Appunti di filosofia della Scienza

Filosofia della scienza

Prof. Maria Cristina Amoretti

Obiettivi principali

I principali obiettivi della filosofia della scienza sono:

• Indagare i metodi di indagine usati nelle varie scienze (strumenti usati per raccogliere i dati).
• Interrogarsi sulle assunzioni implicite che sono presenti nella pratica scientifica.
• Individuare le conseguenze sociali ed etiche della ricerca scientifica.
• Comprendere l’origine storica e sociale di certe teorie e aree di ricerca.

Non si è sempre data l’odierna distinzione netta tra filosofia e scienza. Dalla rivoluzione scientifica in poi si è creata una sempre maggiore specializzazione, che ha separato nettamente la filosofia e la scienza e le scienze tra di loro.

Livello qualitativo e quantitativo

• Qualitativo: non richiede la misurazione dei fenomeni.
• Quantitativo: approccio al mondo tramite numeri e strumenti matematici.

La scienza si configura come analisi empirica e quantitativa, analisi delle componenti più semplici, delle singole variabili, come conoscenza “concreta”. La filosofia, invece, è analisi concettuale e qualitativa dei fenomeni nel loro complesso, è conoscenza “astratta”. Nella filosofia della scienza si ha una collaborazione tra le due. Gli scienziati hanno una visione specifica del fenomeno, ma serve anche una visione d’insieme, che viene dalla filosofia astraendo dai dettagli. Una scarsa comprensione dei metodi, delle assunzioni implicite della pratica scientifica e delle sue implicazioni può impedire il progresso della scienza e avere conseguenze negative per la società.

Divisione delle questioni

• Epistemologiche: sulla natura della conoscenza scientifica, la sua giustificazione, l’evidenza e la razionalità.
• Ontologiche: sull’esistenza e la natura delle entità postulate dalla scienza.

Divisione delle teorie

• Descrittive: si limitano a descrivere come stanno le cose (ipotesi scientifiche).
• Normative: avanzano ipotesi su come le cose dovrebbero essere (ipotesi filosofiche).

Scienza e pseudoscienza

La pseudoscienza si basa su assunti e teorie devianti e alternative rispetto a quelle della scienza, e non accettati da essa, e ha pretese di scientificità. Alcuni esempi sono:

Alle origini della scienza contemporanea

Secondo Aristotele, la realtà era formata da quattro elementi fondamentali. La conoscenza era basata su principi primi per poi derivare deduttivamente, tramite il sillogismo, le conseguenze. Egli sosteneva la teleologia e l’essenzialismo. Le sue idee furono poi mischiate a principi cristiani nel medioevo e costituirono la base della scienza fino al 1500.

La rivoluzione scientifica

La rivoluzione scientifica avviene tra il 1500 e il 1750 e i suoi principali protagonisti sono:

• Copernico: attua la “rivoluzione copernicana”, ribalta la tradizione aristotelico-scolastica (1542). Introduce il modello eliocentrico con le orbite circolari, a sostituzione da quello geocentrico. Tale teoria, però, è proposta come finzione matematica, per fare previsioni. Conserva l’idea tolemaica di orbite circolari.
• Keplero: perfeziona il sistema copernicano ed è considerato il padre della fisica moderna. Le “Leggi di Keplero” descrivono l’orbita e la velocità a cui i pianeti ruotano attorno al sole. Introduce il modello con orbite ellittiche e sole come uno dei fuochi.
• Galileo Galilei: abbraccia la rivoluzione copernicana. Introduce il telescopio come nuovo strumento che permette di scoprire le imperfezioni dei corpi celesti (macchie solari, montagne lunari), facendo crollare l’assunto aristotelico che i corpi celesti siano perfetti. Nel campo della meccanica introduce la “legge di caduta libera”, infatti, secondo la teoria aristotelica corpi con massa diversa sarebbero caduti al suolo con velocità diverse, mentre Galileo dimostra che la velocità non dipende dal peso in condizioni prive di attrito. Egli adotta un approccio quantitativo alla realtà fisica, i fenomeni vanno misurati e tradotti (“La matematica è l’alfabeto in cui Dio ha scritto l’universo”). Inoltre, sottolinea l’importanza del controllo sperimentale, ovvero del portare avanti un’ipotesi e testarla sperimentalmente.
• Andrea Vesàlio: nel campo della medicina, è il primo a operare studi anatomici in maniera sistematica, tramite la dissezione dei cadaveri. Egli allontana la medicina dalla tradizione aristotelica di Galeno e crea delle tavole anatomiche.
• William Harvey: mostra come avviene la circolazione sanguigna e il ruolo del cuore. Mostra che il passaggio dalla parte sinistra alla parte destra del cuore avviene tramite i polmoni e non tramite una membrana che si trova al centro del cuore come aveva sostenuto Galeno.
• Cartesio: sostiene il meccanicismo, secondo cui la fisica sarebbe governata da leggi deterministiche e formata da particelle inerti di materia che si scontrano. La res extensa è governata da leggi meccanicistiche.
• Isaac Newton: nei “Principi matematici della filosofia naturale” (1687) espone le tre leggi di Newton (“principio di inerzia”, “legge fondamentale della dinamica”, “principio di azione e reazione”). Introduce, inoltre, la “legge di gravitazione universale”, che descrive l’attrazione tra pianeti, permette una maggior precisione nelle previsioni e comprende le teorie di Keplero e Galileo (F= G x (m₁ x m₂ / d²)). Tra il XVIII e il XIX secolo, la teoria di Newton è il quadro di riferimento per la scienza, è considerata corretta e occorre solo completarne i dettagli. Ciò permette progressi in fisica e chimica, come l’ottica, la termodinamica e l’elettromagnetismo. La teoria newtoniana rappresenta il compimento della rivoluzione scientifica.

Rivoluzione chimica tra XVIII e XIX secolo

Tra il XVIII e il XIX secolo avviene la rivoluzione chimica, che vede tra i maggiori scienziati:

• Lavoisier: introduce la “teoria della combustione dell’ossigeno” in alternativa a quella del flogisto, secondo cui, quando si bruciano degli oggetti, si libererebbe del flogisto. Lavoisier mostra che vengono bruciate, invece, delle particelle d’ossigeno.
• John Dalton: introduce la teoria atomica.
• Mendeleev: introduce la tavola degli elementi.

Fisica del XX secolo

Nel XX secolo, la fisica newtoniana viene sconvolta da:

• “Teoria della relatività” di Einstein: mostra che la teoria di Newton non funziona se si applica a oggetti molto grandi o che si muovono a grande velocità.
• “Meccanica quantistica” e “Principio di indeterminatezza” di Heisenberg (1927): mostra che la teoria di Newton non funziona se si applica a oggetti molto piccoli come le particelle subatomiche.

Sviluppo della biologia nel XIX secolo

• Charles Darwin: nell’“Origine delle specie” (1859), introduce la “teoria dell’evoluzione per la selezione naturale”, che si pone contro il creazionismo. Essa spiega molti fenomeni biologici in maniera semplice e si afferma abbastanza rapidamente.
• Biologia molecolare: scoperta del DNA (1953).
• Progetto Genoma Umano (1990-2003).

Scienza cognitiva

La metà del XX secolo vede la nascita e lo sviluppo della scienza cognitiva, che si occupa della cognizione umana tramite la collaborazione tra filosofia, linguistica, antropologia, neuroscienze, informatica e psicologia.

Induttivismo ingenuo

Le principali caratteristiche della rivoluzione scientifica sono:

• Messa in discussione delle autorità stabilite (es. Aristotele, Chiesa).
• La conoscenza scientifica viene giustificata dal metodo sperimentale (conoscenza = credenza vera e giustificata).

Le origini del metodo sperimentale si hanno con Francesco Bacone che, nel suo Novum organum (1620), mette a punto un nuovo metodo scientifico, alternativo a quello aristotelico, che dovrebbe essere democratico. Infatti, chiunque segua il metodo in modo rigoroso dovrebbe arrivare a una conoscenza certa sul funzionamento della natura.

Secondo l’“induttivismo infallibilista”, il metodo scientifico è induttivo e questo è in grado di condurre a conoscenze certe. I ragionamenti induttivi partono da osservazioni particolari e giungono a una generalizzazione che comprende anche oggetti non visti. Da premesse vere si può avere una conclusione falsa.

Bacone sostiene l’empirismo, secondo cui tutta la conoscenza relativa al mondo deriva dall’esperienza, la conoscenza deriva da osservazione ed esperimenti. Il suo metodo induttivo consta di tre fasi:

1. Pars destruens: liberarsi dagli “idoli della mente”, occorre un atteggiamento neutro e avalutativo. Tali idoli sono:
   • Idoli della tribù: pregiudizi.
   • Idoli della spelonca: debolezze individuali, idiosincrasie.
   • Idoli del foro: terminologia inadeguata.
   • Idoli del teatro: sistemi filosofici.
2. Pars construens: effettuare osservazioni, guidate, ordinate e non condizionate dagli idoli e compilazione delle “tavole”:
   • Essenza e presenza: casi in cui il fenomeno si presenta.
   • Deviazione e assenza: casi in cui ci aspettiamo che si verifichi il fenomeno ma esso non si presenta.
   • Gradi e comparativa: gradi in cui si verifica il fenomeno.
3. Induzione per eliminazione: eliminare le generalizzazioni non compatibili con i dati ed enucleare quella corretta.

Ci sono, però, casi in cui potrebbero esserci più ipotesi compatibili con le osservazioni, allora occorre costruire un esperimento per individuare quella corretta. L’esperimento cruciale permette di scegliere tra due ipotesi o generalizzazioni induttive in competizione (T e T*):

• T preveda che si verifichi un certo evento E.
• T* preveda che si verifichi non E.

L’esperimento cruciale permette di controllare se si verifica E o non E e di scegliere T o T*. Per esempio, considerando la teoria del flogisto contro quella dell’ossigeno:

• Flogisto (E): dopo la combustione un oggetto pesa meno (rilascia flogisto).
• Ossigeno (non E): dopo la combustione un oggetto pesa di più (assorbe ossigeno).

Tramite l’esperimento cruciale, bruciando metallo, si verifica non E, perché i calci hanno un peso maggiore dopo la combustione. L’idea di esperimento cruciale rimane fino a metà del '700. Secondo Bacone, dopo il processo induttivo rimarrà un’unica ipotesi, che è quella vera. L’induttivismo rimane uno dei pilastri della filosofia della scienza contemporanea.

Empirismo logico

L’empirismo logico costituisce le radici della filosofia della scienza contemporanea. Negli anni ’20 del XX secolo nasce il Circolo di Vienna, cioè un gruppo di scienziati e filosofi, o scienziati con forti interessi filosofici, fondato da Moritz Schlick. Tra i suoi membri troviamo Schlick, Neurath, Carnap e Hahn. Qui si discute sulle scoperte scientifiche del tempo, come la relatività e la meccanica quantistica. L’obiettivo principale è quello di avvicinare scienza e filosofia ed evitare le ambiguità e le oscurità della filosofia tradizionale (es. Hegel e Heidegger), che viene vista come legata al nazismo e composta da enunciati privi di senso.

Empirismo (= la conoscenza deriva dall’esperienza, non esiste conoscenza a priori) logico (= analisi logica del linguaggio) o neopositivismo.

La “concezione scientifica del mondo” (1929), scritto da Hahn, Neurath e Carnap, è il manifesto dell’empirismo logico. Qui si afferma di voler promuovere una concezione scientifica del mondo e un ideale di unificazione della scienza. Si vogliono coordinare le acquisizioni dei singoli ricercatori in ambiti diversi, sottolineando l’importanza dell’intersoggettività e del lavoro collettivo, contro l’idea di Bacone di scienziato che agisce isolatamente. Si ricerca un sistema di formule neutrali, ovvero il simbolismo della logica, per non incorrere nelle ambiguità delle lingue naturali e per perseguire precisione e chiarezza. Nella scienza non si dà profondità alcuna, tutto è superficie e accessibile tramite l’esperienza. Non ci sono enigmi insolubili, la nostra conoscenza può sperare di conoscere completamente il mondo. Occorre un chiarimento dei problemi filosofici tradizionali e questo è compito della filosofia che, tramite l’analisi logica, condurrà a scoprire se si tratta di problemi empirici o di pseudo-problemi.

L’analisi logica è ciò che distingue il nuovo positivismo da quello vecchio. Esistono due tipi di asserzioni:

• Asserti privi di significato.
• Asserti formulati dalla scienza empirica: il senso si può stabilire tramite l’analisi logica, riconducendo gli enunciati ad asserzioni elementari sui dati sensibili (enunciati osservativi).

Se non si riesce a convertire l’asserto in un enunciato empirico, esso è privo di significato (es. metafisica). Con l’analisi logica si supera anche la metafisica dell’apriorismo kantiano e moderno, perché in una concezione scientifica del mondo non si danno conoscenze incondizionatamente valide, derivanti dalla pura ragione, né giudizi sintetici a priori. Si danno solo enunciati analitici a priori o sintetici a posteriori.

L’empirismo logico comprende molte tesi relative al linguaggio:

• Analisi logica del linguaggio.
• Dualismo analitico a priori/ sintetico a posteriori (enunciati significanti).
• Principio di verificazione.

Per quanto riguarda l’analisi logica, i problemi filosofici tradizionali devono essere analizzati tramite l’analisi puntuale del linguaggio. Asserzioni con termini come “assoluto”, “cosa in sé” ecc. non sono associati a possibili e definiti procedimenti di verifica empirica, così come asserzioni composte da parole combinate tra loro in modi incompatibili con le regole sintattiche. Queste sono prive di significato o pseudo-enunciati. L’analisi logica permette di distinguere tra pseudo-problemi e problemi empirici, la filosofia è intesa come chiarificazione concettuale.

Gli enunciati analitici a priori sono veri in virtù della forma logica o del significato, sono veri o falsi necessariamente, a prescindere dall’osservazione empirica. Essi sono:

• Verità logiche (es. A v ¬A).
• Verità matematiche (es. 2 + 2 = 4).
• Verità che dipendono dal significato (es. “gli scapoli sono uomini adulti non sposati”).

Gli enunciati analitici sono vuoti, ovvero non hanno un contenuto fattuale, dipendono dalle convenzioni del linguaggio. Gli enunciati sintetici a posteriori, invece, dipendono dal mondo esterno, sono empiricamente controllabili, veri o falsi in modo contingente, sulla base dell’indagine scientifica (es. “Tutti gli scapoli sono calvi”). Al di fuori di questi due tipi di enunciati, tutti gli altri non sono significanti.

Il principio di verificazione riguarda gli enunciati sintetici. Esso afferma che il significato di un enunciato consiste nel suo metodo di verifica empirica, conoscerne il significato significa sapere, in linea di principio, come verificarlo empiricamente. Tale principio è un criterio di significanza, perché l’esperienza è l’unica fonte di significato. Se un enunciato non è verificabile, non ha significato (es. enunciato metafisico). Restano fuori gli enunciati della poesia, della letteratura ecc. che non hanno pretesa di essere verificabili.

Empirismo e verificazione

In “Empirismo e verificazione”, Schlick afferma che l’analisi filosofica consiste non nel distinguere ciò che è reale e cosa no, ma nello stabilire il significato dell’affermazione che essa è reale. Solo l’esperienza può determinare cosa abbia significato, la scienza, e non la filosofia, si occupa di cercare i fondamenti del reale e di stabilire cosa sia reale. Si ha l’influenza del primo Wittgenstein per quanto riguarda condizioni di verità e filosofia come analisi linguistica.

Una teoria scientifica può essere idealmente ricostruita nei termini di un sistema formale come quelli della logica. Si ha un approccio logico-formale alle teorie scientifiche, che sono considerate apparati logico-linguistici composti da:

• Linguaggio e insieme di regole di derivazione: il linguaggio contiene termini logici e non logici, divisi in teorici (es. atomi, elettroni, proteina, proletariato) e osservativi (es. duro, blu, tondo). Le regole di derivazione permettono di costruire gli enunciati della teoria.
• Insieme di assiomi o postulati teorici: enunciati che contengono solo termini logici e teorici, costituiscono il nucleo della teoria (es. “L’elettrone dal quale viene sottratta energia salta da un’orbita all’altra”).
• Insieme di regole di corrispondenza: contengono termini logici, teorici e osservativi e connettono i termini teorici con quelli osservativi. Assegnano un contenuto empirico all’apparato logico-linguistico della teoria (es. “Una riga spettrale è l’indice dell’emissione di un’onda elettromagnetica da parte di un elettrone”).

C’è una separazione netta tra teoria e osservazione. Quando si seleziona lo specifico dominio di oggetti sul quale applicare le regole di corrispondenza, la teoria si dice interpretata. Tale interpretazione rende gli enunciati teorici della teoria veri per gli oggetti selezionati. Le regole di corrispondenza permettono di dare interpretazioni a seconda dell’universo di discorso che si vuole considerare. I termini/enunciati teorici sono nettamente distinti da quelli osservativi. Le regole di corrispondenza hanno termini osservativi, ma ci possono essere diverse interpretazioni a seconda delle esigenze.