La struttura delle rivoluzioni scientifiche

Approccio di baseModifica

L’approccio di Kuhn alla storia e alla filosofia della scienza si concentra su questioni concettuali come la pratica della scienza normale, l’influenza degli eventi storici, l’emergere delle scoperte scientifiche, la natura delle rivoluzioni scientifiche e il progresso attraverso le rivoluzioni scientifiche. Quali tipi di opzioni e strategie intellettuali erano disponibili per le persone durante un dato periodo? Quali tipi di lessico e terminologia erano conosciuti e impiegati durante certe epoche? Sottolineando l’importanza di non attribuire il pensiero tradizionale ai ricercatori precedenti, il libro di Kuhn sostiene che l’evoluzione della teoria scientifica non emerge dall’accumulo diretto di fatti, ma piuttosto da un insieme di circostanze e possibilità intellettuali mutevoli. Un tale approccio è ampiamente commisurato alla scuola storica generale della storia non lineare.

Kuhn non vede la teoria scientifica procedere linearmente da un accumulo oggettivo e imparziale di tutti i dati disponibili, ma piuttosto come guidata da un paradigma. “Le operazioni e le misurazioni che uno scienziato intraprende in laboratorio non sono “il dato” dell’esperienza, ma piuttosto “il raccolto con difficoltà”. Non sono ciò che lo scienziato vede – almeno non prima che la sua ricerca sia ben avanzata e la sua attenzione focalizzata. Piuttosto, sono indici concreti del contenuto di percezioni più elementari, e come tali sono selezionati per l’attento esame della ricerca normale solo perché promettono opportunità per l’elaborazione fruttuosa di un paradigma accettato. Molto più chiaramente dell’esperienza immediata da cui in parte derivano, le operazioni e le misurazioni sono determinate dal paradigma. La scienza non si occupa di tutte le possibili manipolazioni di laboratorio. Invece, seleziona quelle rilevanti per la giustapposizione di un paradigma con l’esperienza immediata che quel paradigma ha parzialmente determinato. Di conseguenza, gli scienziati con diversi paradigmi si impegnano in diverse manipolazioni concrete di laboratorio”.

Esempi storici di chimicaModifica

Kuhn spiega le sue idee usando esempi presi dalla storia della scienza. Per esempio, gli scienziati del XVIII secolo credevano che le soluzioni omogenee fossero composti chimici. Pertanto, una combinazione di acqua e alcol era generalmente classificata come un composto. Oggi è considerata una soluzione, ma allora non c’era motivo di sospettare che non fosse un composto. L’acqua e l’alcol non si separano spontaneamente, né si separano completamente durante la distillazione (formano un azeotropo). L’acqua e l’alcol possono essere combinati in qualsiasi proporzione.

In base a questo paradigma, gli scienziati credevano che le reazioni chimiche (come la combinazione di acqua e alcol) non avvenissero necessariamente in proporzioni fisse. Questa convinzione fu infine ribaltata dalla teoria atomica di Dalton, che affermava che gli atomi possono combinarsi solo in proporzioni semplici e intere. Secondo questo nuovo paradigma, qualsiasi reazione che non avvenisse in proporzione fissa non poteva essere un processo chimico. Questo tipo di transizione della visione del mondo nella comunità scientifica esemplifica il cambiamento di paradigma di Kuhn.

Rivoluzione copernicanaModifica

Articolo principale: Rivoluzione copernicana

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Un famoso esempio di rivoluzione nel pensiero scientifico è la rivoluzione copernicana. Nella scuola di pensiero di Tolomeo, i cicli e gli epicicli (con alcuni concetti aggiuntivi) erano utilizzati per modellare i movimenti dei pianeti in un cosmo che aveva una Terra stazionaria al suo centro. Man mano che la precisione delle osservazioni celesti aumentava, la complessità dei meccanismi tolemaici ciclici ed epicicli doveva aumentare per mantenere le posizioni planetarie calcolate vicine a quelle osservate. Copernico propose una cosmologia in cui il Sole era al centro e la Terra era uno dei pianeti che gli girava intorno. Per modellare i moti planetari, Copernico usò gli strumenti che gli erano familiari, cioè i cicli e gli epicicli della strumentazione tolemaica. Tuttavia il modello di Copernico aveva bisogno di più cicli ed epicicli di quanti ne esistessero nel modello tolemaico allora in vigore, e a causa di una mancanza di precisione nei calcoli, il suo modello non sembrava fornire previsioni più accurate del modello tolemaico. I contemporanei di Copernico rifiutarono la sua cosmologia, e Kuhn afferma che avevano ragione a farlo: La cosmologia di Copernico mancava di credibilità.

Kuhn illustra come un cambiamento di paradigma divenne poi possibile quando Galileo Galilei introdusse le sue nuove idee sul movimento. Intuitivamente, quando un oggetto viene messo in movimento, presto si ferma. Un carro ben fatto può percorrere una lunga distanza prima di fermarsi, ma a meno che qualcosa continui a spingerlo, alla fine smetterà di muoversi. Aristotele aveva sostenuto che questa era presumibilmente una proprietà fondamentale della natura: perché il moto di un oggetto sia sostenuto, deve continuare ad essere spinto. Date le conoscenze disponibili all’epoca, questo rappresentava un pensiero sensato e ragionevole.

Galileo avanzò un’audace congettura alternativa: supponiamo, disse, che noi osserviamo sempre oggetti che si fermano semplicemente perché c’è sempre qualche attrito. Galileo non aveva strumenti con cui confermare oggettivamente la sua congettura, ma suggerì che senza alcun attrito a rallentare un oggetto in movimento, la sua tendenza intrinseca è quella di mantenere la sua velocità senza l’applicazione di alcuna forza aggiuntiva.

L’approccio tolemaico di usare cicli ed epicicli stava diventando logorante: sembrava non esserci fine alla crescita a macchia d’olio della complessità richiesta per spiegare i fenomeni osservabili. Johannes Kepler fu il primo ad abbandonare gli strumenti del paradigma tolemaico. Cominciò ad esplorare la possibilità che il pianeta Marte potesse avere un’orbita ellittica piuttosto che circolare. Chiaramente, la velocità angolare non poteva essere costante, ma si dimostrò molto difficile trovare la formula che descriveva il tasso di variazione della velocità angolare del pianeta. Dopo molti anni di calcoli, Keplero arrivò a quella che oggi conosciamo come la legge delle aree uguali.

La congettura di Galileo era semplicemente una congettura. Così come la cosmologia di Keplero. Ma ogni congettura ha aumentato la credibilità dell’altra, e insieme hanno cambiato le percezioni prevalenti della comunità scientifica. Più tardi, Newton dimostrò che le tre leggi di Keplero potevano essere tutte derivate da un’unica teoria del moto e del movimento planetario. Newton solidificò e unificò il cambiamento di paradigma che Galileo e Keplero avevano iniziato.

CoerenzaModifica

Uno degli scopi della scienza è quello di trovare modelli che rendano conto del maggior numero possibile di osservazioni in un quadro coerente. Insieme, il ripensamento di Galileo sulla natura del moto e la cosmologia kepleriana rappresentavano un quadro coerente che era in grado di rivaleggiare con il quadro aristotelico/tolemaico.

Una volta che un cambiamento di paradigma ha avuto luogo, i libri di testo vengono riscritti. Spesso anche la storia della scienza viene riscritta e presentata come un processo inevitabile che porta all’attuale quadro di pensiero stabilito. C’è una convinzione prevalente che tutti i fenomeni finora non spiegati saranno spiegati a tempo debito in termini di questo quadro stabilito. Kuhn afferma che gli scienziati passano la maggior parte (se non tutta) della loro carriera in un processo di risoluzione di puzzle. La loro risoluzione di enigmi è perseguita con grande tenacia, perché i precedenti successi del paradigma stabilito tendono a generare una grande fiducia che l’approccio adottato garantisce l’esistenza di una soluzione all’enigma, anche se può essere molto difficile da trovare. Kuhn chiama questo processo “scienza normale”.

Quando un paradigma viene portato ai suoi limiti, le anomalie – fallimenti del paradigma attuale nel tenere conto dei fenomeni osservati – si accumulano. Il loro significato è giudicato dai professionisti della disciplina. Alcune anomalie possono essere liquidate come errori di osservazione, altre come semplici aggiustamenti del paradigma corrente che saranno chiariti a tempo debito. Alcune anomalie si risolvono spontaneamente, avendo aumentato la profondità dell’intuizione disponibile lungo la strada. Ma non importa quanto grandi o numerose siano le anomalie che persistono, osserva Kuhn, gli scienziati praticanti non perderanno la fede nel paradigma stabilito finché non sarà disponibile un’alternativa credibile; perdere la fede nella risolvibilità dei problemi significherebbe in effetti smettere di essere uno scienziato.

In ogni comunità di scienziati, afferma Kuhn, ci sono alcuni individui che sono più coraggiosi della maggior parte. Questi scienziati, giudicando l’esistenza di una crisi, si imbarcano in quella che Kuhn chiama scienza rivoluzionaria, esplorando alternative ai presupposti ovvi e sostenuti a lungo. Occasionalmente questo genera un rivale al quadro di pensiero stabilito. Il nuovo paradigma candidato sembrerà essere accompagnato da numerose anomalie, in parte perché è ancora così nuovo e incompleto. La maggioranza della comunità scientifica si opporrà a qualsiasi cambiamento concettuale, e, sottolinea Kuhn, è giusto che sia così. Per realizzare il suo potenziale, una comunità scientifica ha bisogno di contenere sia individui audaci che individui conservatori. Ci sono molti esempi nella storia della scienza in cui la fiducia nel quadro di pensiero stabilito è stata alla fine rivendicata. È quasi impossibile prevedere se le anomalie in un candidato per un nuovo paradigma saranno alla fine risolte. Gli scienziati che possiedono un’eccezionale capacità di riconoscere il potenziale di una teoria saranno i primi la cui preferenza si sposterà probabilmente a favore del paradigma sfidante. In genere segue un periodo in cui ci sono aderenti ad entrambi i paradigmi. Col tempo, se il paradigma sfidante è solidificato e unificato, sostituirà il vecchio paradigma, e si sarà verificato un cambiamento di paradigma.

FasiModifica

Kuhn spiega il processo di cambiamento scientifico come il risultato di varie fasi di cambiamento di paradigma.

  • Fase 1 – Esiste solo una volta ed è la fase pre-paradigma, in cui non c’è consenso su nessuna teoria particolare. Questa fase è caratterizzata da diverse teorie incompatibili e incomplete. Di conseguenza, la maggior parte dell’indagine scientifica prende la forma di lunghi libri, poiché non c’è un corpo comune di fatti che può essere dato per scontato. Se gli attori della comunità pre-paradigma alla fine gravitano su uno di questi quadri concettuali e, infine, su un consenso diffuso sulla scelta appropriata dei metodi, sulla terminologia e sui tipi di esperimenti che possono contribuire a una maggiore comprensione.
  • Fase 2 – Inizia la scienza normale, in cui gli enigmi sono risolti nel contesto del paradigma dominante. Finché c’è consenso all’interno della disciplina, la scienza normale continua. Col tempo, il progresso della scienza normale può rivelare anomalie, fatti che sono difficili da spiegare nel contesto del paradigma esistente. Mentre di solito queste anomalie vengono risolte, in alcuni casi possono accumularsi fino al punto in cui la scienza normale diventa difficile e dove vengono rivelate le debolezze del vecchio paradigma.
  • Fase 3 – Se il paradigma si dimostra cronicamente incapace di rendere conto delle anomalie, la comunità entra in un periodo di crisi. Le crisi sono spesso risolte nel contesto della scienza normale. Tuttavia, dopo che gli sforzi significativi della scienza normale all’interno di un paradigma falliscono, la scienza può entrare nella fase successiva.
  • Fase 4 – Cambio di paradigma, o rivoluzione scientifica, è la fase in cui gli assunti di base del campo vengono riesaminati e viene stabilito un nuovo paradigma.
  • Fase 5 – Post-Rivoluzione, il dominio del nuovo paradigma è stabilito e così gli scienziati tornano alla scienza normale, risolvendo i puzzle all’interno del nuovo paradigma.

Una scienza può passare attraverso questi cicli ripetutamente, anche se Kuhn nota che è una buona cosa per la scienza che tali cambiamenti non avvengano spesso o facilmente.

IncommensurabilitàModifica

Secondo Kuhn, i paradigmi scientifici che precedono e seguono un cambiamento di paradigma sono così diversi che le loro teorie sono incommensurabili – il nuovo paradigma non può essere provato o confutato dalle regole del vecchio paradigma, e viceversa. (Un’interpretazione successiva di Kuhn di “commensurabile” contro “incommensurabile” era come una distinzione tra lingue, vale a dire, che le affermazioni nelle lingue commensurabili erano completamente traducibili da una all’altra, mentre nelle lingue incommensurabili, la traduzione rigorosa non è possibile). Il cambiamento di paradigma non comporta semplicemente la revisione o la trasformazione di una singola teoria, ma cambia il modo in cui la terminologia viene definita, il modo in cui gli scienziati in quel campo vedono il loro soggetto, e, forse più significativamente, quali domande sono considerate valide, e quali regole vengono utilizzate per determinare la verità di una particolare teoria. Le nuove teorie non erano, come gli scienziati avevano precedentemente pensato, solo estensioni di vecchie teorie, ma erano invece visioni del mondo completamente nuove.Tale incommensurabilità esiste non solo prima e dopo un cambio di paradigma, ma nei periodi tra paradigmi in conflitto. Semplicemente non è possibile, secondo Kuhn, costruire un linguaggio imparziale che possa essere usato per eseguire un confronto neutrale tra paradigmi in conflitto, perché i termini stessi usati sono parte integrante dei rispettivi paradigmi, e quindi hanno connotazioni diverse in ogni paradigma. I sostenitori di paradigmi che si escludono a vicenda si trovano in una posizione difficile: “Sebbene ciascuno possa sperare di convertire l’altro al suo modo di vedere la scienza e i suoi problemi, nessuno dei due può sperare di dimostrare la propria tesi. La competizione tra paradigmi non è il tipo di battaglia che può essere risolta da prove. (p. 148)” Gli scienziati che aderiscono a diversi paradigmi finiscono per parlarsi addosso.

Kuhn afferma che gli strumenti probabilistici usati dai verificatori sono intrinsecamente inadeguati al compito di decidere tra teorie in conflitto, poiché appartengono agli stessi paradigmi che cercano di confrontare. Allo stesso modo, le osservazioni che hanno lo scopo di falsificare un’affermazione cadranno sotto uno dei paradigmi che dovrebbero aiutare a confrontare, e quindi saranno anch’esse inadeguate al compito. Secondo Kuhn, il concetto di falsificabilità è inutile per capire perché e come la scienza si è sviluppata così. Nella pratica della scienza, gli scienziati considerano la possibilità che una teoria sia stata falsificata solo se è disponibile una teoria alternativa che essi giudicano credibile. Se non c’è, gli scienziati continueranno ad aderire al quadro concettuale stabilito. Se si è verificato un cambiamento di paradigma, i libri di testo saranno riscritti per affermare che la teoria precedente è stata falsificata.

Kuhn ha sviluppato ulteriormente le sue idee riguardo all’incommensurabilità negli anni ’80 e ’90. Nel suo manoscritto inedito La pluralità dei mondi, Kuhn introduce la teoria dei concetti tipo: insiemi di concetti interrelati che sono caratteristici di un periodo di tempo in una scienza e differiscono nella struttura dai moderni concetti tipo analoghi. Queste diverse strutture implicano diverse “tassonomie” di cose e processi, e questa differenza di tassonomie costituisce l’incommensurabilità. Questa teoria è fortemente naturalistica e attinge alla psicologia dello sviluppo per “fondare una teoria quasi-trascendentale dell’esperienza e della realtà.”

ExemplarEdit

Kuhn ha introdotto il concetto di esemplare in un poscritto alla seconda edizione di The Structure of Scientific Revolutions (1970). Notò che stava sostituendo il termine “esemplari” con “paradigma”, intendendo i problemi e le soluzioni che gli studenti di una materia imparano dall’inizio della loro formazione. Per esempio, i fisici potrebbero avere come esemplari il piano inclinato, le leggi del moto planetario di Keplero, o strumenti come il calorimetro.

Secondo Kuhn, la pratica scientifica si alterna tra periodi di scienza normale e scienza rivoluzionaria. Durante i periodi di normalità, gli scienziati tendono a sottoscrivere un grande corpo di conoscenze, metodi e presupposti interconnessi che costituiscono il paradigma regnante (vedi cambio di paradigma). La scienza normale presenta una serie di problemi che vengono risolti mentre gli scienziati esplorano il loro campo. Le soluzioni ad alcuni di questi problemi diventano ben note e sono gli esemplari del campo.

Chi studia una disciplina scientifica si aspetta di conoscerne gli esemplari. Non c’è un insieme fisso di esemplari, ma per un fisico oggi probabilmente includerebbe l’oscillatore armonico della meccanica e l’atomo di idrogeno della meccanica quantistica.

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