Karl Popper disse isto de outro modo, 'no início da ciência está a imaginação e o mito, depois é a racionalidade e a evidência que transformam o mito em teoria cientifica"
Mantenha a ciência irracional
Os dados concretos são o único caminho para a verdade científica?
Essa é uma ficção absurda, ilógica e profundamente útil, uma ficção extremamente útil.
Michael Strevens
A ciência moderna tem a seu favor muito do que a ciência grega ou chinesa não tinham: tecnologias avançadas para observação e medição, comunicação rápida e eficiente e instituições bem financiadas e dedicadas para pesquisa. Também tem, muitos pensadores supuseram, uma ideologia superior (embora nem sempre implementada de forma perfeita), manifestada numa preocupação com a objetividade, abertura à crítica e uma preferência por técnicas arregimentadas para descoberta, como experimentação aleatória e controlada.
Quero acrescentar mais um item a essa lista, a inovação que tornou a ciência moderna verdadeiramente científica: uma certa irracionalidade altamente estratégica. 'O experimento é o único juiz da' verdade 'científica', declarou o físico Richard Feynman em 1963. 'Tudo o que me preocupa é que a teoria preveja os resultados das medições', disse Stephen Hawking em 1994.
Um pouco antes encontramos o polímata do século XIX, John Herschel, expressando o mesmo pensamento: “Referimo-nos à experiência, como a única base de toda a investigação física.”
Estas não são apenas opiniões pessoais ou propaganda; o princípio de que apenas a evidência empírica tem peso na argumentação científica é amplamente reforçado em todas as disciplinas científicas periodicamente por académicos, os principais órgãos de comunicação científica. Na verdade, é amplamente aceite, tanto no pensamento quanto na prática, que o foco exclusivo da ciência na evidência empírica é sua maior força.
No entanto, há mais do que um sopro de dogmatismo nessa exclusividade. Feynman, Hawking, Herschel, todos insistem nisso: o único juiz '; "Tudo com que estou preocupado"; 'O único terreno. Demasiado forçado? E quanto a outras considerações amplamente tidas como relevantes para avaliar teorias científicas, como elegância teórica, unidade ou mesmo coerência filosófica?
Excepto na medida em que tais qualidades se tornam úteis na previsão e explicação de fenómenos observáveis, elas são excluídas do debate científico, declaradas como impublicáveis. É essa impossibilidade de publicação, essa censura, que torna o argumento científico excessivamente estreito.
É o que constitui a irracionalidade da ciência moderna - e também é o que explica o seu sucesso sem precedentes.
Antes de arrastá-lo pelo que pode parecer um caminho rochoso, obscuro e pouco promissor, deixe-me fornecer uma ilustração da censura científica em acção: o caso da beleza.
Dirigindo para o Sul para lecionar na Universidade de Stanford no final dos anos 1990, passei por um feixe de electrões excepcionalmente excitados viajando de leste a oeste através de um túnel de três quilómetros, aproximadamente à velocidade da luz. Tive uma satisfação visceral em pensar que aqui, sob as minhas rodas, a grande ciência estava em movimento.
Ao longo do mesmo túnel, a ciência avançou implacavelmente enquanto o Verão do amor esfriava 30 anos antes.
Os cientistas de, Stanford Linear Accelerator Center procuravam, naquela época, a estrutura subjacente do protão. A teoria do quark desenvolvida independentemente por Murray Gell-Mann e George Zweig em 1964 sustentava que os protões, antes considerados partículas fundamentais, eram na verdade feixes fortemente entrelaçados de três partículas menores, ou quarks. As partículas de alta energia correndo pela península de São Francisco, a oeste de Palo Alto, foram recrutadas para testar essa teoria alguns anos depois, para descobrir se a massa do protão estava uniformemente distribuída na sua extensão ou se estava concentrada em três pontos, como a teoria do quark previu.
Esses experimentos de "espalhamento inelástico profundo" de facto verificaram as previsões - a primeira evidência empírica directa da existência do quark - e os experimentadores ganharam o Prémio Nobel por essa conquista, duas décadas depois, em 1990.
No entanto, Gell-Mann e Zweig não desenvolveram a teoria dos quarks para explicar padrões de espalhamento como esses. Em vez disso, foram motivados pelo desejo de revelar, na proliferação de partículas que foram descobertas pelos físicos nas décadas de 1940 e 1950, uma ordem subjacente, uma harmonia oculta, uma coerência matemática fundamental.
Ao mostrar que um salganhada de bárions e mésons - protões, neutrões, piões, kaons e muitos mais - poderiam ser gerados por pares e trios de apenas três entidades básicas, os quarks up, down e estranhos, eles não apenas descobriram a existência dos novas partículas, mas também justificou o antigo preceito de que a beleza teórica é uma marca da verdade.
Gell-Mann endossou com entusiasmo esse princípio: vivemos num mundo, disse ele, onde a beleza, a simplicidade e a elegância são "um critério principal para a seleção da hipótese correta". Muitos físicos antes e depois expressaram praticamente a mesma crença.
O físico britânico Paul Dirac escreveu em 1963: “É mais importante ter beleza nas próprias equações do que fazê-las adequarem à experiência-se.”
O vencedor do Nobel americano Steven Weinberg em 1992 disse: “[Nós] não aceitaríamos nenhuma teoria como definitiva. a menos que fosse bela. '
Brian Greene, outro físico, confirma que esse respeito pela beleza é uma influência prática significativa no pensamento científico: escrevendo em The Elegant Universe (1999), disse que os físicos 'fazem escolhas e julgam a direcção da pesquisa eecolhendo a teoria 'fundada num senso estético - um senso no qual as teorias têm uma elegância e beleza de estrutura a par com o mundo que experimentamos.'
A importância do pensamento estético na física é, tenho certeza, bem conhecida por muitos leitores. Muitos também terão a sensação de que a beleza não é suficiente para apoiar uma teoria; os cientistas exigem evidências empíricas, como as produzidas pelos experimentos de espalhamento profundo. Como diz Greene: "Os juízos estéticos não arbitram o discurso científico: em última análise, as teorias são julgadas no confronto com ... factos experimentais concretos. "O que talvez menos leitores percebam é que os apelos estéticos não estão confinados a um papel subsidiário na argumentação científica, mas são totalmente proibidos. Essa é a força de 'o único critério que conta' em 'apenas a evidência empírica conta'.
A forma dessa proibição é bastante subtil. Como Greene observa, os cientistas não são de forma alguma desencorajados de seguir o caminho da beleza no seu pensamento privado, nem de discutir essa estratégia em livros e palestras populares. Onde a beleza não pode se aventurar é na arena do debate científico profissional: artigos de revistas científicas e conferências. Lá, pode encontrar-se comentários ocasionais sobre a elegância de uma explicação, mas ninguém argumenta a favor ou contra uma teoria, mesmo que parcialmente, com base em considerações estéticas.
Embora os proponentes da nova "física pós-empírica" gostassem de mudar essa regra, precisam ganhar muito terreno. O princípio permanece: todo o argumento deve ser construído inteiramente com base em evidências empíricas.
Há algo muito peculiar nisso. Por um lado, a beleza é apresentada como uma luz guia. Se acreditarmos na palavra de Weinberg, é simplesmente impossível que uma teoria que carece de beleza seja correcta. A feiura é uma refutação decisiva. Por outro lado, essa mesma qualidade que os físicos consideram tão reveladora, é totalmente excluída do diálogo oficial da ciência. A ciência parece estar dizendo: sim, cuidar da beleza é excepcionalmente útil e, também, não devemos prestar atenção à beleza.
Isso não é apenas estranho, mas irracional no sentido mais amplo. O que os filósofos chamam de "princípio da evidência total" determina que, ao decidir um assunto importante, devemos levar em conta todas as considerações relevantes. Em alguns casos, podemos decidir que não vale a pena o custo em tempo ou dinheiro para seguir uma determinada linha de pensamento, mas somos racionalmente obrigados a dar a cada linha importante, pelo menos uma breve inspeção.
Se acreditamos que é promissor - se parece que vai fornecer orientação substancial para resolver o problema que nos propusemos - então devemos acompanhá-lo, tanto quanto for praticamente possível.
Suponha que você esteja, por exemplo, comprando um carro usado. Leva a sua compra potencial a um mecânico para uma inspeção. Também pode pagar por um relatório do histórico do veículo (compilado por uma empresa independente). Isso dar-lhe-à mais informações sobre o carro, mas sendo muito caro, você pode decidir que a informação não vale o custo. Isso é razoável; você deu a devida consideração às evidências.
Então, novamente, suponha que está a comprar a um revendedor que, como de costume, já solicitou e pagou por esse relatório. Talvez até coloquem o relatório em suas mãos num envelope lacrado. Aí estão informações valiosas sobre o veículo. Certamente, vale a pena gastar alguns minutos navegando nele. Mas não, sai dirigindo sem o ler, jogando-o pela janela. Rejeitou evidências confiáveis de que poderia ter adquirido o mesmo veículo por um preço insignificante. Isso é irracional. É uma violação do princípio da prova total.
O édito da ciência de que "apenas as evidências contam" viola grosseiramente o mesmo princípio. Como vimos, os físicos consideram a avaliação estética das teorias altamente informativa e há poucos ou nenhum obstáculo prático para usar a beleza como medida da plausibilidade de uma teoria: para qualquer pensador que dedica tempo para entender o funcionamento de uma teoria, uma avaliação da sua beleza vem mais ou menos de forma espontânea.
Eles têm o envelope, por assim dizer, nas suas mãos. No entanto, a ciência agarra-o e deita-o fora: ela proíbe qualquer referência ao conteúdo do envelope quando um cientista formula e publica argumentos para as suas teorias.
O que é logicamente objectável, deixe-me enfatizar, não é que a deliberação científica prefira a evidência empírica ao pensamento estético. Não há necessidade de escolher um ou outro; pode ter ambos. Pode privilegiar as evidências, os "factos concretos" tanto quanto quiser, especialmente à medida que se acumulam e se aproximam da incontestabilidade.
O princípio da evidência total não tem nenhum problema com isso. Tudo o que diz é que também deve, se acha que a estética fornece alguma inteligência útil, levar a beleza em consideração. Mas a ciência diz que você deve ignorá-lo completamente, independentemente de quão importante você o considere. Ou, mais exatamente, você deve ignorá-lo nas suas contribuições profissionais, nas suas publicações. Isso é o que é irracional.
A ciência deve ser objectiva, metódica, lúcida, perspicaz. Como aconteceu, então, que os protocolos de publicação científica devessem ir diretamente contra os cânones da racionalidade? Poderia haver algum benefício positivo, na investigação empírica, para o tipo certo de estreiteza ou cegueira? Sim, poderia.
Até 1999, o prédio acima do solo do Stanford Linear Accelerator era o mais longo dos Estados Unidos.
Naquele ano, foi suplantado pelas estruturas que abrigavam os aparelhos do Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), longos túneis por onde raios laser eram disparados para detectar vibrações que revelariam a existência de ondas gravitacionais, previstas pela teoria geral de Albert Einstein da relatividade, mas nunca observada.
Objetos maciços, de acordo com a teoria da relatividade, distorcem a estrutura do próprio espaço (mais exatamente, a estrutura do "espaço-tempo"). Eventos cataclísmicos envolvendo tais objetos, então - como a colisão e fusão de duas estrelas de neutrões ou buracos negros - deveriam criar um tremor detectável no fundamento, que apareceria como uma mudança aparente no comprimento dos longos tubos do LIGO. No entanto, o material do qual os tubos são feitos não estaria se movendo; em vez disso, o substrato espacial no qual os tubos assentam estremeceria, carregando a matéria incorporada com ele. Os padrões de interferência na luz laser revelariam essa mudança.
É isso que a teoria, com sua matemática complexa, tem a dizer. Compreender a matemática é, no entanto, o menor obstáculo para a ciência das ondas gravitacionais. É a prática que é realmente proibitiva: mesmo os eventos mais galacticamente gigantescos produziriam apenas as menores perturbações nos comprimentos dos tubos - da ordem de 0,0001 do diâmetro de um protão. Registar esses efeitos minúsculos é desafiador o suficiente por si só, mas é muito mais difícil pela vibração ambiente das variedades mais mundanas, como o ruído criado pelo tráfego de passagem, operações industriais e atividade 'microssísmica' na crosta terrestre, todos os quais tem o mesmo efeito aparente nos tubos que as ondas gravitacionais. É como ouvir uma árvore caindo numa tempestade.
Consequentemente, a história do LIGO é turbulenta e longa. A partir da nossa perspectiva atual, o sucesso do projeto pode parecer tão inevitável quanto difícil. No entanto, 30 anos antes, parecia estar nas últimas. A National Science Foundation (NSF), que financiava o LIGO intermitentemente desde os anos 1970, começou a duvidar de que pudesse ter sucesso. Era muito caro; a tecnologia não foi comprovada; a política era complicada; o financiamento para a ciência em geral diminuiu após a quebra do mercado de ações em 1987. Por essa altura, os instigadores do LIGO já haviam passado 15 anos - um bom terço de suas carreiras - desenvolvendo a técnica do laser para medir ondas gravitacionais. O seu trabalho agora parecia que não levaria a lugar nenhum. Um último esforço foi feito para ressuscitar o experimento: um novo diretor, uma nova proposta, uma chance final de financiamento da NSF. O dinheiro - $400 milhões - chegou e a construção daqueles longos tubos rectos, em dois locais separados no estado de Washington e Louisiana (para minimizar o perigo de ‘detectar’ um estrondo local), começou.
Mesmo assim, o projeto exigia uma paciência extraordinária. Funcionou por oito anos, de 2002 a 2010, e não detectou nada. Foi atualizado para ‘LIGO melhorado’. Nada ainda. Em seguida, uma atualização mais substancial para 'LIGO avançado' foi instalada, levando quase sete anos de trabalho (começando em 2008). Essa nova versão, lançada em 2015 - cerca de 50 anos depois que os físicos Rainer Weiss e Kip Thorne começaram a desenvolver a ideia do LIGO na década de 1960 - detectou as tão procuradas ondas.
Naquela época, Weiss, Thorne e o diretor do projeto Barry Barish tinham mais de 75 anos e aposentaram-se dos seus antigos cargos de pesquisa no Instituto de Tecnologia de Massachusetts e Caltech.
Em vez de relógios de ouro, eles receberam o Prémio Nobel. O que a história do LIGO e de tantas outras sagas científicas ilustram é o intenso compromisso e foco necessários para fazer grandes ciências. A natureza fornece muitas pistas para a sua estrutura profunda. Mas essas pistas são dificilmente acessíveis. O que distingue a teoria da gravitação de Isaac Newton da teoria einsteiniana que a substituiu são as discrepâncias mínimas, como a pequena amostra de um diâmetro de protão pela qual os tubos de LIGO se expandem e se contraem. Diferenças dessa ordem são extremamente difíceis de detectar com segurança: o esforço e o custo de um experimento bem-sucedido são assustadores. (Outro teste da teoria de Einstein, o experimento Gravity Probe B, levou mais de 40 anos para ser concluído e custou cerca de US $ 750 milhões.)
Os experimentos da física titânica podem ser um caso extremo, mas são, mesmo assim, ilustrações de uma verdade universal: nos domínios da ciência, a evidência empírica mais reveladora é exasperantemente difícil de descobrir. Rastrear as maneiras como os genes conduzem o desenvolvimento biológico - conforme eles montam coletivamente um corpo com todos os seus membros, tentáculos, olhos e antenas nos lugares corretos - significa seguir o curso de uma miríade de reacções químicas complexas no nível molecular.
Entender como o disparo de neurónios dá origem à sensação, ao comportamento e pensamento significa desvendar uma rede neuronal contendo, no caso do cérebro humano, talvez 100 trilhões de sinapses (e as sinapses podem não ser as únicas pontes intercelulares relevantes para o funcionamento cognitivo).
Modelar uma economia ou o clima global requer a previsão do comportamento de um grande número de processos entrelaçados em muitos níveis diferentes.
Em alguns casos, o obstáculo é o tamanho: as quantidades ou estruturas relevantes são extremamente pequenas (ou distantes ou antigas). Em alguns casos, o obstáculo é a complexidade: as partes do sistema estão profundamente interconectadas. Em alguns casos, o obstáculo é o ruído: os processos em observação são constantemente esbofeteados por forças externas, afogados na estática ambiental, cujo zumbido e estrondo devem ser desenredados dos próprios processos. Em muitos casos, é uma combinação desses ou o lote todo. Em suma, fazer ciência empírica é complicado, caro, demorado, às vezes monótono e frustrante, e frequentemente sujeito ao fracasso quase total.
Por mais excitante que seja a perspectiva de discernir as verdades ocultas da natureza, a vida quotidiana de um cientista tende a ser não apenas assustadora, mas desanimadora. A situação difícil dos cientistas do LIGO por volta de 1990 - nenhum resultado, custos crescentes, um futuro incerto - é bastante típica.
O que leva os cientistas, então, a prosseguir? Aparecer no laboratório, semana após semana, para fazer o ajuste fino de um aparelho que ainda não está operando de acordo com as especificações, ou para decodificar dados estatísticos parciais e barulhentos que ainda não estão demonstrando nenhum efeito claro? Para suportar os contratempos, o tédio, o terror existencial interminável de que o seu financiamento poderá simplesmente desaparecer?
Se um cientista parar de ir ao laboratório, eles perderão o emprego. Há muitas coisas, no entanto, que Weiss, Thorne e os outros criadores do LIGO poderiam ter feito enquanto continuavam a ganhar seus salários. Na verdade, eles fizeram muitas outras coisas. Weiss enviou balões para medir a radiação cósmica de fundo em micro-ondas; Thorne estudou a física dos buracos negros e foi co-autor de um poderoso livro sobre gravitação.
Mas o que eles poderiam ter feito com relação às ondas de gravidade em particular? Poderiam ter trabalhado com a matemática das ondas e ensinado a seus alunos (e de facto o fizeram). Poderiam ter mostrado que nada que se parecesse com a teoria da relatividade nos seus aspectos mais agradáveis poderia ser verdadeiro sem gerar algo como ondas gravitacionais. Poderiam ter exaltado a beleza da relatividade einsteiniana em comparação com algumas das teorias alternativas da gravidade propostas durante o século 20 para explicar os mesmos fenómenos.
Nada disso, entretanto, teria sido qualificado como um argumento positivo a favor da existência das ondas. Isso ocorre porque os cânones da ciência são bastante específicos quanto ao que se qualifica: eles dizem que apenas a evidência empírica conta. Se Thorne, Weiss e outros pesquisadores de ondas gravitacionais quisessem fazer um caso científico para ondas gravitacionais - o tipo de coisa que poderia ser publicada em um jornal científico sob o título 'Ondas gravitacionais realmente existem!' (Ou algum equivalente mais vigoroso) - então eles tiveram que fazer isso usando evidências empíricas, no sentido bastante exacto da ciência desse termo. Algo como LIGO era necessário. Algo como LIGO teve que ser construído.
E assim, a estreiteza intrigantemente irracional do livro de regras para a argumentação científica acaba tendo um lado positivo, levando cientistas determinados a produzir um grande experimento vencedor do Prémio Nobel.
Essas consequências salutares são, creio eu, bastante gerais. O livro de regras diz, com efeito, que se quiser fazer um argumento na ciência - se quiser ganhar um argumento na ciência - então deve empreender projectos complexos, às vezes quase intermináveis de tal modo que a maioria das pessoas razoáveis, até mesmo inveterados investigadores, preferiria evitar. Desse modo, a estreiteza das regras canaliza a energia científica e a ambição por caminhos específicos, muitas vezes longos e árduos. Mas é justamente no final desses caminhos que a evidência mais reveladora é encontrada, os factos observáveis que discriminam mais claramente entre teorias concorrentes ou que impelem os pensadores, em busca de explicações, a conceber ideias inteiramente novas.
Como o filósofo da ciência Thomas Kuhn colocou em The Structure of Scientific Revolutions (1962), as instituições peculiares da ciência "forçam os cientistas a investigar alguma parte da natureza com detalhes e profundidade que de outra forma seriam inimagináveis". É esse detalhe e profundidade inatingíveis que dotam a ciência moderna de sua formidável capacidade de descobrir a verdade.
Na verdade, conjecturo, a ciência moderna surgiu no século XVII, no curso da chamada Revolução Científica, precisamente porque tropeçou no extraordinário poder motivador de "apenas a evidência empírica conta" - uma história que conto no meu livro A Máquina do Conhecimento (2020).
Durante milhares de anos, os filósofos que pensaram profundamente sobre a natureza valorizaram muito as evidências empíricas, mas também valorizaram muitas outras vias de pensamento: o pensamento filosófico, o pensamento teológico e o pensamento estético. Consequentemente, nunca foram forçados, como os cientistas de Kuhn, a lançar-se de todo o coração apenas na experimentação e observação. Observaram como o mundo funcionava, mas pararam de medir e começaram a pensar cedo demais. Perderam os pequenos detalhes que tanto nos dizem. Somente quando os horizontes intelectuais dos pensadores foram fechados por restrições irracionais ao argumento, a ciência moderna nasceu.
(tradução minha)
