Tieteellinen selittäminen

Transkriptio

1 Tieteellinen selittäminen Matti Sintonen Filosofian, historian, kulttuurin ja taiteiden tutkimuksen laitos Kevät 2013 Tieteenfilosofia 1

2 Johdanto: Mitä ja miksi tieteellinen selittäminen? Selittäminen tähtää ymmärrykseen Selittäminen vs. selitys: prosessi/tulos -kaksimielisyys Objektiivinen selittäminen vai subjektiivinen ymmärrys Selittäminen luonne: teorioiden ja ilmiöiden kuvausten välinen (2-paikkainen) suhde vai pragmaattinen, kysyjän tietoon ja intresseihin suhteutettu suhde? Selittämisen kilpailevat mallit: episteeminen, unfikationistinen, kausaalis-mekanistinen, interrogatiivimalli Unitarismi vs. pluralismi: tehtäväselitykset, intentioselitykset, selittäminen matematiikassa Selittäminen ja kausaatio: onko singulaariselitysten siksi että aina osoitus syiden ja seurausten olemassaolosta?

3 Syyt ja siksi että (Cause and because ) Aristoteles ajatteli että selitykset ovat vastauksia miksikysymyksiin Selityksen perusongelma; mikä suhde vallitsee a) miksikysymyksen ja b1) oikeantyyppisen, b2) tyydyttävän, b3) hyvän, b4) paremman (kuin ), b5) parhaan (tai ihanteellisen tai lopullisen tai täydellisen) vastauksen välillä Pitääkö vastaus sorvata sen mukaan mitä kysyjällä on mielessään? Selittäminen arkielämän käsitteenä ja tieteenfilosofisena eksplikaationa

4 Selittämisen lyhyt historia Aristoteles: tietää että vs. tietää miksi, so. tietää syy (tai peruste); Demonstratiivinen ihanne: vain ehdottoman luotettavista perusteista loogisesti johdettu tieto on kyllin hyvää Mekaaninen luonnonfilosofia, osa I: Descartes: selittäminen luonnon mekanismien paljastamisena Mekaaninen luonnonfilosofia, osa 2: Robert Boylen ilmapumppu John Stuart Mill: unifikaatio 1900-luku: ns. Peittävän lain malli Uusi mekanistinen filosofia

5 Aristoteles: Demonstratiivinen tieteenihanne ja selittäminen Tietää että ja tietää miksi: Selittämisessä on kysymys siitä että tietää syyn Täytyy erottaa pätevät päättelyt jotka selittävät seikan ja pätevät päättelyt jotka eivät selitä Selittäminen edellyttää syyn mainitsemista: Selitykset syllogismeja, joissa siksi että tarkoittaa syyn mainitsemista Voi olla syitä uskoa, että p, mutta tämä syy uskoa että p ei aina ole P:n kausaalinen syy (voit muodostaa perustellun uskomuksen että ulkona on pakkasta katsomalla lämpömittaria; mutta mittarin lukema ei ole pakkasen syy)

6 Miksi Mars ei tuiki? (1) Jos taivaankappale on lähellä, se ei tuiki (2) Mars on lähellä Selitettävä ilmiö; (3) Mars ei tuiki (1) Jos taivaankappale on lähellä, se ei tuiki (2) Mars ei tuiki Selitettävä ilmiö: Mars on lähellä Syllogismi selittää eksplanadumin, koska lähellä oleminen on tuikkimattomuuden syy Syllogismi tarjoaa ymmärrystä, se vastaa kysymykseen miksi!! Syllogismi ei selitä eksplanadumia, koska eituikkiminen ei ole lähellä olemisen syy! Syllogismi ei tarjoa ymmärrystä, se ei vastaa kysymykseen miksi!

7 Interrogatiivilogiikka Kysymykset tyypitellään vastaustyyppien mukaan Tärkeää ei ole kysymyksen pintamuoto vaan sen logiikka: millainen on oikean tyyppinen vastaus kysymykseen 1) miksi- ja miten kysymykset 2) wh-kysymykset (kuka, missä, milloin) 3) kyllä/ei kysymykset Selittämisen teorian ongelma No 1: Miksi-kysymyksillä ei ole logiikkaa (vrt Belnap ja Steel 1976)! NB: Varhaismoderni metafora: Luonnonfilosofi esittää kysymykset Luonnolle mutta Luonto ei ymmärrä miksikysymyksiä!

8 Mitä on ymmärrys? Mikä on Läntisin rautatie-asema, johon voit Suomessa matkustaa junalla? Turkulaisen Sereksen tehtaan toinen perustaja kehitti hyvin suomalaisen klassikkotuotteen reseptin. Minkä? Mikä on ollut jo 75 vuotta Koskenlaskija-juuston pakkauskoko? Vuonna 1958 alkaneen Palapeli-viihdeohjelman suosituin osuus oli Laatikkoleikki. Ketkä olivat ohjelman kaksi päätähteä? (Kansallistietäjä-kilpailu vuosimallia 2008)

9 Mitä-missä-milloin - kuka-ketä-ja kulloin? Mikä rautatieasema?, Kuka kehitti klassikkotuotteen? Mikä on pakkauskoko?, Minkä-alan uranuurtaja? Mistä mihin kulki ensimmäinen moottiritie? Mikä nimi? Milloin? Mikä kunniamerkki? Ketkä? Kuinka nopea? Vastauksen muoto: nimi tai suureen arvo! Näihin kysymyksiin voi vastata vaikka ei juuri ymmärtäisikään luonnon ja yhteiskunnan ilmiöitä ja prosesseja

10 Miksi- ja miten? Miksi tähdet tuikkivat? Miten sirppisoluanemia syntyy? Miksi on sirppisopuanemiaa? Vastauksen muoto: lausejoukko, syyseuraus kertomus (etiologinen tarina), lainomainen yleistys, ei-havaittavia käsitteitä sisältävä teoria!

11 Kysymys: Miten ukkospilvi syntyy? Vastaus: Ukkospilvi vaatii kehittyäkseen kyllin epävakaan ilmamassan. Tämä tarkoittaa yleensä suhteellisen kylmää ilmaa ylemmässä troposfäärissä sekä lämmintä ja kosteaa ilmaa alatroposfäärissä (0-2 kilometriä). Tällöin maanpinnan läheinen lämmin ilma alkaa paikoitellen kohota ympäristöään lämpimämpänä. Nämä lämpimän ilman "kuplat" saavuttavat lopulta korkeuden, jolla alkaa tapahtua pilvipisaroiden tiivistymistä - syntyy siis pilvi. Mikäli nouseva ilma on edelleen ympäristöään lämpimämpi (ja siis kevyempi), se jatkaa kohoamistaan ja samalla pilvi kasvaa korkeutta. Kun pilven huippu nousee 5 kilometriin tai korkeammalle ja saavuttaa vähintään -15 asteen pakkaslukemat, pilvi voi muuttua ukkostavaksi.

12 Teoriat, noomiset yleistykset, kausaaliset prosessit, mekanismit, Vastaus (jatkoa): Vallitsevan teorian mukaan nousevassa ilmavirtauksessa (muun muassa tiivistymällä ja toisiinsa törmäilemällä) kasvavat sadepartikkelit ovat pitkälti vastuussa pilven sähköistymisestä. Pilven keskivaiheilla nousuvirtauksessa "kelluu" lumirakeita, joiden ohi nousee vauhdilla pieniä jääkiteitä kohti pilven huippua. Partikkeleiden törmäyksissä lumirakeet ja jääkiteet saavat erimerkkisen varauksen. Lopulta pilveen syntyy voimakkaat varauskeskukset pilven huipulle (jääkiteet) ja keskivaiheille (lumirakeet), jolloin pilvi on valmis ukkostavaksi. Huom! Vastauksen laajuus riippuu tilanneyhteydestä!

13 Selittämissuhde: looginen vai pragmaattinen (1)Selittämisen logiikka: selityssuhde on eksplanandumlauseen (Miksi tähdet tuikkivat) ja explanans-lauseiden välinen looginen 2-paikkainen suhde (Koska tähdet ovat kaukana, ja mikä on kaukana tuikkii) (2) Selittämisen pragmatiikka: Selittäminen on useampipaikkainen suhde, ja sen on otettava huomioon ihmiset (ja heidän taustatietonsa ja intressinsä), tiedeyhteisö, tilanneyhteys ja paradigma S selittää R:lle miksi tähdet tuikkivat sanomalla että tähdet ovat kaukana, ja se mikä on kaukana tuikkii (tilanneyhteydessä C, paradigmassa P)

14 Carl Hempelin episteeminen malli DN selitys vastaa kysymykseen Miksi eksplanandumilmiö tapahtui? osoittamalla, että ilmiö seurasi joistakin yksittäisistä olosuhteista, jotka spesifioidaan lauseilla C 1, C 2,, C k, lakien L 1, L 2,, L r mukaisesti. Viittaamalla näihin seikkoihin (tosiasioihin) argumentti osoittaa että, ottaen huomioon nuo yksittäiset olosuhteet ja kyseiset lait, ilmiön tapahtuminen oli odotettavissa; ja juuri tässä suhteessa selitys auttaa meitä ymmärtämään miksi ilmiö tapahtui. (1965, p. 337, käännös MS)

15 Ymmärrys: noomista odotettavuutta DN-malli on episteemisen näkemyksen esikuva: selittäminen on noomista odotettavuuttta Malli sisältää symmetria-teesin: selittämisen ja ennusteiden tekemisen looginen rakenne on sama Jos et siis voi etukäteen ennustaa, että tuloksen julkistamisen jälkeen Nokian kurssi laskee 10 %, et voi sitä myöskään samoilla tiedoilla jälkikäteen sellittää! On siis ero selittämisen ja selittelyn välillä Objektiivinen ymmärrys on eri asia kuin subjektiivinen tunne Deduktiivinen suhde on ihanne, 99% todennäköisyys ja odotettavuus erinomaista, mutta onko 51 % OK? Ongelma: voidaanko matalan todennäköisyyden ilmiöitä selittää lankaan? Kuinka suuri todennäköisyys on tarpeeksi suurta?

16 Hempel & Oppenheim (1948): DD-selitykset täyttävät seuraavat ehdot: 1. Ne sisältävät ainakin yhden olennaisesti lainomaisen yleistyksen (L1, Lp) 2. Explanandum on explanansin looginen seuraus 3. Explanansilla tulee olla empiiristä sisältöä (konfirmoituvuus, eianalyyttisuus) 4. Explanansin lauseiden on oltava tosia

17 DN-selitys Esimerkki:

18 IP-selitys

19 IP-malli Selityssuhde on induktiivinen ja lait probabilistisia, s.o. lait tekevät explanandumin E todennäköiseksi IP-mallin mukainen selitys on muotoa P(B/A) = r Aa ==================[r] Ba P(B/A) = r on probabilistinen laki, joka sanoo, että A:t ovat todennäköisyydellä r B:tä r ilmaisee tällöin objektiivisen fysikaalisen todennäköisyyden. Suluissa [r] oleva todennäköisyys ilmaisee lauseen (tai tosiasian) Ba subjektiivisen tai episteemisen todennäköisyyden tai noomisen odotettavuuden.

20 Peittävän lain mallin kritiikkiä: mikä tekee selityksestä selityksen? Noominen odotettavuus ei ole välttämätöntä Noominen odotettavuus ei ole riittävää (esim. Korppiesimerkki) Premissien irrelevanssi Deduktiivinen suhde ei riitä Tilastollisen relevanssin malli: selitys muuttaa ilmiön todennäköisyyttä Salmon: kausaalis-mekanistinen malli Kausaaliset prosessit ja vuorovaikutukset

21 DN- ja IP-mallin ehdot eivät ole riittäviä Selittämisen asymmetria: Pelkkä E:n johtaminen alkuehdoista C ja laeista L ei takaa selityksellisyyttä Trigonometrian lait sekä valon suoraviivaista etenemistä koskevat lait riittävät siihen, että voit ennustaa lipputangon varjon pituuden kun tiedät tangon korkeuden ja auringon aseman. Voit myös laskea (ja siis ennustaa) tangon korkeuden kun tiedät varjon pituuden ja auringon korkeuden. Silti et voi selittää miksi lipputanko on 5 m korkea vaikka voit selittää miksi varjo on 8 m pitkä! Ongelma on täsmälleen se, jonka Aristoteles oivalsi (tähtien tuikkiminen)

22 Selityksellinen irrelevanssi Ehkäisypilleriselitys. Miehet jotka syövät säännöllisesti ehkäisypillereitä, eivät tule raskaaksi. Siis (1) Jos mies syö säännöllisesti ehkäisypillereitä, hän ei tule raskaaksi (2) Kalle (mies) syö säännöllisesti ehkäisypillereitä *(3) Siis: Kalle ei tule raskaaksi Mutta: Se että mies syö ehkäisypillereitä on irrelevanttia miehen raskaaksi tulemisen kannalta Esimerkki jälleen tukee Aristoteleen kantaa: ehkäisypillerit eivät ole raskaudelta välttymisen syy. Kysymys: voiko olla selityksiä, joissa ei mainita syytä Onko because of aina kausaalista?

23 Peittävän lain mallin kritiikkiä - yhteinen syy

24 Mill: Lakien keskeinen asema Ei lakeja, ei selityksiä (vrt. satunnaiset yleistykset) Selitykset ovat deduktiivisia päättelyitä tai argumentteja: Sanomme, että yksittäinen tosiasia on selitetty viittaamalla sen syyhyn, toisin sanoen, mainitsemalla se kausaalilaki tai ne kausaalilait, joiden tuottamisen instanssi tuo tosiasia on ( An individual fact is said to be explained by pointing out its cause, that is, by stating the law or laws of causation of which its production is an instance (1843, 305) Yksi ongelma: mitä on tuo lainomaisuus? Mill: Myös ihmistieteet sopivat kaavaan: ne eroavat vain lakien luumäärän (etologia, psykologia ja etenkin sosiologia) ja monimutkaisuuden suhteen - Mill siis edustaa metodologista monismia

25 Hyvästi peittävän lain malli Peittävän lain malli oli esimerkki ratkaisusta, jonka ehdot saneli väline: looginen päättely, myöhemmin moderni logiikka! Mutta: ei ole puhtaasti formaalista tapaa erottaa selittävä ja eiselittävä päättely Salmon -1: Tilastollisen relevanssin malli Salmon-2: on aika palata Aristoteleseen ja turvautua syyn käsitteseen ( Let s put the cause back to because ) Muita uusia yrityksiä sanoa mitä because ja ymmärtäminen ovat J.S: Millin unifikaatioajatuksen kehittelyt: Friedman ja Kitcher Woodward: Making Things Happen: interventio ja manipulaatio ymmärryksen kriteereinä

26 Salmon: Tilastollinen relevanssi ei ole kausaalista relevanssia SR-mallista luopuminen: tilastollisen relevanssin ohella on kausaalista relevanssia Voisi ajatella, aristotelilaisittain, että SR-suhteet ilmentävät kausaalisuhteita Mutta: vaikka ilmapuntarin lukeman laskun (I) ja myrskyn (M) välillä olisikin SR-suhde (esim. jos I niin M, tai jos I niin hyvin todennäköisesti joss M), ei I olisi M:n syy Sillä: I:llä ja M:llä on yhteinen syy ( jolloin yhteinen syy rajaa l. skriinaa I:n ulos )

27 Kausaalinen vuorovaikutus ja kausaalinen nexus (Salmon 1984) Toinen keskeinen käsite on kausaalinen vuorovaikutus, joka syntyy kun kaksi kausaalista prosessia kohtaa (ajassa ja avaruudessa), jollon molemmat prosessit saavat merkin Yksittäisen tapauksen E kausaalis-mekaaninen selittäminen tapahtuu siten, että jäljitämme ne kausaaliset prosessit ja kausaaliset vuorovaikutukset jotka ovat (tosiasiassa) johtaneet E:n syntyyn Etiologinen näkökulma (aetia = syy): historia konstitutiivinen puoli: prosessien ja interaktioiden kuvaaminen Selittämisessä E sijoitetaan kausaaliseen neksukseen

28 Kuinka Salmonin malli selviytyy vastaesimerkeistä? Selityksellinen asymmetria: Syy siihen, ettei varjo selitä tangon pituutta on ettei varjo ole kausaalinen prosessi! Premissien kausaalinen irrelevanssi: Syy siihen, ettei ehkäisypillerien syönti selitä, miksi Fred ei tullut raskaaksi, on ettei raskauden välttäminen ollut seurausta kausaalisista prosesseista ja interaktioista jotka olisivat alkaneet pillerien syömisestä ja päätyneet ei-tapahtumaan

29 Biljardipallot ja kausaalisesti relevanttien ominaisuuksien identifiointi! Bijardipallojen liike ja niiden törmäykset (vuorovaikutukset) voivat selittää niiden liikkeet (miksi musta pallo putosi keskipussiin), mutta kun varjot törmäävät ne eivät selittää myöhempiä liikkeitä Pallot voivat siirtää fysikaalisia merkkejä Ongelma (cf. Hitchcock 1995): intuitiivisesti ottaen kausaaliset prosessit selittävät viittaamalla kausaalisesti relevantteihin piirteisiin; Mutta: jokaisella yksittäisellä tapahtumalla on lukematon määrä ominaisuuksia, vieläpä kausaalisesti eläviä, mutta KM-malli ei kerro, miten kausaalisesti relevantit ominaisuudet erotetaan eirelevanteista (kuten biljardipallon väri, tms)

30 John Stuart Mill: The Unificationist View John Stuart Mill - The word explanation occurs so continually and holds so important a place in philosophy, that a little time spent in fixing the meaning of it will be profitably employed. Mill on Laws: According to one mode of expression, the question, What are the laws of nature? may be stated thus: What are the fewest and simplest assumptions, which being granted, the whole existing order of nature would result? Another mode of stating it would be thus: What are the fewest general propositions from which all the uniformities which exist in the universe might be deductively inferred?

31 Unifikationismi Invarianssien etsintä ja tieteen kauneusarvot Michael Friedman: filosofit ovat yrittäneet tutkia, mikä seikka (noominen odotettavuus, kausaalinen relevanssi) singulaarisella eksplanadumilla pitäisi olla, jotta ymmärtäisimme sen: mutta ymmärrys on uskomusjärjestelmämme ominaisuus, ei yksittäisen uskomuksen ominaisuus Philip Kitcher: selitykselliset kaavat ja selitysarsenaali

32 Selitys unifikaationa Tiede pyrkii yhdistämään ilmiöitä samojan kaavojen (patterns) all Mitä vähemmän toisistaan riippumattomia kaavoja, sitä suurempaa on ymmärryksemme Vrt. Ruse mentaalisista hyveistä, Whewell konsilienssista, Eino Kaila invariansseista

33 Selitysarsenaali Selittäminen tähtää joukkoon hyväksyttyjä argumentteja, joita Philip Kitcher sanoo selitysarsenaaliksi (explanatory store käännös MS). Selitysarsenaali muuttuu tieteen kehittyessä, joten se täytyy ottaa huomioon sellaisena kuin se on kunakin hetkenä. Selitysarsenaali K:n on suhteessa joukkoon E(K), jossa K on tietyllä ajanhetkellä hyväksyttyjen lauseiden joukko ja E(K) on niiden argumenttien joukko, joiden avulla lauseet K voidaan selittää Mitä pienempi tuo käytettyjen argumenttityyppien joukko on, sitä unifioidumpi teoria on

34 Kitcherin unifikationismi Teoria unifioi, yhtenäistää irralliset uskomuksemme yhden tai muutaman argumenttikaavan avulla; ymmärrys tulee siitä, että voimme kaavojen avulla johtaa yhä uusia ja uusia yksittäisiä tuloksia, jotka muutenkin jo hyväksymme (aiemman tiedon perusteella) Darwinin luonnonvalinnan teoria: voimme käyttää valintateorian argumenttikaavoja (muunnelmia samasta teemasta) uudestaan ja uudestaan selittämään eri piirteiden runsastumista (tai muita jo tunnettuja yleistyksiä ja yksittäisiä tosiasioita paleontologiassa, embryologiassa, eliömaantieteessä)