科学と適切な説明を求める私たちの探求

Jan 16 2023
私たちの祖先は太陽についてどう思っていましたか?確かに彼らは、それが地球の 109 倍の大きさで、夜空に見える小さな白い点に似た、燃えるプラズマの巨大な球体であることを知りませんでした。天の川を見たとき、彼らはどう思いましたか。彗星はどうですか?オーロラはどうですか?流星群やオーロラは言うまでもなく、天の川は十分にクレイジーです。
天の川銀河

私たちの祖先は太陽についてどう思っていましたか?確かに彼らは、それが地球の 109 倍の大きさで、夜空に見える小さな白い点に似た、燃えるプラズマの巨大な球体であることを知りませんでした。天の川を見たとき、彼らはどう思いましたか。彗星はどうですか?オーロラはどうですか?流星群やオーロラは言うまでもなく、天の川は十分にクレイジーです。私たちの祖先は、周囲の世界を理解するために感覚が制限されていました。彼らは、進化によって与えられたもの以外に、他のツールを持っていませんでした.

私たちの宇宙は不思議に満ちています。天の川は、私たちが肉眼で見ることができる最も重い天体です。それには、何千光年にもわたって相互の引力によって結ばれている何千億もの星が含まれています。望遠鏡の助けを借りて、天の川にある星よりも多くの銀河を見ることができます. いくつかの現象は、天の川よりもさらに壮大です。超新星爆発は、太陽の 100 億倍の明るさを持ち、そのシステム内のすべての惑星を壊滅させる可能性があります。しかし、超新星はほとんどの元素の源であるため、私たちの存在は超新星のおかげです。超新星爆発は、消滅するまで数か月続きます。ただし、ガンマ線バーストと呼ばれる別の現象があり、超新星と同じ量のエネルギーを放出するのに数秒しかかからないため、最も明るい超新星よりも10億倍も明るくなる可能性があります. クエーサーは、超大質量ブラック ホールによる星の供給によって動力を与えられる別のクラスの宇宙巨獣です。重力エネルギーは高エネルギー粒子のジェットの形で元に戻り、一度に何百万年も超新星を凌駕することができます。

これらの現象のそれぞれは、約 137 億年前にビッグバンと呼ばれる爆発で始まった絶え間なく膨張する宇宙で発生しているため、上記で説明したすべての現象は比較すると取るに足らないものになっています。そして、宇宙全体は多元宇宙のほんの一部であり、そのような宇宙の多数を構成しています.

当然のことながら、これらすべてを聞いた後、疑問が頭に浮かびます。さて、どうすればこれをすべて知ることができますか?日中に見える大きな黄色い球体が、夜空の冷たくきらめく点に似ていることをどうやって知ることができるでしょうか? 誰も星の表面に行ったことはありません。それでは、どのようにして星の温度をそれほど正確に予測できるのでしょうか? 温度はおろか、宇宙そのものの年齢までも、どうしてこんなに正確に知ることができるのでしょうか? 目に見えない現象をどうやって知るのでしょうか。まあ、私たちはそれらを理論からのみ知っています。

では、科学理論とは何か?

端的に言えば、科学理論は物事がどのように振る舞うかについての説明です。しかし、では、これらの説明はどこから来るのでしょうか? それは私たちの感覚から推測されますか?はい、いいえ。

長い間、私たちは感覚からこれらの説明を導き出すと信じていました。これは経験主義として知られる哲学的教義です。17 世紀の哲学者ジョン ロック、フランシス ベーコン、デビッド ヒュームによって提唱された経験主義の中心的な考え方は、知識は主に感覚的な経験から得られるというものです。ロックは 1689 年に「人間の理解に関するエッセイ」で、人間は物事がどのように機能するかを事前に知らなくても生まれるという命題を提唱しました。代わりに、人間の脳は「白い紙」のようなもので、白紙のキャンバスのようなもので、感覚入力から得た経験でゆっくりと満たされます。別のメタファーは、自然界の本から知識を読み取ることです。というか、自然は私たちの「白書」に知識を書き込んでいます。

イギリスの物理学者である David Deutsch は、彼の著書「The Beginning of Infinity」の中で、私たちは既存のアイデアに基づいてこれらの理論を作成し、適切な説明を求める終わりのない探求を続けていると主張しています。彼を直接引用すると、

「科学理論は何かから『派生』したものではありません。私たちは自然界でそれらを読み取ることも、自然がそれらを私たちに書き込むこともありません。それらは推測であり、大胆な推測です。人間の心は、既存のアイデアを改善することを意図して、既存のアイデアを再配置、結合、変更、および追加することによって、それらを作成します。私たちは生まれたときの「白書」から始めるのではなく、先天的な期待と意図、そして思考と経験を使ってそれらを改善する先天的な能力から始めます。」

彼はまた、観察の役割は経験主義者によって提唱されたものとは異なると主張している. すでに推測されている理論から選択することであり、それらを形成することではありません。言い換えれば、観察と実験は、議論を反駁するのに役立つだけです。

しかし、中心的な考え方が間違っていたにもかかわらず、経験主義は実験科学の強力な支持を提供しました。聖典の権威と、私たちにとって重要なことはすべてすでに知られているという伝統的に信じられている議論に反して、経験主義は良い説明の探求において大きな前進でした.

しかし、ここで別の問題が生じます。それが私たちの経験に由来しない場合、どうすれば何かを知ることができるでしょうか? 私たちの経験とは異なる推論が真実であることをどうやって知るのでしょうか? 地球で行われた実験から火星の地理について学ぶことさえできません。では、なぜ地球で行われた実験から宇宙全体の物理学について学ぶことができると思いますか?

伝統的に、反復が重要であると信じられていました。あらゆる現象の予測が何度も実現するほど、それが常に実現する確率が高くなります。この種の推論は帰納的推論として知られており、それを使って科学的法則を形成するアプローチは帰納主義として知られています。しかし、帰納主義には​​2つの大きな問題がありました。

1 つ目は、帰納主義は経験に関する予測を通じて科学を説明しようとすることです。しかし、理論的知識と科学的説明は、私たちの経験に関するものではありません。それらは、私たちの経験からめったに構成されていない現実についてのものです。天体物理学は、夜空を見るという私たちの経験に関するものではなく、月とは何か、星とは何か、星の形成、組成、光度、それらが由来する星系などについてです。それらのほとんどは観測されていません。星の形成や組成を観察したことがないのに、経験からどのように推測できたでしょうか? 帰納主義は、空の遠くにきらめく白い点が実際に私たちが主張しているものであることをどのように知ることができたのかを説明できません.

第二に、帰納主義は、科学理論が「未来は過去に似ている」または「目に見えないものは見えるものに似ている」と予測し、したがってそれに応じて推論するという仮定に基づいています。しかし実際には、未来には過去に経験したことのないことがたくさんあります。原子爆弾が作られた後の核分裂爆発は、人類がこれまで経験したことのないものでした。しかし、理論は、爆発がどのように発生するか、爆発の結果、およびその他多くのことを、実際に経験する前に予測しました。日常生活においてさえ、私たちは多くの新しいことを経験します。「未来は過去に似ている」と言うとき、私たちは主張を裏付ける経験だけを選択し、発生する他のすべての「新しい現象」を無視しています. これは確証バイアスの典型的な例です。

ここで、もう一度質問するかもしれません。私たちの説明はどこから得られたものですか?」David Deutsch は、「The Beginning of Infinity」の中で次のように書いています。

「新しい説明を発見することは、本質的に創造的な行為です。空の点を白熱した数百万キロメートルの球体と解釈するには、まずそのような球体のアイデアを考えなければなりません。そして、彼らが小さくて冷たく見える理由を説明しなければなりません…そして倒れません。そのようなアイデアは、それ自体では作成されず、何かから機械的に導き出すこともできません。それらは推測する必要があり、その後、批判してテストすることができます。」

20 世紀の科学哲学者であるカール ポパーは、科学的方法には仮説または「推測」の推測が含まれ、それらを反証するために厳密なテストまたは「反駁」を受けるという考えを提案しました。ポパーによれば、理論を支持する証拠を見つけるよりも、理論を反証する証拠を探す方が良い理論を得る科学的な方法である. 新しい理論を形成し、それらを反証しようとすることによってそれらをテストするこの方法は、反証として知られています. これは、科学的方法の重要な原則です。

では、最初の質問に戻りますが、太陽が恒星であり、太陽よりも大きな恒星が何十億個も存在することをどうやって知るのでしょうか? 他の銀河、ブラックホール、超新星、その他の魅力的な現象をどのように知ることができるでしょうか? どうすればそれらをとてもエレガントに説明できるでしょうか? その答えは、科学哲学の核心にあります。私たちの理論の本当の源は推測です。推測と批判と反論を組み合わせることで、宇宙に関する本当の知識を導き出すことができます。実験と観察は、新しい理論を形成するのではなく、理論に反論するのに役立ちます. 私たちは、推測によって形成され、反駁によって検証された理論を通じて、太陽、星、銀河、およびその他すべての壮大な天体について知っています。

私たちは常に宇宙についての説明を欠いています。しかし、科学と科学的方法の助けを借りて、私たちはますます真実に近づいていきます. 私たちは、真実だと信じている考えをあきらめ、より良い説明と理論を求めて未知の世界に足を踏み入れなければなりません。これは、適切な説明を求める私たちの探求です。

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