TIETEELLINEN REALISMI 6 Metodologinen realismi Luennot toukokuu 2018

TIETEELLINEN REALISMI 6. Metodologinen realismi Luennot toukokuu 2018 Ilkka Niiniluoto

METODOLOGIA JA AKSIOLOGIA • metodologia eli menetelmäoppi tutkii parhaita keinoja saavuttaa tieteen tavoitteita • tieteen päämääriä tai arvoja koskeva tarkastelu kuuluu tieteen aksiologiaan • tieteellisille realisteille totuus on tärkeä aksiologian osa, joka myös ohjaa menetelmien valintaa ja niiden menestyksen arviointia

TIETEEN MENESTYMINEN • empiristit ja realistit molemmat pitävät tärkeänä tieteellisten teorioiden empiiristä menestymistä, mutta edelliset tekevät siitä tieteen itsetarkoituksen, kun taas jälkimmäiset pitävät sitä keinona uusien teoreettisten totuuksien löytämiseen • teorian empiirinen sisältö EC(T) on T: stä (alkuehtojen kanssa) dedusoitavien empiiristen lauseiden joukko • empiristit korostavat tavallisesti teorian ennustuksia (predictive power), realistit teorian selityksiä (explanatory power) – myös realistille ennustukset ovat tärkeitä hypoteesien testaamisessa (HD-menetelmä) – empiirinen menestys voi olla likimääräistä

VERIFIKAATIO • väitteen oikeaksi osoittaminen havaintojen avulla, palautus ”tässä ja nyt” ehdottomiin tosiseikkoihin • verifikaatioperiaate (SCHLICK, WAISMANN): verifioitavuus väitteiden mielekkyyden ehtona • PEIRCE: fallibilismi, kaikki tosiasiaväitteet enemmän tai vähemmän epävarmoja • havaintojen tai empiiristen peruslauseiden epävarmuus (NEURATH, POPPER, CARNAP) • tieteellisiä lakeja ja teorioita ei voi verifioida: induktion ongelma

FALSIFIKAATIO • väitteen epätodeksi osoittaminen havaintojen avulla • yleiset tieteelliset lait voidaan falsifioida yhden vastaesimerkin avulla (musta joutsen falsifioi lain ”Kaikki joutsenet ovat valkoisia”) • falsifikationismi: tieteen ja metafysiikan demarkaatiokriteeri (POPPER 1934) • eksistenssiväitteitä ei voi falsifioida • teorian ennustukset edellyttävät alkuehtoja, joissa voi olla virhe (DUHEM-QUINE-ongelma) • ei verifikaatiota eikä falsifikaatiota: voi johtaa epistemologiseen anarkismiin, ”anything goes” (PAUL FEYERABEND)

INDUKTIO • induktiivinen yleistys: Kaikki tähän mennessä havaitut korpit ovat mustia Siis kaikki korpit ovat mustia singulaarinen induktiivinen ennustus: Kaikki tähän mennessä havaitut korpit ovat mustia Siis seuraavaksi tavattava korppi on musta • induktivistit pitivät induktiota keksimisen ja perustelemisen menetelmänä (BACON, MILL) • induktiolla ei voi keksiä uusia käsitteitä: abduktion ongelma

ABDUKTIO • PEIRCE 1865: kolmas päättelyn malli deduktion ja induktion lisäksi • hypoteettinen päättely vaikutuksista syihin, retroduktio nykyisyydestä menneisyyteen, yllättävistä tosiseikoista niiden selityksiin The surprising fact C is observed But if A were true, C would be a matter of course Hence, there is reason to suspect that A is true (CP 5. 189, 1903)

PÄÄTTELY PARHAASEEN SELITYKSEEN • Inference to the Best Explanation (IBE) (HARMAN, 1965; LIPTON) E on yllättävä tosiseikka H on paras kilpailevista selityksistä E: lle Siis hyväksy H todeksi – keksimisen logiikka vs. oikeuttaminen

PROBABILISMI • tieteelliset väitteet ovat todennäköisiä (probabile, veri simile) (CARNEADES, CICERO) • 1650 -luku: todennäköisyyslaskenta (PASCAL, FERMAT) • frekvenssitulkinta: – toistettavissa olevien tapahtumien suhteellinen esiintymistiheys in the long run (MILL, VENN, PEIRCE, REICHENBACH, tilastotiede) • episteeminen todennäköisyys: – uskomuksen aste (degree of belief) (BAYES, LAPLACE, DE MORGAN, JEVONS, KEYNES) – subjektiivinen todennäköisyys: RAMSEY, DE FINETTI, SAVAGE, CARNAP

BAYESILÄINEN INDUKTIO - yleisen väitteen H todennäköisyys singulaarisen evidenssin E perusteella - induktiologiikka (RUDOLF CARNAP 1945) - Carnapin systeemissä aitojen yleistysten todennäköisyys on nolla - POPPER: induktiologiikka on ristiriitainen - tähän korjaus: HINTIKKA 1964, P(H) > 0, kasvavalla evidenssillä E aposterioritodennäköisyys P(H/E) lähestyy arvoa 1

HIGH PROBABILITY (HP) • konfirmaatio korkeana todennäköisyytenä • E konfirmoi H: ta joss P(H/E) on riittävän korkea (lähellä arvoa yksi) • Jos H Ⱶ G, niin P(H) ≤ P(G), ts. todennäköisyys suosii loogista heikkoutta • H: n informaatiosisältö cont(H) = 1 – P(H) – POPPER: tieteessä pitää pyrkiä vahvoihin informatiivisiin hypoteeseihin todennäköisten sijasta

POSITIVINEN RELEVANSSI (PR) • E konfirmoi H: ta joss P(H/E) > P(H) (positiivinen relevanssi) • E diskonfirmoi H: ta joss P(H/E) < P(H) (negatiivinen relevanssi) • E on neutraali H: n suhteen joss P(H/E) = P(H) (riippumattomuus)

HD-KONFIRMAATIO Johdetaan deduktiolla empiirisiä seurauksia E hypoteesista H Jos P(H) > 0 (H on konsistentti), P(E) < 1 (E ei ole tautologia), ja H loogisesti implikoi E: n, niin P(H/E) > P(H) Hypoteettis-deduktiivinen menetelmä (HD): empiirinen menestys (ennustus) konfirmoi hypoteesin totuutta - tämä tulos pätee myös teorioille H, jotka sisältävät teoreettisia termejä - pätee kaikille epädogmaattisille aprioritodennäköisyyksille P(H) > 0 - dogmaattisuus: jos P(H) = 0, niin P(H/E) = 0

HI-MENETELMÄ PR on symmetrinen: dedusoitavuusehto voidaan korvata positiivisella relevanssilla H selittää induktiivisesti E: n joss P(E/H) > P(E) Jos H deduktiivisesti tai induktiivisesti selittää E: n, niin E konfirmoi H: ta Bayesiläinen oikeutus abduktiolle

KONFIRMAATION ASTEET JA SELITYSVOIMA Sopivien mittojen avulla voidaan osoittaa, että E konfirmoi H: ta sitä enemmän mitä vahvemman selityksen H antaa E: lle vahvimmassa tapauksessa H on niin hyvä selitys E: lle, että se voidaan hyväksyä osaksi tieteellistä tietoa (IBE)

ACCOMMODATION vs. PREDICTION • accommodation: hypoteesi selittää aikaisemmin tunnetun evidenssin • liian helppoa: ad hoc –hypoteesit • testattavuuden vaatimus: hypoteesin on ennustettava uusia havaintoväitteitä (prediction) (WHEWELL 1840) • onko niin että vain ennustukset konfirmoivat teoriaa? – SALMON: konfirmaatio riippumaton selityksistä – aikaisemmat menestykselliset selitykset ovat jo nostaneet hypoteesin todennäköisyyttä ennen testejä – tämän päivän onnistuneet ennustukset ovat huomisen selityksiä • molemmat yhdessä: systemaattinen voima (systematic power, HEMPEL)

IMRE LAKATOS 1970 • tieteellinen tutkimusohjelma (scientific research programme) edistyy, kun sen ydinoletukset (core) säilyvät ja uudella teorialla T´ on suurempiirinen sisältö kuin vanhalla teorialla T, ts. EC(T) on EC(T´): n osajoukko • ei huomiota teorian puutteisiin tai vastaesimerkkeihin (POPPERIN falsity content) • KUIPERS (2000): positiiviset ja negatiiviset sovellukset, totuudenkaltaisuuden indikaattori

BAS VAN FRAASSEN • konstruktiivinen empirismi (The Scientific Image, 1980) metodologinen antirealismi: tieteellisellä teorialla totuusarvo (vs. DUHEM), mutta se ei ole tavoitteena kiinnostavaa • teorian tulee olla empiirisesti adekvaatti, ts. kaikki sen empiiriset seuraukset ovat tosia • – koskee tähänastisia ja tulevia seurauksia – tiukka empirismi: havainnot paljain aistein – ei salli epätarkkuuksia tai anomalioita teoriat antavat pragmaattisia selityksiä, mutta ”ilmiöiden pelastaminen” ei konfirmoi teorian totuutta • abduktio on hylättävä päättelymuoto • dogmaattinen teoriaskeptisismi: P(H) = 0 •

THOMAS KUHN • The Structure of Scientific Revolutions (1962; 1970) • paradigman ohjaama ”dogmaattinen” normaalitiede ongelmien ratkaisua (puzzle-solving) • tiede ei lähesty totuutta (vs. POPPER) • totuus ei teoria-neutraali • vallankumoukset paradigman vaihdoksina: siirtyminen uuteen maailmaan • teorioiden yhteismitattomuus (incommensurability) • tieteen edistymistä mitataan ratkaistujen ongelmien määrällä

LARRY LAUDAN • • Progress and Its Problems (1977) edistyksen mittana tutkimustradition ongelmanratkaisukyky: ratkaistut ongelmat miinus käsitteelliset ongelmat (kuten ristiriita) - teoria T ratkaisee ongelman E: johdetaan T: stä E (selitys) teoria T ratkaisee ongelman E vai ¬E johtamalla toisen niistä (ennustus) lähellä HEMPELIN (1965) systemaattisen voiman käsitettä metodologinen antirealismi: teorioilla totuusarvo, mutta ongelmien ratkaisu ei ole indikaattori teorian totuudelle • totuus ”utopistinen” tavoite tieteessä • teorian konfirmaatio koskee sen seuraavia empiirisiä ennustuksia • • myös POPPER puhuu tieteestä toimintana, jossa kognitiivisille ongelmille etsitään tosia ratkaisuja; Laudanin ongelmat eivät ole ”pragmatistien” toiminnallisia ongelmia (päätösteoria, operaatioanalyysi)

EINO KAILA • Inhimillinen tieto (1939) • tieteellisen teorian suhteellinen yksinkertaisuus on siitä johdettavien empiiristen seurausten määrä jaettuna teorian riippumattomien oletusten määrällä • selitysvoima / kompleksisuus • muistuttaa Laudania ja Hempeliä; Kailalle suhteellinen yksinkertaisuus voisi mitata teorian induktiivista todennäköisyyttä (realismi)

KYLE P. STANFORD • Exceeding Our Grasp (2006) • ”episteeminen instrumentalismi”: teorioilla totuusarvo, mutta se on ”meidän ymmärryksemme ulottumattomissa” • abduktiossa (IBE) aina vaihtoehtoja, joita ei ole vielä keksitty

ALIMÄÄRÄYTYNEISYYS • annetulle evidenssille E on yleensä lukuisia sen kanssa yhteensopivia teorioita T, joten empiirinen menestys voi konfirmoida useita teorioita samanaikaisesti • antirealistien suosikkiargumentti on teorioiden alimääräytyneisyys datan suhteen (underdetermination by data): kaikille teorioille T löytyy eri teoria T´, jolla on sama empiirinen sisältö, ts. samat deduktiiviset suhteet havaintokieleen. Tällöin teoriavalinnassa täytyy nojautua johonkin ei-tiedolliseen kriteeriin, kuten yksinkertaisuus (QUINE, 1960) tai sosiaalisiin intresseihin (BLOOR, 1991) • tilanne muuttuu, jos otetaan huomioon teorian probabilistiset yhteydet havaintokieleen • myöskään ”data” ei ole yksikäsitteisesti rajattu: teoriavalinnassa voidaan laajentaa evidenssiä ja hakea ”savuavaa asetta” (CLELAND), käyttää uusia mittausinstrumentteja, hyödyntää taustateorioita

YKSINKERTAISUUS • REICHENBACHIN (1938) deskriptiivinen yksinkertaisuus: loogisesti ekvivalenteista teorioista kannattaa usein valita yksinkertaisin • tähän mennessä empiirisesti ekvivalenteista teorioista on ”taloudellista” valita yksinkertaisin, jos soveltavan tieteen tavoitteena on käytännössä toimiva ratkaisu (silti riskit huomioon ottaen) • REICHENBACHIN induktiivinen yksinkertaisuus ongelmallinen: yksinkertaisuus ei aina totuuden tunnus (simplex sigillum veri) tai parhaan ennustuksen lähtökohta

LAUDANIN HAASTE • ”The Confutation of Convergent Realim” (1981), Science and Values (1984) • realismin mukaan teoriat viittaavat menestyksellisesti ja ovat approksimatiivisesti tosia (BOYD) • realistin tulee osoittaa, että – empiirisestä menestyksestä voi päätellä teorian todennäköiseen approksimatiiviseen totuuteen (upward path) – approksimatiivisesta totuudesta voi päätellä empiiriseen menestykseen (downward path)

POLKU YLÖSPÄIN • traditionaalinen abduktion suunta • edellä osoitettu van Fraassenin, Laudanin ja Stanfordin epäilyjä vastaan, että ehdosta T ├ E seuraa, että P(T/E) > P(T), ts. empiirinen menestys selityksissä ja ennustuksissa lisää teorian todennäköisyyttä • tämän yleistyksenä voi osoittaa, että teorian likimääräinen empiirinen menestys lisää sen totuudenkaltaisuuden odotusarvoa ver(T/E) (NIINILUOTO, Is Science Progressive? , 1984); ver(T/E) on indikaattori T: n totuudenkaltaisuudelle

ABDUKTION MUUNNELMA • PEIRCE: jos teoria T selittäisi yllättävän tosiseikan E, on perusteita pitää T: tä totena • KUIPERS, NIINILUOTO (1999): jos T selittäisi E: n, on perusteita pitää T: tä totuudenkaltaisena

POLKU ALASPÄIN • jos teoria T on tosi, sen kaikki deduktiiviset seuraukset ovat tosia • pätee myös approksimatiiviselle totuudelle • jos T on totuudenkaltainen, sen deduktiiviset seuraukset ovat approksimatiivisesti tosia • kuitenkin ongelmana epälineaaristen systeemien alkuarvoherkkyys (kaaosteoria); silti esimerkiksi lakien totuudenkaltaisuus takaa ennusteille keskimääräisen tai odotetun totuuden läheisyyden

TIETEEN MENESTYKSEN SELITTÄMINEN • PEIRCEN mukaan tieteen tiedollista ja käytännöllistä (pragmaattista) menestystä selittää sen kriittinen itseäänkorjaava metodi • POPPER, KUHN, LAUDAN: ei pidä yrittää selittää tieteen menestystä • RICHARD BOYD: teorioihin nojautuvat menetelmät, ennustukset ja toimintasuositukset menestyvät, koska teoriat ovat approksimatiivisesti tosia • realismi paras ja ”perimmäinen” (ultimate, MUSGRAVE) selitys menestykselle: abduktiivinen argumentti realismin puolesta

NO MIRACLE ARGUMENT (NMA) • tieteen menestys ilman likimäärin tosia teorioita olisi ”kosminen sattuma” (SMART, 1963) tai ”ihme” (PUTNAM, 1975) • KAILA (1926): ”ellei vastaavuus [ulkomaailman ja maailmankuvan välillä] vallitsisi, olisi ’ihmeellinen sattuma’ että inhimillistä maailmankuvaa voidaan käyttää kokemuksellisten tapahtumisen ennustamiseen”

NMA Tiede on yllättävän menestyksellinen. Jos realismi on tosi, niin tämä on selitettävissä. Siis on perusteita väittää, että realismi on tosi. Teoria T on empiirisesti menestyksellinen. T totuudenkaltaisuus selittäisi sen menestyksen. Siis voimme väittää, että T on totuudenkaltainen. T on empiirisesti menestyksellisempi kuin T´. Teorian empiiristä menestystä selittää sen totuudenkaltaisuus. Siis voimme väittää, että T on totuudenkaltaisempi kuin T´.

VASTAVÄITTEITÄ • LAUDAN, VAN FRAASSEN ja FINE ovat väittäneet, että NMA on kyseenalainen, koska se käyttää välineenä realistin työkalua eli abduktiota: ”question-begging”, ”circular” • PSILLOS (1999): NMA ei ole premissi-kehämäinen, mutta se on sääntö-kehämäinen kiltillä tavalla – Psillos tulkitsee NMA: n argumentiksi abduktion luotettavuudesta, koska siinä puheena olevat teoriat on saavutettu abduktiolla – edellä abduktiota on perustelu suoraan totuudenkaltaisuuden avulla

MUITA SELITYSYRITYKSIÄ • FINE (1986) – korvaa kaaviossa ”tiede on pragmaattisesti menestyksellinen, koska sen teoriat ovat tosia” realistin totuus-käsite pragmatistin totuudella – mutta tällöin saadaan tautologia ”tiede on pragmaattisesti menestyksellinen, koska sen teoriat ovat pragmaattisesti menestyksellisiä” • myös totuuden korvaaminen empiirisellä adekvaattisuudella pilaa selityksen • LEPLIN: surrealismi: maailma on ikään kuin T olisi tosi; mutta miksi?

MUITA SELITYSYRITYKSIÄ • VAN FRAASSEN: teoriat menestyvät, koska me valikoimme menestyviä teorioita • LAUDAN: käytämme testauksen ja kokeiden suunnittelun menetelmiä, jotka tuottavat menestyviä teorioita • Mutta miksi nykyiset autot ovat nopeita? Koska ostamme nopeita autoja tai tuotamme niitä tehtaissa. Tämä ei anna mitään auton ominaisuutta, joka selittää sen kykyä liikkua nopeasti (vrt. teorian totuus tai totuudenkaltaisuus) • Kun suljetaan pois ihmeet, realismi on ainoa selitys tieteen menestykselle

TIETEEN EDISTYMINEN • askel A: sta B: hen on edistystä (progressive) jos A on parempi kuin B tieteen arvojen tai tavoitteiden kannalta • perinteisen empirismin ja rationalismin kasautumismalli: varman tiedon kumuloituminen (BIRD) • instrumentalistit ja empiristit: enemmän havaintototuuksia ja niiden systematisointia ilman teoreettisen tason edistystä • KUHN, LAUDAN: ongelmanratkaisu

REALISTINEN EDISTYS (I) • PEIRCE, DEWEY: totuus tutkimuksen rajaarvona • marxismi: absoluuttinen ja suhteellinen totuus • POPPER: tieteen teoriat tyypillisesti epätosia, mutta uusi teoria lähempänä totuutta kuin edellinen mekaniikka: ARISTOTELES – BURIDAN (impetus) – GALILEI – NEWTON - EINSTEIN palaminen: EUDOKSOS – PRIESTLEY (flogiston) – LAVOISIER (happi)

REALISTINEN EDISTYS • askel teoriasta T teoriaan T´ on edistystä, jos Tr(T, C*) < Tr(T´, C*) • askel T/T´ näyttää edistykseltä evidenssin E valossa, jos ver(T, E) < ver(T´/E) • ks. NIINILUOTO: ”Scientific Progress” (SEP, SAATSI, 2018)

PESSIMISTINEN METAINDUKTIO (PMI) • PUTNAM: nykyiset teoriat eivät viittaa, tämä myös seuraavien kohtalo • LAUDAN: lukuisat teoriat olleet empiirisesti menestyksellisiä, mutta silti nykykäsityksen mukaan eivät edes likimäärin tosia – flogiston, lämmön kaloriteoria, eetteriteoriat • täsmennetään menestysehtoa: uudet ennustukset (LEPLIN), silti ongelmia (LYONS)

OPTIMISTINEN METAINDUKTIO • PMI ei täytä induktion ehtoja • PMI ei ole realistille ongelma, sillä seuraava teoria on totuudenkaltaisempi: jokaista Laudanin listan teoriaa kohti on seuraava teoria, joka on NMA: n mukaan sitä parempi; induktio näiden parien suhteen • optiminen kuva edistyvästä tieteestä (Synthese 2017)