Néhány éve a Magyar Tudományban és vitarovatában több elemzés is megjelent a tudomány jellegéről és határairól, felülnézetben, filozófiai szempontból (pl. Kampis, 2012). Az ismeretelmélet (episztemológia) a filozófiai megismerés feltételeit, folyamatát és határait vizsgálja. Vajon alulnézetből hogy látszik a (természet)tudományos megismerés folyamata?

A természetfilozófus és evolúcióbiológus, Ernst Mayr This is Biology című könyvében három alapvető kérdés köré csoportosította a megismerést a biológia területén: mi, hogyan és miért? Ezeket az alapkérdéseket – megfelelő kontextusba helyezve – fel lehet tenni a tudomány más területein is. A mi kérdése a vizsgált objektum, jelenség szerkezetére irányul, és hogy miből mi jön létre. Ez a kérdés az objektum stabilitását feltételezi. A hogyan kérdése pedig egy folyamat, változás, mozgás, reakció mechanizmusára irányul. Ez a kérdés átvezet a folyamat dinamikájára, hajtóerejére és céljára, hogy miért működik, mi a funkciója és rendeltetése. A három alapkérdés alkalmasnak mutatkozott a biológiai megismerés jellegének és mélységének jellemzésére is. Alig néhány évvel Charles Darwin jubileuma után nem meglepő, hogy Ernst Mayr szerint Darwin evolúciós elmélete emelte a biológiát a miért-tudományok szintjére (Mayr, 1997).

A tér, idő és komplexitás összefüggése
a három alapkérdéssel

A természettudományos ismeretszerzésnek vannak a természetben általánosságban alig feltérképezett határai is: az objektumoknak térben, a folyamatoknak pedig időbeli, tehát sebességkorlátai. Vegyük először figyelembe az objektumok (mi) térbeli mérethatárait. Egyfelől a „láthatatlanul” kicsi, másfelől az óriási, távoli vagy megközelíthetetlen objektumok szerkezetét csak közvetetten lehet feltárni, ami például a magfizika, illetve a csillagászat számára jelent korlátozást. Másrészt, a hogyan folyamatok tudományos vizsgálatát sebességük mindkét oldalról behatárolja. Ugyanis alig(ha) lehet követni villámgyors vagy rendkívül lassú folyamatokat. Például számos magfizikai és biofizikai folyamat igen gyors. A másik véglet, hogy a csillagászati események évmilliókig tarthatnak, sok geológiai és evolúciós folyamat pedig régen befejeződött. Az igazán feltárható folyamatok úgymond emberléptékűek, közepes sebesség- és időtartományba sorolhatók. A természettudományos megismerésnek és magának a vizsgált objektumnak vagy folyamatnak egyaránt vannak térben és időben határai. A kutató a környezet hatásaitól elszigetelten igyekszik tanulmányozni vizsgálati rendszerét. Csakhogy, ahogy áttérünk az alapvető fizikai folyamatokról a kémiai, biológiai és egyre összetettebb rendszerek vizsgálatára, mindinkább túlsúlyba kerülnek a környezettel való kölcsönhatások. A természet determinisztikus törvényszerűségei által meghatározott folyamatokat sztochasztikus (valószínűsíthető) folyamatok váltják fel, amelyeket váratlan kölcsönhatások akár el is fedhetnek. Tehát a vizsgálati rendszer, diszciplína komplexitása nehezíti a hogyan és miért alapkérdések megválaszolását. Összegezve: a természettudományos megismerés a komplexitás, tér és idő korlátait feszegetve közelít céljához.

Mielőtt az egyes tudományágak megismerhetőségét elemeznénk, le kell szögezni, hogy az anyag szerkezete és a természet folyamatai egységükben engedelmeskednek a természet törvényszerűségeinek (Berényi, 2011). Mégis, a tudományos megismerés antropomorf jellege, történelmileg kialakult rendszere és didaktikai szempontok eredményeképpen tudományágakat különböztetünk meg. Az előző századokban elkülönült diszciplínák azonban egyre inkább összefonódnak, mindazonáltal átfedő határterületeik önállóságra törekednek.

A természet- és élettudományok feltérképezése

Vajon a mi, hogyan és miért; ez a három egyszerűsítő, mégis eredményes és általánosítható alapkérdés alkalmas-e a természettudományos megismerés mélységének jellemzésére és a diszciplínák összehasonlítására? Például mi a kémia tárgya? Atomok közti kémiai kötések; kémiai elemek és vegyületek, reakciópartnerek és termékeik szerkezete és tulajdonságai stb. A hogyan vizsgálja magát a változást: a kémiai folyamatok, átalakulások, kölcsönhatások, reakciók mechanizmusát. A kémiai folyamatok hajtóerejére pedig (miért) a termodinamika törvényei adnak magyarázatot: a szabadenergia csökkenésének igénye, ami entalpia és entrópia változásokra bontható. Tehát a kémiai folyamatok hajtóereje a fizikai kémia hídtudományában gyökerezik.

Eddig elsősorban alaptudományos (felfedező és értelmező) megismerésről volt szó. A társadalom igényei alapján azonban alkalmazott (például műszaki) tudományok születnek, és bővül a mi tárgyköre. A miért pedig bonyolultabbá válik, tehát a komplexitás nő. Ugyanis e folyamatok hajtóerejéhez nem csupán immanens törvényszerűségek, hanem társadalmi igények is hozzájárulnak. Legyen példa ismét a kémia. A természet kémiai folyamatait tekintve a kémia alaptudomány. De alkalmazott tudomány is, mert ma már túlsúlyban vannak a különböző célokra előállított (mesterséges) szerves és szervetlen vegyületek (mi) és reakcióik (hogyan). Ha az alkalmazás célja gyógyszerek előállítása, a miért hajtóerőhöz hozzájárul egyrészt az ember igénye egészsége helyreállítására, másrészt, valljuk be, a gyógyszeripar ettől független, immanens profitérdekeltsége is.

Vizsgáljuk meg a megismerés jellegét más tudományágakban is. Az alábbi elemzés áttekinthetősége céljából feltüntettem a természet- és élettudományok néhány területét egy koordinátarendszerben. A kétdimenziós ábrázolás előnyei miatt párhuzamosan szerepelnek a méret- és időtartományok a vízszintes tengelyen. Tehát egyrészt az a mérettartomány, amely az egyes diszciplínák fő vizsgálati objektumait tartalmazza. Másrészt az az időintervallum, amelyen belül egy diszciplína meghatározó folyamatai végbemennek. A méret- és időtartományok az origótávolság függvényében nőnek. A függőleges tengely egyrészt a diszciplína magában való, immanens komplexitását jellemzi, másrészt a diszciplínák megismerésének komplexitását is: gazdagságát és mélységét. A megismerés komplexitásának dimenziókra bontása erőltetett lenne a három kérdés alapján. Ezért az ordinátán összevontan jelenik meg, párhuzamosan az immanens komplexitással. Az ábrán ugyan a tudományterületek elhelyezése és elliptikus kiterjedésük meglehetősen önkényes, de ez nem befolyásolja az elemzés lényegét.

A magfizika az ábra bal szélére került, hiszen az atommagot alkotó részecskék igen kicsinyek, és sok kölcsönhatásuk gyors, rövid idő alatt lezajlik. A részecskék léte – a Higgs-bozon kivételével – alighanem ismert. Sok gyors folyamat hogyan kérdése azonban válaszra vár.

A csillagászat óriási objektumai és hosszantartó folyamatai miatt az ábra túlsó (jobb) szélére tehető. A megismerés rendkívüli módszertani nehézségei következtében az univerzum összetétele (sötét anyag és sötét energia) és keletkezéstörténete (ősrobbanás) hipotetikus. A miért kérdésére pedig hiányoznak a teleológiai válaszok alternatívái.

A geológia tárgya a kutatás számára megközelíthetőbb, és mérettartománya kisebb, mint a csillagászaté. A Föld összetétele jobban ismert, és bár sok folyamat nagyon lassú, mégis könnyebben rekonstruálható múltbeli, köztes- és végtermékei (ásványok) alapján. A vulkánkitörés és földrengés gyors folyamatainak magmatikus, illetve kéreglemez-tektonikai okai ismertek, tehát fizikai hajtóereje is. De például az élővilágot is felforgató geológiai folyamatok eseményei csak valószínűsíthetők sztochasztikus modellezéssel a Föld belsejére vonatkozó adatok ismerete nélkül. Összességében a geológia a csillagászattól balra és feljebb helyezhető el az ábrán.

A légkörfizika tárgya az atmoszféra, amely a megismerés számára még elérhetőbb, mint a geoszféra, és mérettartománya még kisebb. A légkör gyors folyamatai az emberléptékű sebességtartományhoz tartoznak, eseményei valószínűsíthetők, de kaotikusak. A statisztikus fizika és termodinamika törvényszerűségei érvényesek rájuk. Legfontosabb hajtóerői: a gravitáció, a napsugárzás hőhatása és a Föld forgása, amelyek a naprendszerben, tehát a csillagászatban gyökereznek. A légkörfizika a geológiától balra és feljebb van az ábrán.

A meteorológiához tartoznak a légkörtudomány más ágai is, és más diszciplínák is fokozzák komplexitását. A légkört ugyanis geológiai folyamatok hozták létre, és összetétele a bioszférával kölcsönhatásban változik. Az ősi cianobaktériumok, majd a növények a légkör szén-dioxidját megkötötték és oxigént termelnek, ami az aerob élet előfeltételét biztosította. Korunkban sajnos az emberiség is hozzájárul a klímaváltozáshoz a légszennyezés, az ózonpajzs megbontása és az üvegházhatás előidézésével. A meteorológusok modellezik a rövid időjárási és hosszú klímaváltozási folyamatokat, és a társadalmi igények kielégítésére egyre pontosabb előjelzéseket szolgáltatnak. Összegezve, a meteorológia komplexitása nagyobb, mert az atmoszféra folyamatai kölcsönhatásban állnak a környező, természeti és társadalmi folyamatokkal. Ezért az ábrán a légkörfizika fölé helyezhető.

A biológia emberléptékű objektumainak faj- és szerkezetgazdagsága ismert, de a természet mikrovilágának nagy része felfedezésre vár. A folyamatok sebessége szintén változatos. Az élővilág evolúciójának hajtóerejét Darwin a természetes szelekcióra vezette vissza, azóta elméletét az élő anyag szerkezetének genetikai vizsgálata alátámasztotta. A biológia tárgyához tartoznak az egyre kisebb szerkezeti egységek is: szervek, sejtek, sejtorganellumok stb. A biomakromolekulák: nukleinsavak és fehérjék, már inkább a biokémiához sorolhatók. Szerkezetük feltárásához fizikai műszerekre és biofizikai módszerekre lett szükség, a mikroszkópiától a röntgenkrisztallográfiáig. Az élő szervezetek belső és külső (környezeti) kölcsönhatásainak feltárása (hogyan) különböző szinteken történik (etológia, szövettan, sejttan, élettan). Számos molekuláris élettani folyamat a másodperc tört része alatt zajlik le. Megismerésükhöz szintén biofizikai módszerek szükségesek. A fehérjék dinamikáját, funkcionális alakváltozásait például magmágneses rezonancia (NMR) spektroszkópiával lehet feltárni. A biomakromolekulák villámgyors állapotváltozásainak pillanatfelvételeiből

rekonstruálható működésük folyamata. Számítógépes (molekuladinamikai) szimulációval pedig a mikroszekundumnál rövidebb (<10-6 s) átalakulások atomi szinten is modellezhetők. Napjainkban derül ki, hogy a biofizikai módszerekkel feltárt gyors élettani folyamatok hajtóereje (miért) gyenge, reverzibilis, fizikai-kémiai kölcsönhatások hálózatának átrendeződésében rejlik. Vagyis a biológiai mikrovilág részletes megismerése a kémia és fizika irányába tolódik el. Jól illusztrálja ezt, hogy a kémiai Nobel-díjakat egyre gyakrabban interdiszciplináris, biológiai megismeréssel kapcsolatos felfedezésekért adják: 2000 óta már tízszer! Bár élettani Nobel-díj is van, e tíz kémiai Nobel-díjból négyszer élettani szerkezetek és működésük feltárását honorálták.

Összegezve, az élettan és biokémia gyors és egyszerűbb folyamatai meglehetős önállóságot élveznek, és fizikai-kémiai alapokra vezethetők vissza. A biológiai evolúció folyamatai viszont lassúak és összetettek. Elválaszthatatlanok a természeti környezet hatásaitól: a litoszféra (föld), hidroszféra, atmoszféra és a bioszféra kölcsönhatásaitól. A biológiai evolúció hajtóereje, a természetes szelekció, a bioszférában kialakult élet komplexitásában rejtőzik. A gyors és lassú folyamatok együtteseként, a biológia hosszabb ellipszis formájában jelenik meg az ábrán. A bal oldali nyíl pedig a biológiai megismerésnek a mikrovilág irányába való terjeszkedésére utal.

A biológia alaptudományos megismerésének köszönhető számos alkalmazott tudomány: például a biotechnológia és orvostudományok létrejötte. A szerteágazó orvostudományoknak társadalmi igény kielégítése a céljuk: az ember számára kóros élettani folyamatok megismerése és az egészség helyreállítása. Hajtóerejük többrétű, és komplexitásuk nagyobb. Ezért az ábrán az orvostudományok a biológia fölé kerültek.

A biológiából kivált idegtudományt érdemes kiemelni nagyfokú komplexitása miatt. A neuroanatómia és neuro(bio)kémia vizsgálja az idegrendszer szerkezetét és vegyületeit. Az idegsejthálózatok villámgyors kommunikációját az idegélettan (neurofiziológia) biofizikai módszerekkel képes feltárni. Az idegtudományhoz tartoznak azok az érzelmi, kognitív és viselkedési folyamatok is, amelyeken a pszichológia alapul. Kórélettani folyamataira orvostudományi ágazat épül. E komplex mechanizmusok megismerésére a társadalmi igény nagy, de belső hajtóerői alig ismertek.

A tudományos megismerés elmélyülésével és komplexitása feltárásával együtt minden diszciplína értelemszerűen felfelé halad a mellékelt ábrán. A természet- és élettudományok piramisszerű elhelyezkedése azt tükrözi, hogy az emberléptékű objektumok és folyamatok megismerése lehetséges leginkább, az ábra középső, függőleges sávjában. Másrészt az ember elsősorban magát és a vele kölcsönható környezetet igyekszik megismerni. Ezek következménye a megismerés nagyobb komplexitása a középső sávban.

Visszatekintve a természet- és élettudományok elemzésére, a gyors folyamatok autonómiáját növeli kis mérettartományban, hogy a kevés komponensnek alig van esélye zavaró környezeti kölcsönhatásokra kis térben és rövid idő alatt. Nemcsak a kémia, hanem a biokémia, biofizika és biológia mikrovilágának gyors molekuláris folyamatai is visszavezethetőnek tűnnek fizikai-kémiai kölcsönhatásokra és termodinamikai hajtóerőkre. Ezzel szemben a geoszféra és atmoszféra robusztus és lassú folyamatainak hajtóerői egy nagyobb mérettartományú környező rendszerből, a Naprendszerből erednek. Általánosítva, a sokkomponensű, nagyméretű rendszerek hosszabb idő alatt egyre inkább környezetük hatásai alá kerülnek.

Az ábra középső függőleges sávjában, a mikro- és makrovilág közé helyezhetők el az élettudományok és tárgyuk, az élővilág. Nagy komplexitás esetén önszerveződő rendszerek jöhetnek létre, amelyeket homeosztázis stabilizál. Ezek a rendszerek részleges autonómiára tehetnek szert; közvetlen környezetükkel való interakció és kommunikáció révén pedig specializálódnak és hálózatokba rendeződnek (sejtek és szervek). Az idegrendszer összehangoló, integráló hatása alatt önálló élőlényekké szerveződnek, amelyek képesek magukat reprodukálni (fajfenntartás), valamint a külső környezettel együttműködni és alkalmazkodni (etológia). Összegezve, a komplex önszerveződés az élővilág evolúciójához vezet.

Paratudományok

A tudomány történetét szemlélve tanulságos a megismerés néhány útvesztőjét (Beck, 2004) elemezni. Elfogadott nézet, hogy az alkímiát a modern kémia akkor váltotta fel, amikor Antoine Lavoisier megcáfolta az égés flogiszton elméletét. Az égés folyamán észlelt anyagcsökkenést az alkimisták flogisztonok távozásával magyarázták. Lavoisier viszont igazolta az ellenkező folyamatot: hogy az éghető anyag a levegő oxigénjével vegyül. Vagyis helyesen értelmezte, hogy mi és hogyan keletkezett. Mindazonáltal számos eredmény elvitathatatlan a kísérletező alkimistáktól. De kudarcra voltak ítélve, amikor az alkalmazott kutatás célja aranycsinálás, tehát fémek átváltoztatása volt, mert a magfizika területére tévedtek. Úgyszintén irreális cél volt a bölcsek köve, a halhatatlanságot biztosító elixír és az élet mesterséges létrehozása, mert mindegyikkel alkalmazott tudományuk határait kívánták áthágni.

A csillagászattal (asztronómia) szemben az asztrológia paratudomány, amely megalapozatlan miért kérdésekre próbál válaszolni. Amikor az égitestek megfigyeléséből az emberek jellemére és sorsára következtet, a pszichológia és futurológia területére téved. Vagyis lelki alkatunk hajtóerejét távoli világokból eredezteti.

A homeopátiából a terápiás hatóanyag hiányzik, az örökmozgóban pedig a mechanikai hajtóerő hibádzik. Vagyis: a tudományos megismerés kudarcra van ítélve, ha 1) alapkérdéseit helytelenül értelmezi; 2) a komplexitást alulbecsüli; 3) alkalmazási céljai illetékességi területén kívül esnek és határsértők.

Bölcsészettudományok

Próbát teszek a bölcsészettudományok néhány ágának felszínes elemzésére is, hogy rámutathassak eltérő jellegükre. Míg a természet- és élettudományok területén a megismerés nagy részben empirikus és induktív, a bölcsészettudományok ismeretszerzése gyakrabban ellentétes irányból kényszerül kiindulni; hipotetikus, a priori és deduktív. Ezek a tudományágak ugyanis nehezen kezelhető, sokkomponensű rendszerek, amelyek komplexitása nagyobb. Egyébként az ábrán nem is tüntethetők fel, minthogy jellemzően elvont fogalmakkal foglalkoznak, amelyekre a mérettartomány értelmezhetetlen.

A történettudomány az emberiség történetének eseményeit és a társadalmak szerkezetét feltárva (mi), a társadalmak keletkezéstörténetét és működésmódját vizsgálja. Ezeket a folyamatokat a természeti környezet kölcsönhatásai is nagymértékben befolyásolják (Marosán, 2006). A társadalmi hajtóerőknek nagyon sok összetevőjük van, amelyek fő komponense és eredője nehezen határozható meg. A történelmi materializmus a hajtóerőt a termelési módok fejlődésében és az osztályharcban vélte megtalálni. A létfenntartásért és az anyagi erőforrásokért való küzdelem a biológiában gyökerezik, a hatalomvágy pedig a pszichológiában. A közösségek együttműködése és önfenntartó törekvése viszont, akárcsak a vallás és ideológia, társadalomlélektani forrásokból merít.

Az eddigiek, a paratudományos kitérő kivételével, ténytudományokra vonatkoztak. A filozófia, akárcsak a matematikai megismerés, elméleti jellegű és logikán alapul. A filozófia esztétika ága az ókor óta a szépség természetével foglalkozik. Központi kérdéseinek célja, hogy egy művészeti alkotás milyen érzéseket vált ki és miért szép. Az esztétika tárgya és alapfogalmai világosak, viszont pszichológiai folyamatai – a szép érzése, katarzis, ízlés, értékrend, humor stb. – meglehetősen tisztázatlanok. Deduktív ismeretszerzésével az esztétika elsősorban miért tudománynak tetszik, amelynél a folyamatok (hogyan) pszichológiai mechanizmusa feltárás alatt áll. Tehát a hogyan előtt a miért kérdésre adott válaszai elég megalapozatlanok. Félő, hogy néhány ilyen sommás, túlegyszerűsítő értékelés ellenérzéseket vált ki az érintett tudományterületek kutatóinak egy részében, de nem tudtam ellenállni a késztetésnek egy ilyen összehasonlító elemzésre. Egyébként ezeket az alapkérdéseket nemcsak a biológiában, hanem informatikai rendszerek filozófiai megismerésére is feltették (Müller – Urbach, 2013).

Ennek az ismeretelmélkedésnek egyik, szerényebb célja, hogy egy természettudományos kutató, körülnézve saját látókörében, megpróbálja elhelyezni kutatási területét a társtudományok közös térképén; valamint három egyszerűsítő, és a tudományterületek összehasonlítására alkalmasnak tűnő kérdés alapján elemezze jellegüket, határaikat és perspektívájukat. A másik, ambiciózusabb cél, hogy ezt az elemzési módozatot megossza a tudományos közösséggel; hogy aki érdemesnek találja, más nézőpontból véleményt nyilvánítson róla. Hiszen végül is valahogy így válik teljessé a kérdések kérdése, hogy merre tart a tudományos megismerés.
 

Kulcsszavak: ismeretelmélet, tudományos megismerés alapkérdései és hajtóereje, komplexitás, méret- és időtartomány, paratudomány
 

IRODALOM

Beck Mihály (2004): Parajelenségek és paratudományok. Vince, Budapest

Berényi Dénes (2011): Határok nélküli tudomány. Magyar Tudomány. 3, 340–346. • WEBCÍM

Kampis György (2012): Mi a tudomány? És mi nem az? Magyar Tudomány. 10, 1268–1269. • WEBCÍM

Marosán György (2006): Hogyan készül a történelem? Money-Plan, Budapest

Mayr, Ernst (1997): This is Biology: The Science of the Living World. Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge, MA, USA

Müller, Benjamin – Urbach, Nils (2013): The Why, What, and How of Theories in IS Research. In: Thirty Fourth International Conference on Information Systems, Milan 2013 • WEBCÍM