Essay:
de wetenschappelijke revolutie
Amsterdam, 22 februari 2004
Inhoud
A. Inleiding
B. Descartes en Bacon als grondleggers van de moderne wetenschap
C. De onderzoeksmethoden van Bacon en Descartes: deductie en inductie
D. Verschillen (onderzoeksmethoden) voor en na de wetenschappelijke revolutie
E. Is er een breuk?
Bijlage 1: Analytica
Inleiding
In dit artikel ga ik in op de vraag of de wetenschappelijke revolutie van de 16e en 17e eeuw nu echt zorgde voor een breuk met het verleden. De daarbij gehanteerde stelling luidt: "de veranderingen in de wetenschap in de 16e en 17e eeuw vormden een werkelijke breuk met het verleden".
Om hierop in te kunnen gaan ben ik eerst ingegaan op Descartes en Bacon als grondleggers van de moderne wetenschap, welke onderzoeksmethoden door deze geleerden werden aangedragen en aangeraden en in hoeverre de wetenschap en de wetenschappers van voor de 16e eeuw en van daarna nu eigenlijk verschilden. Op basis daarvan hoop ik een redelijke uitspraak over de hierboven weergegeven stelling te kunnen doen.
Descartes en Bacon als grondleggers van de moderne wetenschap
De centrale vraag bij Descartes (1596-1650) en Bacon (1561-1626) was "wat machtigt ons iets voor waar aan te nemen?" Een tweetal concrete veronderstellingen en een volledig open veronderstelling bepaalden de zoekrichting: het gezag van de oude Grieken, de bijbel, allebei of iets geheel anders. Daarbij was een volgend probleem natuurlijk het vaststellen van het bereik van bepaalde theorieën (universeel of plaatselijk). In feite iets dat de natuurwetenschappen onderscheidt van de sociale wetenschappen.
Ik stel a-priori dat de wetenschappelijke revolutie zich voltrok in de 16e en 17e eeuw.
Wat speelde er?
Het zoeken naar nieuwe onderzoeksmethodieken heeft te maken met het feit dat steeds duidelijker werd dat de oude ideeën over de kosmos van de oude Grieken (Ptolemeus) niet meer met waarnemingen te onderbouwen waren. De idee dat de aarde het centrum was van een eindig heelal, waarbinnen planeten zich volgens bepaalde afspraken om de aarde zouden bewegen (eigenlijk bewogen de sferen waarbinnen de planeten zich bevonden), bleek steeds moeilijker houdbaar. De onderbouwing door berekeningen diende steeds verder aan te worden gepast om nog niet verklaarde verschijnselen in te passen in de theorie. Copernicus kwam met de idee de zon binnen de sferentheorie een centrale plaats te geven. M.a.w.: hij verving de aarde door de zon. Copernicus kon dit kwantitatief niet bewijzen; het zou hem zijn kop kosten. Het afvallen van Aristoteles ideeën (waarin kwaliteit en hiërarchische ordening een belangrijke rol speelden) was gevaarlijk. Immers, de kerk onderstreepte de idee vooral omdat de aarde het centrale punt vormde in het heelal.
Vorderingen
Door deze vragen en problemen (er klopt iets niet, maar hoe kunnen we nu zoeken naar wat en wanneer weten we dat zoiets waar is?) ontstonden formuleringen over de eisen die wetenschap aan zichzelf diende te stellen. Gesteld zou kunnen worden dat mede daardoor de wetenschap een grote vlucht heeft genomen in de 17e eeuw. Binnen allerlei vakgebieden werd veel vooruitgang geboekt. Bacon en Descartes hebben als het ware de voorbereidingen getroffen.
De onderzoeksmethoden van Bacon en Descartes: deductie en inductie
Waar ging het dan om bij Descartes en bij Bacon? Bij Bacon (maar o.a. ook Gilbert) ging het om vooral de rol van systematische experimenten, bij Descartes om "a-priori reasoning" (vrij vertaald: logisch vooraf beredeneren ). Het verschil vinden we in brede zin terug in de termen inductie en deductie. Het zijn bewijstechnieken waarbij uitgegaan wordt van verschillende methoden.
Deductie
Bij deductie wordt een algemene regel toegepast op een specifieke situatie. De term algemene regel kan een wiskundige, natuurkundige of andere formele wet aanduiden, maar tevens wetten in juridische zin. De algemene regel bij deductie heeft altijd de vorm van conditie en gevolg: voldoet een specifiek geval aan bepaalde condities, dan geldt iets om die reden (dat is dan het gevolg). Voorbeeld. De algemene regel luidt als het regent wordt buiten alles nat. Wanneer we dan weten dat het buiten regent en de boom buiten staat mogen we op basis hiervan (geheel van bekende feiten en algemene regels) concluderen dat de boom nat wordt.
Het
is niet vreemd dat Descartes vooral deze methode aanprees; hij was immers
wiskundige en daarin speelt deductie als bewijstechniek een centrale rol.
Wiskunde is volledig gebaseerd op het opbouwen van een stelsel van absolute
waarheden (zeg: algemene regels) die steeds gebaseerd zijn op eerder bekende
gegevens en het toepassen van absolute waarheden op alle gevallen.
Een
probleem bij deductie is natuurlijk het vaststellen wanneer iets echt
een algemene regel is. Omdat de wiskunde vaak werkt met waarheden die
gelden voor verzamelingen van een oneindige grootte, heeft vooral deze
wetenschap met dit probleem geworsteld. Eén van de technieken om
dit probleem aan te pakken is mathematische inductie*. Dit is niet hetzelfde
als inductie dat we hierna gaan behandelen. Mathematische inductie is
eigenlijk een specifieke vorm van deductie.
Inductie
Bij inductie tracht men algemene regels af te leiden uit specifieke gevallen.
Deze methode werd vooral door Francis Bacon aanbevolen. Experimenten (kunstmatig
opgezette situaties) vormden daarbij een belangrijke rol. Dus: verzamel
gegevens en feiten en baseer een natuurwet hierop.
De algemene regel is bij inductie een wet in juridische of in natuurkundige zin (en niet in wiskundige zin zoals uit het stukje over deductie kan worden gededuceerd). Het toepassen van inductie heeft altijd een gelijke vorm: voor het eerste geval geldt x, x geldt eveneens voor geval 2, x geldt voor geval 3, enzovoort, dus x geldt in feite voor alles dat op die gevallen lijkt. Op die gevallen lijkt, omdat wanneer je zou zeggen dat x geldt voor alle gevallen die we op een bepaalde manier hebben bekeken (dus een verzameling gevallen) er sprake is van deductie. Het bekendste voorbeeld is de volgende: we bekijken de kleur van zwanen die we op een dag tegenkomen. De eerste zwaan die we zien is wit, de tweede die we tegenkomen is wit, de derde eveneens en daarna volgens er nog wel een paar. En de laatste is wit, dus uit de inductie concluderen we dat alle zwanen wit zijn.
Het grote probleem van inductie spreekt voor zich: een met inductie vastgestelde regel leidt niet per definitie naar een algemeen geldende regel. Je bekijkt immers (zie het voorbeeld) alleen losse gevallen en daardoor kan je de wel bestaande zwarte zwaan gemist hebben in de waarneming. Met deze problematiek zou pas veel later vooral Karl Popper (1902-1994) zich bezighouden. Deze 20e eeuwse wetenschapper borduurde voort op Bacons werk. Hij realiseerde zich dat er altijd een spanning was blijven bestaan tussen Bacons verwachtingen en uitspraken en de uiteindelijk behaalde resultaten van zijn werk.
De
term (deductieve) falsificatie komt van Popper: stellingen dienen verworpen
te kunnen worden. Hij realiseerde zich dat wetenschap vooral vorderingen
zou boeken door "deductieve falsificatie, door een proces van veronderstellen
en weerleggen". Hij stelde daarnaast dat niet inductie zorgde voor
theorieën maar fantasie en creativiteit. Experimenten testen theorieën,
maar produceert ze niet. Een belangrijke aanvulling!
Verschillen (onderzoeksmethoden) voor en na de wetenschappelijke revolutie
De Grieken
Zoals eerder aangehaald was een belangrijke ontwikkeling die zorgde voor de omwenteling de steeds grotere moeite die wetenschappers hadden met het verklaren van de bewegingen der planeten. Hier bleek dat de wijze van theoretiseren en bewijzen op basis van de denkbeelden van Aristoteles niet meer voldeden; de aarde nam een centrale plaats in in het heelal. De benadering was kwalitatief (alles stond in een bepaalde verhouding tot elkaar, waarbij het ene belangrijker was dan het andere) en al het bestaande werd hiërarchisch ingedeeld. Aristoteles stond een empirische, inductieve methode voor in plaats van de deductieve benadering, waarin de waarneming van de zichtbare werkelijkheid van groot belang is. Hij nam hiermee stelling tegen zijn leermeester Plato, die deductie voorstond en het zintuiglijk waarneembare minder belangrijk. De idee (theorie?!) is de ware werkelijkheid.
Scholastiek
Aristoteles is vanaf de 12e eeuw, de tijd van de scholastiek, hét
gezag geweest, samen met de bijbel. De logica van Aristoteles ging uit
van het syllogisme, dat bestaat uit twee premissen (een maior en een minor)
en een conclusie. Dit lijkt veel op inductie. Voor de liefhebber verwijs
ik naar bijlage 1**.
Als belangrijkste vertegenwoordiger van de scholastiek worden tegenwoordig
Petrus Abelardus (1079-1142) en Thomas van Aquino (1224-1274) gezien.
Dat vertegenwoordigen ging niet zonder slag of stoot. Abelardus noteerde
bepaalde problemen op theologisch gebied en citeerde vervolgens oplossingen
van geestelijke autoriteiten die volstrekt tegengesteld waren. Hij liet
studenten debatteren en de problemen oplossen en zag zelf toe op de zuiverheid
van de redeneringen. Deze confrontatie van meningen was karakteristiek
voor de scholastiek. Abelardus wilde hiermee onderstrepen dat algemeen
aanvaarde waarheden logisch onderbouwd moesten worden en dat twijfel mogelijk
moest zijn, want dat leidde tot onderzoek, het kritische verstand kon
niet zomaar uitgeschakeld worden. Hij wilde het geloof hiermee niet in
twijfel trekken, maar het was blijkbaar moeilijk dit over te brengen,
want hij kreeg tweemaal een veroordeling wegens ketterij aan de broek.
Formeel om andere redenen.
Descartes
Descartes' voorkeur voor deductie had uiteraard te maken met zijn vakgebied,
de wiskunde, waarin dit de gebruikelijke manier van werken is. Met deze
methode borduurde hij voort op het gedachtegoed van Plato.
Descartes ging er vanuit dat uit één feit veel gegevens
afgeleid kunnen worden. Omdat het basisfeit niet bekend was besloot hij
aan iedere zekerheid methodisch te twijfelen. Dit leidde tot een laatste
zekerheid: er was twijfel. Dit twijfelen betekende dat hij nadacht en
dus bestond. Vanuit de ratio kan de mens methodisch verder denken en zo
zijn zekere kennis vergroten.
Descartes maakte een scherpe scheiding tussen materie en geest. Materie
is waarneembaar, geest (de onstoffelijke wereld) leert men doordat de
mens daar aangeboren ideeën over heeft. De belangrijkste nieuwigheid
waar dit in resulteerde was de idee dat materie nooit bezield (kwalitatief)
kan zijn.
Bacon
Bacon was een veelzijdig mens, zeer belangrijk voor het voortschrijdende inzicht in de wetenschappelijke methodieken. Maar wat betreft de wetenschappelijke methode op zich, de inductie, het empirische, verschillen zijn visie en die van Aristoteles mijns inziens niet schokkend. Bacon hamerde wel erg op het belang van experimenten en verwerkte de kennis over het inmiddels duidelijk geworden niet hiërarchisch zijn van al het bestaande. Je zou misschien, ietwat kort door de bocht, kunnen stellen dat de verbeterde instrumenten, inzichten en waarnemingen zorgden voor gaten in de filosofie van Aristoteles en dat Bacon dat wat niet klopte heeft rechtgezet.
Los hiervan, maar wel belangrijk voor de kern van het betoog, was Bacon stellig overtuigd van de noodzaak van toepasbaarheid van wetenschappelijk werk; het moest wat opleveren, de mensheid moest er ook praktisch iets aan hebben. Dit was een groot verschil met de opvattingen daarover in de oudheid en de middeleeuwen. Leuk is dat in de VPRO-gids (Raadselen der Natuur, 8/2004) gerefereerd werd aan wat Harry Mulisch in 1992 in De ontdekking van de hemel schreef aangaande dit onderwerp: de mens zou het pact met de hemel hebben verraden door het sluiten van een pact met de duivel. En wie ondertekende namens de volledige mensheid dit pact? Inderdaad, Sir Francis Bacon. Gesteld wordt dat Bacon als eerste het idee van vooruitgang accepteerde en populair maakte. Juist daarom wordt hij gezien als de vader van de moderne wetenschap. Bacon kon oplossingen voor zijn vragen niet vinden in de wil van God. De mens zou door wetenschappelijke ontdekkingen en uitvindingen de heerschappij over de natuur kunnen verwerven, daarmee onderstrepende dat kennis macht is.
Newton
Gezegd moet worden dat Newton kritiek leverde op Descartes' ideeën
over de aangeboren ideeën (hij vroeg zich af of hier ook niet gewoon
aan getwijfeld kon worden). Newton combineerde gewoonweg de deductieve
en inductieve methoden door waarnemingen wiskundig in formules (natuurwetten)
te verwerken.
Is
er een breuk?
Chronologisch samengevat kan worden gesteld dat:
II. in de middeleeuwen Aristoteles werd herontdekt en zijn logica, samen met de bijbel, één der pilaren van de scholastiek werd;
III. de ontwikkeling van de wetenschap zorgde voor steeds meer druk op de gangbare methodieken, waarbij eenvoudigweg teveel randvoorwaarden bestonden voor het zoeken naar de waarheid: de randvoorwaarden van Aristoteles en van de bijbel. Dit werd duidelijk doordat wat men zag op astronomisch gebied niet meer in te passen was in de gangbare theorieën hierover;
IV. het (gezien het punt hiervoor) uiteindelijk wel zover moest komen dat de methoden aangepast dienden te worden. Vooral Bacon en in mindere mate Descartes zijn hiervan de exponenten. Ruimte voor experimenten, wetenschap transparant beoefenen en voor de praktische toepassing, kwantificeren van het stoffelijke, dat waren de nieuwe kreten die ervoor zorgden dat veel wetenschappers tot betere verklaringen konden komen;
V. daarna werden deze onderzoeksmethoden steeds verder gepreciseerd en ontwikkeld, onder andere door Newton (die combineerde) en Popper (falsificatie).
- Is
er nu sprake van een breuk in de 16e en 17e eeuw?
Het antwoord is ja, maar vooral nee. Het klinkt politiek, maar is toch
wel het juiste antwoord.
Ja
- omdat wetenschap niet meer werd gezien als iets op zichzelf staands en iets dat verbonden was met God de Almachtige. Want dit zette natuurlijk alle deuren open voor de experimenten, waarin waarheidsvinding zonder allerlei randvoorwaarden de boventoon ging voeren. De mentaliteit veranderde. Bacons pact met de duivel...;
- omdat de mechanische ondersteuning van de wetenschappers een grote sprong maakte en omdat de wetenschappelijke methodieken (hoe moeten we het doen) verbeterden; belangrijke randvoorwaarde daarvoor was de sterk verbeterde communicatie tussen de wetenschappers, vooral door de boekdrukkunst.
Nee
Alle methodieken die tevoorschijn zijn gehaald bestonden al. Men diende alleen de klassiekers erbij te pakken en daar stond het. En zelfs het gegeven dat de waarheidsvinding onder druk stond door de rol die de denkbeelden van Aristoteles en vooral de bijbel speelden was al door Abelardus aan de orde gesteld. Alleen: de tijd was nog niet rijp. Copernicus kan erover meepraten. De mensheid, en dan bovenal de autoriteit, was nog niet toe aan dergelijke sprongen. Dat laatste is dan ook beschreven onder het kopje ja. Net als de voortschrijding in de techniek waardoor de waarnemingen steeds beter werden. Men kon eenvoudigweg meer zien.
* mathematische inductie: de waarheid van een stelling voor alle elementen van een (mogelijk oneindige) verzameling bewijzen door gebruik te maken van de onderliggende structuur van de verzameling.
** bron: http://digischool.bart.nl/kt/fil-aris.htm
Gebruikt
Papier:
" Van Os & Potjer, 2003: Kennismaking met de geschiedenis van
de nieuwe tijd;
" István Bejczy, 2001: Kennismaking met de middeleeuwse wereld;
" J. Dorling: Wetenschap en rationaliteit in de 17e eeuw (syllabus
wetenschapsfilosofie);
" Naerebout & Singor, 2002: De oudheid;
Internet:
" http://digischool.bart.nl/kt/fil-aris.htm;
" http://www.friesian.com/popper.htm;
" http://www.luminarium.org/sevenlit/bacon/;
" http://nl.wikipedia.org/wiki/Bewijstechnieken:_deductie_versus_inductie;
Voorpagina
Het figuur op de voorpagina is de titelpagina van Bacons Instauratio Magma
dat de Novum organum bevat. Nadere uitleg: http://oregonstate.edu/instruct/phl302/philosophers/bacon.html;
De spraakmakende wetenschappelijke lectuur uit de 16e en 17e eeuw
" Copernicus:
Revolutionibus, boek 1 (1543);
" Gilbert: De magenete (1600);
" Bacon: Novum organum (1620) (zie voorblad);
" Kepler: Epitome of Copernican astronomy (1621);
" Galileo: Two chief world systems (1632) & Two new sciences
(1638);
" Descartes: Principles of philosophy (1644);
" Riccioli: Almagestum Novum (1651);
" Newton: Principia (1687) & Opticks (1704).