Alai

Instrumentalismi on tieteenfilosofian näkemys, jossa väitetään, että tieteelliset teoriat ovat vain hyödyllisiä välineitä ilmiöiden ennustamiseen sen sijaan, että ne olisivat tosia tai suunnilleen tosia kuvauksia fyysisestä maailmasta. Instrumentalismi voidaan parhaiten ymmärtää kannanottona tieteellistä realismia vastaan, ja sen juuret juontavat 1900-luvun vaihteeseen Ernst Machin (1838-1916) ja Pierre Duhemin (1861-1916) työhön, jotka molemmat olivat fyysikoita ja tieteenfilosofeja, joilla oli vahvat instrumentalistiset näkemykset. Instrumentalismin nykymuoto on Bas van Fraassenin (1980) konstruktiivinen empirismi.

Tieteellinen realismi

Tieteellinen realismi on filosofinen näkemys, jonka mukaan tieteelliset teoriat ovat tosia tai likimain tosia kuvauksia fyysisestä maailmasta. Tieteellisiä realisteja on monenlaisia, mutta tunnetuimpia ovat tieteellisten lakien ja entiteettien realistit (Boyd 1983; Psillos 1999) ja pelkkien tieteellisten entiteettien realistit (Hacking 1983; Cartwright 1983).

Tarkastellaan esimerkiksi itävaltalaisen fyysikon Wolfgang Paulin (1900-1958) mukaan nimeä kantavaa Paulin poissuljentaperiaatetta, jonka mukaan millään kahdella atomissa olevalla elektronilla ei ole samoja neljää kvanttimäärää. Jotkut tieteelliset realistit uskovat, että Paulin poissulkemisperiaate pitää paikkansa, ja uskovat siten lakien tarkoittamiin entiteetteihin, tässä tapauksessa elektroneihin ja atomeihin. Toiset tieteelliset realistit uskovat kuitenkin vain Paulin poissulkemisperiaatteen tarkoittamiin entiteetteihin, koska itse periaate on tiukasti ottaen väärä. Joka tapauksessa instrumentalistit ovat eri mieltä molempien tieteellisten realistien kanssa.

Varhainen instrumentalismi

Ernst Mach ja Pierre Duhem olivat ensimmäiset tieteenfilosofit, jotka kehittivät hienostuneen puolustuksen tieteelliselle edistykselle hyväksymättä tieteellistä realismia. Vaikka Machin instrumentaaliset näkemykset nousivat ensin esiin, Duhem popularisoi instrumentalismin tieteenfilosofien keskuudessa pitkälti siksi, että hän puolusti sitä perusteellisesti vuonna 1906 ilmestyneessä kirjassaan Fysikaalisen teorian tavoite ja rakenne.

Duhemin instrumentalismin ytimenä oli metafysiikan ja fysiikan kiinteä erottaminen toisistaan. Duhem väitti, että fysiikkaa voitiin ja piti tehdä syvistä metafyysisistä oletuksista riippumatta. Sen sijaan fysiikan teorian tavoitteena on kehittää matemaattisia lakeja, jotka ennustavat fenomenologisia lakeja mahdollisimman tarkasti, täydellisesti ja yksinkertaisesti. Duhemin sanoin:

Fysikaalinen teoria ei ole selitys; se on matemaattisten lauseiden järjestelmä, jonka tavoitteena on esittää mahdollisimman yksinkertaisesti, täydellisesti ja täsmällisesti kokonainen joukko kokeellisia lakeja (Duhem 1954, 19).

Fyysikoiden ei siis tarvitse uskoa, että fysiikan peruslait (esim. Einsteinin valonperiaate) pitävät paikkansa tai että fysikaaliset perusolennot (esim. elektronit) ovat todella olemassa. Pikemminkin nämä ovat vain hyödyllisiä fiktioita, jotka auttavat fyysikkoja ennustamaan ilmiöitä. Duhem ehdotti myös, että kemiaa ja biologiaa voidaan tarkastella instrumentaalisesti, koska kemian ja biologian menetelmät ja välineet ovat riippuvaisia fysikaalisista teorioista.

Duhem oli kuitenkin hyvin tietoinen siitä, että vaikuttaa näyttävältä sattumalta, että pelkkä instrumentaalinen fysiikka voi ennustaa uusia ilmiöitä. Pikemminkin jotkut filosofit, Duhem mukaan lukien, suhtautuivat epäilevästi siihen, että fysikaaliset teoriat olisivat pelkkiä instrumentteja tämän fysikaalisten teorioiden näyttävän ominaisuuden vuoksi. Tieteenfilosofit kutsuvat tätä näkemystä Ei ihmeitä -argumentiksi instrumentalismia vastaan. Duhem muotoili kuitenkin hämmästyttävän vastauksen No Miracles Argumentille, joka on tullut tunnetuksi nimellä teoriariippuvainen havainnointi.

Teoriariippuvainen havainnointi

Duhemin väite on, että juuri fysikaalisista instrumenteista ja laitteista saatujen havainnointitietojen tulkitsemiseksi fyysikot tarvitsevat fysikaalista teoriaa. Esimerkiksi yksi tapahtuma, joka teki Isaac Newtonista (1643-1727) kuuluisan, oli hänen painovoimateoriansa kyky ennustaa uusia planeettoja, kuten Neptunus vuonna 1846. Kirjaimellisesti sanottuna teoreettiset fyysikot käyttivät 1800-luvulla Newtonin teoriaa ennustamaan kahdeksannen planeetan Uranuksen radan häiriöistä. Sitten nämä teoreetikot kertoivat tähtitieteilijöille, mistä taivaanrannasta kahdeksas planeetta löytyisi. Lopulta tähtitieteilijät pystyivät löytämään planeetan vuonna 1846, mutta vain kaukoputkien avulla.

Duhem siis huomauttaa, että Newtonin gravitaatioteoria pystyi ennustamaan uuden planeetan, mutta vain aikaisemman fysikaalisen teorian avulla, joka koski kaukoputkia sekä teoriaa silloisesta taivaankuvasta. Näin ollen kun tiedemiehet ennustavat ja havaitsevat uusia ilmiöitä tieteellisten teorioiden avulla, he todellisuudessa havainnoivat teoriasta riippuvaisia ilmiöitä, jotka voivat itsessään olla fiktiivisiä.

Realisteilla oli tietysti toinenkin haaste instrumentalismille. Teoriat eivät nimittäin voi olla vain instrumentteja, koska fyysikot voivat usein konstruoida ja suorittaa ”ratkaisevia kokeita”, jotka falsifioivat fysikaalisen teorian. Duhemilla oli kuitenkin vielä näyttävämpi argumentti tätä väitettä vastaan. Tieteenfilosofien keskuudessa Duhemin argumentti tieteellisten teorioiden falsifiointimahdollisuutta vastaan ratkaisevien kokeiden avulla on tullut tunnetuksi nimellä Quine-Duhemin teesi.

The Quine-Duhemin teesi

The Quine-Duhemin teesi, joskus lempinimeltään ”alideterminaatioargumentti”, on näkemys, jonka mukaan mikä tahansa tieteellinen teoria on alideterminoidut minkä tahansa empiirisen todistusaineiston perusteella, jota voimme tarjota sen puolesta. Duhem muotoili teesin alun perin fysikaalisia teorioita varten, mutta sittemmin Harvardin filosofi Willard van Orman Quine (1908-2000) on laajentanut sen koskemaan kaikkia tieteellisiä teorioita.

Teesi rakentui Duhemin oivalluksesta, jonka mukaan fysikaalisista teorioista on tehtävä taustaoletuksia, jotta niistä voidaan päätellä havainnollisia ennusteita. Esimerkiksi Isaac Newton (1999) oletti, että kaukoputket ovat luotettavia havaintovälineitä ja että planeetat voidaan idealisoida pistemäisiksi massoiksi ennustaessaan, että planeettajärjestelmän massakeskipiste sijaitsi auringon sisällä. Edellistä oletusta Duhem kutsuisi ”havainto-oletukseksi” ja jälkimmäistä hän kutsuisi ”teoreettiseksi oletukseksi”. Myöhemmin Quine (1951) totesi, että myös teoreettisten ennusteiden taustalla on useita metafyysisiä, matemaattisia ja loogisia oletuksia.

Esimerkiksi edellä mainitussa Newtonin teoreettisessa ennusteessa käytettiin euklidista geometriaa kuvaamaan todellista fysikaalista avaruutta, klassista logiikkaa (mukaan luettuna poissuljetun keskipisteen laki) käytettiin päättelyssä ja absoluuttista liikettä oletettiin metafyysisenä oletuksena.

Logiikan kannalta on siis niin, että kun tieteellisen teorian havaintoennustetta ei havaita tai havaitaan ristiriitainen havainto, tämä tosiasia ei tarkoita, että teoria on väärä. Se merkitsee, että teoria tai jokin sen monista taustaoletuksista on ristiriidassa havaintojen kanssa. Huomaa, että teoria ja sen taustaoletukset kattavat suunnilleen koko siihenastisen tieteen. Tämä tosiasia sai Duhemin kehittämään vahvistusholismiksi kutsutun filosofisen näkemyksen, jonka mukaan mitään tieteellistä teoriaa ei voida testata irrallaan, vaan kun testaamme yhtä tieteellistä teoriaa, testaamme koko tieteen tällä testillä.

Kun otetaan huomioon Quine-Duhemin teesi, vahvistusholismi ja havainnon teoriariippuvuus, Duhemin instrumentalismi opettaa meille, että niin sanotut uudet ennusteet fysikaalisesta maailmasta ovat illuusioita, jotka on rakennettu vakiintuneista tieteellisistä teorioista, ja että tieteellisen teorian niin sanottu falsifikaatio on pelkkää epäjohdonmukaisuutta uskomuksiemme verkossa.

Nykyaikainen instrumentalismi

Machin ja Duhemin instrumentalismin vetovoimasta huolimatta tiede menestyi 1900-luvulla niin hyvin, että instrumentalismin puolustaminen kävi yhä vaikeammaksi. Esimerkiksi realistit kehittivät vakuuttavia argumentteja, joissa tunnistettiin tietyt teoreettiset hyveet (kuten selitysvoima) hyvien tieteellisten teorioiden konstitutiivisiksi ominaisuuksiksi, ja näin alideterminismi voitiin sittenkin voittaa (Psillos 1999). Princetonin filosofin Bas van Fraassenin johdolla syntyi kuitenkin uusi instrumentalismin aalto. Hänen näkemyksensä, joka tunnetaan nimellä konstruktiivinen empirismi, väittää, että vaikka tieteellinen realismi on järkevä filosofinen näkemys tieteellisistä teorioista, instrumentalismi on yhtä järkevä (van Fraassen 1980).

Huomaa ero Duhemin instrumentalismissa ja van Fraassenin instrumentalismissa. Duhem väittää, että fysikaalisen teorian tavoitteen tulisi olla instrumentaalinen. Van Fraassen väittää, että fysikaalisen teorian tavoite voisi olla instrumentaalinen. Toisin sanoen konstruktiivinen empirismi väittää, että tieteenfilosofin on aivan yhtä rationaalista olla instrumentalisti kuin hänen on oltava realisti. Se ei esitä väitteitä siitä, miten tiedemiesten tulisi suhtautua tieteellisiin teorioihin. Ehkä tieteen (ts. tieteellisen edistyksen) kannalta on parasta, että tutkijat uskovat rehellisesti tieteelliseen realismiin. Konstruktiivinen empirismi voi myöntää tämän verran. Se ei kuitenkaan myönnä sitä, että instrumentalismi ei ole filosofiselta kannalta täysin järkevä tapa ymmärtää tiedettä.

On olemassa joukko kysymyksiä, joihin nykyajan instrumentalistien on vastattava, kuten esimerkiksi: Miten emme voi olla ontologisesti sitoutuneita tieteellisissä teorioissamme postuloituihin entiteetteihin, jos teoriat kuvaavat kausaalisia prosesseja? On kuitenkin olemassa joukko kysymyksiä, joihin tieteellisten realistien on vastattava, kuten esimerkiksi:

Mitä tarkoittaa sanoa, että tieteellinen teoria on likimain totta?

Myös jotkut 1900-luvun tieteen suurimmista vaikuttajista olivat instrumentalisteja. Esimerkiksi Nobel-palkitut Niels Bohr (1885-1962) ja Werner Heisenberg (1901-1976) kehittivät 1920-luvulla hyvin instrumentalistisen Kööpenhaminan tulkinnan kvanttimekaniikasta, joka on edelleen suosituin kvanttimekaniikan tulkinta nykyfysiikassa. Instrumentalismi on siis edelleen elinvoimainen filosofinen näkemys, ja se säilyy vielä pitkään.

Vrt. myös

• Pierre Duhem
• Tieteiden filosofia

• Boyd, Richard. 1983. Tieteellisen realismin nykytilasta. Erkenntnis 19: 45-90.
• Cartwright, Nancy. 1983. Kuinka fysiikan lait valehtelevat. Oxford: Oxford University Press.
• Duhem, Pierre. 1954. Fysikaalisen teorian tavoite ja rakenne. Philip Wiener, toim. Princeton: Princeton University Press.
• Hacking, Ian. 1983. Representing and Interventing: Introductory Topics in the Philosophy of Natural Science. Cambridge: Cambridge University Press.
• Newton, I. 1999. Principia, luonnonfilosofian matemaattiset periaatteet: A New Translation, trans. I.B. Cohen & A. Whitman. Berkeley: University of California Press.
• Psillos, Stathis. 1999. Tieteellinen realismi: Miten tiede jäljittää totuuden. London: Routledge.
• Quine, W.V.O. 1951. Empirismin kaksi dogmaa. Philosophical Review 60: 20-43.
• van Fraassen, Bas. 1980. Tieteellinen kuva. Oxford: Clarendon Press.

Kaikki linkit haettu 3. maaliskuuta 2018.

• Scientific Progress, Stanford Encyclopedia of Philosophy
• Scientific Realism, Stanford Encyclopedia of Philosophy

General Philosophy Sources

• Stanford Encyclopedia of Philosophy
• The Internet Encyclopedia of Philosophy
• Paideia Project Online
• Project Gutenberg