Myšlienkové experimenty sú prítomné nielen vo fyzike, v matematike a biológii, ale aj v ďalších prírodných i spoločenských vedách vrátane ekonómie a filozofie. O tom, aké funkcie plnia, sme sa rozprávali s Lukášom Bielikom z Katedry logiky a metodológie vied Filozofickej fakulty UK v Bratislave.
Doc. Mgr. Lukáš Bielik, PhD., je vedúcim Katedry logiky a metodológie vied Filozofickej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave. Vo výskume sa zameriava na vybrané problémy všeobecnej metodológie a filozofie vedy, predovšetkým na problematiku využívania deduktívnej a induktívnej logiky, na modely explanácie, ale aj na logickú sémantiku a metódy analytickej filozofie. Je autorom monografie Metodologické aspekty vedy, spoluautorom monografie Metóda: metodologické a formálne aspekty a autorom viac ako štyroch desiatok vedeckých štúdií. Bol spoluriešiteľom viacerých projektov (VEGA, APVV) a v súčasnosti je vedúcim projektu Idealizácia a abstrakcia v normatívnych a empirických vedách.
Čo rozumieme pod pojmom myšlienkový experiment?
Slovné spojenie myšlienkový experiment je dvojznačné: môže totiž označovať určitý myšlienkový postup, teda metódu myšlienkového experimentovania, alebo aj jeho výsledok. Hoci v relevantnej literatúre neexistuje konsenzus o tom, ako presne vymedziť myšlienkový experiment, prikláňam sa k takejto charakterizácii: Myšlienkový experiment je systém inštrukcií, ako si predstaviť určitú hypotetickú situáciu, alebo ide o opis takejto situácie, pričom takýto myšlienkový scenár plní určitú kognitívnu funkciu. Niektoré myšlienkové experimenty môžu demonštrovať potrebu zaviesť určitý nový pojem či nový princíp, alebo môžu testovať konkrétnu teóriu, prípadne demonštrovať dôsledky, ku ktorým vedie. Môžu byť tiež vhodným pedagogickým nástrojom na ilustráciu predmetnej myšlienky či teoretického princípu.
Odkedy sa datuje jeho používanie vo filozofii a v prírodných vedách?
Už antická filozofia sa vyznačuje využívaním myšlienkových experimentov, aj keď jej autori tento termín nepoužívali na označenie hypotetických scenárov, s ktorými pracovali. Napríklad Zenónove paradoxy – Achilles a korytnačka, letiaci šíp a ďalšie – sú dôsledkami hypotetických scenárov, na ktorých pozadí sa testujú určité teoretické tézy, napríklad, či je pohyb možný. Myšlienkový experiment prezentovaný Lucretiom v diele De Rerum Natura je príkladom hypotetického scenára, ktorý má za úlohu ukázať, že téza o konečnosti vesmíru je neudržateľná. Predpokladajme, že vesmír je konečný a ohraničený. Predstavme si, že by sme prišli až k jeho hranici (presnejšie, ku konkrétnemu výseku jeho hranice), kde je pomyselná stena. Čo by sa stalo, keby sme do nej hodili oštep? Nuž keby ňou oštep preletel, znamenalo by to, že za ňou je ďalší priestor, a teda sa nenachádzame na hranici vesmíru. Keby sa však oštep od steny odrazil, znamenalo by to, že stena je opäť v nejakom priestore, a nešlo by teda o hranicu vesmíru. Nech si vyberieme prvú alebo druhú možnosť, podľa Lucretia obe ukazujú, že vesmír je nekonečný. Diela Platóna, Aristotela, stoikov i pyrrhónskych skeptikov obsahujú viaceré príklady myšlienkových experimentov.
Treba povedať, že antická prírodná filozofia bola vlastne fyzikou tej doby, ktorá, samozrejme, vychádzala z iných princípov než moderná fyzika. Využitie myšlienkových experimentov v modernej fyzike, ktorá sa zrodila v 16. a 17. storočí, dokumentujú diela takých fyzikov, matematikov a filozofov, akými boli napríklad Galileo Galilei, Isaac Newton či Gottfried W. Leibniz.
V čom sa myšlienkový experiment podobá na reálny fyzický experiment a v čom sa od neho odlišuje?
Niektorí filozofi a filozofky charakterizujú myšlienkový experiment ako experiment, ktorý dosiahne svoj cieľ bez toho, aby sme ho realizovali. To je napríklad pozícia Roya Sorensena, no nie sú tomu vzdialené ani koncepcie Tamar Szabó Gendlerovej či Rachel Cooperovej. V tomto zmysle na vykonanie myšlienkového experimentu nepotrebujeme meniť určité empirické podmienky na to, aby experiment dosiahol svoj cieľ. Stačí, ak si predstavíme určitú hypotetickú situáciu, ktorá sa obvykle líši od toho, čo sa aktuálne deje. V oboch druhoch experimentu teda dochádza k určitej zmene podmienok. V prípade fyzického experimentu ide o zmenu konkrétnych podmienok, v prípade myšlienkového experimentu vytvárame model situácie v našej mysli. Navyše aj konštrukcia hypotetických scenárov alebo modelových situácií, ktoré si predstavujeme, môže za istých okolností produkovať určitý druh evidencie. Ňou testujeme predmetnú empirickú hypotézu alebo filozofickú tézu, podobne ako výsledky fyzicky realizovaných experimentov poskytujú dáta relevantné pre potvrdenie, spochybnenie či odmietnutie vedeckých hypotéz. Spoločnou funkciou oboch je teda generovanie dát, ktoré sú potrebné na testovanie hypotéz alebo aj formuláciu nových teórií.
Aké sú najznámejšie a najdôležitejšie príklady myšlienkových experimentov v histórii?
K najslávnejším patrí Galileiho myšlienkový experiment o padajúcich telesách. Je to elegantný hypotetický scenár s pôsobivou silou. Predstavme si, že sme na vrchole nejakej veže, napríklad na slávnej šikmej veži v Pise, a máme k dispozícii ľahkú mušketovú guľôčku a dve ťažké kanónové gule. Pre zjednodušenie si mušketovú guľôčku označme M a kanónovú guľu K. Predstavme si, že mušketovú guľku spojíme retiazkou (ktorej hmotnosť zanedbáme) s kanónovou guľou do zloženého systému M + K. Otázkou je, čo sa stane, ak z veže z rovnakej výšky a v rovnakom čase pustíme naraz kanónovú guľu K osve a systém telies M + K. Dopadne niektorý z objektov na zem skôr ako ten druhý? Aristoteles, ktorého teóriu pohybu G. Galilei týmto myšlienkovým experimentom vyvracia, totiž predpokladal, že ťažšie telesá padajú k zemi rýchlejšie ako ľahšie telesá. No Galilei ukázal, že tento predpoklad vedie k dvom protirečiacim si dôsledkom. Uvažoval približne takto: Keby bola pravda, že ťažšie telesá padajú k zemi rýchlejšie ako tie ľahšie, potom sústava telies M + K by mala dopadnúť na zem skôr ako objekt K, keďže M + K predstavuje ťažší objekt než K osve. No rovnako keby sme predpokladali, že ťažšie telesá padajú k zemi rýchlejšie ako tie ľahšie, potom by sústava telies M + K mala dopadnúť na zem neskôr ako samostatný objekt K, pretože ľahšie teleso M bude v zloženej sústave M + K padať pomalšie, a teda bude brzdiť teleso K v tejto sústave. Keďže sme z Aristotelovho predpokladu dostali logický spor – že M + K dopadne na zem skôr než K a že M + K dopadne na zem neskôr než K –, takýto predpoklad nemôže byť pravdivý. (Toto odvodenie sa opiera aj o niektoré zamlčané predpoklady, ale to v tomto kontexte môžeme zanedbať.) V matematike a logike je tento myšlienkový postup známy ako pravidlo/úsudok formy reductio ad absurdum. Z dejín vedy sú známe aj mnohé ďalšie myšlienkové experimenty vrátane tzv. Newtonovho vedra, Einsteinových myšlienkových experimentov či tzv. Schrödingerovej mačky.
Zaujímavé a dôležité myšlienkové experimenty nájdeme aj v rôznych oblastiach filozofie. Známe sú napríklad Théseova loď, Descartov klamúci démon, Searlova čínska izba či Gettierove hypotetické scenáre namierené na spochybnenie definície poznania ako pravdivého zdôvodneného presvedčenia.
Čo je ich cieľom a na čo slúžia v prírodných vedách a vo filozofii?
Premyslenie hypotetických modelových situácií môže plniť viaceré funkcie. Typicky nimi možno testovať určitú empirickú hypotézu alebo filozofickú tézu. No myšlienkové experimenty môžu predstavovať aj demonštráciu veľmi neintuitívnych či kontroverzných dôsledkov, ktoré z určitej teórie vyplývajú. To je prípad aj tzv. Schrödingerovej mačky. Tento myšlienkový experiment okrem iného ukazuje, že aplikácia princípov kvantovej mechaniky na predmety a entity, s ktorými sa bežne stretáme, ako napríklad mačky, vedie k dôsledkom, ktoré sú v rozpore so zdravým rozumom. Okrem toho myšlienkové experimenty môžu viesť aj k formulácii nových hypotéz či k vysvetleniu určitých javov. Napríklad Newton vo svojich Philosophiae Naturalis Principia Mathematica používa hypotetickú situáciu s vystreľovaním kanónovej gule čoraz ďalej. Vysvetľuje tým, že podobne, ako guľu možno vystreliť až do takej vzdialenosti, že síce bude neustále padať k zemi, no nikdy, resp. veľmi dlhý čas na zem nedopadne, tak aj obeh Mesiaca okolo Zeme predstavuje druh pohybu, v ktorom jedno teleso padá neustále k druhému.
Napokon, myšlienkové experimenty môžu mať aj didaktickú či pedagogickú funkciu. Môžu ilustrovať niektoré princípy, na ktorých daná vedecká alebo filozofická teória stojí.
Kedy prestáva byť myšlienkový experiment iba hypotetický?
Vtedy, keď podmienky, ktoré sú vyjadrené v imaginárnom scenári, vieme aj prakticky realizovať. To bol aj prípad variantu Galileiho myšlienkového experimentu, ktorý otestoval David Scott na Mesiaci v roku 1971, keď demonštroval, že vo vákuu, resp. v podmienkach veľmi blízkych vákuu, padnú kladivo i pierko na povrch Mesiaca za rovnaký čas. Niektoré podmienky vedeckých myšlienkových experimentov nerealizujeme preto, že sú prakticky ťažko dosiahnuteľné, ekonomicky či technologicky náročné, prípadne tiež biologicky nemožné alebo eticky neprípustné. Napríklad keď sa pýtame, čo by sa stalo, keby sa človek dostal na okraj čiernej diery, uspokojíme sa s tým, aké dôsledky pre pomyselnú osobu plynú zo všeobecnej relativity alebo z kvantovej mechaniky. Realizáciu takéhoto scenára v reálnom experimente by sme považovali hneď z viacerých zmienených dôvodov za neprípustnú.
Za rozhovor ďakuje redakcia Quarku
