このブログ記事では、二人の思想家の核となる概念を比較し、科学がどのように変化し発展してきたかを様々な視点から考察します。これらの異なる理論が明らかにする科学のダイナミズムを、一緒に探っていきましょう。
大学進学までの12年間の学生生活を通して、私は科学を客観的、絶対的、無条件に信頼できる学問と捉え、その本質を深く考察したことはなかった。これは、同様の教育を受けてきた大多数の学生にも当てはまるだろう。しかし、科学の詳細な理論や原理を学ぶ前に、まず科学の本質とは何かを考えなければならない。過去の事実に基づいて未来の方向性を探るために歴史を学ぶように、科学もその哲学の歴史を深く省察することで、その継続的かつ正しい発展を確かなものにする必要がある。科学の進歩に関する哲学者の見解は大きく分かれており、ポパーの反証主義とクーンのパラダイム理論がその代表例である。両理論にはそれぞれ明確な長所と短所がある。本稿は、ポパーの反証主義を基盤として、クーンのパラダイム理論を拡張することを目的としている。
時系列的に、ポパーの反証主義はクーンのパラダイム理論に先行する。ポパーの反証主義を論じるには、まずその時代の帰納主義を検証する必要がある。観察から導かれる言明は観察言明と呼ばれ、帰納主義者はそこから普遍法則を演繹できると主張する。具体的には、ある普遍言明と整合する現象が様々な条件下で十分に繰り返され、矛盾する観察が一つも見つからなければ、その法則を一般化することは正当化されると主張する。例えば、金属の種類や加熱方法に関わらず、金属は加熱すると必ず膨張することが複数回観察され、収縮が一度も見られなかった場合、帰納主義者は「金属は加熱すると膨張する」という普遍言明を導出できると考えるだろう。
しかし、この帰納的アプローチにはいくつかの問題があります。第一に、帰納主義者が「十分に多くの」サンプルと「多様な」条件で何を意味するのかという基準が明確ではありません。普遍的な命題を正当化するために必要な実験の数を知ることは不可能です。さらに、実験から得られる母集団は一般的に無限ですが、実際に調査できるサンプルは有限です。古典的な確率論によれば、普遍的な命題を確認するためにどれだけ多くの実験を行ったとしても、その命題が真である確率はゼロに収束します。つまり、より多くの実験を行っても、命題が真である確率は増加しないということです。さらに、観察は観察者の知識、経験、期待などの影響を受け、観察者によって異なる結果になることがあります。つまり、理論は常に観察に先行するということです。これは、法則は観察の蓄積によって証明されるという帰納主義の見解と矛盾します。このように、帰納主義には重大な限界があります。この帰納主義とは異なり、ポパーは科学が帰納に基づくという立場を否定し、反証主義を提唱しました。
反証主義は、理論が観察に先行することを認め、科学における推測と反証の重要性を強調する。反証主義によれば、科学は理論の提唱と反証のプロセスを通じて進歩し、このプロセスを乗り越えた理論のみが存続する。帰納主義で既に確認されているように、有限時間内に実験によって理論が真であることを証明することは不可能である。逆に、理論が偽であることを明らかにすることは、矛盾する観察事実を一つ見つけるだけで済むため、比較的容易である。反証主義はこの性質に基づいて科学の進歩を説明する。仮説は反証され、その過程で改善され、科学は進歩する。これはまた、反証不可能な仮説は科学的に無意味であることを意味する。科学が進歩するためには、新たに提唱された仮説は既存の仮説よりも反証されやすくなければならない。たとえば、「太陽系のすべての惑星は、太陽の周りを楕円軌道で回っている」という仮説は、「火星は太陽の周りを楕円軌道で回っている」という仮説よりも、反証されやすいため、より進歩しています。
ある時代に一般的に受け入れられていた理論群は、その時代における背景知識を構成する。仮説が背景知識から大きく逸脱するほど大胆になり、背景知識と一致するほど慎重になる。科学の進歩に有意義な貢献をするためには、大胆な仮説は確証されなければならず、慎重な仮説は反証されなければならない。帰納主義者が唱える「確証」は、観察に基づく言明と普遍的言明との間の確率的かつ論理的な関係に限定されるのに対し、反証主義における確証とは、ある理論が既存の背景知識に反する新たな事実を正しく予測することを意味する。
しかし、反証主義にも限界がある。前述のように、観察結果自体が誤りである可能性があり、また、観察には特定の理論が先行するため、完全に確実な反証は存在し得ない。さらに、歴史的には、反証主義では説明できない事例も存在する。例えば、天動説から地動説への移行には100年以上かかり、一つの反証事例の存在が直ちに既存理論の放棄につながるわけではない。このように、帰納主義と反証主義は、科学の発展の実際の過程を説明するにはあまりにも単純すぎる。こうした限界を補うために、クーンのパラダイム理論が登場した。
アラン・チャーマーズによれば、クーンのパラダイムとは、ある時代の科学者が共有していた一連の仮定、法則、そして技術を指します。このパラダイムの範囲内で行われる研究は正常科学と呼ばれます。正常科学において、科学者はパラダイムの適用範囲を明確化し、拡張していきます。既存のパラダイムでは説明できない異常な事例が発生したとします。ポパーの反証主義は、そのような事例はパラダイムの単一の反証を構成し、直ちに放棄して新しいパラダイムに置き換えることを要求すると主張します。しかし、クーンは、複数の異常な事例が蓄積し、危機に至った場合にのみ、パラダイムが反証されたとみなされると説明しています。これは、反証主義では説明できなかった、天動説から地動説への移行を効果的に説明しています。パラダイムが反証されると、科学者は新しいパラダイムを採用し、正常科学の新たな時代が始まります。クーンはこのプロセスを科学革命と呼んでいます。
クーンによれば、正常科学は単一のパラダイムによって規定され、同一時代の正常科学において二つ以上のパラダイムが共存することはできない。つまり、帰納主義者とは異なり、クーンは科学が観察の蓄積によって発展すると考えない。むしろ、科学は正常科学の時代と科学革命の時代を交互に繰り返し、その間にパラダイムが「置き換えられる」と考える。しかし、この見方は、マクロ史的に見た科学の実際の累積的成長とは矛盾する。クーンが主張するように、基礎理論の置き換えは何世紀にもわたって起こるが、同じ時期に、多様なパラダイムが様々な科学領域においてより深く広く根付いており、科学理論の累積的発展を明確に示している。そこで著者は、ポパーの反証主義を用いて、クーンのパラダイムを現実的に拡張しようとする。
以下の例で示すように、科学分野全体にわたるパラダイムの集合は、主に修正、生成、統合という3つのモードを通じて変化すると私は主張する。科学の進歩は、パラダイムの集合が「説明可能な領域の大きさ」をどれだけ拡大するかによって理解できる。ここで「説明」とは、単に矛盾がないことを意味するのではなく、直接的な確認の可能性を意味する。
まず、パラダイムは変化し得る。これはクーンの述べた現象に類似している。パラダイムシフトが起こるためには、既存の通常科学に危機をもたらすほどの反証が必要である。この反証は、新しいパラダイムが古いパラダイムでは説明できない現象を説明できるようになった時に生じる。既存のパラダイムが説明できる現象を説明できない新しいパラダイムは、既に反証を含んでいるため、受け入れられない。つまり、既存のパラダイムを置き換えるだけの説明力を欠いている。ここではアドホックな説明は除外される。
第二に、パラダイムは新たに創造される可能性があります。パラダイムを構成する主要な理論は基礎理論と呼ばれ、そこから派生する理論はサブ理論と呼ばれます。基礎理論は思考のための新たなツールと枠組みを提供します。例えば、光学の進歩は顕微鏡を可能にし、細胞学のような新たな基礎理論の誕生につながり、新たなパラダイムを生み出しました。新たな領域への拡大は、科学が説明できる範囲を広げます。
第三に、パラダイムは統合可能である。電場と磁場の統合はその好例である。統合されたパラダイムは、既存のパラダイムがこれまでカバーしていた領域の説明を可能にするだけでなく、統合そのものに固有の追加的な説明も提供する。
このように、パラダイム群が変化、創造、そして統合を通じて説明可能な範囲を拡大するにつれて、科学は進歩します。より広い説明範囲を持つパラダイムはより高度な理論を表すという考え方は、ポパーの反証主義と一致します。より広い説明範囲は、本質的により大きな反証の可能性を示唆します。ポパーの「すべてを説明できる理論」における「説明」は、ここで論じる「説明」とは本質的に異なります。ポパーは論理的に反証不可能な理論に言及していますが、本文における説明は直接的な検証の可能性を含んでいます。
ポパーの反証主義は帰納主義の問題点の大半を解決したが、反証の程度に関わらず理論の放棄を要求したため、現実の科学発展の複雑さを説明できなかった。一方、クーンのパラダイム理論は、科学理論が長期にわたって変化する過程を説明できたものの、現実の科学理論の累積的な発展を完全には反映していなかった。したがって、著者は、パラダイムシフト、生成、そして統合を通じて科学の説明領域がどのように拡大するかに焦点を当てる。著者は、科学の進歩を、一連のパラダイムによって説明可能な領域の規模として定義しようとする。これは、説明領域の拡大が本質的に反証可能性を高めるという点で、ポパーの反証主義と根本的に一致する。
