging’ een opwindende ontdekking was, waar wetenschappers meteen op doken. Maar dat was niet zo. Wetenschappers steggelden over het belang ervan en voor welke theorie het eigenlijk een probleem kon zijn. Keken we naar iets wat biologisch van aard was, elektrisch, optisch? Omdat ze geen theorieën hadden om het probleem te duiden, konden ze ook niet beslissen hoe belangrijk het was – en liet een oplossing op zich wachten. 

Het was uiteindelijk 80 jaar later toen Albert Einstein een van zijn eerste wetenschappelijke ontdekkingen deed door aan te tonen dat de pollen door de beweging van watermoleculen in beweging gebracht worden. Daarmee leverde hij een grote bijdrage aan de warmteleer én aan de status van de Browniaanse beweging. Tot die tijd had Brown een grappig, slecht begrepen experiment beschreven, dat relatief weinig aandacht kreeg. Vanaf dat moment was het een centraal leerstuk in de warmteleer.

Het belang van wetenschappelijke problemen hangt dus af van hun bewijskracht voor een bepaalde theorie. Omdat het voor onopgeloste problemen niet zeker is wat die latere bewijskracht zal zijn, zijn ze voor veel wetenschappers eigenlijk minder relevant.

Daarom zijn anomalieën zo belangrijk voor de wetenschap. Een anomalie is een luis in de pels van de wetenschap. Anomalieën zeuren aan het hoofd van de wetenschapper, ze wijzen erop dat de mooie theorieën waar de onderzoekers zo lang aan gewerkt hebben toch niet kunnen kloppen. Als je erin slaagt om een anomalie in een opgelost probleem om te toveren sta je als wetenschapper supersterk. En het mooie van anomalieën is dat dat al van tevoren bekend is. Je weet welke theorie je een steuntje in de rug kan geven en waarom.

We kunnen concluderen dat voor empirische problemen geldt dat anomalieën het belangrijkst zijn, daarna opgeloste problemen en dan pas onopgeloste problemen. Maar Laudan merkt terecht op dat deze inventarisatie niet afdoende is om de wetenschapsgeschiedenis recht te doen. Al te vaak werden theorieën die empirische problemen prima konden oplossen, terzijde geschoven ten faveure van theorieën die beter in het wereldbeeld van de wetenschappers pasten. Daarom moeten we ook conceptuele problemen beter bekijken.

Conceptuele problemen

De meeste wetenschapsfilosofieën vinden het alleen goed als wetenschappers op basis van experimenten en observaties voor een theorie kiezen. Maar Laudan stelt dat er rationele, niet-empirische gronden kunnen zijn om een theorie aan te hangen. Sterker nog, conceptuele problemen hebben volgens hem een grotere invloed op de vooruitgang van de wetenschap dan empirische problemen.

Conceptuele problemen ontstaan als theorieën in strijd lijken te zijn met andere theorieën. Even aangenomen dat theorieën geen interne problemen hebben, zoals vage concepten of verborgen cirkelredeneringen, dan zijn er volgens Laudan drie bronnen van conceptuele problemen: strijdige theorieën, methodologische problemen of problemen met het wereldbeeld van wetenschappers.

Strijdige theorieën hebben aannames die niet met elkaar te rijmen zijn. Ptolemeus dacht dat de aarde in het midden van het heelal staat, terwijl Copernicus dacht dat de zon in het midden staat. Dit is een conceptueel probleem want het kan niet allebei waar zijn. Je zou misschien zeggen dat het een empirisch probleem is. Als je even een ruimteschip naar de zon stuurt dan kun je er namelijk wel achter komen hoe het zit. Maar het was in die tijd niet mogelijk een ruimteschip te sturen en niemand zou ook geweten hebben welk bewijs dat ruimteschip dan moest verzamelen om de kwestie uit de lucht te helpen.  

Dat kon wel op een andere grond. Copernicus’ ideeën waren namelijk in strijd met de natuurkunde in die tijd. Aristoteles had verschillende ideeën over hoe dingen op en buiten de aarde bewogen ontwikkeld. Die moesten heroverwogen worden als wetenschappers het idee van Copernicus zouden overnemen. Daarom had de theorie van Copernicus aanvankelijk meer conceptuele problemen dan die van Ptolemeus – en raakte die niet erg in zwang. Het was uiteindelijk Galilei, die door een alternatief natuurkundig systeem te ontwikkelen de balans in de richting van de theorie van Copernicus deed doorslaan. Nu hadden beide theorieën meerdere conceptuele problemen en waren de theorieën echt aan elkaar gewaagd. Tegen de tijd dat de balans doorsloeg naar Copernicus was deze eigenlijk alweer vervangen door de ideeën van Johannes Kepler.

Een tweede bron van conceptuele problemen kan methodologie zijn. Wetenschappers hebben ideeën over hoe je tot theorieën kan komen en welke bewijsvoering acceptabel is voor een theorie. Als een theorie strijdig is met dat soort overtuigingen, ontstaan ook conceptuele problemen.

Isaac Newton liep bijvoorbeeld tegen een methodologisch probleem aan met zijn theorie over zwaartekracht. Volgens Newton trekken zware voorwerpen elkaar aan en daarom vallen dingen naar de aarde toe. De vraag is alleen wel hoe dat kan. Tijdgenoten wezen erop dat Newton een geheimzinnige ‘werking op afstand’ nodig had voor zijn theorie. De appel die naar de aarde valt raakt de aarde niet, hoe kan de aarde dan de appel trekken? In die tijd was werking op afstand een methodologische doodzonde. Krachten konden alleen verklaard worden door het botsen van deeltjes. Newtons theorie schond dat verklaringsmodel.

Bij methodologische conceptuele problemen moeten wetenschappers zowel de theorie ook de methodologie aanpassen. Omdat ze hun gereedschap belangrijk vinden hebben ze sterke argumenten nodig om die stap te zetten.

Een derde bron van conceptuele problemen is een botsing van een theorie met een wereldbeeld. Elke cultuur heeft ideeën die niet altijd wetenschappelijk van aard zijn, over hoe de wereld werkt. Een wetenschappelijke theorie die dat soort ideeën tegenspreekt, zal het moeilijker hebben dan een theorie die aansluit bij het gangbare wereldbeeld. Een strijdigheid met het gangbare wereldbeeld is dus een conceptueel probleem.

In de meeste voorbeelden speelt God natuurlijk een rol. De strijd van Galilei met de kerk over de plaats van de zon, de moeilijkheden voor God om in te grijpen in een mechanisch universum zoals de volgelingen van Newton voorstelden, hoe moeilijk het is om het Darwinisme met het scheppingsverhaal te verenigen. Maar niet alle wereldbeelden zijn religieus. Darwinisme en marxisme stonden ook op gespannen voet met elkaar en Natuurkundigen zijn nog altijd bezig om de wereldbeelden achter de klassieke mechanica en de quantummechanica te verenigen. 

Al met al zijn er allerlei vragen die rijzen als je een nieuwe theorie in een web van bestaande ideeën probeert in te passen. Dit leidt tot conceptuele problemen die meestal meer gewicht hebben dan empirische problemen. Een theorie heeft volgens Laudan gewoonlijk minder last van een paar anomalieën dan van een flink conceptueel probleem.

De rol van onderzoekstradities.

Tot nu toe hebben we besproken welke verschillende soorten empirische en conceptuele problemen wetenschappers moeten oplossen, maar we hebben nog weinig gezegd over de werking van wetenschappelijke vooruitgang. Volgens Laudan hebben we daar nog een derde bouwsteen voor nodig: onderzoekstradities.

Onderzoekstradities omvatten theorieën. Theorieën staan meestal niet op zichzelf, maar komen voor in families die een wereldbeeld, basisaannames en methoden delen. Die families vormen onderzoekstradities. Laudans idee van onderzoekstradities lijkt op het idee van onderzoeksparadigma’s van Thomas Kuhn of de onderzoeksprogramma’s van Imre Lakatos, maar Laudan denkt dat deze filosofen een aantal historisch onhoudbare beweringen doen. Daarom zijn hun ideeën aan herziening toe. Ik laat de discussie tussen die filosofen even voor wat ze is en richt me alleen op de theorie van Laudan zelf. Volgens Laudan hebben wetenschapstradities drie eigenschappen:

1 Elke onderzoekstraditie bestaat uit een aantal meer specifieke theorieën. De onderzoekstraditie van de quantummechanica bevat onder andere quantumtheorieën voor het atoom, theorieën over quantumzwaartekracht en snaartheorieën. Deze theorieën vormen een illustratie van – en een fundament onder – de traditie.

2 Elke onderzoekstraditie is trouw aan een bepaald wereldbeeld en methodologie. Onderzoekstradities onderscheiden zich door hun ideeën over hoe de wereld in elkaar zit en hoe je er kennis van kan nemen.

3 Tradities zijn historische wezens. Ze worden in de loop der tijd op verschillende manieren gedefinieerd, maar hebben een lange levensduur – in tegenstelling tot theorieën die meestal maar kort leven.

Onderzoekstradities zijn nuttig. Ze geven wetenschappers het gereedschap om conceptuele en empirische problemen op te lossen.  Ze doen dit op vier manieren:

1 Ze bepalen welke problemen interessant zijn en genereren conceptuele problemen. Binnen de familie van theorieën die een onderzoekstraditie omvat ontstaat gemakkelijk ruzie; figuurlijk gesproken. Een nieuwe theorie zal gangbare opvattingen binnen de traditie ter discussie stellen. Het oplossen van de conceptuele problemen die daardoor ontstaan brengt de traditie als geheel verder.

2 Ze begrenzen disciplines. De breed gedeelde basisideeën binnen tradities vormen een natuurlijke begrenzing voor het type probleem dat opgelost kan worden. Het spreekt niet voor zich dat mechanica, waarin dingen verklaard worden op basis van beweging, krachten en botsingen, iets kan zeggen over de manier waarop mensen met elkaar communiceren. Daarvoor zijn de basisideeën gewoon niet aanwezig.

3 Ze bieden hulp bij het oplossen van problemen. Bij het bedenken van een theorie kunnen onderzoekers gebruik maken van elementen uit andere theorieën in de traditie. Een nieuw soort mechanica kan opnieuw opgebouwd worden met begrippen als kracht en snelheid. Hierdoor kunnen nieuwe theorieën dankbaar gebruik maken van jaren denkwerk.

4 Ze helpen met het rechtvaardigen van theorieën. De andere theorieën uit de familie kunnen immers aangeroepen worden om aannames te onderbouwen.

Een belangrijk aspect aan onderzoekstradities is dat ze zich ontwikkelen. Ze zijn aan verandering onderhevig. De theorieën binnen de familie worden steeds ververst waardoor andere dingen belangrijk gevonden worden. Waar de werking van kracht over afstand voor Newton nog een groot probleem was, ontstonden er later veel Newtoniaanse theorieën waarin ook dit soort werking op afstand was opgenomen. Daardoor werd het minder controversieel om een werking op afstand te veronderstellen. In elke onderzoekstraditie zijn er ideeën die centraler zijn en meer tot de harde kern behoren – en die dus ook lastiger tegen te spreken zijn – maar Laudan stelt dat er door het komen en gaan van specifieke theorieën ook beweging zit in de familie als geheel. Daarin wijkt zijn theorie af van die van andere wetenschapsfilosofen.

Vooruitgang

Dat brengt ons eindelijk bij het idee van wetenschappelijke vooruitgang. Laudan denkt dat die te begrijpen is door de strijd tussen – en ontwikkeling van – verschillende onderzoekstradities. Op zichzelf kun je van een traditie niet zeggen of deze waar of onwaar is, daarvoor zijn de ideeën die de theorieën binnen een traditie delen te abstract,  maar je kan wel vaststellen of er in de traditie problemen opgelost worden; en dit probleemoplossend vermogen kan als kwaliteitsmaat gebruikt worden. In vruchtbare onderzoekstradities kunnen veel problemen opgelost worden.

Een belangrijke toetssteen voor een onderzoekstraditie is of deze adequaat is. Hoe goed kunnen problemen opgelost worden met de theorieën uit de onderzoekstraditie? De klassieke mechanica is voor veel problemen adequaat, waardoor de basisprincipes nog altijd populair zijn. Een andere vraag is of onderzoekstradities vooruit gaan. We kunnen ons afvragen of onderzoekstradities meer problemen oplossen dan vroeger. Dan doet de klassieke mechanica het minder goed: de meeste problemen zijn bekend en opgelost, een reden waarom er op dit moment niet veel wetenschappers zijn die zichzelf nog als een klassiek mechanicus zien.

Er is dus een verschil tussen tradities die wetenschappers  accepteren – voor waar aannemen; en tradities die ze najagen – waar ze aan willen werken. Wetenschappers zijn gewoon om theorieën te accepteren die adequaat zijn, maar ze zijn wel geneigd theorieën na te jagen die zich snel ontwikkelen.

Dit spanningsveld tussen conservatief gedrag: acceptatie van die theorieën die bewezen zijn en progressief gedrag: najagen van  theorieën die veelbelovend zijn verklaart voor een belangrijk deel wetenschappelijke vooruitgang. Als wetenschappers niet een voorkeur zouden hebben voor theorieën die zich snel ontwikkelen, dan zouden nieuwe theorieën nooit een kans krijgen en als theorieën zich niet bewezen zouden moeten hebben voordat ze geaccepteerd worden zou wetenschappers zich overgeven aan willekeur. Laudan laat zien dat met deze twee principes vooruitgang mogelijk is en dat de beslissingen die wetenschappers nemen rationeel zijn en niet, zoals andere wetenschapsfilosofen wel beweerd hebben, alleen maar door sociale processen bepaald worden.

Tot slot

Ik opende dit blogje al door te stellen dat ik Laudans theorie elegant vind. Met name het erkennen van het belang van conceptuele problemen en de samenbundeling van theorieën in onderzoekstradities helpen om de wetenschap beter te begrijpen.

Tegelijkertijd is de boekhouding van problemen met verschillend gewicht die Laudan voorstelt behoorlijk complex. Nergens laat hij echt concreet zien dat je door het tellen van problemen inderdaad kan onderbouwen welke keuzes wetenschappers maken in hun werk. Sterker nog, die keuzes blijken voor verschillende wetenschappers verschillend te zijn. Het gewicht van een probleem is uiteindelijk een persoonlijke keuze.

Daarmee staat Laudan niet enorm sterk als het gaat om het aantonen van de wetenschappelijke vooruitgang. Hij slaagt er goed in om een aantal kwesties die andere wetenschapsfilosofen zoals Thomas Kuhn en Karl Popper hebben laten liggen op te lossen, maar hij geeft uiteindelijk weinig tegengas tegen filosofen die de wetenschap als een puur sociaal proces wensen te zien. Laudan toont aan dat wetenschap vooruit kan gaan, niet dat ze daadwerkelijk vooruitgaat.

Meer lezen?

Ik schreef over de ideeën van Karl Popper in Groeit Kennis? Ik schreef over de houdbaarheid van wetenschappelijke theorieën in Stokoude Kennis, Halfwaardetijd en Tijdmeters.

Progress and its problems is een prettig leesbaar boek dat rijk is aan inzichten over de wetenschap en vooral het denken daarover.