Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych
Transkrypt
Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych
Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych Redakcja: Krzysztof Bałękowski Przemysław Wiatr Lublin 2016 Recenzenci: prof. dr hab. Czesław Puchalski dr hab. Andrzej Łukasik, prof. UMCS dr hab. Zbigniew Wróblewski, prof. KUL dr hab. n. med. Jakub Pawlikowski dr Marcin Rządeczka Wszystkie opublikowane rozdziały otrzymały pozytywne recenzje. Skład i łamanie: Ilona Żuchowska Korekta: Marzena Dobner Projekt okładki: Paulina Szymczyk © Copyright by Wydawnictwo Naukowe TYGIEL sp. z o. o. ISBN 978-83-65598-02-8 Wydawca: Wydawnictwo Naukowe TYGIEL sp. z o. o. Głowackiego 35/341 20-060 Lublin www.wydawnictwo-tygiel.pl Wstęp Nie ulega wątpliwości, że nauki przyrodnicze odgrywają dominującą rolę w „świadomości” współczesnych społeczeństw jako stanowiące główne źródło wyjaśniania otaczającego nas świata. Często pomija się jednak fakt, iż nauki te czerpią sowicie z filozoficznego namysłu nad problemami dotyczącymi człowieka oraz przyrody, w której jest on zanurzony. I nie chodzi tu tylko o historię nauki, czyli kwestie źródeł naukowego poznania w namyśle filozoficznym, ale także o problemy współczesnej nauki, które wykraczają poza jej możliwości. A możliwości te to po prostu granice wyznaczane przez metody naukowe. Autorzy, których prace można znaleźć w niniejszej monografii, starają się spojrzeć na problemy poszczególnych nauk (głównie biologii, ale także fizyki czy chemii) z perspektywy filozoficznej. Próbują odpowiedzieć na pytania, które – pomimo że stawiane na gruncie nauki – wykraczają poza jej możliwości. Filozoficzny namysł nad tym, co należy do przedmiotu nauk przyrodniczych, zdaje się o tyle istotny, że tworząc pewne teoretyczne modele wyznacza on także dalsze drogi naukowych rozważań. Stąd, uważamy, że książka ta będzie cenną pozycją zarówno dla filozofów zainteresowanych współczesną nauką, jak i dla naukowców doceniających filozoficzny wgląd w problemy nauk, których są przedstawicielami. Krzysztof Bałękowski Przemysław Wiatr Spis treści Łukasz Bogdanowski Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków ........... 7 Mirosław Twardowski Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii .................................... 26 Mirosław Twardowski Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego ..... 40 Mirosław Twardowski Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej ........ 55 Mirosław Twardowski Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej ....... 74 Mirosław Twardowski Krótko o systemizmie Mario Bungego ............................................................. 96 Jan Czerniawski Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania.................. 113 Mirosław Twardowski Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej ......................................................................................................................... 131 Damian Luty Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni ................................................................................ 146 Aleksander A. Ziemny Zagadnienie wyjaśniania mechanicystycznego w kontekście zjawisk biologii molekularnej .................................................................................................... 162 Indeks autorów ................................................................................................ 176 Łukasz Bogdanowski1 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków 1. Wstęp Celem pracy jest poglądowe przedstawienie rozwoju myśli na temat animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków. W pierwszej części pracy zostaną przytoczone rozważania wybranych myślicieli na temat pojmowania, idei, sposobu bytowania i możliwości duszy. W dalszej części zostaną przedstawione trzy zasady służące do określenia statusu ontycznego i antropologicznego człowieka, w tym embrionu ludzkiego. W ostatniej części zostanie przedstawiony rozwój myśli na temat animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków. Z uwagi na trwające dalsze dyskusje na powyższy temat praca opisuje rozwój myśli obejmującej okres od pierwszych wzmianek na temat embrionu i dzieci nienarodzonych do czasów II Soboru Watykańskiego. 2. Istota duszy ludzkiej Dusza ludzka pochodzi od dwóch słów – greckiego ψυχή [psyché] i łacińskiego anima. Oznacza tyle, co czynnik ożywiający ciało, zasada ruchu od wewnątrz, pierwsze źródło poznania człowieka, tożsamość człowieka. Arystoteles nazywał duszę aktem pierwszego ciała naturalnego, mającego życie w możności2. 2.1. Dusza ludzka oczami starożytnych filozofów Pierwsze koncepcje duszy ludzkiej, powstające w zachodnioeuropejskich kręgach kulturowych, wiązały ją z greckimi wierzeniami przedorfickimi i orfickimi. Według owych wierzeń dusza pochodziła z kosmosu i do niego wracała, a podczas snu człowieka błąkała się w przestworzach. Homer uważał, że dusza pobudza do działania siłę ludzką, dzięki której człowiek może pożądać, kochać, nienawidzić i walczyć. Dzięki rozumowi zaś może poznawać. Właściwym miejscem dla 1 E-mail: [email protected], Wydział Teologiczny, Instytut Filozofii Chrześcijańskiej, Katedra Filozofii Społecznej i Filozofii Polityki, Papieski Wydział Teologiczny we Wrocławiu. 2 Por. Krąpiec M.A., Dusza ludzka, s.1, [w:] Maryniarczyk A. (red.), Powszechna Encyklopedia Filozoficzna, t.3 (2002), Polskie Towarzystwo Tomasza z Akwinu, Lublin 2000-2009. 7 Łukasz Bogdanowski duszy są niebiosa, zaś ciało jest więzieniem, z którego musi się uwalniać przez ascezę. Koncepcję duszy zaproponowaną przez orfików przyjęli pitagorejczycy, w tym także Heraklit, który duszę mikrokosmosu łączył z Logosem (duszą mikrokosmosu)3. Platon proponował koncepcję duszy ludzkiej, która zamieszkuje w głowie rozumnej i jest źródłem poznania. Taka dusza różni się od duszy bojowej, mieszczącej się w sercu, oraz pożądliwej (wegetatywnej), mieszczącej się w wątrobie. Dusza ludzka według filozofa jest wieczna, nieśmiertelna. Towarzyszy bogom i od wieków ogląda idee. Nienaturalnym dla duszy jest jej wtrącenie do ciała, które stanowi dla niej więzienie oraz swojego rodzaju grób. Jednak poprzez filozoficzne poznanie jest w stanie się sama zbawić i może powrócić do świata doskonałego. Poprzez szereg wcieleń, dzięki którym się oczyszcza, staje się bogiem i towarzyszem bogów. Nie potrzebuje odkupienia z zewnątrz. Ten właśnie element nauczania Platona jest najtrudniejszy do zaakceptowania w chrześcijaństwie4. Według Arystotelesa dusza ludzka jest jedyną formą życia wegetatywnego, zmysłowego i intelektualnego. Jest odpowiedzialna za wszystkie życiowe funkcje organów ciała, jednak nie jest wieczna. Jako forma pojawia się przy organizacji ciała. Natomiast zważywszy na fakt, iż ciało ludzkie z czasem obumiera, razem z nim obumiera również dusza. Intelektualne poznanie człowieka przekracza możliwości duszy ludzkiej. Dlatego oprócz intelektu potencjalnego, który jest złączony z funkcjami zmysłowo-poznawczymi, Arystoteles nauczał o działaniu intelektu czynnego, pochodzenia boskiego. Intelekt czynny nie jest zmieszany z materią. Jest od niej oddzielony i odpowiada za poznanie pojęciowe5. Demokryt z Abdery pojmował duszę ludzką jako zespół odpowiednich atomów. Stoicy zaś przyznawali duszy cielesność, która w momencie śmierci człowieka wraca do Zeusa, czyli rozprasza się we wszechświecie6. Pochodzenie duszy ludzkiej od Boga głoszą chrześcijanie, opierając się o Biblię. Uważają, iż jest nieśmiertelna i posiada w sobie indywidualne istnienie. Jak twierdził Arnobiusz Starszy, dusza jest darem Boga dla wierzących. Również Tertulian w oparciu o nauczanie stoików twierdził, że dusza zrodzona tchnieniem Boga jest nieśmiertelna, wolna od decyzji, zmienna w poznaniu rozumnym, jednostkowa, poznająca i podległa upadkowi. Orygenes uważał zaś duszę za wcielonego ducha, który został stworzony wraz z aniołami. Z kolei Hieronim w Liście do Pryscyliana pyta, czy dusza spadła z nieba, jak głosił Pitagoras z Samos, platonicy i Orygenes, czy może jest 3 Por. tamże. Por. tamże. 5 Por. tamże. 6 Por. tamże. 4 8 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków emanacją substancji Bożej, jak głosili stoicy, Menes i pryscylianie. Orygenes ponadto zadaje pytanie o możliwość utworzenia duszy przed wiekami i przetrzymywanie jej w boskim skarbcu, jak głosi wielu kaznodziejów. A może dusza powstawała na skutek dziedziczenia, jak twierdzili Tertulian, Apolinary z Leodycei i niektórzy teologowie, czy może w końcu jest stwarzana przez Boga i łączona z ludzkim ciałem7. W przekonaniu Augustyna dusza jest istotnym elementem bytu ludzkiego. Stanowi substancję rządzącą ciałem ludzkim. Ujmuje samą siebie jako ducha, który potrafi poznawać, przypominać oraz kochać. Dlatego wie, kim jest. Potrzebuje jednak zbawienia od Chrystusa, który jest dla niej źródłem światła prawdy w poznaniu. Dusza ludzka sama z siebie nie jest w stanie poznać odwiecznej prawdy, jak głosił Platon. Zgodnie z założeniami Augustyna dusza ludzka ma cztery źródła pochodzenia8: traducjanizm: dusza ludzka pochodzi z duszy rodziców; kreacjonizm: dusza jest stworzona przez Boga; rationes seminales: dusza jest stworzona od początku w zarodku i aktualizowana w czasie; preegzystencja: dusza jest substancjalną, niereinkarnowalną, niecielesną, nieśmiertelną istotą zmartwychwstania ciała. Inspiratorem dla filozoficznej tradycji Zachodu stał się Awicenna. Uważał duszę ludzką za substancję, która istnieje samodzielnie, jest źródłem działania i organizacji całego ciała. Wyraża się na zewnątrz poprzez ciało, a stworzona została przez substancję wyższą i łączy się z nią po swojej śmierci. Jest nieśmiertelna ze względu na swoją samowiedzę 9. Duży wkład w rozwój późniejszych teorii filozoficznych miał również Kartezjusz i jego koncepcja duszy ludzkiej. Filozof utożsamiał duszę, tak jak Platon i Augustyn, z duchem, którego podstawę stanowi myślenie. Człowiek posiada ideę samego siebie jako rzeczy myślącej, a nie rozciągłej. Jednak z drugiej strony wyraża ideę ciała jako rzeczy rozciągłej, a nie myślącej. Według Kartezjusza dusza jest obecna w ciele i jest z nim zmieszana. Mózg stanowi miejsce styku ciała z duszą. Owa dusza jest nieśmiertelna i rządzi się prawami ducha10. 2.2. Filozoficzne rozumienie duszy ludzkiej Akty poznania intelektualnego, takie jak pojęcia, sądy i rozumowanie, są niematerialne i brak im cech materialnych. Owe akty ciągle promieniują 7 Por. tamże, s. 1-2. Por. tamże, s. 2. 9 Por. tamże. 10 Por. tamże. 8 9 Łukasz Bogdanowski z ludzkiego „ja”, ukazując istnienie niematerialnej osoby, którą nazywamy duszą ludzką. Jest ona podmiotem aktów i zarazem bytem, który żyje samodzielnie. Z duszą związane jest istotowe i pierwszorzędne istnienie człowieka jako aktu właściwego duszy. Jest ona organizatorką materii, która docelowo staje się ludzkim ciałem. Dzięki ciału ludzkiemu jest w stanie dojść do poznania świata, a przez to do samowiedzy. Dusza jest racją podmiotowości ludzkiego „ja” i będąc wewnątrz w aktach ludzkich, ukazuje swoją funkcję bycia formą, czyli bycia organizatorką materii. Transcendentując akty, pokazuje swą samodzielność bytową jako podmiot11. Dusza ludzka jako byt niematerialny nie może być złożona z odrębnych części. Nie powstaje na drodze przemian ilościowych, lecz jedynie dzięki stworzeniu przez Byt Pierwszy. Trudny jest do ustalenia moment zaistnienia duszy ludzkiej. Jednak nie może ta trudność usprawiedliwiać dokonywania aborcji. Trzeba pamiętać, że dusza jest nieśmiertelna, gdyż istnieje samodzielnie i nie traci swojego istnienia wraz z rozpadem ciała. Dusza ludzka jest przyporządkowana danej materii i dlatego nie do przyjęcia jest jej wędrówka. Ciało bez duszy nie stanowi bytu w związku, z czym dusza jest istotną organizatorką całego bytu. Dusza i ciało tworzą byt. Dusza ludzka jest podstawą tożsamości człowieka12. 3. Istnienie duszy ludzkiej W dawnych wierzeniach religijnych wyrosło przekonanie, że w człowieku istnieje coś wyższego od jego materii, coś, co nie znika po śmierci ciała. Platon w swoim dziele Dialogi wspominał o duchowym świecie duszy ludzkiej. Zaś Arystoteles w duszy widział źródło i przyczynę wszystkiego. Myśliciele epoki średniowiecza i myśliciele nowożytni również opowiadali się za ideą, w której istnieje odrębna i doskonalsza od ciała ludzka dusza. Równolegle rozwinął się pogląd, według którego dusza ludzka to nic innego, jak odmiana materii cielesnej albo pojęcie oznaczające wielość stanów psychicznych człowieka. Oba kierunki można dziś spotkać w postaci empiryzmu i substancjalizmu psychologicznego13. 3.1. Empiryzm psychologiczny Empiryzm psychologiczny głosi, że życie psychiczne człowieka wyczerpuje się w świadomych przeżyciach. Dusza jest jedynie pojęciem 11 Por. tamże, s. 2-3. Por. tamże, s. 3. 13 Por. Pastuszka J., Dusza ludzka, jej istnienie i natura, Towarzystwo Naukowe Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego, Lublin 1957, s. 9-10. 12 10 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków zbiorowym, łączącym wielość i różnorodność. Przeciwnikiem empiryzmu był Arystoteles, sprzeciwiający się poglądowi, według którego dusza ludzka jest harmonią powstałą wskutek wymieszania pierwiastków materialnych. Nie do przyjęcia dla filozofa była definicja, iż dusza jest zdrowiem ciała, siłą kosmiczną przenikającą świat14. Empiryzm w czasach nowożytnych występował w różnych kategoriach: Fenomenizm został zapoczątkowany przez Locke‟a, a później uzupełniony przez Hume‟a. Według uczonych ludzkie „ja” jest zespołem aktów psychicznych, które kojarząc się i szybko po sobie następując, dają złudzenie ciągłości i tożsamości. Kant głosił, że poznawane są tylko „fenomeny”, czyli takie zjawiska, które są dostępne dla doświadczenia zmysłowego. Zaś „noumeny”, czyli istoty rzeczy, są ukryte i tajemnicze. Kant zakładał ich istnienie, by wytłumaczyć związek i przyczynę aktów psychicznych, które jest się w stanie sobie uświadomić. Dusza ludzka jest ich podmiotem logicznym, który wnosi ład w wielość zjawisk psychicznych. To dusza daje ich przyczynowe uzasadnienie15; Asocjacjonizm redukuje psychiczne życie do pojedynczych elementów świadomości, czyli do wrażeń. Dusza ludzka jest serią skojarzonych stanów świadomości, a nie bytem odizolowanym od aktów psychicznych. Złudzeniem jest jedność świadomości, która powstaje w wyniku abstrakcyjnego łączenia pojedynczych zjawisk psychicznych. Taine twierdził, że poprzez skojarzenia, w których ujmuje się życie psychiczne, zacierane są różnice między poszczególnymi aktami psychicznymi. Wtedy to dostrzega się ich wewnętrzność, którą można sprowadzić do wspólnego mianownika, określanego jako „ja”16; Aktualizm, nazywany często nowoczesnym empiryzmem psychologicznym, utożsamia duszę z aktami psychicznymi. Dodatkowo dusza jest tutaj pojmowana jako symbol funkcjonalnej jedności owych aktów i ich celowej ciągłości. Natomiast nie może być utożsamiana z substancją, ponieważ jest bytem nieruchomym, niezmiennym i biernym. Zaś życie psychiczne jest aktywne, zmienne i zarazem twórcze. Twórcze życie psychiczne sprawia, że przeżycia wiążą się ze sobą i wydają się być całością. Jedność świadomości tłumaczył James jako nowe akty psychiczne, przechowujące pamięć poprzednich aktów. Dzięki temu zachowywana miała być ciągłość świadomości17; 14 Por. tamże, s. 10. Por. tamże. 16 Por. tamże, s. 10-11. 17 Por. tamże, s. 11. 15 11 Łukasz Bogdanowski Behawioryzm odrzucał autonomię psychiki. Zaś akty świadome uważał za rodzaj reakcji fizjologicznych na podniety. Według Watsona każda osobowość jest końcowym produktem nawyków. Wraz z zastosowaniem podniety poprzez ćwiczenia i wytworzenie nawyku można stworzyć takie akty psychiczne, jakie tylko można sobie wyobrazić. Watson twierdził, że wychowanie kształtuje w całości człowieka. Iwan Pawłow usiłował zatrzeć powstałą różnicę między tym, co fizjologiczne i psychiczne. Jeśli by bacznie obserwować zwierzęta, będzie można przewidzieć ich reakcje. Taka metoda pozwoli lepiej zrozumieć człowieka, bowiem nie istnieje odrębna ludzka psychika, lecz istnieje zespół odruchów fizjologicznych18. 3.2. Substancjalność duszy ludzkiej Filozofia chrześcijańska w celu ukazania istnienia duszy ludzkiej oraz ustalenia jej stosunku do aktów psychicznych posługuje się Arystotelesowskim pojęciem substancji. Arystoteles uważał duszę ludzką za substancję, za rzeczywistość samoistną, odrębną od aktów psychicznych, będących jej przypadłościami i wytworami19. Substancją nazywany jest byt, który może istnieć sam w sobie. Nie musi istnieć w innym bycie jako w podmiocie. Posiada istnienie w sobie dzięki własnej naturze i uzdolnieniom, jakie są w niej zawarte. Należy przez to rozumieć, że nie jest przypadłością ani niesamodzielną częścią jakiegoś innego bytu. Stanowi zwartą w sobie, zamkniętą całość wyodrębnioną od innych bytów. Substancja jest źródłem przypadłości, które skupia w sobie, podtrzymuje i wprowadza w nie zmiany20. Uznanie duszy za substancję łączy się z równoczesnym przypisaniem jej ontycznej samoistności. Wszystkie akty psychiczne są czynnościami i jakościami duszy. Tkwią one w niej i przez nią są warunkowane. Dusza posiada moc do samodzielnego istnienia, co sprawia, że nie jest cudzą jakością, ale odrębną rzeczywistością. Rzeczywistością zdolną do działania i istnienia21. Dusza ludzka jest sprawczynią wszelkich aktów i stanów psychicznych, a nade wszystko ich źródłem i podmiotem. To dzięki duszy akty i stany psychiczne powoływane są do istnienia, i to dusza przeprowadza w nich zmiany. Akty przebywające w niej rozwijają się. Dusza nie jest martwą rzeczywistością. Cały czas działa jako przyczyna zmiennej i ruchliwej świadomości22. 18 Por. tamże, s. 11-12. Por. tamże, s.13. 20 Por. tamże. 21 Por. tamże, s. 13-14. 22 Por. tamże, s.14. 19 12 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków Mimo tego, że świadomość ludzka ulega ciągłym zmianom, ponieważ wszelkie akty i stany psychiczne są zmienne, dusza ludzka pozostaje czymś trwałym. Można powiedzieć, że dusza jest punktem ośrodkowym, wokół którego znajdują się fakty psychiczne. Dusza jest podłożem, z którego wyrastają stany i akty psychiczne. Warto jednak pamiętać, że to nie podłoże do zmian stanowi istotę substancji, lecz możność samoistnienia23. Dusza przez to, że jest podmiotem trwałym i stałym, stanowi czynnik jedności życia psychicznego. Człowiek mimo różnorodności aktów psychicznych sięga pamięcią w przeszłość, potrafi wkroczyć myślą w przyszłość i za te akty poczuwa się do odpowiedzialności. Zatem dusza ludzka jest czynnikiem twórczości czasowej, jak również tożsamości istotnej życia psychicznego. Działając i ujawniając się przez akty psychiczne, jest identycznej natury jak jej akty. Dusza jest twórcza, aktywna, jedna i niezłożona24. Substancjalność duszy należy pojmować jako właściwość, dzięki której dusza jest przyczyną w sobie i podmiotem aktów psychicznych25. 4. Zasady filozoficzne w określaniu statusu embrionu ludzkiego Na przestrzeni wieków wykształciły się trzy zasady, służące do określania statusu ontycznego i antropologicznego człowieka, w tym embrionu: zasada św. Tomasza z Akwinu: agere sequitur esse – nasze działania są następstwem i przejawem naszego istnienia; zasada George‟a Berkeleya: esse est percipere aut percipi – być to spostrzegać lub podlegać spostrzeżeniom; zasada Kartezjusza: cogito ergo sum – myślę, więc jestem. W myśl pierwszej zasady wszelkie działania ludzkie, spostrzeżenia, myślenia, postępowania są wtórne w stosunku do ludzkiej natury. Człowiek został powołany do istnienia jako pierwszy i to on dał początek różnym przejawom swojej natury. Akty doznawania, czucia, spostrzegania, myślenia, decydowania, mówienia zaistniały jako aktualizacja owej natury. W drugiej i trzeciej zasadzie punktem wyjścia są pewne akty spostrzegania zmysłowego czy myślenia. Dopiero przez nie kontynuuje się byt ludzki i ludzka natura. Obecnie wielu bioetyków swoje rozważania opiera o drugą zasadę Berkeleya. Jednak w ten sposób rozwijają jedynie deskryptywne kryteria bycia człowiekiem, wykluczając tym samym wielu ludzi z grona osób. Na przykład John Locke osobę ludzką definiuje jako „istotę myślącą 23 Por. tamże. Por. tamże. 25 Por. tamże, s.15. 24 13 Łukasz Bogdanowski i inteligentną, obdarzoną rozumem i zdolnością refleksji, która może ujmować siebie myślą jako samą siebie, to znaczy jako tę samą w różnych czasach i miejscach myślącą rzecz”26. Osoby są jedynie chwilowymi wydarzeniami, chwilowymi stanami świadomości. Przypominają sobie poprzednie stany świadomości jako swoje własne. „Ktokolwiek zatem ma świadomość teraźniejszych i przeszłych uczynków, jest tą samą osobą, do której należą jedne i drugie”27. „Tożsamość świadomości jest zatem niczym innym, jak świadomością tożsamości”28. „Tożsamość osobowa nie polega w tej koncepcji na tożsamości substancji, lecz na tożsamości samowiedzy”29. Według Hume‟a tym, co istnieje w rzeczywistości, są wyłącznie percepcje. Zaś ludzie są wiązką lub zbiorem percepcji następujących po sobie. Nawet chwilowa świadomość jest splotem różnorakich percepcji30. Powyższe rozważania dały początek dualizmowi dwóch grup własności: jednej, związanej z res extensa (odczuwanie bólu czy percepcja przyjemności), oraz drugiej, związanej z res cogitans (akty świadomości i autonomii). Rzeczy jako wiązki własności należą do dwu różnych klas. Własności pierwszego rodzaju kształtują byty zdolne do percepcji i odczuwania bez świadomości siebie. Jednak bytów pozbawionych świadomości nie można zaliczyć do grona osób31. Zatem na podstawie zachodzenia lub niezachodzenia określonych aktów świadomości, aktów odpowiedzialności za własną przyszłość oraz przeszłość, do grona osób zalicza się tylko wybraną grupę. Resztę bytów pozbawia się prawa do życia. Na przykład prawa do życia pozbawia się m.in. noworodki, osoby upośledzone umysłowo, dotknięte chorobą Downa czy chorobą Alzheimera. 26 Locke J., Rozważania dotyczące rozumu ludzkiego, przeł. Gawecki B., PWN, Warszawa1995, s. 471. 27 Tamże, s. 481. 28 Cyt. za: Spaemann R., Osoby o różnicy między czymś a kimś, przeł. Merecki J., Warszawa 2001, s. 172. 29 Cyt. za: Wald B., Błąd antropologiczny i jego konsekwencje we współczesnej filozofii, s. 129, [w:]: Błąd antropologiczny, Maryniarczyk A., Stępień K. (red.), PTTA, Lublin 2003. 30 Por. Spaemann R., Traktat o naturze ludzkiej, ks. I, cz. IV, sekcja VI, PWN, Warszawa 1963, s. 175. 31 Por. Wald B., Błąd antropologiczny…, s. 130. 14 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków 5. Rozwój animacji na przestrzeni wieków Problem animacji sięga bardzo odległych czasów. Teksty o duszy i animacji embrionu ludzkiego można spotkać już w księgach Pisma Świętego, pochodzących jeszcze sprzed naszej ery. Rozwój myśli filozoficznej i teologicznej w tym zakresie jest bardzo burzliwy i zaskakujący. 5.1. Ojcowie Kościoła o embriologii Pismo Święte jest przepełnione tekstami, w których można odnaleźć fragmenty dotyczące życia dzieci nienarodzonych. Autorzy owych tekstów nie zajmowali się zagadnieniami związanymi z animacją, lecz wykazywali, że z życiem ludzkim ma się do czynienia już w stanie embrionalnym. Na przykład w Księdze Sędziów można dowiedzieć się, że Samsona nie dotknęła nigdy brzytwa, ponieważ już od łona matki był Bożym nazirejczykiem (Sdz 16, 17). Inny fragment odnosi się do Jeremiasza, który w łonie matki został powołany, ukształtowany i poświęcony przez Boga na proroka narodów (Jr 1, 5). Podobne powołanie na proroka ukazane jest w Księdze Psalmów. Prorok zostaje wybrany jeszcze przed swoimi narodzinami. Najwyższy jest dla proroka Bogiem już od łona matki (Ps 21, 11). Natomiast pieśń o Słudze Pańskim w Księdze Izajasza ukazuje Zbawiciela, który został powołany z łona matki. To od jej wnętrzności Bóg wspominał jego imię (Iz 49, 1). Sam Paweł, apostoł Chrystusa, nauczał, że został powołany przez łaskę Boga jeszcze w łonie matki (Ga 1, 15). Zaś Maryja, słysząc głos pozdrowienia, Pana poczuła ruchy swojego nienarodzonego dziecka (Łk 1, 44). Przytoczone teksty wskazują na fakt, że z życiem ludzkim ma się do czynienia już od chwili poczęcia, a nie od momentu narodzin32. Opis ochrony życia poczętego można odnaleźć także w tekstach Nauki Dwunastu Apostołów, pochodzących z początków II wieku: „Nie zabijaj, nie cudzołóż, nie uprawiaj pederastii, nie uprawiaj nierządu, nie kradnij, nie czaruj, nie truj, nie zabijaj płodu, nie odbieraj życia niemowlęciu”33. Bardzo drastyczny fragment przedstawiający unicestwienie poczętego życia, będący jednocześnie przestrogą dla innych, zawarty jest w Apokalipsie Piotra, pochodzącej z 137 roku. Opisuje karę stosowaną wobec kobiet, które dopuściły się zabicia swojego nienarodzonego dziecka: „A w jeziorze tym siedziały niewiasty, a krew sięgała po gardła ich. A naprzeciwko nich siedziało wiele dzieci zrodzonych przed czasem i płakało. I padały od nich błyskawice 32 Por. Katolo A. J., Spór o moment animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków, Przegląd Powszechny, 4 (2003), s. 79. 33 Nauka Dwunastu Apostołów, nr II/2, s. 17, [w:] Antropologia literatury patrystycznej, Michalski A. (red.), t.1, Warszawa 1975. 15 Łukasz Bogdanowski ognia, i biły w oczy niewiasty. To były te, co poza małżeństwem począwszy, spędziły płód swój”34. Również św. Hipolit, żyjący w latach 170-235, staje w obronie nienarodzonych. Dowodzi, że w ludzkim embrionie jest życie osobowe. Embrion nie może być uważany za część organizmu matki, za zlepek jakichś komórek. Musi być uważany za ludzkie życie35. Spotkanie chrześcijaństwa z kulturą grecką i rzymską zaowocowało obszernymi dyskusjami na temat animacji embrionu ludzkiego. Myśl chrześcijańska rozważała trzy nurty filozoficzne pojmowania animacji36. 5.1.1. Nurt platoński Przyjęty przez Orygenesa, odnosi się do upadku duszy w ciało. Uczony twierdził, że Bóg na samym początku stworzył duszę. Dopiero później, na skutek upadku duszy, stworzył ciało. Od tego czasu dusze łączą się z ciałami uformowanymi w łonie matki. Orygenes nie daje odpowiedzi, w którym momencie dochodzi do animacji. Sam uważa, że Kościół nie zajmuje w tej kwestii jasnego stanowiska: „Czy zaś dusza bywa przekazywana wraz z nasieniem rodziców zawarta w nim przyczynowo lub nawet substancjalnie, czy też ma inny jakiś początek, a jeśli inny, to kiedy i jak zaistniała, czy wreszcie zostaje wprowadzona w ciało z zewnątrz, czy nie”37. Nauczanie Orygenesa zostało potępione przez Synod Konstantynopolitański w roku 543, który stwierdził, że musi być wyłączony ze społeczności wiernych każdy, kto uważa, że dusza ludzka istniała wcześniej jako święta moc, ale później zwróciła się ku złemu i odeszła od miłości Boga. Następnie za karę została rzucona w ciało ludzkie. Synod w Braga z 563 roku również odrzucił nauczanie Orygenesa, uważając je za sprzeczne z Objawieniem. Jako uzasadnienie podaje, iż dusze ludzkie nie mogły na początku zamieszkiwać niebios, gdzie grzesząc zostały wtrącone w ciało ludzkie. W takim rozumieniu animacja ciała pojmowana była jako kara za grzechy38. 34 Tamże, s. 71. Por. św. Hipolit, Odparcie wszystkich herezji (Filozofumena), t. 1, księga IX, nr 12, s. 195, [w:] Antropologia literatury patrystycznej… 36 Por. Katolo A. J., Spór o moment animacji…, s. 81. 37 Orygenes, O pierwszych zasadach, nr 5, t.1, s. 361, [w:] Antropologia literatury patrystycznej… 38 Por. Katolo A. J., Spór o moment animacji embrionu…, s. 81-82. 35 16 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków 5.1.2. Nurt stoicki Ów nurt, przyjęty przez Tertuliana żyjącego na przełomie II i III wieku, występował przeciwko animacji z chwilą narodzin. Uczony protestował przeciwko poglądom głoszonym przez przeciwników, według których dusza ludzka nie zostaje poczęta w łonie matki, lecz dopiero po urodzeniu płodu wstępuje w nieżyjące jeszcze dziecko. Jako sprzeciw wobec takiego pojmowania owej kwestii Tertulian przytaczał problem narodzin dzieci martwych. Martwe dziecko oznacza tyle, że teraz jest „zmarłe”, ale wcześniej musiało żyć39. Przecież substancja ciała i jej duszy powstają równocześnie. Tak samo razem powstają, jak razem są wydawane na świat podczas porodu. Nie ma w nich żadnej kolejności w czasie ich poczęcia. Takie twierdzenie bazuje na nauce o początku i końcu życia. Skoro śmierć jest pojmowana jako odłączenie się duszy od ciała, to życie musi być łączone z momentem połączenia duszy z ciałem. Po śmierci rozłączenie obu substancji następuje równocześnie, więc przy ożywianiu dokonuje się to w myśl tej samej zasady. Z tego względu każde życie należy liczyć od momentu poczęcia, gdyż od tego momentu istnieje dusza40. Tertulian w swoich rozważaniach odnosi się do bliźniąt jednojajowych oraz bliźniąt syjamskich. Powraca w tym momencie do nauczania Platona, według którego niemożliwe jest połączenie w jedną całość dwóch dusz, podobnie jak dwóch ciał. Filozof zwraca uwagę na przypadki nie tylko połączenia dwóch dusz i dwóch ludzkich ciał podczas ciąży, ale również na możliwość połączenia się ludzkiej duszy z innymi duchami, np. demonami. Skoro istnieje możliwość połączenia się duszy z innym duchem posiadającym inną naturę, to tym bardziej jest możliwe połączenie się dwóch dusz o jednakowej substancji. Dla Tertuliana pojawiające się podczas ciąży bliźnięta są animowanymi istotami ludzkimi, a nie substancjami, z których powstanie w przyszłości człowiek41. Uczony sprzeciwiał się animacji sukcesywnej, gdyż – jak twierdził – nie do przyjęcia jest koncepcja, zgodnie z którą do poczęcia ciała dochodzi wcześniej niż do poczęcia duszy. Gdyby nawet uznać ową teorię za słuszną, należałoby wpierw odróżnić czas ich zapłodnienia. Należałoby również przyjąć dwie różne materie zapładniające. Wprawdzie Tertulian dopuszcza dwa rodzaje nasienia: cielesny i duchowy, jednakże podkreśla, że są one niepodzielne. Działają zawsze razem i w tym samym czasie42. 39 Por. Tertulian, O duszy, nr 25, s. 239-240, [w:] Antropologia literatury patrystycznej… Por. tamże, nr 27, s. 241. 41 Por. tamże, nr 25, s. 241. 42 Por. tamże, nr 27, s. 241. 40 17 Łukasz Bogdanowski Koncepcja Tertuliana, zwana traducjanizmem, została potępiona przez papieża Anastazego II w roku 498. Kościół odrzucił naukę głoszącą, że przez materialne nasienie przekazywane jest człowiekowi ciało, a tym samym udzielane jest duchowe tchnienie życia. Nie do przyjęcia jest bowiem twierdzenie, że duszę stworzoną na obraz Boży można przekazać poprzez złączenie się ciał, skoro Bóg jako stwórca duszy działa nieustannie. Jedyne, co rodzice mogą przekazać potomstwu, to skutki swojej grzeszności i zuchwałości, gdyż ludzie przychodzą na świat źli i zniekształceni. W takim postępowaniu Bóg nie ma swojego udziału43. Warto zwrócić uwagę na pewną niekonsekwencję w naukach Tertuliana. Z jednej strony broni on dziecka poczętego, gdyż – jak twierdzi – człowiekiem jest nawet ten, który ma się dopiero narodzić. Nawet owoc istnieje już w nasieniu44. Z drugiej strony zezwala na zabicie płodu wtedy, gdy jego położenie w łonie matki uniemożliwia poród, co mogłoby być przyczyną jej śmierci. Jednak takie podejście można usprawiedliwić. W tamtych czasach ówczesna wiedza i sztuka medyczna nie potrafiły sobie radzić w takich sytuacjach45. 5.1.3. Nurt Arystotelesowski Koncepcja Arystotelesowska zakładała, że embrion otrzymuje duszę wtedy, gdy posiada już formę ludzką, co następuje w czterdziestym dniu od poczęcia dla płci męskiej oraz w osiemdziesiątym dla płci żeńskiej. To właśnie nurt Arystotelesowski wypromował takie pojęcia, jak embrion preanimowany i animowany. Zabójstwo tych embrionów było uważane za ciężkie wykroczenie moralne, a oficjalnie potępione zostało podczas synodu w Elwirze w 305 roku oraz w Ancyrze w Galicji w roku 314. Według Synodu w Elwirze kara ekskomuniki mogła być zdjęta jedynie w sytuacjach bezpośredniego zagrożenia życia. Zaś jeśli aborcji dokonała katechumenka, jej chrzest był przesuwany na koniec życia. Synod w Ancyrze zmniejszył okres ekskomuniki do dziesięciu lat. Synod w Lerida z roku 534 – do siedmiu lat, przy nałożeniu obowiązku pokuty przez całe życie za zabójstwo nienarodzonego dziecka. Tylko zagrożenie śmiercią mogło stać się przyczyną całkowitego przebaczenia grzechu46. 43 Por. Głowa S., Bieda I. (red.), Breviarium Fidei, Wybór doktrynalnych wypowiedzi Kościoła, wyd. 2, Poznań 1988, s. 197-198. 44 Por. Tertulian, Apolegetyka, nr 9, s. 217, [w:] Antropologia literatury patrystycznej… 45 Por. Tertulian, O duszy…, s. 240. 46 Por. Katolo A. J., Spór o moment animacji embrionu…, s. 86-87. 18 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków 5.2. Grzegorz z Nyssy i Maksym Wyznawca o duszy Chrześcijaństwo zachodnie pod wpływem koncepcji Arystotelesa opowiadało się za animacją sukcesywną, zaś chrześcijaństwo wschodnie skłaniało się do animacji równoczesnej. Wielki wkład w rozwój myśli na Wschodzie mieli Grzegorz z Nyssy (335-399) oraz Maksym Wyznawca (580-662)47. Stworzenie człowieka to wspaniałe dzieło Grzegorza z Nyssy, w którym opowiada się on za wizją człowieka jako jednością ciała i duszy. Człowiek jest złożony z jednej duszy i jednego ciała. Ciało i dusza mają tylko jeden wspólny początek, który jest również początkiem zaistnienia bytu ludzkiego. Niemożliwe jest stworzenie jednego ze składników człowieka przed drugim. Nie może najpierw powstać dusza, a potem ciało lub odwrotnie, ponieważ człowiek byłby w konflikcie z samym sobą. Każdy embrion otrzymuje swoją duszę w momencie poczęcia48. Początkiem życia w myśl Grzegorza z Nyssy jest połączenie się gamety męskiej i żeńskiej. Z biologicznego punktu widzenia łączenie gamet rozpoczyna pojawianie się procesów życiowych nowo powstającego organizmu ludzkiego. Zaś z punktu widzenia antropologii filozoficznej i teologicznej nowe ludzkie życie jest życiem osobowym, gdyż kategoria osoby odnosi się jedynie do człowieka. Posługiwanie się w takim wypadku rozróżnieniem na organizmy preanimowane i animowane oznacza w praktyce zaprzeczenie teorii, że człowiek jest istotą osobową. Takie rozróżnienie podkreśla fakt, że osobą staje się z upływem czasu, a nie jest się nią od początku. Dodatkowo przyznaje i odbiera status osoby w zależności od działań, do jakich embrion jest zdolny, lub też jaką ma formę ciała49. Maksym Wyznawca swoje rozważania poświęcił animacji. Wykazał, że warunkiem niezbędnym do formacji ludzkiego ciała jest obecność od samego początku duszy ludzkiej. Dusza i ciało nie mogą istnieć osobno. Mogą istnieć jedynie w człowieku, którego tworzą. Natura ludzka nie istnieje poza osobami ludzkimi. Byt ludzki i osoba ludzka obecne są od samego początku. Dusza ludzka pochodzi od Stwórcy, a ludzkie ciało z nasienia, i te dwie pochodne zachodzą w bycie równocześnie. Natura ludzka nie miałaby możliwości zaistnieć w embrionie, gdyby embrion od początku nie był człowiekiem50. 47 Por. Tamże, s. 87. Por. Congourdeau M. H., Czy embrion jest osobą?, Kolekcja Communio, Kosmos i człowiek, nr 4 (1989), s. 311. 49 Por. Katolo A. J., Spór o moment animacji embrionu…, s. 87-88. 50 Por. Congourdeau M. H., Czy embrion…, s. 311. 48 19 Łukasz Bogdanowski 5.3. Rozwój myśli o animacji w średniowieczu W średniowieczu rozwijała się przede wszystkim myśl Arystotelesa, zgodnie z którą pojawienie się duszy w embrionie jest związane z dostateczną organizacją ciała. Jednoznacznie świadczyło to o opowiedzeniu się za animacją sukcesywną, gdzie chłopcy otrzymywali duszę w czterdziestym, a dziewczęta w osiemdziesiątym dniu od poczęcia51. Księgi pokutne, pochodzące z 690-740 roku, zawierają opis z rozróżnieniem kar za dokonanie aborcji. Wielkość kary była uzależniona od stopnia i okresu rozwoju embrionu ludzkiego. Uważano, że do czterdziestego dnia po poczęciu każdy embrion jest bytem nieanimowanym. Jeśli aborcja została dokonana do czterdziestego dnia, kara za zabicie dziecka była zdecydowanie niższa od kary za dokonanie aborcji po czterdziestym dniu od poczęcia. Owe rozróżnienie zapoczątkowało dyskusję nad momentem animacji embrionu ludzkiego52. Decretum i Panormia św. Iwo z Chartres (1040-1115) porusza zagadnienie, czy nienarodzone dziecko może być traktowane tak samo, jak dziecko już narodzone. Odpowiedź na to pytanie miała pomóc ustalić, czy świadome i dobrowolne przerywanie ciąży jest zabójstwem istoty ludzkiej. Św. Iwo, opierając się na nauczaniu św. Augustyna i św. Hieronima, doszedł do wniosku, że zabójstwa płodu nieanimowanego nie należy traktować jako zabicia człowieka. Według niego embrion preanimowany nie jest jeszcze człowiekiem53. Rozróżnienie na embrion preanimowany i animowany w średniowieczu było dokonywane na podstawie trzech kryteriów54: morfologicznego – kryterium przyznawało status osoby embrionowi, który miał wygląd istoty ludzkiej; chronologicznego – kryterium zakładało, że z człowiekiem ma się do czynienia w czterdziestym dniu od poczęcia dla chłopców i osiemdziesiątym dla dziewcząt; ontologicznego – kryterium zakładało, że embrionem uformowanym jest dopiero ten, który został ożywiony przez duszę duchową. Embrion nieuformowany jest ożywiony jedynie przez duszę ontologicznie niższą. Dalsze rozważania nad koncepcją św. Iwo podjął Gracjan, kamedulski zakonnik żyjący w XII wieku. Rozróżniał płód preanimowany i animowany. Dokonania aborcji na płodzie preanimowanym nie traktował jako 51 Por. Katolo A. J., Spór o moment animacji embrionu…, s. 88. Por. tamże, s. 88-89. 53 Por. tamże, s. 88-89. 54 Por. tamże, s. 91-92. 52 20 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków zabójstwa człowieka. Owe rozróżnienie płodu na preanimowany i animowany utrzymywało się do promulgowania Kodeksu Prawa kanonicznego z 1917 roku. Piotr Lombard podtrzymywał teorię o dostatecznym uformowaniu ciała, które jest niezbędne do przyjęcia duszy. W Liber quattor Sententiarum zapisuje jedyny wyjątek od animacji sukcesywnej. Tym wyjątkiem jest postać Jezusa Chrystusa55. Teorii sukcesywnej bronił również św. Anzelm z Aosty. W swoich rozmyśleniach odnosił się do obumierania embrionów ludzkich jeszcze przed narodzinami. Wobec tego najrozsądniejszym wyjściem z sytuacji jest zaakceptowanie teorii pojawienia się duszy w momencie, gdy ciało ludzkie nabywa wszelkich niezbędnych cech ludzkich56. Ciekawe i odróżniające się od innych poglądy na temat statusu embrionu ludzkiego głosił św. Albert Wielki, biskup Kolonii. Trudnością dla niego było zaakceptowanie Arystotelesowskiej koncepcji trzech dusz: wegetatywnej (roślinnej), sensytywnej (zwierzęcej) oraz duchowej (ludzkiej). Nie pojmował faktu przechodzenia z gatunku do gatunku, który pozostaje w sprzeczności z jednością i jedynością istnienia ludzkiego. Poprzez porównanie człowieka do innych istot żywych dochodzi do wniosku, że natura ludzka ma swój początek w momencie poczęcia57. Wierny nauce o trzech duszach pozostał św. Tomasz z Akwinu. Moc kształtowania według Akwinaty znajduje się w nasieniu męskim, które po połączeniu z gametą żeńską umożliwia przyjęcie duszy wegetatywnej. Dusza wegetatywna zostaje następnie zastąpiona duszą, która jest zarazem wegetatywną, jak i sensytywną. W odpowiednim momencie Boża moc stwórcza wlewa w ciało duszę duchową. Dopiero wtedy nowe istnienie zostaje ożywione trzema duszami: wegetatywną, sensytywną oraz duchową. Zabicie embrionu ludzkiego, obdarzonego duszą duchową w jakimkolwiek stadium rozwoju, zalicza się do grzechów ciężkich. Zabicie embrionu z duszą duchową jest utożsamiane z zabiciem człowieka58. 5.4. Embriologia od XV wieku do II Soboru Watykańskiego Żyjący w latach 1485-1578 Antoni z Cordovy uznawał za obowiązującą animację sukcesywną. Zastanawiał się nad możliwością stosowania przez matkę środków farmakologicznych, które mogłyby doprowadzić do śmierci poczętego życia. Świadome używanie środków farmakologicznych, a tym samym uśmiercanie życia ludzkiego, uznawał za niemoralne. 55 Por. tamże, s. 89-90. Por. tamże, s. 90. 57 Por. tamże, s. 90-91. 58 Por. tamże, s. 91. 56 21 Łukasz Bogdanowski Niezamierzone dokonanie aborcji na skutek używania środków farmakologicznych traktował jako obronę własnego życia przed chorobą59. Jan z Neapolu uważał, że jedynie ratowanie życia matki może usprawiedliwić przerywanie animacji embrionu. Jest to zarazem pierwsza wypowiedź w historii, gdzie usprawiedliwia się dokonanie aborcji w celu terapeutycznym. Jednak taki czyn był dopuszczalny wyłącznie w pierwszych tygodniach ciąży60. Tomasz Sanchez opowiadał się za poszanowaniem życia embrionu ludzkiego, nawet tego nieanimowanego. Twierdził, że jeśli istnieją wątpliwości co do okresu rozwojowego dziecka, zawsze należy zastosować się do zasady nienaruszalności jego życia61. Wielki przełom w embriologii miał miejsce w XVII wieku, kiedy to dochodzi do nowych odkryć w dziedzinie biologii. Żyjący w latach 15691660 lekarz Giuseppe z Aromatari wychodzi z założeniem, że embrion jest już preformowany w komórce jajowej, czyli jeszcze przed zapłodnieniem. Tymi argumentami posługiwał się również Nicolo Stenone (1638-1686), uważający, że wszystkie zwierzęta, w tym człowiek, pochodzą z komórek jajowych62. Lekarz pochodzący z Louvein, Tomasz Fyens w 1620 roku stwierdził, że do animacji embrionu ludzkiego dochodzi w trzecim dniu po zapłodnieniu. Jego argumentacja opierała się na przesłankach filozoficznych. Uważał, że gamety potrzebują trzech dni, aby mogły połączyć się ze sobą i aby mogło dojść do ich aktualizacji. We współczesnej genetyce owe zjawisko nazywane jest fuzją dwóch przedjądrzy63. Reiner de Graaf (1641-1673) opisał pęcherzyk jajowy, który dziś nazywany jest pęcherzykiem Graafa. Podczas wspólnej pracy z anatomami doszedł do wniosku, że komórka jajowa pełni aktywną rolę podczas prokreacji. To właśnie ona jest miejscem, w którym tworzy się nowe istnienie ludzkie. Na podstawie jego nauk rozwinęły się poglądy na temat organizmu ludzkiego, znajdującego się w komórce jajowej. Owy organizm miał już być obdarzony duszą rozumną64. Wkład w ówczesną genetykę i biologię miał również Anton von Leeuwenoek (1632-1723). Uczony, obserwując plemniki pod mikroskopem, doszedł do wniosku, że w ich główkach znajduje się homunkulus, mały człowieczek, którego alchemicy w średniowieczu chcieli stworzyć w sposób sztuczny. Homunkulus miał wyglądać jak karzełek z pomarszczoną skórą. Jednak z takimi poglądami nie zgodził się Francesco 59 Por. tamże. Por. tamże, s. 93. 61 Por. tamże. 62 Por. tamże, s. 94-95. 63 Por. tamże, s. 95. 64 Por. tamże. 60 22 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków Emmanuele Congiamila (1701-1763), który w swoim dziele Embryologia Sacra stwierdził, że w komórce jajowej znajduje się ludzkie istnienie. Jednak nie jest to istnienie zminiaturyzowane. W komórkach jajowych znajduje się zamknięty duch płodny, który sam z siebie nie może dać zapłodnienia i rozwoju części embrionu. Owe części istnieją w komórce jajowej, ale same w sobie nie są zdolne do rozwoju. Komórka jajowa, nawet ta niezapłodniona, jest dojrzała i posiada część ciała ludzkiego, jednak są to części bardzo małe65. Pozytywnym wydźwiękiem wśród lekarzy, szczególnie wśród lekarzy Uniwersytetu Wiedeńskiego, było nauczanie na poziomie spekulacji teologicznych Girolamo Fiorentini (zm. 1678), według którego od początku w embrionie znajduje się dusza duchowa. W takim wypadku należy nawoływać do chrztu dzieci, na których została dokonana aborcja66. Duszę duchową, która jest obecna w embrionie ludzkim od poczęcia, widział również Paolo Zacchia (1583-1958). Twierdził, że wszystkie czynności życiowe, jakie wykazuje embrion ludzki, zachodzą dzięki duszy duchowej, a nie dzięki duszy wegetatywnej i sensytywnej. Zaś badania i teoria komórkowa Virchowa (1821-1902) wraz z rozwojem techniki mikroskopowej pozwoliły na porzucenie teorii preanimowania embrionu. Wówczas zostało potwierdzone człowieczeństwo od samego początku, czyli od momentu zapłodnienia. W tym to właśnie czasie teoria animacji równoczesnej znalazła w naukach biologicznych pomoc w wyjaśnianiu statusu embrionu67. Pojęcie „transnaturacji”, czyli przechodzenia duszy sensytywnej w duszę duchową, wprowadził do dyskusji nad statusem embrionu ludzkiego Antonio Rosmini (1797-1855). W ten sposób chciał wykazać różnice między reprodukcją a stwarzaniem. Transnaturacja miała sugerować, że embrion ludzki jest w tym samym czasie zwierzęciem i człowiekiem. Embrion ludzki stawał się człowiekiem dopiero na skutek przeniesienia go do poziomu intelektualnego, a co za tym idzie, osobowego68. Teolodzy Palmieri i Breitung twierdzili, że teoria animacji równoczesnej jest teorią, która odnosi się do dogmatu o niepokalanym poczęciu i dziewiczym rodzicielstwie Maryi Panny. Nie brakowało jednak wypowiedzi filozoficzno-teologicznych, w których nadal odnoszono się do pojęć embrionu preanimowanego i animowanego. I tak, na przykład Scavini (1790-1869), D‟Annibale (1815-1892), kard. Mercier (1851-1926) oraz Lanza (zm. 1932), utrzymując teorię animacji sukcesywnej za obowiązującą, potępiali dokonanie aborcji na embrionie preanimowanym69. 65 Por. tamże, s. 95-96. Por. tamże, s. 96. 67 Por. tamże, s. 96-97. 68 Por. tamże, 97. 69 Por. tamże. 66 23 Łukasz Bogdanowski 6. Zakończenie Po zapoznaniu się z opiniami wielu filozofów oraz innych uczonych nie można wysunąć jednoznacznego wniosku co do momentu animacji embrionu ludzkiego. Każda teoria jest poparta jakimiś przesłankami, bardziej lub mniej poprawnymi. Jednak spór o ich istotę tak naprawdę nie ma końca. Poszczególni uczeni prześcigają się w swoich rozważaniach. Dlatego uważam, że jedyną słuszną teorią jest teoria Tomasza Sancheza, który opowiadał się za poszanowaniem życia embrionu ludzkiego, nawet tego nieanimowanego. W jego opinii w sytuacji, gdy istnieje tyle wątpliwości co do okresu rozwojowego dziecka, zawsze należy zastosować się do zasady nienaruszalności jego życia. Skoro nie można w sposób bezsprzeczny określić momentu animacji embrionu ludzkiego, a tym samym momentu, w którym zaczynamy mieć do czynienia z człowiekiem jako osobą, wszelkie niejasności powinny być rozpatrywane na korzyść embrionu. Zatem nie można podejmować jakichkolwiek działań prowadzących do unicestwienia embrionu w żadnym momencie jego istnienia, ze względu na możliwość animacji. Podziękowania Serdeczne podziękowania dla żony Beaty oraz córek Zuzanny i Lilianny za okazaną pomoc i wsparcie podczas powstawania niniejszej pracy. Literatura Congourdeau M. H., Czy embrion jest osobą?, [w:] Kolekcja Communia, Kosmos i człowiek, nr 4 (1989). Głowa S., Bieda I. (red.), Breviarium Fidei, Wybór doktrynalnych wypowiedzi Kościoła, wyd. 2, Poznań 1988. Katolo A. J., Spór o moment animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków, Przegląd Powszechny, 4 (2003). Krąpiec M. A., Dusza ludzka, [w:] Maryniarczyk A. (red.), Powszechna Encyklopedia Filozoficzna, t. 3 (2002), Polskie Towarzystwo Tomasza z Akwinu, Lublin 2000-2009. Locke J., Rozważania dotyczące rozumu ludzkiego, przeł. Gawecki B., PWN, Warszawa 1995. Michalski A. (red.), Nauka Dwunastu Apostołów, [w:] Antropologia literatury patrystycznej, Warszawa 1975. Pastuszka J., Dusza ludzka, jej istnienie i natura, Towarzystwo Naukowe Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego, Lublin 1957. 24 Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków Spaemann R., Osoby o różnicy między czymś a kimś, przeł. Merecki J., Warszawa 2001. Spaemann R., Traktat o naturze ludzkiej, PWN, Warszawa 1963. Wald B., Błąd antropologiczny i jego konsekwencje we współczesnej filozofii, [w:] Błąd antropologiczny, Maryniarczyk A., Stępień K. (red.), Polskie Towarzystwo Tomasza z Akwinu, Lublin 2003. Ewolucja myśli o animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków Streszczenie Celem niniejszej pracy jest przedstawienie rozwoju myśli na temat momentu animacji embrionu ludzkiego na przestrzeni wieków. W pierwszej części pracy podejmuję temat duszy, która znajduje się w centrum zagadnienia animacji embrionu ludzkiego. Wyjaśniam pojęcie duszy wraz z podaniem jej idei, sposobu bytowania i możliwości, opierając się na wybranych przedstawicielach filozofii oraz nurtów filozoficznych. W drugiej części przedstawiam zasady określania statusu embrionu ludzkiego. Odwołuję się do trzech głównych zasad, tj. zasady św. Tomasza z Akwinu, zasady George‟a Berkeleya oraz zasady Kartezjusza. W ostatniej części opisuję rozwój myśli o animacji na przestrzeni wieków. Z uwagi na trwające dalsze dyskusje w tym zakresie praca przedstawia rozwój myśli obejmujący okres od pierwszych wzmianek na temat embrionu i dzieci nienarodzonych do okresu przypadającego na czas II Soboru Watykańskiego. 25 Mirosław Twardowski1 Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii 1. Wprowadzenie Francisco José Ayala jest amerykańskim biologiem i filozofem pochodzenia hiszpańskiego. Będąc uczniem pioniera genetyki ewolucyjnej i populacyjnej, jednego z twórców nowoczesnej syntezy ewolucyjnej, Theodosiusa Dobzhansky‟ego, w swych badaniach biologicznych koncentruje się na genetyce populacyjnej2. Jako filozof w swych analizach podejmuje całą gamę zagadnień z dziedziny filozofii biologii. Wśród filozoficznych problemów rozważanych przez Ayalę na szczególną uwagę zasługuje problematyka relacji między biologią a fizyką i chemią. W niniejszym artykule rozważymy, za amerykańskim badaczem, trzy aspekty wzajemnych odniesień tychże dyscyplin: ontologiczny, metodologiczny i epistemologiczny. Na wszystkich trzech płaszczyznach od dziesiątków lat toczy się ożywiony spór między przedstawicieli dwóch przeciwstawnych stanowisk: redukcjonistycznego i antyredukcjonistycznego. Wsłuchamy się więc w argumenty wysuwane przez redukcjonistów i antyredukcjonistów, formułowane na każdej z wyżej wymienionych płaszczyzn. Na ich tle zarysujemy wizję relacji biologii do fizyki i chemii, zaproponowaną przez Ayalę. 2. Rewolucje: kopernikańska (w fizyce) i darwinowska (w biologii) jako dwa etapy jednej „Rewolucji Naukowej” Ayala traktuje teorię ewolucji jako przewodnią teorię biologiczną i najważniejsze, mające zastosowanie do całej rzeczywistości, uogólnienie filozoficzne3. Patrzy na ewolucję biologiczną jako na cienką „nić” wychodzącą od wielkiego „pnia” ewolucji Kosmosu, której początek dał Wielki Wybuch. Dlatego też dostrzega wyraźne podobieństwo między szesnastowieczną rewolucją kopernikańską a mającą miejsce kilka wieków później 1 E-mail: [email protected], Zakład Polityki Regionalnej i Gospodarki Żywnościowej, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski, www.ur.edu.pl. 2 Por. Dzik J., Opinia dla Senatu UW w związku z nadaniem tytułu doktora honoris causa Profesorowi Franciscowi J. Ayali, s. 5, [w:] Francisco J. Ayala doktorem honoris causa UW, Biuro Promocji UW, Warszawa 2009. 3 Por. Urbanek A., dz. cyt., s. 17. 26 Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii rewolucją darwinowską4. W wyniku rewolucji, która dokonała się za sprawą Mikołaja Kopernika, Ziemia straciła centralne położenie we Wszechświecie. Analogicznym efektem rewolucji darwinowskiej była utrata przez człowieka centralnej pozycji w przyrodzie. Obydwie rewolucje Ayala traktuje jako dwa następujące po sobie etapy jednej wielkiej „Rewolucji Naukowej”5. Przewrót kopernikański zapoczątkował ogromne pasmo kolejnych spektakularnych odkryć w fizyce, dzięki którym stało się jasnym, że wszystkie zjawiska zachodzące w świecie materii nieożywionej da się ostatecznie wyjaśnić, odwołując się do fundamentalnych praw fizyki6. Rewolucja darwinowska dopełniła przewrotu zapoczątkowanego przez Kopernika, poszerzając zakres obowiązywania praw natury o sferę przyrody ożywionej. Okazało się, że złożoność organizmów żywych można objaśnić bez odwoływania się do czynnika zewnętrznego7, ale jako wynik działania naturalnego procesu, zwanego doborem naturalnym. „Największym osiągnięciem Darwina – pisze Ayala – było wykazanie, że można objaśnić złożoną organizację i funkcjonalność istot żywych jako wynik działania procesów naturalnych – doboru – bez potrzeby odwolywania się do Stwórcy albo innego czynnika zewnętrznego. Pochodzenie i przystosowanie organizmów w całej ich złożoności i wspanialej różnorodności zostały w ten sposób wprowadzone do dziedziny nauki”8. Strukturalna i funkcjonalna złożoność organizmów żywych nie powstaje nagle w wyniku ingerencji z zewnątrz, ale stopniowo, przez eony czasowe, w wyniku działania naturalnych procesów9. Ayala postrzega ewolucję jako proces dwuetapowy: jeden etap jest przypadkowy, drugi – nieprzypadkowy. Pisze: „Najpierw dzięki mutacjom pojawia się zmienność dziedziczna, 4 Ayala F. J., Przemówienie w czasie nadaniem tytułu doktora honoris causa UW, przeł. Maszczyk P., s. 29, [w:] Francisco J. Ayala doktorem honoris causa UW… 5 Por. tamże, s. 30. 6 Por. tamże, s. 31. 7 Współcześni zwolennicy kreacjonizmu Inteligentnego Projektu (ang. Intelligent-Design Creationism), chociaż często akceptują ewolucję, tj. fakt, iż organizmy, w tym ludzie, ewoluowali od przodków, którzy się od nich znacząco różnili. Twierdzą, że niektóre organizmy, tak jak oko kręgowca, mechanizm krzepnięcia krwi u ssaków, lub też wić bakteryjna, są zbyt skomplikowane i dlatego też nie mogły powstać na skutek naturalnych procesów. W tej wersji współczesnego kreacjonizmu Bóg od czasu do czasu interweniuje w proces ewolucji, aby pomóc stworzyć bardziej złożone cechy. Por. Ayala F.J., Creation vs. Creationism, History and Philosophy of the Life Sciences, 28 (2006), s. 73. 8 Tenże, Przemówienie w czasie nadania tytułu doktora honoris causa UW…, s. 31; por. również: Tenże, Dar Karola Darwina dla nauki i religii, przeł. P. Dawidowicz, Wyd. UW, Warszawa 2009, s. 7. 9 Por. tamże, s. 34; tenże, The Big Questions: Evolution, Quercus Publishing, London 2012, s. 36; tenże, Can One Believe in Evolution and God?, s. 74-75, [w:] Tenże, Am I a Monkey? Six Big Questions about Evolution, The Johns Hopkins University Press, Baltimore 2010. 27 Mirosław Twardowski a następnie pojawia się selekcja (dobór), dzięki której wzrasta częstość korzystnych zmian, a zmiany mniej korzystne lub szkodliwe są eliminowane w kolejnych pokoleniach”10. Efektem działania mutacji i doboru naturalnego jest obserwowana wielka różnorodność świata przyrody ożywionej. Dobrą ilustracją jest ewolucja oka kręgowców. „U przodków kręgowców – pisze – percepcja światła, a później wykształcenie zmysłu wzroku, istotnie wpływały na szanse przeżycia i sukces rozrodczy. W rezultacie dobór faworyzował geny i kombinacje genów, które zwiększały funkcjonalną doskonałość oka. Takie mutacje stopniowo gromadziły się, doprowadzając w końcu do powstania wysoce złożonego i skutecznego narządu wzroku, jakim jest oko kręgowców”11. Dobór naturalny i mutacje to integralne części zachodzącego od milionów lat procesu ewolucyjnego. Dziedziczne mutacje umożliwiły zmienność, różnicująco przekazywaną z pokolenia na pokolenie12. Dobór naturalny z kolei zapobiegł dezorganizacji i wymieraniu. „Mutacje i dobór – konkluduje Ayala – wspólnie napędzają ten cudowny proces, który startując od mikroskopijnych organizmów, doprowadził do powstania storczyków, ptaków i ludzi”13. Zdaniem amerykańskiego biologa i filozofa, najmocniejszych dowodów na prawdziwość teorii ewolucji dostarcza powstała sto lat po Darwinie biologia molekularna, prężnie rozwijającą się współczesna gałąź biologii. We wszystkich organizmach, poczynając od bakterii i pierwotniaków, na roślinach i zwierzętach kończąc, chemiczne komponenty życia są takie same i występują w bardzo podobnych proporcjach14. Ta jednolitość przyrody ożywionej ma sens, jeśli odnosimy ją do wspólnego źródła. W rekonstrukcyjnej ewolucyjnej historii cała ważna informacja genetyczna przechowywana jest w liniowo ułożonych nukleotydach, które składają się na DNA. Sekwencje DNA różnych organizmów mogą być ułożone równo i liczba liter, którymi się różnią między sobą, przekazuje informację, jaki czas upłynął od ich ostatniego wspólnego przodka. DNA i białka dostarczają informacji nie tylko o rozgałęzianiu się rodowodów od wspólnych przodków, lecz także o ilości genetycznych zmian, które wystąpiły w danym rodowodzie15. 10 Tenże, Przemówienie w czasie nadaniem tytułu doktora honoris causa UW…, s. 35. Tamże, s. 36. 12 Por. tamże, s. 38. 13 Tamże, s. 38. 14 Por. tenże, The Big Questions: Evolution…, s. 80. 15 Por. tamże, s. 84. 11 28 Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii 3. Redukcjonizm versus antyredukcjonizm Zdaniem omawianego przyrodnika i filozofa naukowcy, klasyfikując i wyjaśniając rzeczywistość, poszukują zarówno jedności, jak i prostoty, co jest szczególnie widoczne w obszarze nauk ścisłych16. „W taki sposób – pisze – jesteśmy w stanie zrozumieć, kontrolować, i – używając słów słynnego nowożytnego filozofa, Kartezjusza, »czynić się niejako panami i posiadaczami natury« oraz innych aspektów rzeczywistości. (…) Z tego też względu, wśród badaczy istnieje tendencja do redukowania zróżnicowanych i złożonych części, procesów czy zasad do ich najbardziej podstawowych elementów składowych, bądź też »najmniejszego wspólnego mianownika« – o ile to tylko możliwe”17. Ayala podkreśla przy tym, że „redukcjonizm” jest terminem skomplikowanym, posiadającym wiele znaczeń, podziałów i zastosowań. „Twierdzi się – pisze – że całości mogą zostać zredukowane do części, poziomy wyższe do niższych, rzeczy złożone do prostych, starsze teorie do nowszych – są też jeszcze inne formy redukcji”18. Sam wprowadza podział na redukcjonizm: ontologiczny, metodologiczny i epistemologiczny. 4. Redukcjonizm ontologiczny versus antyredukcjonizm ontologiczny Pierwszy rodzaj redukcjonizmu to redukcjonizm ontologiczny (strukturalny, konstytutywny). Według słów Ayali: „Redukcjonizm ontologiczny utrzymuje, że organizmy są zbudowane wyłącznie z nieożywionych elementów; po odjęciu atomów, z których zostały zbudowane, nie zostaje żadna inna substancja ani pozostałość. Redukcjonizm ontologiczny głosi również, że prawa fizyki i chemii mają pełne zastosowanie w odniesieniu do wszystkich procesów biologicznych na poziomie atomów i cząsteczek”19. Ta wersja redukcjonizm sprowadza się więc do „filozoficznego” przekonania, że wszystko odbywające się na „wyższym” poziomie złożoności wynika ze zdarzeń mających miejsce na „niższym” poziomie20. Dla ontologicznych redukcjonistów woda jest wyłącznie tlenem i wodorem – nic nowego nie 16 Por. Ayala F. J., Arp R., It Is Possible to Reduce Biological Explanations to Explanations in Chemistry and/or Physics: Introduction, s. 13, [w:] Ayala F.J., Arp R. (red.), Contemporary Debates in Philosophy of Biology, Wiley-Blackwell, Malden/Oxford/Chichester 2010. 17 Tamże, s. 13. 18 Tamże. 19 Ayala F.J., Biology and Physics: Reflections on Reductionism, s. 526, [w:] Van der Merwe A. (red.), Old and New Questions in Physics, Cosmology. Philosophy, and Theoretical Biology Essays in Honor of Wolfgang Yourgrau, Plenum Press, New York/London 1983. 20 Por. Morange M., A History of Molecular Biology, Harvard University Press, Cambridge 1998, s. 245. 29 Mirosław Twardowski wyłania się w momencie połączenia dwóch molekuł wodoru oraz jednej molekuły tlenu21. To samo ma zastosowanie w odniesieniu do zjawisk biologicznych – komórka jest zasadniczo swoimi częściami fizyko-chemicznymi, procesami oraz zasadami, zgodnie z którymi została zbudowana. Ontologiczni antyredukcjoniści, w opozycji do tych pierwszych, uważają, że w wodzie jest coś – jej płynność, właściwości związane ze stanem ciekłym – co wyłania się z molekuł wodoru i tlenu sprawiając, że ta płynność zaczyna istnieć na odrębnej płaszczyźnie metafizycznej w odniesieniu do molekuł, od których zależy. W przypadku komórki ta emergencja czy superweniencja jest nawet jeszcze bardziej zauważalna, jako że komórka jest kompleksowo zorganizowanym, hierarchicznym systemem współzależności. Jak wnioskują ontologiczni antyredukcjoniści, płynność wody i systemy komórkowe same w sobie wydają się być czymś odrębnym od wodoru, tlenu, cząsteczek DNA, wiązań chemicznych, rozmaitych fizykochemicznych części, procesów i zasad. Ayala przypomina, że w domenie ontologicznej lub konstytutywnej kontrowersje na linii redukcjonizm-antyredukcjonizm w swojej krańcowej postaci przyjęły postać historycznego sporu między mechanicyzmem a witalizmem22. Rzecznicy stanowiska mechanicystycznego głosili, że ostatecznie organizmy żywe zbudowane są z tych samych atomów, które tworzą materię nieożywioną, i z niczego więcej. Witaliści z kolei uważali, że organizmy zbudowane są nie tylko ze składników materialnych, takich jak atomy, molekuły czy ich kompleksy, ale również z elementu niematerialnego, nazywanego entelechią, siłą witalną, pędem życiowym, energią radialną itp. Chociaż spór mechanicyzm-witalizm w pierwszych dekadach dwudziestego wieku przeszedł do historii, kontrowersje nad naturą życia nie wygasły. W umysłach wielu badaczy możliwa redukcja zjawisk biologicznych do zjawisk chemicznych i fizycznych wydała się czymś bardzo prawdopodobnym wraz z wyjaśnieniem w 1953 r. przez Jamesa Watsona i Francisa Cricka struktury molekularnej DNA23. Odtąd wielu badaczom życia wydawało się, że jedynym, co miałoby sens, byłoby uznanie, że organizmy żywe należy postrzegać wyłącznie jako sumę zjawisk chemicznych i/lub fizycznych. 21 Ayala F. J., Arp R., dz. cyt., s. 14. Ayala F. J., Biology and Physics…, s. 526. Por. Dobzhansky Th., Ayala F. J., Stebbins G. L., Valentine J. W., Evolution, W. H. Freeman & Company, San Francisco 1977, s. 488. Por. Ayala F. J., Thermodynamics, Information, and Evolution: The Problem of Reductionism, History and Philosophy of the Life Sciences, 11 (1989), s. 115-116. 23 Ayala F. J., Arp R., dz. cyt., s. 14. 22 30 Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii Wszystkie zjawiska i procesy, jakie można zaobserwować w organizmach, bez względu na ich złożoność, wynikają ostatecznie z interakcji molekularnych24. Ayala żywo uczestniczy we wciąż trwającym sporze nad naturą życia. Jako rzecznik antyredukcjonistycznego spojrzenia na fenomen życia nie uważa, by organizmy były niczym więcej, niż atomami i cząsteczkami25. Twierdzi, że wnioskowanie, zgodnie z którym, jeśli coś składa się wyłącznie z czegoś innego, nie jest niczym poza tym „czymś innym”, jest wnioskowaniem błędnym. Organizmy składają się w całości z atomów i cząsteczek, jednak nie oznacza to, że nie są one niczym więcej, poza stosami atomów i molekuł. „Silnik parowy – pisze – może się składać wyłącznie z żelaza oraz innych materiałów, jednak jest on czymś innym, niż żelazo i inne materiały. Podobnie, elektroniczny komputer nie jest wyłącznie stertą półprzewodników, kabli, plastiku i innych materiałów. Organizmy są zbudowane z atomów i cząsteczek, jednak wykazują one wysoce złożone wzorce, oraz wzorce dla tych wzorców, łączenia atomów i cząsteczek. Procesy życiowe są wysoce złożone, wysoce specjalistyczne i wykazujące wysoce nieprawdopodobne wzorce (…)”26. Amerykański badacz zdaje sobie jednak przy tym sprawę z trudności, jakie towarzyszą wszelkim próbom jednoznacznego wykazania, że organizm posiada cechy „emergentne”, których nie mają jego fizyczne elementy składowe27. Pisze: „Czy właściwości powszechnie znanej soli, chlorku sodu, są po prostu właściwościami sodu i potasu, kiedy zostaną one połączone zgodnie z formułą NaCl? Jeśli wśród właściwości sodu i potasu umieścimy zdolność do tworzenia związku, będącego solą stołową oraz właściwości tejże soli, wówczas odpowiedź na tak postawione pytanie będzie brzmieć »tak«. Zasadniczo, jeśli wśród właściwości określonego obiektu wymienimy właściwości, które obiekt ten posiada po połączeniu z innymi obiektami, to właściwości systemów złożonych, w tym również właściwości organizmów, będą właściwościami swoich części. Jest to jednak wyłącznie manewr definicyjny, niewnoszący zbyt wiele do faktycznego zrozumienia związków pomiędzy systemami złożonymi a ich częściami”28. Ayla dodaje, że w praktyce nie zaliczamy do właściwości składnika wszelkich właściwości systemowych, będących wynikiem związków tego składnika z innymi składnikami29. Powodem jest to, iż niezależnie od tego, jak wieloaspektowe byłyby badania, nie ma zazwyczaj 24 Por. Morange M., dz. cyt., s. 245. Por. Ayala F.J., Biology and Physics…, s. 527. 26 Tamże, s. 527. 27 Por. tamże. 28 Tamże. 29 Tamże, s. 527. 25 31 Mirosław Twardowski sposobu na rozpoznanie wszystkich właściwości, które może dany składnik wykazywać w związkach z innymi składnikami. 5. Metodologiczna płaszczyzna sporu redukcjonizm versus antyredukcjonizm Drugie znaczenie pojęcia redukcjonizmu jest znaczeniem metodologicznym. Mowa tu o nastawieniu lub strategii, którą naukowiec obiera, badając fenomen życia. Owo znaczenie redukcjonizmu jest dla wielu badaczy bardziej interesujące od wyżej wymienionego, ponieważ jest bardziej pragmatyczne30. Ayala pisze: „Redukcjonizm metodologiczny to twierdzenie, zgodnie z którym najlepszą strategią badania zjawisk w świecie ożywionym jest badanie ich na coraz mniejszym poziomie złożoności, a ostatecznie na poziomie cząsteczek i atomów”31. W obszarze badań genetycznych, dla przykładu, zwolennicy redukcjonistycznej strategii badawczej próbują zrozumieć dziedziczenie, badając ostatecznie strukturę i zachowanie DNA, RNA, enzymów i innych makromolekuł, zamiast badać całe organizmy, czyli poziom organizacji, którego dotyczą prawa dziedziczenia Mendla32. Skrajny redukcjonizm metodologiczny implikowałby twierdzenie, że badania genetyczne nie powinny były zostać podjęte aż do momentu odkrycia DNA jako materiału genetycznego, albo że w ekologii należałoby ogłosić moratorium na badania aż do momentu, w którym będziemy w stanie zbadać procesy fizykochemiczne, leżące u podstaw relacji ekologicznych33. W opozycji do redukcjonizmu metodologicznego pozostaje strategia badawcza zwana metodologicznym kompozycjonizmem34. Jest to twierdzenie, zgodnie z którym w celu zrozumienia organizmów musimy wyjaśnić, w jaki sposób organizmy oraz grupy organizmów zyskują swoją organizację oraz jakim celom służy ta organizacja. Zgodnie z postulatami tego stanowiska, organizmy i grupy organizmów muszą być studiowane jako całości, a nie wyłącznie w odniesieniu do swoich części składowych. Skrajny kompozycjonizm metodologiczny prowadziłby do stwierdzenia, że zrozumienie struktury DNA bądź procesów enzymatycznych, biorących udział w replikacji, nie ma żadnego znaczenia dla studiów nad dziedzicznością, albo że badania reakcji fizykochemicznych w przekazywaniu impulsów nerwowych pozostają bez związku ze zrozumieniem zachowania 30 Por. Morange M., dz. cyt., s. 246. Ayala F. J., Biology and Physics…, s. 528. 32 Por. Dobzhansky Th., Ayala F. J., Stebbins G. L., Valentine J. W., dz. cyt., s. 490. 33 Por. Ayala F. J., Biology and Physics…, s. 529. 34 Por. tamże, s. 528-529. 31 32 Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii zwierząt35. Ayala nie opowiada się za skrajną formą zarówno redukcjonizmu, jak i kompozycjonizmu. W przekonaniu tego badacza najlepsza strategia to droga pomiędzy syntezą i analizą36. Umiarkowana wersja metodologicznego redukcjonizmu podkreśla sukces metod analitycznych w nauce i oczywisty fakt dotyczący tego, że zrozumienie żywego procesu na jakimkolwiek poziomie jest łatwiejsze przy poznaniu procesów niższego szczebla. Najlepszą strategią badań jest więc badać każde zjawisko na coraz niższych poziomach organizacji tak długo, jak tylko „schodzenie niżej” jest możliwe, aż do poziomu atomów i molekuł. Ayala podkreśla, że redukcjonistyczna analiza ma niewątpliwą wartość heurystyczną37. Służy odkryciom i stymuluje badania. Wiele można się nauczyć o zjawiskach, badając ich elementy i procesy składowe. W biologii najbardziej imponujące odkrycia ostatnich dekad to te dokonane w biologii molekularnej. Zdaniem amerykańskiego biologa i filozofa nie można jednak żądać, aby badania prowadzić cały czas, „schodząc w dół” do coraz niższych poziomów organizacji. Redukcjonistyczne podejście do badań należy uzupełnić o podejście kompozycjonistyczne. Badanie zjawisk biologicznych na wyższych poziomach organizacji często pomaga w zrozumieniu samego zjawiska. „Wątpliwe jest – pisze – abyśmy wiedzieli tyle o strukturze i funkcji DNA, gdyby nie wcześniejsza wiedza na temat praw genetycznych Mendla. Problem specyfikacji reakcji obronnych organizmu był trudny, kiedy pod uwagę brano tylko struktury przeciwciał i antygenów. Teoria selekcji naturalnej przy funkcjach odpornościowych powstała dopiero wtedy, gdy analizowano przeciwciała w ich naturalnym środowisku. Pomimo, że idea selekcji była na początku nieadekwatna i niejasna, okazało się że ma ogromną heurystyczną wartość dla zrozumienia specyfiki przeciwciał”38. Ayala jest przekonany, że tylko traktowane łącznie, podejścia, analityczne i syntetyczne, służą rzeczywistemu powiększaniu naszej wiedzy. 6. Redukcjonizm versus antyredukcjonizm w kontekście epistemologii Trzeci rodzaj redukcjonizmu, o którym mówi Ayala, to redukcjonizm epistemologiczny. Jest to najbardziej dyskutowany typ redukcjonizmu w literaturze filozoficzno-biologicznej. „Kiedy filozofowie nauki mówią o redukcjonizmie – pisze – zasadniczo nie mają na myśli kwestii ontolo35 Por. tamże, s. 529. Por. Dobzhansky Th., Ayala F. J., Stebbins G. L., Valentine J. W., dz. cyt., s. 491. 37 Por. tamże, s. 491. 38 Tamże. 36 33 Mirosław Twardowski gicznych czy metodologicznych, ale redukcjonizm epistemologiczny”39. Epistemologia dotyczy tego, skąd możemy się dowiedzieć, jak możemy opisać, wymodelować bądź wyjaśnić rzeczywistość, oraz tego, jakie będzie nasze uzasadnienie dla takiego działania40. Amerykański przyrodnik i filozof przypomina, że związek pomiędzy teoriami jest zazwyczaj ustalany poprzez wykazanie, że twierdzenia pewnej teorii czy też dyscypliny naukowej mogą zostać objaśnione za pomocą twierdzeń innej teorii bądź dyscypliny naukowej o wyższym stopniu ogólności41. Mówi się wówczas, że teoria mniej ogólna, nazywana czasem teorią wtórną, jest redukowana do bardziej ogólnej teorii pierwotnej 42. Redukcja epistemologiczna jednej dyscypliny nauki do drugiej ma miejsce wtedy, gdy teorie oraz prawa eksperymentalne określonej dyscypliny naukowej zostaną przedstawione jako szczególne przypadki teorii i praw sformułowanych w obszarze jakiejś innej dyscypliny43. Integracja różnych teorii naukowych oraz praw upraszcza naukę oraz rozszerza moc wyjaśniającą zasad naukowych. Ayala podkreśla, że redukcje teorii lub nawet całej dyscypliny naukowej do innej były wielokrotnie przeprowadzane w historii nauki44. Jednym z najbardziej spektakularnych przykładów była redukcja termodynamiki do mechaniki statystycznej, która stała się możliwa dzięki odkryciu, że temperatura gazu odzwierciedla średnią energię kinetyczną jego cząsteczek. Redukcja termodynamiki do mechaniki statystycznej wymagała, by pojęcia takie jak temperatura były wyrażone za pomocą terminów takich jak „energia kinetyczna”45. Kilka gałęzi fizyki i astronomii zostało w znacznym stopniu poddanych unifikacji poprzez redukcję do teorii o wyższym stopniu ogólności, takich jak mechanika kwantowa oraz teoria względności46. Znaczny obszar chemii został zredukowany do fizyki po tym, jak wykazano, że wartościowość pierwiastków jest bezpośrednio powiązana z ilością elektronów na zewnętrznej powłoce atomu. Imponujące sukcesy tych redukcji, a przede wszystkim spektakularne osiągnięcia biologii molekularnej, doprowadziły niektórych autorów do stwierdzenia, że ideałem naukowym byłoby zredukowanie wszystkich nauk przyrodniczych, w tym biologii i fizyki, co zapewniłoby wspólny zestaw zasad 39 Ayala F. J., Biology and Physics…, s. 530. Por. tenże, Arp R., dz. cyt., s. 15. 41 Por. Ayala F. J., Biology and Physics…, s. 530; tenże, Biology as an Autonomous Science, American Scientist, 56 (1968), s. 208. 42 Por. tenże, Biology and Physics…, s. 530-531. 43 Por. tamże, s. 531. 44 Por. tamże. 45 Por. tamże, s. 532. 46 Por. tamże, s. 531. 40 34 Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii o maksymalnym poziomie ogólności, umożliwiających wyjaśnienie wszelkich obserwacji dotyczących zjawisk naturalnych47. Niektórzy autorzy posunęli się aż do stwierdzenia, że jedyne badania biologiczne warte przeprowadzania to te, które przyczyniają się do wyjaśnienia zjawisk biologicznych w terminach fizyki i chemii. Redukcja teorii i praw eksperymentalnych biologii, w szczególności genetyki, do fizykochemii wymaga, aby terminy takie jak „gen” i „chromosom” zostały zdefiniowane za pomocą pojęć takich, jak „wiązanie wodorowe”, „nukleotyd”, ”kwas dezoksyrybonukleinowy”, „białko histonowe” i tym podobne48. Jednym z przykładów takiej redukcji jest redukcja klasycznej genetyki do genetyki (biologii) molekularnej49. Próbowano też zredukować biologię komórkową do biologii molekularnej. Jeśli tylko spełnione zostają warunki połączenia i wyprowadzalności, redukcja epistemologiczna jednej teorii do drugiej staje się z logicznego punktu widzenia możliwa50. Jeśli wszystkie prawa eksperymentalne oraz teorie jednej dyscypliny naukowej mogą zostać zredukowane do praw eksperymentalnych i teorii innej dyscypliny nauki, pierwsza z nich zostaje całkowicie zredukowana do tej drugiej. Ayala deklaruje jednak daleko idący dystans względem wszelkich tego typu prób redukcji. Pisze: „Trudność z omawianym epistemologicznym poglądem na redukcjonizm (a prawdopodobnie również wyjaśnienie, dlaczego jest on tak nieinteresujący) polega na tym, że aby funkcjonować, wymaga on »zamrożenia« wiedzy naukowej, uwięzienia jej w sztywnych ramach, które nie odpowiadają jej anarchicznemu tempu rozwoju. Czym tak naprawdę jest klasyczna genetyka? Czy może być odseparowana od genetyki molekularnej bez przeinaczania historii?”51. 7. Biologia versus fizyka i chemia Ayala w kontekście „problemu redukcji” stawia kluczowe pytanie: czy na obecnym etapie rozwoju nauk przyrodniczych, może więc zostać dokonana redukcja biologii do fizyki i chemii?52. To pytanie o redukowalność biologii do fizykochemii było zadawane kilkakrotnie w ostatnich dekadach, szczególnie w związku ze spektakularnym sukcesem osiągniętym 47 Por. tamże, s. 531. Por. tamże, s. 532. 49 Por. Looijen R. C., Holism and Reductionism in Biology and Ecology: the Mutual Dependence of Higher and Lower Level Research Programmes, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht 2000, s. 245. 50 Por. Ayala F. J., Biology and Physics…, s. 532. 51 Looijen R. C., dz. cyt., s. 245-246. 52 Por. Ayala F. J., Biology as an Autonomous Science…, s. 209. 48 35 Mirosław Twardowski przez niektóre dziedziny biologii53. W genetyce badania na poziomie molekularnym przyczyniły się do ustalenia struktury chemicznej materiału dziedzicznego, do rozszyfrowania kodu genetycznego i do zapewnienia pewnego zrozumienia mechanizmów zachowania się genów54. Wspaniałe osiągnięcia zostały również osiągnięte w neurofizyce i innych dziedzinach biologii55. Niektórzy autorzy twierdzą, że zrozumienie wszystkich zjawisk biologicznych w terminach fizykochemicznych jest nie tylko możliwe, ale że jest kwestią najbliższej przyszłości. Ogłoszono zatem, że jedynymi wartościowymi i prawdziwymi „naukowymi” badaniami biologicznymi są badania nad „biologią molekularną”, które to są próbą wyjaśnienia zjawisk biologicznych w kontekście podstawowych fizykochemicznych elementów i procesów. W kontekście redukcji biologii do fizyki i chemii amerykański badacz przywołuje dwie, skrajnie różne propozycje, które pojawiły się w historii, a które, jak twierdzi, są w równym stopniu nieopłacalne56. Na jednym końcu znajdują się propozycje witalistów, którzy bronili nieredukowalności biologii do nauk fizyki i chemii, ponieważ zjawiska życiowe miały być efektem niematerialnych zasad życiowych. Niematerialne zasady nie mogą być obiektem naukowej obserwacji ani prowadzić do testowalnych naukowych hipotez. Na drugim końcu stoją ci, którzy twierdzą, że redukcja biologii do fizyki i chemii jest w pełni możliwa. Ayala w przeciwieństwie do tych badaczy stoi na stanowisku, że w obecnym stanie rozwoju naukowego biologiczne pojęcia, takie jak komórka, organizm, gatunek, ekosystem itp., nie mogą zostać wyjaśnione w terminach fizykochemicznych. „Nie ma obecnie – pisze – żadnych twierdzeń należących do fizyki i chemii, dzięki którym każde biologiczne prawo mogłoby być wyprowadzone. Innymi słowy, ani warunek łączenia, ani pochodności – dwa formalne warunki redukcji – nie są spełnione w obecnym stanie rozwoju wiedzy fizycznej i biologicznej”57. Ayala zauważa, że w literaturze pojawiają się raz po raz głosy, że mimo iż redukcja biologii do fizyki nie jest możliwa obecnie, to stanie się to możliwe w niedalekiej przyszłości58. Faktyczna redukcja ma być uzależniona od dalszych postępów w naukach biologicznych lub fizycznych. Komentując te przyszłościowe nadzieje redukcjonistów, omawiany autor podkreśla, że są one oparte na metafizycznych przesądach 53 Por. tamże, s. 210. Por. tamże, s. 210-211. 55 Por. tamże, s. 211. 56 Por. tamże. 57 Tamże. 58 Por. tamże. 54 36 Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii o naturze świata materialnego. Według niego nie istnieje przekonujący empiryczny argument, i jest to tylko stwierdzenie o wierze w możliwość pewnych przyszłych zdarzeń. Zaznacza, że jakkolwiek w różnych dziedzinach biologii molekularnej dokonuje się spektakularny postęp, jak dotąd tylko znikoma sfera biologicznego fenomenu może zostać wyjaśniona w pojęciach i prawach fizykochemicznych59. Redukcja biologii do fizyki i chemii, zdaniem Ayali, nie może zostać dokonana na obecnym etapie rozwoju wiedzy naukowej60. To, czy taka redukcja będzie możliwa w przyszłości, jest, jak twierdzi, empirycznie bezsensownym pytaniem. Jeśli redukcja jednej nauki do drugiej nie jest możliwa na obecnym stanie rozwoju obu dyscyplin, stwierdzenie, że redukcja taka będzie możliwa w przyszłości, nie posiada, jak twierdzi, zbyt wielkiej wartości, ponieważ uzależnione jest od hipotetycznego rozwoju jeszcze nieistniejących teorii61. Większość problemów biologicznych nie może zostać obecnie rozwiązanych na poziomie molekularnym. Biologiczne badania muszę więc być kontynuowane na innym poziomie integracji świata żywego, zgodnie z prawami i teoriami rozwiniętymi dla każdej z tych złożoności. Badanie struktur molekularnych organizmów musi iść w parze z badaniami na poziomie komórki, organu, jednostki, populacji, gatunku, społeczności oraz ekosystemu. Te poziomy integracji nie są od siebie odseparowane. Prawa utworzone na jednym poziomie złożoności oddziałują na inne poziomy, zarówno wyższe, jak i niższe, a także sugerują dodatkowe strategie badawcze. Prawa biologiczne odkryte na wyższym poziomie organizacji mają częstsze zastosowanie do prowadzonych badań na poziomach niższych, aniżeli odwrotnie. Przykładem jest teoria dziedziczności Mendla, która uczyniła możliwym podanie struktury chemicznej i składu chemicznego materiału genetycznego, a nie odwrotnie. 8. Zakończenie Streszczając antyredukcjonistyczne stanowisk Francisco J. Ayali, stwierdzamy, że redukcja nie jest w zasadzie możliwa, ponieważ organizmy to nie tylko zespoły atomów i molekuł, tkanek i narządów. Organizmy są „całością”, która musi być badana jako całość, a nie jako „suma” oddzielnych części. Zasadniczo nie jest możliwa redukcja teorii dotyczących wyższych poziomów organizacji w biologii do teorii dotyczących niższych, fizykochemicznych poziomów. Innymi słowy, niemożliwa jest redukcja teorii dotyczących całości biologicznych do teorii doty59 Por. tamże, s. 211-212. Por. tamże, s. 212. 61 Por. Ayala F. J., Biology and Physics…, s. 532. 60 37 Mirosław Twardowski czących ich części fizykochemicznych. W konsekwencji niemożliwa jest redukcja całej biologii do fizykochemii. Redukcjonizm/antyredukcjonizm metodologiczny i epistemologiczny są ze sobą ściśle powiązane62. Redukcjonista metodologiczny stwierdza zazwyczaj, że badania powinny być przeprowadzane na coraz niższym poziomie organizacji, ponieważ jest przekonany, że ostatecznie wszystkie zjawiska biologiczne zostaną wyjaśnione przez prawa oraz teorie fizyki i chemii, stąd też jedyna wiedza „o trwałej wartości” jest nabywana na poziomie atomów i molekuł. Kompozycjonista metodologiczny często twierdzi, że redukcjonizm epistemologiczny jest niemożliwy, a tym samym, że pewne zrozumienie zjawiska biologicznego wymaga wiedzy na temat wyższych poziomów integracji. Umiarkowane, wyważone stanowisko Ayali na temat relacji biologii do fizyki i chemii, dystansujące się od wszelkiej skrajnych propozycji, jakie pojawiały się i wciąż są obecne w literaturze filozoficzno-biologicznej, zasługuje na szczególne uznanie. Nie ulega wątpliwości, że rozstrzygnięcia amerykańskiego biologa i filozofa w omawianym temacie były, są i zapewne na zawsze pozostaną inspiracją dla wszystkich badających złożone, wieloaspektowe, interdyscyplinarne, filozoficzno-biologiczne kwestie, związane z odwiecznym pytaniem: „Czym jest życie?”63. Literatura Ayala F. J., Biology and Physics: Reflections on Reductionism, s. 525-535, [w:]Van der Merwe A. (red.), Old and New Questions in Physics, Cosmology, Philosophy, and Theoretical Biology Essays in Honor of Wolfgang Yourgrau, Plenum Press, New York/London 1983. Ayala F. J., Biology as an Autonomous Science, American Scientist, 56 (1968). Ayala F. J., Can One Believe in Evolution and God?, s. 73-83, [w:] Ayala F. J., Am I a Monkey? Six Big Questions about Evolution, The Johns Hopkins University Press, Baltimore 2010. Ayala F. J., Creation vs. Creationism, History and Philosophy of the Life Sciences, 28 (2006). Ayala F. J., Dar Karola Darwina dla nauki i religii, przeł. Dawidowicz P., Wyd. UW, Warszawa 2009. Ayala F. J., Przemówienie w czasie nadaniem tytułu doktora honoris causa UW, przeł. Maszczyk P., s. 29-38, [w:] Francisco J. Ayala doktorem honoris causa Uniwersytetu Warszawskiego, Biuro Promocji UW, Warszawa 2009. 62 Por. tamże, s. 529. Por. Ruse M., Sociobiology and Reductionism, s. 53, [w:] Hoyningen-Huene P., Wuketits F. M. (red.), Reductionism and Systems Theory in the Life Sciences, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1989. 63 38 Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii Ayala F. J., The Big Questions: Evolution, Quercus Publishing, London 2012. Ayala F. J., Thermodynamics, Information, and Evolution: The Problem of Reductionism, History and Philosophy of the Life Sciences, 11 (1989). Ayala F. J., Arp R., It Is Possible to Reduce Biological Explanations to Explanationsin Chemistry and/or Physics: Introduction, s. 13-17, [w:] Ayala F.J., Arp R. (red.), Contemporary Debates in Philosophy of Biology, WileyBlackwell, Malden/Oxford/Chichester 2010. Dobzhansky T., Ayala F. J., Stebbins G. L., Valentine J. W., Evolution, W. H. Freeman & Company, San Francisco 1977. Dzik J., Opinia dla Senatu Uniwersytetu Warszawskiego w związku z nadaniem tytułu doktora honoris causa Profesorowi Franciscowi J. Ayali, s. 5-9, [w:] Francisco J. Ayala doktorem honoris causa Uniwersytetu Warszawskiego, Biuro Promocji UW, Warszawa 2009. Looijen R. C., Holism and Reductionism in Biology and Ecology: the Mutual Dependence of Higher and Lower Level Research Programmes, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht 2000. Morange M., A History of Molecular Biology, Harvard University Press, Cambridge 1998. Ruse M., Sociobiology and Reductionism, s. 45-83, [w:] Hoyningen-Huene P., Wuketits F.M. (red.), Reductionism and Systems Theory in the Life Sciences, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1989. Urbanek A., Opinia dla Senatu Uniwersytetu Warszawskiego w związku z nadaniem tytułu doktora honoris causa Profesorowi Franciscowi J. Ayali, s. 13-18, [w:] Francisco J. Ayala doktorem honoris causa Uniwersytetu Warszawskiego, Biuro Promocji UW, Warszawa 2009. Francisco J. Ayala o relacji biologii do fizyki i chemii Streszczenie Francisco José Ayala w swych analizach filozoficznych podejmuje m.in. problematykę relacji między biologią a fizyką i chemią. Amerykański biolog i filozof rozważa trzy aspekty wzajemnych odniesień biologii do fizyki i chemii: ontologiczny, metodologiczny i epistemologiczny. Na wszystkich tych płaszczyznach od dziesiątków lat toczy się ożywiony spór między przedstawicielami dwóch przeciwstawnych stanowisk: redukcjonistycznego i antyredukcjonistycznego. Redukcjonizm ontologiczny utrzymuje, że organizmy są zbudowane wyłącznie z nieożywionych elementów. Ayala jako krytyk tego stanowiska uważa, że organizmy to nie tylko zespoły atomów i molekuł, to nawet nie tylko narządy i tkanki. Redukcjonizm metodologiczny to twierdzenie, zgodnie z którym najlepszą strategią badania zjawisk w świecie ożywionym jest ich analiza na coraz mniejszym poziomie złożoności, a ostatecznie na poziomie cząsteczek i atomów. Amerykański badacz jako zwolennik umiarkowanej wersji stanowiska, zwanego kompozycjonizmem metodologicznym, broni twierdzenia, że organizmy i grupy organizmów muszą być studiowane jako całości, a nie wyłącznie w odniesieniu do swoich części składowych. Redukcjonizm epistemologiczny utrzymuje, że teorie oraz prawa eksperymentalne określonej dyscypliny biologicznej mogą zostać przedstawione jako szczególne przypadki teorii i praw sformułowanych w obszarze fizyki czy chemii. Jako krytyk tej wersji redukcjonizmu Ayala twierdzi, że niemożliwa jest redukcja teorii dotyczących całości biologicznych do teorii dotyczących ich części fizykochemicznych. 39 Mirosław Twardowski1 Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego 1. Wstęp W ciągu ostatnich kilku dekad filozofia biologii stopniowo wydobyła się z cienia filozofii fizyki i stała się solidną, dobrze prosperującą dyscypliną filozoficzną2. Wciąż jest wiele tematów podejmowanych przez tę młodą dziedzinę, co do których nie ma wspólnego stanowiska wśród jej rzeczników. Jednym z takich wciąż żywo dyskutowanych w środowisku filozofów i biologów zagadnień jest temat adaptacji. Już sam Darwin podjął próbę wyjaśnienia zjawiska adaptacji3. Zjawisko to zostało wykorzystane jako dowód istnienia Boga jako Stwórcy, szczególnie przez autorów piszących w duchu „teologii naturalnej”, m.in. Williama Paleya, angielskiego filozofa i teologa. Każdy „nieortodoksyjny” pogląd, który wyłączał udział Boga Stwórcy z biologii, musiał stawić czoła odważnie głoszącym swoje poglądy rzecznikom teologii naturalnej. Karol Darwin wyjaśnił to zjawisko w sposób naturalistyczny, bez odwoływania się do ingerencji Boga. Większość filozofów i biologów w interpretacji tego zjawiska przez dziesiątki lat podążała i wciąż podąża śladami Darwina. Ogólnie rzecz ujmując, przez pojęcie adaptacji należy rozumieć przystosowanie się żywego organizmu do zmian, które zachodzą w środowisku naturalnym4. W wyniku tego przystosowania w osobniku wykształcają się cechy, które zwiększają jego szanse na przeżycie i wydanie na świat potomstwa. Pojęcie adaptacji zawsze odnosimy do pewnego środowiska5. 1 E-mail: [email protected], Zakład Polityki Regionalnej i Gospodarki Żywnościowej, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski, www.ur.edu.pl. 2 Por. Mahner M., Bunge M., Foundations of Biophilosophy, Springer, Berlin 1997, s. V. 3 Por. Godfrey-Smith P., Philosophy of biology, Princeton University Press, Princeton/Oxford 2014, s. 50. 4 Por. Jura C., Adaptacja, s. 33, [w:] Otałęga Z. (red.), Encyklopedia biologiczna, t. 1, Wyd. Opres, Kraków 1998. 5 Por. Millikan R.G., Funkcje biologiczne – dwa paradygmaty, przeł. Klimczyk J., Przegląd Filozoficzno-Literacki, 2-3 (2011), s. 140. 40 Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego Aby więc wyjaśnić, jak działa cecha adaptacyjna, należy skoncentrować się na zrozumieniu sposobów jej interakcji ze środowiskiem. Pojęcie adaptacji biologicznej pozostaje w ścisłym związku z pojęciem doboru naturalnego6. Od dziesiątków lat trwają wśród filozofów i biologów ożywione dyskusje, czy selekcja naturalna jest najważniejszym czynnikiem w ewolucji, zasługującym na centralne miejsce w teorii ewolucji. Jedni uważają, że dobór naturalny jest wszechobecny i kształtuje wszystko wokół nas. Takie stanowisko można by nazwać adaptacjonizmem empirycznym. Inny pogląd, trudniejszy do oceny pod kątem empirycznym, zakłada, że dobór jest najważniejszym czynnikiem nie dlatego, że jest wszechobecny i wszechmocny, lecz dlatego, że jest na tyle obecny, by umożliwić teorii ewolucji rozwiązanie problemu, który nie mógłby zostać inaczej rozwiązany – problemu, w jaki sposób przystosowanie i rzucająca się w oczy schematyczność mogą powstać bez udziału Boga. Ten pogląd można by z kolei określić mianem adaptacjonizmu epistemologicznego. Istnieje również forma czysto metodologicznego adaptacjonizmu, zgodnie z którym najlepszym sposobem badania istot żywych jest poszukiwanie w pierwszej kolejności funkcji przystosowania jako sposobu organizacji naszej aktywności, nawet jeśli znajdujemy odstępstwa od niej. W niniejszym artykule przedstawimy i przedyskutujemy Martina Mahnera (niemieckiego biologa) i Mario Bungego (argentyńskiego filozofa) nowatorskie w wielu elementach ujęcie zjawiska adaptacji.Zagadnienie to przez wspomnianych badaczy omawiane jest przez pryzmat ich ustaleń dotyczących pojęć funkcji, roli i wartości. Analizy autorów, z uwagi na centralnie umieszczone pojęcie adaptacji, wpisują się wyraźnie w perspektywę ewolucyjną wyjaśniania funkcjonalnego7. 6 Por. Godfrey-Smith P., dz. cyt., s. 53. Nie zawsze biolodzy, analizując podstruktury żywego organizmu, przyjmują perspektywę ewolucyjną. W takich dyscyplinach, jak np. fizjologia, analiza funkcji podstruktur bardzo rzadko jest przeprowadzana w kontekście rozważań dotyczących przystosowania organizmu do zmiany warunków. Wyjaśnianie funkcjonalne ma wówczas ewidentnie zupełnie innych charakter. Elizabeth W. Prior pisze: „Fizjologia jest o wiele starszą nauką niż biologia ewolucyjna, a fizjologowie formułowali twierdzenia dotyczące funkcjonowania organów na długo, zanim sformułowano jakiekolwiek twierdzenia dotyczące ich ewolucji. Przykładowo, w 1628 r. William Harvey był w stanie stwierdzić, że funkcją serca jest pompowanie krwi. Dlatego też, jeśli chodziłoby jedynie o kwestie, kto ma pierwszeństwo w odniesieniu do słowa »funkcja«, fizjologia miałaby większą szansę wygrać ten spór”. Prior E.W., What is wrong with Etiological Accounts of Biological Function?, Pacific Philosophical Quarterly, 66 (1985), s. 317. 7 41 Mirosław Twardowski 2. Funkcja, rola i wartość biologiczna – ich przydatność w wyjaśnianiu pojęcia adaptacji Jak podkreślają Mahner i Bunge, bardzo przydatne do wyjaśnienia interesującej nas kwestii adaptacji biologicznej są pojęcia funkcji, roli i wartości biologicznej8. Zauważają, że tak jak w języku codziennym, pojęcie funkcji w biologii jest często naładowane konotacjami teleologicznymi. Biofunkcja jest często mylona z celem (ang. purpose lub goal) – kiedy, dla przykładu, mówi się, że ręka została „zbudowana w celu‟ chwytania9. Stąd, zamiast mówić, że „organ X robi Y” lub że „X realizuje funkcję(e) Y”, rzecznicy teleologii powiedzą, że „Y jest celem X”. Zdaniem Mahnera i Bungego, chociaż pojęcia celu są niezastąpione w psychologii i socjologii, biologia nie może z nich korzystać, gdyż są pozostałościami antropomorfizmu i witalizmu. Teleologiczne konotacje pojęcia funkcji w biologii akceptuje m.in. Michael Ruse10. Aby wyjaśnić te konotacje, odwołuje się on np. do przykładu Stegozaura, dużego roślinożernego dinozaura okresu jurajskiego. To, co stanowiło o jego wyjątkowości, to posiadanie zestawu kostnych płyt idących wzdłuż jego grzbietu. Pytanie od dawna zadawane przez paleontologów brzmi: jaki „cel” albo „funkcję” one spełniały? Jaki „problem” miały „rozwiązać”? Ruse odpowiada: „Zostały postawione liczne odpowiedzi. Niektórzy twierdzili, że płyty istniały, by sprawić, aby Stegozaur wyglądał na większego i bardziej przerażającego, odstraszając tym samym drapieżników. Niektórzy twierdzili, że płyty istniały, by zapewniać wzajemne rozpoznawanie. Z takimi płytami wzdłuż grzbietu ciężko byłoby go z kimś pomylić i spędzić czas na romantycznych zalotach do członka niewłaściwego gatunku. Niektórzy twierdzili, że płyty istniały »ze względu« na pomoc przy rozprowadzaniu ciepła – płyty działałyby jako rodzaj urządzeń chłodniczych, oddając ciepło i umożliwiając przy tym niepocącym się dinozaurom poruszanie się w promieniach słonecznych, normalnie przy tym funkcjonując”11. Zdaniem Ruse‟a, cały świat ożywiony sprawia wrażenie bycia zaprojektowanym. Dodaje przy tym, co rozumie przez słowo „zaprojektowany”. Pisze: „Nie myślimy oczywiście w dzisiejszych czasach, że zjawisko biologiczne zostało naprawdę zaprojektowane – a przynajmniej nie przez bezpośrednią boską interwencję. Już prędzej uważamy, że selekcja naturalna działająca za 8 Por. Mahner M., Bunge M., dz. cyt., s. 155. Por. Bunge M., Emergence and Convergence. Qualitative Novelty and the Unity of Knowledge, University of Toronto Press, Toronto 2003, s. 49. 10 Por. Ruse M., Teleology Redux, s. 299, [w:] Agassi J., Cohen R. S. (red.), Scientific Philosophy Today. Essays in Honor of Mario Bunge, D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1982. 11 Tamże, s. 299-300. 9 42 Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego pomocą przypadkowych wariacji, jest przyczynowym kluczem. (…) Stegozaury mają płetwy, ponieważ ci ich przodkowie, którzy je mieli, przetrwali i się rozmnażali, a ci bez nich nie. Krótko mówiąc, (…) mówienie w biologii funkcjonalnym językiem to odnoszenie się do adaptacji. Jeżeli x ma funkcję y, to wtedy x jest adaptacją, a y jest adaptacyjne – pomaga to przetrwać i się rozmnażać. Jest to sedno tego, co chcę powiedzieć o biologicznej teleologii”12. W innym miejscu dodaje: „Krótko mówiąc, teleologia w biologii pozostanie. Mając na uwadze jej moc w rękach ewolucjonistów, na przykład w odkryciu celu płyt na grzbiecie Stegozaura, powinniśmy być za to wdzięczni”13. W przeciwieństwie do Ruse‟a Walter J. Bock i Gerd von Wahlert podkreślają, że definicja funkcji nie powinna obejmować żadnego aspektu celu14. Definicja funkcji powinna być więc wolna od teleologii w jakiejkolwiek postaci. Zestawianie funkcji w biologii z teleologią jest, jak twierdzą ci autorzy, niepotrzebne i szkodliwe. Opinię Bocka i von Wahlerta w pełni podzielają Mahner i Bunge. Wprowadzają oni rozróżnienie na wewnętrzną funkcję podsystemu biosystemu oraz zewnętrzną biologiczną rolę podsystemu. Wewnętrzną funkcją biologiczną danego organu jest zbiór biologicznych procesów zachodzących w tym organie15. Aby sprecyzować swoją myśl, autorzy wprowadzają następującą definicję „funkcji biologicznej”: „Niech b oznacza dowolny organizm. Przyjmijmy, że zapis: a<b, będzie oznaczał, że a jest podstrukturą organizmu b rodzaju A. Dalej, nazwijmy π(a) całość procesów czy działań, które przechodzi a w ciągu pewnego okresu czasu. Wtedy: każdy podzbiór π(a) zawierający którykolwiek z procesów z listy w POSTULACIE 1. (również reprodukcję, jeśli takowa ma miejsce), albo który ma na nie wpływ w jakikolwiek sposób, jest funkcją biologiczną”16. Ponieważ, jak stwierdzono wyżej, dla zrozumienia definicję funkcji biologicznej konieczna jest znajomość POSTULATU 1., sformułujmy go za Mahnerem i Bungem: „Istnieją konkretne systemy rodzaju B, takie że dla każdego członka b rodzaju B, 12 Tamże, s. 304. Tamże, s. 308. 14 Por. Bock W.J., Wahlert G. von, Adaptation and the Form-Function Complex, Evolution, 3 (1965), s. 274. 15 Por. Bunge M., Treatise on Basic Philosophy. Volume 4. Ontology II: A World of Systems, D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, Boston, London 1979, s. 91. 16 Mahner M., Bunge M., Foundations of Biophilosophy…, s. 155. 13 43 Mirosław Twardowski b jest zbudowany z chemicznych i biochemicznych podsystemów, w szczególności z wody, protein, kwasów nukleinowych, węglowodorów i tłuszczów; części składowe b są wystarczająco przylegające, tak że pozwala to na stałe (bio)chemiczne współdziałanie między nimi; granicab zawiera elastyczną i półprzepuszczalną membranę tłuszczową (biomembranę); b inkorporuje niektóre z molekuł, które syntetyzuje (raczej aniżeli od razu uwalnia je do środowiska); czynności, które b może wykonywać, to gromadzenie, przemiana i rozkład składników (co pozwala na samoutrzymanie się b przez pewien czas), jak również wychwytywanie i przechowywanie wolnej energii (np. w molekułach ATP) na potrzeby przyszłej konsumpcji (metabolizm); niektóre podsystemy b regulują większość procesów zachodzących w b w taki sposób, że jest utrzymane w systemie w miarę stałe milieu intérieur (homeostaza, samoregulacja); jeden z podsystemów b zaangażowany w samoregulację – jego system genowy – składa się z molekuł kwasu nukleinowego, i jego współdziałanie z innymi podsystemami b (ko)reguluje samoutrzymanie się, jak również rozwój b, jeśli jakikolwiek ma miejsce; wszystkie systemy kontrolne w b są powiązane za pomocą chemicznych sygnałów (takich jak dyfuzja jonów, atomów bądź molekuł i rozprzestrzenianie się reakcji chemicznych) i przez to stanowią sieć sygnałów (chemicznych); b może dostosować się do niektórych zmian w środowisku bez narażania na niebezpieczeństwo swojego dalszego istnienia”17. Niektóre biofunkcje, takie jak metabolizm czy podział komórkowy, charakteryzują wszystkie organizmy18. Inne biofunkcje charakteryzują jedynie przedstawicieli niektórych gatunków. Przykładowo, proces fotosyntezy charakteryzuje rośliny, a synteza enzymów zachodząca podczas trawienia mięsa jest typowa dla zwierząt mięsożernych. Im więcej specyficznych wewnętrznych funkcji wykonuje organizm, tym lepiej radzi sobie z wyzwaniami stawianymi mu przez środowisko19. Organizmy wielokomórkowe charakteryzują się wysokim zróżnicowaniem, a więc będą selekcjonowane przez bogate i zmieniające się środowiska. Ponadto z uwagi na fakt, iż Metazoa posiadają wolne komórki, ubezpiecza 17 Tamże, s. 141-142. Por. Bunge M., Treatise on Basic Philosophy. Volume 4..., s. 91. 19 Por. tamże, s. 91. 18 44 Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego je to na wypadek przypadkowej utraty niektórych komórek. Dzięki temu mają większą szansę na przetrwanie niż organizmy, które nie posiadają takich „zapasowych” komórek. Te dwa czynniki, zdaniem Mahnera i Bungego, pomagają wyjaśnić dobre funkcjonowanie Metazoa na naszej planecie. Autorzy do swych rozważań obok wewnętrznej funkcji biologicznej, wprowadzają pojęcie zewnętrznej roli biologicznej. Proponują następującą definicję „roli biologicznej”: „Niech b oznacza dowolny biosystem, zapis: a<b oznacza, że a jest podsystemem biosystemu b rodzaju A, a e – supersystem bądź element środowiskowy a lub b. Wtedy rolą biologiczną a w e, lub w odniesieniu do e, jest zbiór wiążących relacji bądź interakcji współdziałań pomiędzy a i e, tj. jego wiążąca struktura zewnętrzna”20. Dla przykładu, jedną ze specyficznych wewnętrznych czynności serca jest wykonywanie rytmicznych skurczów, łącznie z jednoczesnym generowaniem odgłosów, natomiast jego zewnętrzną rolą jest pompowanie krwi21. Mahner i Bunge podkreślają, że obydwa pojęcia, wewnętrznej funkcji i zewnętrznej roli, składają się na ogólne pojęcie funkcji biologicznej22. Przykładowo, kiedy mówimy o funkcji nóg, zazwyczaj myślimy zarówno o fizjologicznych aktywnościach mięśni oraz z nimi związanemu przemieszczaniu się. Podobnie rytmiczne skurcze serca są dla nas interesujące tylko ze względu na rolę, jaką odkrywają w pompowaniu krwi. Obydwa stanowią o działaniu lub funkcjonowaniu badanego systemu, stąd w tym sensie są funkcjami. Autorzy uzupełniają analizę pojęć wewnętrznej funkcji i zewnętrznej roli pojęciem „wartości biologicznej”, a to dlatego, iż biowartość danej cechy będzie miała, w ich ocenie, wyraźny wpływ na jej los w procesie selekcji. Wprowadzają następującą definicję „biowartości”: 20 Tamże, s. 156. Bock i von Wahlert także stoją na stanowisku, że koncepcja roli biologicznej musi być jasno i ostro oddzielona od koncepcji funkcji. Autorzy ci podają następującą definicję roli biologicznej: „W dowolnym zdaniu opisującym cechę organizmu, biologiczne role będą tym rodzajem predykatów, które obejmują wszystkie czynności lub wykorzystania zdolności (kompleksów forma-funkcja) cechy organizmu w jego życiu z zastrzeżeniem odniesienia tych predykatów do środowiska, w jakim żyje organizm”. Bock W.J., Wahlert G. von, dz. cyt., s. 278. Dla wspomnianych autorów kluczowa dla opisu roli biologicznej jest obserwacja organizmu żyjącego w naturalnych warunkach. Opisowy przymiotnik „biologiczny” podkreśla fundamentalną własność roli biologicznej. Rola biologiczna nie może być określona przez obserwacje dokonane w laboratorium lub w innych sztucznych warunkach. Por. tamże, s. 278. 21 Por. Mahner M., Bunge M., Function and Functionalism: a synthetic perspective. Parte 1, http://www.mariobunge.com.ar/articulos/function-and-functionalism-a-synthetic-perspectiveparte-1 [dostęp: 03.09.2013 r.] 22 Por. Bunge M., Treatise on Basic Philosophy. Volume 4..., s. 91. 45 Mirosław Twardowski „Jeśli „a‟ oznacza cechę (…) organizmu „b‟, lub jakiś […] element w środowisku „b‟, to „a‟ ma znaczenie dla „b‟ wtedy i tylko wtedy, gdy posiadanie bądź dostęp do „a‟ umacnia zdolność „b‟ do przechodzenia charakterystycznej dla jego gatunku historii życia. W innym wypadku, „a‟ albo nie ma znaczenia dla „b‟, albo znaczenie to jest znikome” 23. Mahner i Bunge wspominają o alternatywnych definicjach wartości biologicznych24. Jedną z takich alternatyw, której, jak twierdzą, warto się przyjrzeć, jest porównanie biowartości z wydajnością (ang. efficiency). Kolejna definicja jest alternatywą teleologiczną: dla organizmu X wartościowe jest wszystko, co pomaga mu osiągnąć jego cele. Takiej alternatywy nie dopuszczają jednak autorzy, ponieważ, jak twierdzą, nie wszystkim organizmom można przypisać działania mające na celu osiągnięcie konkretnych celów. Wraz z biegiem ewolucji wartość niektórych subsystemów wzrasta, a innych maleje, czasem nawet do takiego stopnia, że zupełnie zanikają25. W drugim z tych przypadków subsystem może zniknąć lub może nie spełniać żadnych funkcji przez setki tysięcy lat. Stąd możliwe jest, że człowiek posiada pewną ilość „skamieniałych” białek, genów, całych komórek, które od dawna nie pełnią żadnej biofunkcji. 3. Adaptacja biologiczna w ujęciu Mahnera i Bungego Pojęcia biofunkcji, bioroli i biowartości pozwalają Mahnerowi i Bungemu wyjaśnić takie terminy, jak „adaptacja” (ang. adaptation) i „adaptalność” (ang. adaptedness). Podkreślają, że z antropomorficznego punktu widzenia ewolucja jest przypadkiem metody prób i błędów, czy też sukcesów i porażek26. Sukces nosi nazwę adaptacji. 3.1. Osiem znaczeń adaptacji Termin „adaptacja” jest wielce niejasny, ponieważ desygnuje kilka różnych, choć powiązanych ze sobą, pojęć. Autorzy wyróżniają szczegółowo osiem różnych znaczeń adaptacji27: „Adaptacja1” – inaczej „adaptacja uniwersalna”28 – odnosi się do faktu, że istota ożywiona nie może istnieć w separacji od swojego 23 Mahner M., Bunge M., Foundations of Biophilosophy…, s. 159. Por. Bunge M., Treatise on Basic Philosophy. Volume 4…, s. 91. 25 Por. tamże, s. 91. 26 Por. tamże, s. 103. 27 Por. Mahner M., Bunge M., Foundations of Biophilosophy…, s. 159-162. 28 Pojęcie „adaptacja uniwersalna” spotykamy także u W.J. Bocka i G. von Wahlerta. W jednej z kluczowych prac tych autorów znajdujemy taką oto krótką charakterystykę analizowanego pojęcia: „Życie, jakie znamy, pojawiło się w wyniku warunków występujących na pierwotnej 24 46 Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego środowiska naturalnego. A zatem, powiedzieć że dany organizm jest przystosowany1, znaczy tyle, co powiedzieć, że żyje on w danym środowisku naturalnym. „Adaptacja2” odnosi się do zmian stopnia wrażliwości danego organu zmysłu w zależności od intensywności bodźca. Przykładem jest przystosowywanie się oka do widzenia w jaskrawym bądź przyćmionym świetle. „Adaptacja3” odnosi się do procesów fizjologicznych, dzięki którym organizm może się przystosować do zmieniającego się środowiska naturalnego. Zdolność ta jest również nazywana „plastycznością” (ang. adaptability). Terminy pokrewne to: „adaptacja fizjologiczna”29, „przystosowanie fenotypowe”, „aklimatyzacja” czy też „modyfikacja”. Adaptacja3 może być odwracalna bądź nieodwracalna. Dla przykładu, ludzie i inne ssaki mogą przystosować się do wyższej wysokości nad poziomem morza przez zwiększenie liczby erytrocytów, co kompensuje mniejszą liczbę tlenu w atmosferze (adaptacja3 odwracalna). Niektóre rośliny, takie jak mniszki, przybierają różne formy, w zależności od wysokości nad poziomem morza, na której rosną (adaptacja3 nieodwracalna). „Adaptacja4” odnosi się do każdego podsystemu biosystemu, który spełnia jakąś rolę biologiczną o pozytywnej biowartości w odniesieniu do pewnych elementów środowiska. Stąd płetwy są adaptacją4 niektórych kręgowców o wodnym trybie życia, a nóżki wszy głowowej są adaptacją4 umożliwiającą wspinanie się po włosach ludzkich. „Adaptacja5” jest pojęciem, które odnosi się do stanu przystosowania danego organizmu do elementów jego środowiska. Adaptacja5 jest Ziemi, i całe życie nadal istnieje ze względu na utrzymywanie się, choć ze zmianami, tego środowiska. Życie nie może istnieć w próżni, oddzielone od otoczenia. Więź między żywymi organizmami a ich środowiskiem jest absolutną własnością życia, własnością, która nie może się zwiększać lub zmniejszać. Własność ta może być określana jako adaptacja uniwersalna”. Bock W.J., Wahlert G. von, dz. cyt., s. 283. 29 Termin „adaptacja fizjologiczna” także pojawia się u cytowanych wyżej autorów. Przywołajmy odnośny fragment z pracy Bocka i Wahlerta, odnoszący się do interesującego nas pojęcia: „Postrzegamy fizjologiczną adaptację jako szczególny przypadek ogólnej zasady mówiącej, że fenotyp jest wyrazem genotypu w danym środowisku. Żadne wyraźne, ostre rozróżnienie nie oddziela rozwojowej labilności i fizjologicznej adaptacji, te dwa zjawiska zawierają się w sobie. Fizjologiczna adaptacja może być ograniczona do zdarzeń, które nastąpiły po zakończeniu rozwoju, biorąc pod uwagę zarówno cały organizm lub szczególną badaną cechę. Rozwojowa labilność istnieje tylko wtedy, gdy funkcja jest w trakcie rozwoju do stanu dojrzałego. Tkanki, które posiadają zdolność do adaptacji fizjologicznej, mają taki sam poziom labilności rozwojowej, jednak wiele cech, które mają dużą labilność rozwojową, nie może ulegać żadnej fizjologicznej adaptacji”. Tamże, s. 284. 47 Mirosław Twardowski często nazywana „adaptalnością”. Jest to również jedno ze znaczeń tradycyjnego terminu „fitness”. Adaptalność jest relacyjną i ilościową własnością danego organizmu, czy, bardziej precyzyjnie, własnością systemu organizm-środowisko. Co za tym idzie, adaptalność danego organizmu może być zmieniona albo przez zmianę w tym organizmie, albo przez zmianę pewnych elementów jego środowiska, albo przez obydwie te rzeczy. Oczywiście, elementy środowiska mogą również zmienić organizm, a organizm może zmienić je. A zatem, pojęcie adaptalności nie zakłada ani pasywnego organizmu, ani statycznego środowiska naturalnego. Gdy stopnie adaptalności dwu lub więcej organizmów są porównywalne, dochodzimy do pojęcia „adaptalności względnej” (ang. relative adaptedness). Aby zastosować pojęcie adaptalności względnej, konieczne jest zaproponowanie konkretnych wartości stopni adaptalności dwóch lub więcej organizmów, które porównujemy: liczy się rozróżnienie na gorsze i lepsze w odniesieniu do niektórych wspólnych elementów środowiska. „Adaptacja6” dotyczy takich cech organizmów, których konkretna rola przyczyniła się do wybiórczego sukcesu ich posiadaczy. W popularnym języku antropomorfologii adaptacje6 to cechy, które zostały „zaprojektowane” przez selekcję naturalną „dla” pewnej roli. Choć wszystkie adaptacje6 w danym środowisku h są też adaptacjami4 w h, nie wszystkie adaptacje4 w h są adaptacjami6 w h. Dla przykładu, nowa cecha powstała w efekcie przypadkowej mutacji lub tylko epifenomenalna powstała w efekcie korelacji pleiotropicznej, może być cechą adaptacyjną4, może ona wkrótce stać się cechą adaptacyjną6. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że są cechy, które są cechami adaptacyjnymi 6, ale nie są cechami adaptacyjnymi4. Dla przykładu, adaptacja6 w odniesieniu do pewnego elementu środowiska e może przestać być adaptacją4, jeśli e zmieni się w e’. Jednakże nie jest to wtedy również adaptacja6, ponieważ przypadek ten odnosi się do dwóch różnych elementów środowiska. Jeśli mówimy o wspólnym elemencie środowiska e, wtedy wszystkie adaptacje6 są adaptacjami4. „Adaptacja7” odnosi się do procesu ewolucji poprzez selekcję naturalną, którego rezultatem są adaptacje6. „Adaptacja8” jest pojęciem operacyjnym adaptacji jako sprawności w sensie sprawności darwinowskiej czy sukcesu reprodukcyjnego. Najwyraźniej adaptacja8 jest co najwyżej wskaźnikiem adaptacji5. Znaczenia adaptacji mające znaczącą wagę dla teorii ewolucji, to, jak twierdzą Mahner i Bunge, pierwsze, czwarte, piąte, szóste i siódme spośród 48 Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego tych naszkicowanych powyżej. Aby uniknąć numerowania, wygodniej, ich zdaniem, byłoby wprowadzić nowe terminy dla najbardziej znaczących pojęć, o których tu mowa. Sugerują rozróżnienie „aptacji” (ang. aptations) (adaptacje4) od „adaptacji” (adaptacje6)30. Aptacja może, ale nie musi, być adaptacją. Dla przykładu, zdolność (normalnego) umysłu ludzkiego do rozpoznawania i rozróżniania setek twarzy specyficznych jest adaptacją wysoce uspołecznionego zwierzęcia. Dla kontrastu, zdolność pisania książek o filozofii biologii nie jest z pewnością adaptacją ludzkiego umysłu, ale aptacją w pewnym środowisku intelektualnym. 3.2. Aptacja a adaptacja By wyjaśnić pojęcie adaptacji4 bądź też aptacji, Mahner i Bunge odwołują się do pojęcia biowartości31. Jeśli T oznacza zbiór chwil czasu, wtedy biologiczna wartość cech rodzaju A dla organizmów rodzaju B w odniesieniu do pewnego elementu środowiska e typu E jest przedstawiona jako funkcja V: A × B ×E ×T → R tak, że dla każdego a w A, b w B, e w E, i t w T, V(a, b, e, t) jest wartością cechy, a dla organizmu b w odniesieniu do pewnego elementu środowiska e w czasie t. Pamiętając, iż wartość ta może sięgać od -1 (maksymalnie niepożądana) do 1 (maksymalnie pożądana), autorzy proponują następującą definicję aptacji: „Cecha a organizmu b jest aptacją w odniesieniu do pewnego elementu środowiska e w czasie t wtedy i tylko wtedy, gdy V(a, b, e, t) > 0”32. Autorzy przyznają, że pojęcie aptacji jest najszerzej używanym pojęciem w biologii. Jako że wartość danej cechy w odniesieniu do pewnego elementu środowiska może być nie tylko pozytywna, ale również zerowa bądź negatywna, autorzy dochodzą do takich pojęć, jak nullaptacja (ang. nullaptation) i malaptacja (ang. malaptation). „Cecha a organizmu b jest nullaptacją w odniesieniu do pewnego elementu środowiska e w czasie t wtedy i tylko wtedy, gdy V(a, b, e, t) = 0”33. Podczas gdy rola biologiczna aptacji jest mniej lub bardziej znacząca, rola biologiczna nullaptacji bardzo często nie ma żadnego znaczenia. Co do pojęcia malaptacji, autorzy wprowadzają następującą definicję: „Cecha a organizmu b jest malaptacją w odniesieniu do pewnego elementu środowiska e w czasie t wtedy i tylko wtedy, gdy V(a, b, e, t) < 0”34. 30 Mahner i Bunge przyjmują to rozróżnienie za: Gould S. J., Vrba E. S., Exaptation – A Missing Term in the Science of Form, Paleobiology, 8 (1982), s. 4-15. 31 Por. Mahner M., Bunge M., Foundations of Biophilosophy…, s. 163. 32 Tamże, s. 163. 33 Tamże. 34 Tamże. 49 Mirosław Twardowski Pojęcie malaptacji pozwala autorom zdefiniować pojęcie malfunkcji35. Sugerują następującą definicję: „Malfunkcjonowanie (ang. malfunctioning) podsystemu a danego organizmu w odniesieniu do pewnego elementu środowiska e w ciągu pewnego okresu τ równa się funkcji lub roli, lub obydwu, w odniesieniu do e w ciągu τ”36. Autorzy podkreślają, że malfunkcja (dysfunkcja) jest pojęciem względnym: co jest malfunkcją w jednym środowisku, niekoniecznie jest też tym samym w drugim. Autorzy zaznaczają, że adaptacje są cechami organizmów, które swą obecną rolę w danym środowisku naturalnym zawdzięczają sukcesowi w selekcji, odniesionemu dzięki posiadaniu tych samych cech przez organizmy przodków w tego samego typu środowisku37. Dana cecha może istnieć z racji niedawnej mutacji lub też może być pleiotropicznie związana z inną cechą38. Cecha taka może być użyteczna, tj. może ona być aptacją, ale jej obecna rola nie zależy od żadnej przeszłej wartości selekcyjnej. Stephen Jay Gould i Elisabeth S. Vrba zaproponowali nazywanie takich cech egzaptacjami, które oni teleologicznie, jak twierdzą Mahner i Bunge, definiują jako „znaki powstałe dla innych użyć (lub też zupełnie nie związane z żadną funkcją), a później kooptowane do ich obecnej roli”39. Aby „oczyścić” propozycję Goulda i Vrby z teleologicznych, jak twierdzą, naleciałości, autorzy proponują następującą definicję: „Niech b i b’ oznaczają organizmy, gdzie b jest przodkiem b’, oraz niech e i e’ oznaczają elementy rodzaju E w środowisku życia b i b’. Dalej, niech a i a’ oznaczają cechy rodzaju A, organizmów b i b’. Na koniec, niech R będzie zbiorem ról biologicznych a w odniesieniu do pewnego e w pewnym czasie t, a R’ zbiorem ról biologicznych a’ w odniesieniu do pewnego e’ w pewnym późniejszym czasie t’. Wtedy a’ jest egzaltacją b’ w odniesieniu do e’ w czasie t’, gdzie t < t’, wtedy i tylko wtedy, gdy (i) cecha a [organizmu] b jest aptacją, nullaptacją lub adaptacją w odniesieniu do e w t; (ii) cecha a’ [organizmu] b’ jest aptacją w odniesieniu do e’ w t’; i (iii) R’ ≠ R”40. 3.3. Aptalność i adaptalność 35 Por. tamże, s. 164. Tamże. 37 Por. tamże, s. 166. 38 Por. tamże, s. 167. 39 Tamże. 40 Tamże. 36 50 Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego Mahner i Bunge do swych rozważań dotyczących zagadnień związanych z adaptacją biologiczną wprowadzają także pojęcia „aptalności” (ang. aptedness) i „adaptalności” (ang. adaptedness). Wprowadzone rozróżnienie na aptację i adaptację, powoduje, podkreślają, iż podstawowe ontologiczne pojęcie adaptacji1 nie powinno być nazywane „adaptacją uniwersalną”41. Żadna skomplikowana rzecz nie jest w stanie istnieć w każdym środowisku, tj. powszechnie. To, do czego odnosi się „adaptacja uniwersalna”, to podstawowa relacyjna własność danej cechy, będącej aptowaną do pewnego środowiska. Dlatego też, jak zauważają autorzy, wspomniane pojęcie powinno być nazywane „minimalną aptalnością” (ang. minimal aptedness) bądź „podstawową aptalnością” (ang. basic aptedness). Ponieważ minimalna aptalność danej rzeczy będzie zależeć od różnych własności w różnych środowiskach, nie możemy, zdaniem autorów, zdefiniować pojęcia minimalnej aptalności dla wszystkich rzeczy. Możemy tylko sformułować kryterium minimalnej aptalności: jakaś rzecz b jest minimalnie zaaptowana w odniesieniu do elementów środowiska rodzaju E w ciągu τ. Na szczęście, zauważają autorzy, jesteśmy w lepszej pozycji, jeśli chodzi o kategorię bytów ożywionych42. Możemy się tu odnieść do pewnych własności, które leżą u podłoża przetrwania danego biosystemu w danym środowisku. Co więcej, możemy założyć, jak twierdzą, że poza pierwszym (pierwszymi) systemem (systemami) ożywionym (ożywionymi) na naszej planecie, będzie tam przynajmniej kilka adaptacji pośród tych wartości. To pozwala nam na użycie tradycyjnego terminu „adaptalność” zamiast neologizmu „aptalność”. Dlatego też autorzy proponują następującą definicję: „Biosystem b jest za(ad)aptowany w odniesieniu do elementów jego środowiska E, jeśli odniesiony do elementów w E, może przeprowadzać wszystkie funkcje z listy w POSTULACIE 1. w stopniu przynajmniej minimalnym”43. Wykorzystując pojęcie biowartości autorzy stwierdzają, że biosystem jest minimalnie zaadaptowany do elementów swojego środowiska wtedy i tylko wtedy, gdy biowartość każdego z tych elementów jest ≥ 044. Minimalnie zaadaptowane biosystemy mają skłonność, podkreślają Mahner i Bunge, do wywierania swoich biofunkcji i bioról z różnym stopniem intensywności i efektywności. Innymi słowy, jeśli dany biosystem jest w stanie przetrwać, jego wydolność (ang. performance) będzie różnić się w odniesieniu do poszczególnych funkcji i ról. Co więcej, zdaniem 41 Por. tamże, s. 168. Por. tamże. 43 Tamże. 44 Por. tamże. 42 51 Mirosław Twardowski autorów, te poszczególne wydolności decydują o wydolności całości. Zgodnie z tym, autorzy definiują pojęcie adaptalności w następujący sposób: „(Całościowa) adaptalność organizmu b w odniesieniu do elementów jego środowiska E w ciągu okresu τ to stopień (całościowego) przystosowania i wydolności b w odniesieniu do elementów jego środowiska E w ciągu τ jako rezultat współdziałania wszystkich jego aptacji, nullaptacji i malaptacji”45. Autorzy podkreślają, że w przeciwieństwie do adaptalności minimalnej, (całościowa) adaptalność jest pojęciem jakościowym46. A zatem, możemy wymagać, by wartość całościowej adaptacji danego organizmu mogła być przedstawiona za pomocą liczby rzeczywistej α mieszczącej się w przedziale od 0 do 1, bądź, bardziej dokładnie, 0 < α ≤ 1. Jako że pojęcie adaptalności odnosi się do istot ożywionych, wartość 0 jest wyłączona, ponieważ sprowadza się ona do bytów nieżywionych. W naturze, wartość 1 rzadko będzie osiągana, ponieważ równa się ona optymalności bądź perfekcji. Co więcej, podkreślają Mahner i Bunge, wartość 1 adaptalności jest bardzo mało prawdopodobna, ponieważ jakakolwiek zmiana czy to w organizmie, czy to w środowisku, czy też w obydwu, byłaby natychmiast niekorzystna dla wspomnianego organizmu, a zatem zmniejszyłaby jego adaptalność. To jest, zdaniem autorów, powód, dla którego ekologicznie (nadmiernie) wyspecjalizowane organizmy są często ewolucyjnie skazane na zagładę. 4. Zakończenie Mahner i Bunge, chcąc podkreślić oryginalność własnych rozstrzygnięć, także w kontekście omawianej kwestii adaptacji biologicznej, często formułują zarzuty pod adresem innych alternatywnych ujęć. Nie zawsze ich krytyka jest uzasadniona. Aby nie być gołosłownym, podajmy konkretny przykład takiej bezzasadnej krytyki. Czy rzeczywiście jest tak, jak twierdzą autorzy, że definicja egzaptacji Goulda i Vrby zawiera konotacje teleologiczne? Aby się o tym przekonać, sięgnijmy do tekstu źródłowego i przywołajmy kluczowe fragmenty, odnoszące się do omawianego pojęcia. Gould i Vrba piszą: „Sugerujemy, by (…) cechy, które ewoluowały do innych zastosowań (…), a następnie zostały dostosowane do obecnych ról, nazywać egzaptacjami. (…) Są odpowiednie do ich obecnej roli, stąd aptus, ale nie były one do niej przeznaczone, i dlatego nie są ad aptus, lub ukierunkowane ku fitness. Zawdzięczają swoje fitness do obecnych cech z innych powodów, dlatego właśnie »pasuje« w związku z ich formą, lub 45 46 Tamże, s. 168. Por. tamże, s. 169. 52 Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego »aptus ex«. Szwy ssaków są egzaptacją do porodu. Adaptacje mają funkcje; egzaptacje – skutki. Ogólne, statyczne zjawisko dopasowania powinno być nazywane aptacją, nie adaptacją”47. W zacytowanym wyżej fragmencie, podobnie jak w całym artykule, nie tylko że nie pojawia się słowo „teleologia” czy „teleonomia”, ale nie ma, naszym zdaniem, nawet najmniejszych „śladów” takiej perspektywy w wyjaśnianiu pojęcia egzaptacji. Mimo pojawiających się w analizach nie do końca jasnych pojęć, sformułowań czy nieuzasadnionych krytyk pod adresem innych ujęć, naszym zdaniem, koncepcja adaptacji Mahnera i Bungego dobrze wpisuje się w trwającą od wieków do dziś dyskusję wokół tego ważnego filozoficzno-biologicznego pojęcia i implikowanych przez nie, doniosłych dla biologii i jej filozofii, tematów. Nie ma pojedynczej uniwersalnej koncepcji funkcji, stąd podjęta przez autorów próba szczegółowej analizy i usystematyzowania różnorodnych pojęć adaptacji i pojęć pokrewnych wymaga docenienia i podkreślenia. To nowatorskie w wielu punktach ujęcie problematyki adaptacji biologicznej, nasączone wieloma nowymi atrakcyjnymi pojęciami, rozróżnieniami, definicjami i okraszone pouczającymi przykładami, pozwala nam lepiej zrozumieć pojęcie adaptacji biologicznej i równocześnie skłania do dalszych pogłębionych badań. Literatura Mahner M., Bunge M., Foundations of Biophilosophy, Springer, Berlin 1997. Godfrey-Smith P., Philosophy of biology, Princeton University Press, Princeton/Oxford 2014. Jura C., Adaptacja, [w:] Otałęga Z. (red.), Encyklopedia biologiczna, t. 1, Wyd. Opres, Kraków 1998. Millikan R. G., Funkcje biologiczne – dwa paradygmaty, przeł. Klimczyk J., Przegląd Filozoficzno-Literacki, 2-3 (2011). Prior E. W., What is Wrong with Etiological Accounts of Biological Function?, Pacific Philosophical Quarterly, 66 (1985). Bunge M., Emergence and Convergence. Qualitative Novelty and the Unity of Knowledge, University of Toronto Press, Toronto 2003. Ruse M., Teleology Redux, [w:] Agassi J., CohenR. S. (red.), Scientific Philosophy Today. Essays in Honor of Mario Bunge, D. Reidel Publishing Company, Dordrecht 1982. 47 Gould S. J., Vrba E. S., dz. cyt., s. 6. 53 Mirosław Twardowski Bock W. J., von Wahlert G., Adaptation and the Form-Function Complex, Evolution, 19 (1965). Bunge M., Treatise on Basic Philosophy. Volume 4. Ontology II: A World of Systems, D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, Boston, London 1979. Mahner M., Bunge M., Function and Functionalism: a synthetic perspective. Parte 1, http://www.mariobunge.com.ar/articulos/function-and-functionalism-asynthetic-perspective-parte-1. [dostęp: 03.09.2013 r.] Gould S. J., Vrba E. S., Exaptation – A Missing Term in the Science of Form, Paleobiology, 8 (1982). Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego Streszczenie Celem artykułu jest zaprezentowanie niemieckiego biologa Martina Mahnera i argentyńskiego filozofa Mario Bungego koncepcji adaptacji biologicznej. Ogólnie rzecz ujmując, przez pojęcie adaptacji należy rozumieć przystosowanie się żywego organizmu do zmian, które zachodzą w środowisku naturalnym. Zagadnienie to jest przez wspomnianych badaczy omawiane przez pryzmat ich ustaleń dotyczących pojęć funkcji, roli i wartości. W szczególności, pojęcia biofunkcji, bioroli i biowartości pozwalają autorom wyjaśnić takie terminy, jak adaptacja (ang. adaptation) i adaptalność (ang. adaptedness). Mahner i Bunge podkreślają, że ewolucja jest przypadkiem metody prób i błędów, czy też sukcesów i porażek. Sukces nosi nazwę adaptacji. W ocenie przywoływanych autorów, termin „adaptacja” jest wielce niejasny, ponieważ desygnuje kilka różnych, choć powiązanych ze sobą, pojęć. Wyróżniają szczegółowo osiem różnych znaczeń adaptacji. Ich analizy, z uwagi na centralnie umieszczone pojęcie adaptacji, wpisują się wyraźnie w perspektywę ewolucyjną wyjaśniania funkcjonalnego. Nie zawsze biolodzy, analizując podstruktury organizmu, przyjmują perspektywę ewolucyjną. W takich dyscyplinach, jak np. fizjologia, analiza funkcji podstruktur bardzo rzadko jest przeprowadzana w kontekście rozważań dotyczących adaptacji i przystosowania organizmu do zmiany warunków. Wyjaśnianie funkcjonalne ma wówczas ewidentnie zupełnie innych charakter. Nowatorskie ujęcie problematyki adaptacji biologicznej w publikacjach Mahnera i Bungego, nasączone wieloma nowymi atrakcyjnymi pojęciami, rozróżnieniami, definicjami i okraszone pouczającymi przykładami, pozwala nam lepiej zrozumieć pojęcie adaptacji biologicznej i równocześnie skłania do dalszych pogłębionych badań. 54 Mirosław Twardowski1 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej 1. Wstęp Kategorię redukcji w biologii można rozpatrywać na trzech różnych poziomach: ontologicznym (światopogląd), metodologicznym (strategie badawcze) i epistemologicznym (relacja między teoriami różnych poziomów organizacji)2. Argumenty redukcjonistów często zawierają „mieszaninę” postulatów z trzech wyżej wymienionych poziomów. Redukcjonizm ontologiczny przyjmuje, że każdy poszczególny układ biologiczny składa się wyłącznie z cząsteczek i ich interakcji3. W tym ujęciu zaprzecza się swoistości biologicznej i istnieniu odrębnych praw biologicznych4. Ten rodzaj redukcjonizmu, często nazywany fizykalizmem, zakłada, że każdy proces biologiczny jest metafizycznie identyczny względem pewnego konkretnego procesu fizykochemicznego5. Prawa inne niż fizykochemiczne są tylko pozornie inne lub są jakimś „splotem” praw fizykochemicznych6. Redukcjonizm ontologiczny zawdzięcza swój wzrost nowoczesnej fizyce, a wywodzi się z filozofii starożytnych Greków głoszącej, że wszystko stworzone jest z ziemi, powietrza, ognia i wody lub atomów7. Redukcjonizm ontologiczny, zakładający, że całości składają się z fizykochemicznych części i rozwinęły się z nich, a więc określane są przyczynowo właściwościami tych części i interakcjami między nimi, nie 1 E-mail: [email protected], Zakład Polityki Regionalnej i Gospodarki Żywnościowej, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski, www.ur.edu.pl. 2 Por. Bergandi D., Blandin P., Holism vs. Reductionism: Do Ecosystem Ecology and Landscape Ecology Clarify the Debate?,ActaBiotheoretica, 46 (1998), s. 205-206. 3 Por. tamże, s. 206. 4 Por. Zięba S., Mechanicystyczna koncepcja życia u Jacques’a Monoda, Roczniki Filozoficzne, 29 (1981), s. 77. 5 Por. Brigandt I., Love A., Reductionism in Biology, [w:] Zalta E.N. (red.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2010 Edition), http://plato.stanford.edu/archives/fall2010/entries/molecular-biology. [dostęp: 13.06.2015 r.] 6 Por. Zięba S., dz. cyt., s. 77. 7 Por. Kauffman S., Beyond Reductionism: Reinventing The Sacred, Zygon, 42 (2007), s. 906. 55 Mirosław Twardowski budzi dziś większych kontrowersji i jest wyjściową postawą dla wielu współczesnych filozofów i biologów8. Redukcjonizm metodologiczny wychodzi z założenia, że układy biologiczne najlepiej badać jest na najniższym możliwym poziomie oraz że badania doświadczalne powinny być ukierunkowane na odkrywanie przyczyn molekularnych i biochemicznych9. Typowym przykładem tego typu strategii jest rozkład złożonego systemu na części. Biolog może badać części komórkowe organizmu w celu zrozumienia jego zachowania jako całości albo też badać biochemiczne składniki komórki, aby zrozumieć jej właściwości. Redukcjonizm epistemologiczny przyjmuje, że wiedza na temat jednej dziedziny nauki może być zredukowana do innej10. Kategoria redukcji epistemologicznej obejmuje pytania o to, jak różne dyscypliny i teorie biologiczne są ze sobą powiązane oraz jak sama biologia ma się do fizyki i chemii. Najwięcej kontrowersji wśród współczesnych biologów i filozofów budzą dwie ostatnie z wymienionych kategorie redukcjonizmu. 2. Czy istnieje „swoistość biologiczna” – odpowiedź z perspektywy redukcjonizmu ontologicznego Dla K.F. Schaffnera systemy biologiczne to po prostu systemy chemiczne i w konsekwencji biologia jest niczym więcej, jak chemią11. Mówi o tym sformułowana przez niego biologiczna zasada redukcji, która ma być prawdziwa nie tylko w genetyce, ale również w innych teoriach biologicznych. Zasadę tę Schaffner formułuje następująco: „(…) w organizmie zbudowanym z chemicznych składników zachowanie organizmu jest funkcją wyizolowanych składników z dodatkiem wewnętrznej struktury tych składników o podłożu topologicznym”12. Pojęcie „wewnętrzna struktura o podłożu topologicznym” wskazuje na chemiczne ułożenie przestrzenne, tak jak w przypadku efektu dźwigni w kościach oraz wpływu jednej grupy molekuł na inną podobny do tego w systemie enzymów hormonalnych. W przekonaniu Schaffnera, liczne eksperymenty w zakresie mutagenezy oraz eksperymenty w zakresie spontanicznej syntezy aminokwasów jedno8 Por. Looijen R. C., Holism and Reductionism in Biology and Ecology: the Mutual Dependence of Higher and Lower Level Research Programmes, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht 2000, s. 37. 9 Por. Brigandt I., Love A.,dz. cyt. 10 Por. Tamże. 11 Por. Schaffner K.F., The Watson-Crick Model and Reductionism, The British Journal for the Philosophy of Science, 20 (1969), s. 327. 12 Tamże. 56 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej znacznie wskazują, że struktura żywych cząsteczek jest wynikiem współdziałania wielu systemów fizycznych i chemicznych13. „Nigdzie – pisze Schaffner – nie ma jakiegokolwiek dowodu na to, że istnieje coś jedynego w swoim rodzaju w odniesieniu do tych systemów – coś, co uczyniłoby z biologii naukę niezależną, która byłaby nieredukowalna do poziomu fizyki i chemii”14. M. Ruse krytykuje główne argumenty antyredukcjonistów za autonomią biologiczną15. Pierwszy odwołuje się do wyjątkowości zjawisk biologicznych. Wskazuje, że wszystkie przedmioty badań biologicznych, komórki, organizmy, grupy, są unikalne. Twierdzą także, że nauki fizykalne mogą zajmować się jedynie powtarzalnymi, nieunikalnymi zjawiskami. Ruse wskazuje, że siła tego argumentu spoczywa na zacieraniu kilku sensów „niepowtarzalności”. Co prawda, w pewnym sensie zjawiska biologiczne są unikatowe i w pewnym sensie teorie fizykochemiczne nie mogą uporać się z wyjątkami, ale wyjątkowość zawarta w tych dwóch przypadkach jest różnego rodzaju. Wszystko jest wyjątkowe, jeśli wszystko ma swoje własne współrzędne czasoprzestrzenne. Nauki fizykalne rozważają tylko właściwości, dzielone przez więcej niż jedną rzecz. Jednak sami biolodzy abstrahują od unikalnego i rozważają także nieunikalne aspekty. Ruse odwołuje się do przykładu genu Mendla. Jedną z uderzających cech genu jest to, że szczególny przypadek może być powielany przez nieskończoną ilość razy, a wszystkie przypadki są niemal identyczne. Jeśli przekażę synowi gen powodujący niebieskie oczy, klasyczna genetyka Mendla postuluje, że jego gen i mój gen są tego samego gatunku. Nie są one mniej lub bardziej podobne, raczej, tak ja dwa atomy wodoru, są nie do odróżnienia. Paradoksalnie, biolodzy molekularni rozróżniają geny nierozróżnialne przez klasyczną genetykę. „W związku z tym – konkluduje Ruse – sugeruję, że popularne argumenty organizmalne oparte na wyjątkowości biologicznej, mogą w rzeczywistości być wyjątkowością zjawisk biologicznych, które nie hamują zupełnej molekularyzacji biologii. Z jednej strony, nawet obecnie, fizyka i chemia mogą sobie dać radę z wyjątkowymi zdarzeniami (poprzez usunięcie). Z drugiej strony, biologia sama w sobie musi odejść od wyjątkowych rzeczy i dać sobie radę ze zwykłymi regularnościami”16. Kolejny argument antyredukcjonistów, krytykowany przez Ruse‟a, obraca się wokół historycznej natury zjawisk organicznych 17. Z jednej 13 Por. tamże, s. 344. Por. tamże, s. 345. 15 Por. Ruse M., The Philosophy of Biology, Hutchinson University Library, London 1973, s. 210. 16 Tamże, s. 210-211. 17 Por. tamże, s. 211-212. 14 57 Mirosław Twardowski strony, nie można zaprzeczyć, że koncepcje biologiczne mają wspólny element historyczny, nie do odnalezienia w koncepcjach fizyki i chemii. Przykładem jest pojęcie „woda”. Aby powiedzieć, że coś jest wodą, zazwyczaj nie mówi się nic o historii wody. Nie wiemy na przykład, czy została uzyskana przez spalanie wodoru w tlenie lub metanu w tlenie, lub w jakikolwiek inny sposób. Z innej strony, powiedzieć, że coś jest, na przykład, zygotą, to powiedzieć nam coś o jej historii. Jest to komórka powstała poprzez połączenie dwóch innych komórek, które pochodzą z dwóch różnych organizmów. Jeśli nie powstało w ten sposób, nie jest zygotą. Podobnie powiedzenie, że coś jest członkiem Homo sapiens, to powiedzenia nam czegoś o jego historii. Między innymi musiało zostać urodzone przez innego przedstawiciela Homo Sapiens, inaczej nie mogłoby być członkiem Homo sapiens. Stąd wydaje się, że biologia stara się wziąć pod uwagę historyczny wymiar rzeczy, który analizuje w sposób, jakiego nie uświadczymy w fizyce lub chemii. Ruse nie zgadza się z twierdzeniem, że pojęcia fizyki nigdy nie „kierują oka” ku przeszłości18. Rozważa jako przykład zjawisko zwane „histerezą”. Gęstość strumienia pierścienia Rowlanda w materiale ferromagnetycznym posiada funkcję nie tylko natężenia pola magnetycznego w danym momencie, ale także dawną historię pierścienia. Aby powiedzieć coś o gęstości strumienia i natężeniu pola magnetycznego, należy powiedzieć coś o historii pierścienia. Według Ruse‟a nie ma żadnego logicznego powodu, by uważać, że jedynie biologiczny obszar badań ma wymiar historyczny. Uzupełnieniem tego argumentu jest kolejny, oparty na fakcie, że nawet biolodzy wydają się rozważać niehistoryczne aspekty zjawisk biologicznych19. Przykładem jest zygota, gdzie aspekt historyczny mógłby zostać całkowicie porzucony. To, co będzie wymagane zamiast tego, to biochemiczno-morfologiczny opis komórki w pytaniu, co odróżnia je od innych komórek. Ruse uważa, że można oczekiwać spotkania dzisiejszej niehistorycznej fizyki i chemii z dzisiejszą, dość historyczną biologią20. Cząsteczka DNA jest w pewnym sensie czysto chemiczna i dlatego w tym samym sensie, niehistoryczna. Jednakże żadna cząsteczka DNA nie została zsyntezowana w całości bez pomocy innych cząsteczek. Dlatego powiedzieć, że coś jest DNA, to w innym sensie powiedzieć coś o jego przeszłości, a mianowicie, że inna cząsteczka DNA była zaangażowana w proces jej tworzenia. 18 Por. tamże, s. 212. Por. tamże, s. 212-213. 20 Por. tamże, s. 213. 19 58 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej B.-O.Küppers zastanawia się, czy w ogóle można sformułować katalog niezbędnych właściwości życia, który decydowałby o jego jakościowej różnicy wobec bytów nieożywionych21. Analiza porównawcza żyjących organizmów wykazuje, że wszystkie stworzenia charakteryzują się dwoma właściwościami: posiadają (i) przemianę materii oraz (ii) zdolność do samo produkcji. Jeśli z kolei dodamy do analizy ewolucję organizmów żywych, jako trzecią właściwość (ii) możemy dodać zmienność, jako konsekwencję niewyraźnej, to znaczy niedokładnej samo-reprodukcji. Zdaniem Küppersa, te kryteria – metabolizm, samo-reprodukcja oraz zmienność – w zasadzie wystarczają, by scharakteryzować prymitywne organizmy żywe. Küppers nie uważa jednak, by powyższe charakterystyczne cechy żywego organizmu stanowiły nieodzowne bądź wystarczające, to znaczy w tym zakresie pełne, niezbędne kryteria oddzielające układy ożywione od nieożywionych. W tym kontekście wskazuje na dwa realne obiekty, które z jednej strony posiadają wymienione kryteria, z drugiej jednak strony jednoznacznie nie należą do kategorii bytów ożywionych. Pierwszym z nich jest kryształ. Przy krystalizacji w roztworze nasyconym odpowiednie molekuły muszą połączyć się w odpowiedni sposób, by stworzyć samorodek krystalizacyjny. Na powierzchni tej struktury gromadzą się kolejne molekuły, przy czym struktura siatki krystalizacji wskutek właściwości matrycy zostaje reprodukowana. W ten sposób uwidacznia się makroskopowo periodycznie mikrostruktura kryształu. Zaobserwować tutaj można pewną formę samo-reprodukcji. Wraz z krystalizacją postępujące, miejscowe przybieranie molekularnej siatki jest wyrównywane z przejęciem energii z fazy krystalizacyjnej roztworu nasyconego. W efekcie można zaobserwować tutaj prymitywną formę przemiany energii, to znaczy metabolizmu. W efekcie dochodzi przy analogii w reprodukcji żywych struktur podczas formowania się kryształu do błędu struktury siatki, można powiedzieć, że dochodzi do: mutacji. Zdaniem Küppers, przykład ten udowadnia, że trzy definicje dotyczące fenomenu „życia” przy tworzeniu się kryształu mają zastosowanie, spełniając niezbędne kryteria, lecz nie są wystarczające by móc oddzielić od siebie systemy ożywione oraz nieożywione. Inny przykład, na który powołuje się Küppers, to wirusy. W związku z tym, że nie posiadają one autonomicznej przemiany materii, spełniają one kryteria organizmu żywego tylko w obrębie komórki macierzystej. Wybiegając poza komórkę macierzystą, zachowują się one jak nieożywione struktury krystaliczne. Wirusy przyjmują w tej sytuacji 21 Por. Küppers B.-O., Einleitung. Inwieweit lassen sich die Lebenserscheinungen physikalischchemisch erklären?, s. 11-12, [w:] Küppers B.-O. (red.), Leben = Physik + Chemie? Das Lebendige aus der Sicht bedeutender Physiker, Piper, München 1987. 59 Mirosław Twardowski typowy status hybrydowy pośród obiektów ożywionych oraz nieożywionych, dzięki czemu można przypuszczać, że przejście pomiędzy obiektami ożywionymi oraz nieożywionymi jest praktycznie płynne. „Pojawiający się tutaj trudny problem zdefiniowania fenomenu »życia« – konkluduje Küppers – odzwierciedla bezpośrednio problematykę redukcjonizmu. Jeśli wyjdziemy z założenia, że wszystkie procesy życiowe można całkowicie zdefiniować przy pomocy fizyki oraz chemii, to dojdziemy do wniosku, że przejście pomiędzy obiektami ożywionymi oraz nieożywionymi jest płynne. To z kolei z logicznego punktu widzenia oznaczałoby, że wyznaczenie niezbędnych oraz wystarczających kryteriów definiujących fenomen »życia« jest niemożliwe”22. 3. Czy wszystkie zjawiska biologiczne można wyjaśnić za pomocą praw fizyki i chemii? – odpowiedź z perspektywy redukcjonizmu metodologicznego Historia biologii naznaczona jest stałą opozycją między redukcjonistami a antyredukcjonistami23. Przez bardzo długi okres czasu wydawało się, że nauki biologiczne były oporne na analityczne metody nauki24. Jest to jednym z powodów wolnego postępu w naukach biologicznych, w przeciwieństwie do nauk fizycznych. Wszystko zmieniło się wraz z rozwikłaniem struktury DNA, które otworzyło drzwi do rozwoju biologii molekularnej. Jedną z metod wyjaśniania w biologii okazało się być powiązanie struktury i zdarzeń na jednym poziomie z tymi na niższych poziomach25. Na przykład enzymy inicjujące i pośredniczące wewnętrznym procesom fizycznym i chemicznym zaczęto tłumaczyć przez specyfikację enzymów zawartą w DNA, strukturę i właściwości molekuł DNA26. Jest to oczywiście dobrze znana zasada redukcjonizmu. Od tej pory w biologii molekularnej miał miejsce ogromny postęp, potwierdzony przez syntezę laboratoryjną aminokwasów i białek, a nawet samego DNA. W efekcie kilku prominentnych biologów, a wśród nich m.in. Francis Crick, Jacques Monod czy Edward O. Wilson, zaczęli wierzyć, że „tajemnica” życia nareszcie została „złamana”. J. Monod, francuski naukowiec, laureat Nagrody Nobla, to jeden z najbardziej głośnych i żarliwych zwolenników stosowania w badaniach 22 Tamże, s. 12. Por. Kitcher P., 1953 and All That. A Tale of Two Sciences, The Philosophical Review, 93 (1984), s. 369. 24 Por. Wanjohi G., Monod’s Biological Reductionism, Thought and Practice, 2(1975), s. 67. 25 Por. Simpson G.G., This View of Life. The World of an Evolutionist, Harcourt/Brace and World, New York 1964, s. 109-110. 26 Por. tamże, s. 110. 23 60 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej metodologii redukcjonistycznej. W swej książce Le hasard et la nécessite Monod w kontekście osiągnięć biologii molekularnej snuje rozważania nad „sekretem życia” i argumentuje, że życie jest w pełni wytłumaczalne jako zjawisko fizykochemiczne. Przekonuje, że dzięki biologii molekularnej tajemnica życia jest dziś odsłonięta w przeważającej części. „Niczego podobnego – pisze – nie było w nauce w okresie poprzedzającym powstanie biologii molekularnej. »Tajemnica życia« mogła się wtedy wydawać niedostępna w samej swej istocie. Dzisiaj jest ona w znacznej części poznana”27. Istota życia tkwi w strukturze cząsteczek białka. Monod proponuje redukcjonistyczny program, to znaczy program, który próbuje tłumaczyć epigenetyczny rozwój organizmu, odwołując się do struktury białka globularnego i jego stereospecyficznych własności. Program składa się z następujących kroków28: zwijanie polipeptydu, aby dostarczyć globularnych struktur, posiadających właściwości oddziaływań stereoskopowych; asocjacyjne interakcje pomiędzy białkami albo pomiędzy białkami a pewnymi innymi elementami, aby utworzyć organelle komórkowe; interakcje między komórkami, aby utworzyć tkanki i organy; na wszystkich etapach ma miejsce koordynacja i różnicowanie chemicznych aktywności przez interakcje typu allosterycznego. „Na wszystkich tych etapach – pisze Monod – pojawiają się struktury wyższego rzędu i o nowych funkcjach, które, jako rezultaty spontanicznych oddziaływań między produktami etapu poprzedzającego, wykazują (…) ukryte możliwości poziomów poprzednich. Cały determinizm zjawiska ma ostatecznie swoje źródło w informacji genetycznej reprezentowanej przez sumę interpretowanych lub ściślej filtrowanych przez początkowe warunki sekwencji polipeptydowych”29. G. Wanjohi, sam zdeklarowany redukcjonista, nie zgadza się z Monodem twierdząc, że tajemnica życia kryje się nie w globularnych białkach, ale w DNA. „Nieważne – pisze Wanjohi – jak »poznawcze« albo »demoniczne« te białka mogą wydawać się w swoich katalitycznych, regulatorowych i epigenetycznych funkcjach, one tylko pożyczyły albo przekazały moce. Najważniejszym źródłem właściwości tych białek jest DNA. Ma to dlatego w sposób właściwy przybliżyć nas do problemu statusu naszej obecnej wiedzy o DNA i informacji genetycznej, aby zobaczyć, czy tak naprawdę życie zredukowano do poziomu fizycznego 27 Monod J., Przypadek i konieczność. Esej o filozofii biologii współczesnej, przeł. Bukowski J., Biblioteka Głosu, Warszawa 1979, s. 4. 28 Por. tamże, s. 63. 29 Tamże, s. 63. 61 Mirosław Twardowski i chemicznego. Jest to tym bardziej niezbędne ponieważ, zgodnie z centralnym dogmatem biologii molekularnej, tłumaczenie informacji genetycznej jest ukierunkowane: z DNA do białek i nie odwrotnie”30. M. Ruse krytykuje argument antyredukcjonistów, że metody fizykochemiczne „nie radzą sobie” z porządkiem biologicznym31. Nie może być wątpliwości, że zjawiska biologiczne, od genów na chromosomie do członków gatunków, są wysoce zorganizowane. Wielu autorów podchwyciło ten fakt i stwierdziło, że stanowi to zbyt wielkie wyzwanie dla fizyki oraz chemii, dlatego biologia na zawsze musi pozostać nauką autonomiczną. W odpowiedzi, Ruse zauważa, że fizyka i chemia także zwracają uwagę na porządek. Jako przykład rozważa prawa rządzące prądami przechodzącymi przez rezystory. Jeśli jeden ma dwa rezystory R1 i R2 i nie umieszczono ich w serii, to ich łączny opór jest określany przez wzór: R = R1 + R2 Z drugiej strony, jeśli te same rezystory zostaną umieszczone równolegle, to ich łączny opór jest określany przez wzór: 1/R= 1/R1+ 1/R2 Porządek jest wyraźnie czymś, co odgrywa istotną rolę w myśleniu fizyków – konkluduje Ruse. Ruse stoi na stanowisku, że metodami fizyko-chemicznymi można bez przeszkód badać uporządkowane zjawiska biologiczne. Pisze: „(…) śmiesznym byłoby powiedzieć, że fizyka i chemia, a szczególnie biologia molekularna, są niewrażliwe na ten porządek. Przeciwnie. Biologia molekularna bada porządek materiału dziedzicznego komórki, aż do pojedynczej pary nukleotydów. Jak możemy zauważyć, najważniejszym założeniem genetyki molekularnej jest to, iż cząsteczka DNA zawiera cztery rodzaje zasad, a fantastyczna ilość informacji może zostać spakowana do cząsteczki DNA ze względu na niemal nieskończoną ilość kolejności, w jakich te zasady mogą zostać układane w cząsteczce. Stąd, temu samem porządkowi więcej uwagi poświęci biolog molekularny, aniżeli biolog nie-molekularny”32. B.-O.Küppers w wyjaśnieniu fenomenu życia w pełni sprawdza się redukcjonistyczny program badawczy. Pisze: „We wszystkich w sposób odpowiedni zbadanych procesach życiowych nie ma jakichkolwiek oznak wskazujących na to, że prawa fizyki oraz chemii w ich znanych nam formach nie wystarczają, by móc wyjaśnić systemy żywe”33. Zdaniem 30 Wanjohi G., dz. cyt., s. 70-71. Por. Ruse M., dz. cyt., s. 214-215. 32 Tamże, s. 215. 33 Küppers B.-O., dz. cyt., s. 17-18. 31 62 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej Küppersa nie istnieje program, który byłby alternatywą dla redukcjonistycznego programu naukowego. Nawet kategoria emergencji, często przywoływana przez krytyków redukcjonizmu, nie może być użyta przeciwko zasadności redukcjonistycznego programu badawczego, gdyż od dawna, jak twierdzi, jest fizykochemicznym elementem modeli definicyjnych34. Przykład występowania zjawiska emergencji w fizyce Küppers znajduje m.in. w nauce o elektryczności. W zależności od tego, czy w obwodzie elektrycznym dwa elementy podłączymy jeden za drugim, czy równolegle, w efekcie otrzymamy różne opory całkowite. Przy przełączeniu serii otrzymamy opór całkowity przy pomocy zwykłej addycji, z kolei w przypadku przełączeń równoległych opór całkowity otrzymamy po zsumowaniu oporów wzajemnych. Zdaniem Küppersa przykład ten ukazuje w kontekście systemów nieożywionych, że właściwości całego systemu nie da się określić tylko przy pomocy pełnej znajomości poszczególnych części składowych systemu. Jako dodatkową informację w omawianym przypadku potrzeba jeszcze schematu połączeń. Fenomen emergencji występuje również w innym fizykalnym przypadku systemu nieożywionego, gdzie jest widoczny jeszcze wyraźniej: w celu uzyskania obwodu rezonansowego w głównej mierze potrzeba cewki oraz kondensatora. Rezultatem funkcji pełnego systemu jest kwalitatywnie całkowicie nowy fenomen, a mianowicie fenomen elektrycznych drgań, którego nie da się przewidzieć, znając tylko działanie pojedynczych części składowych systemu. W fizyce – konkluduje Küppers – co udowadniają oba powyższe przykłady, pojęcie systemowe znane jest już od dawna. Fenomen emergencji jest fenomenem naszego realnego świata, z którym spotykamy się na poziomie opisu naukowo-przyrodniczego, a nie charakterystycznymi właściwościami systemów żywych. 4. Czy genetyka klasyczna może być zredukowana do genetyki molekularnej i biochemii? – odpowiedź z perspektywy redukcjonizmu epistemologicznego Związek pomiędzy teoriami ustalono z czasem poprzez pokazanie, że zasady pewnych teorii lub gałęzi nauki mogą być wyjaśnione przez zasady innych teorii lub nauki, która jest bardziej ogólnikowa35. Mniej ogólne gałęzie nauki, nazywane naukami wtórnymi, zostały zredukowane do bardziej ogólnych nauk podstawowych. Redukcja jednej gałęzi nauki do innej upraszcza i ujednolica naukę. Redukcja jednej teorii lub gałęzi nauki do innej wielokrotnie miała miejsce w historii nauki. W ciągu ostatnich stu 34 35 Por. tamże, s. 23-25. Por. AyalaF. J., Biology as an Autonomous Science, American Scientist, 56 (1968), s. 208. 63 Mirosław Twardowski lat kilka gałęzi fizyki i astronomii zostało w znacznym stopniu ujednoliconych poprzez ich redukcję do kilku teorii większej całości, jak mechanika kwantowa i teoria względności. Duży sektor chemii został zredukowany do fizyki po tym, jak odkryto, że wartościowość pierwiastka ma prosty związek z liczbą elektronów na zewnętrznej orbicie atomu. Imponujące sukcesy tej i innych redukcji doprowadziły w pewnych kręgach do przekonania, że ideą nauki jest zredukowanie wszystkich nauk przyrodniczych, łącznie z biologią, do kompleksowej teorii, która zapewni zestaw wspólnych zasad o maksymalnej ogólności do wyjaśnienia naszych wszystkich obserwacji o materialnym Wszechświecie. Wyrafinowany redukcjonista powinien przyjąć, że przyroda ożywiona podzielona jest na poziomy, które wyznaczają właściwe pola badań biologicznych: biologia molekularna, cytologia, histologia, fizjologia i tak dalej36. O każdej z tych nauk można myśleć jako o korzystającej z pewnego języka do formułowania pytań uznanych w jej ramach za istotne i dostarczania odpowiednich wzorców rozumowania dla udzielania odpowiedzi na te pytania. Redukcjoniści mogą teraz wysunąć dwie tezy. Mocniejszą jest ta, że wyjaśnienia udzielone przez dowolną z biologicznych teorii mogą zostać ponownie sformułowane w języku biologii molekularnej, tak by odpowiadały jej tokowi rozumowania. Słabsza teza mówi, że biologia molekularna dostarcza rozszerzeń wyjaśnień dla pozostałych nauk biologicznych. Na przestrzeni ostatnich dekad dyskusja filozoficzno-biologiczna koncentrowała się przede wszystkim na kwestiach związanych z pytaniem, czy genetyka klasyczna może być zredukowana do genetyki molekularnej i biochemii. Dyskusji wokół powyższego pytania sprzyjało rosnące znaczenie biologii molekularnej w dziedzinie nauk biologicznych. Wiele modeli redukcji wynika z definicji redukcji autorstwa E. Nagela37. Pozostając w filozoficznych ramach empiryzmu logicznego, Nagel interpretował redukcję jako logiczną zależność między teoriami, gdzie teoria rozumiana jest jako zbiór postulatów zawierający prawa i sformułowany w pierwszorzędnym języku formalnym. Nagela redukcja jest formą międzyteoretycznego wyjaśnienia, charakteryzowanego przez dedukcyjne wyprowadzenie praw redukowanej teorii z praw teorii redukującej38. Dedukcyjne wyprowadzenie wymaga, by pojęcia, kategorie i właściwości 36 Por. Kitcher P., 1953 and All That. A Tale of Two Sciences, The Philosophical Review, 93 (1984), s. 370. 37 Por. Brigandt I., Love A., dz. cyt. 38 Por. Rosenberg A., Reductionism (and Antireductionism) in Biology, [w:] Hull D. L., Ruse M. (red.), The Cambridge Companion to The Philosophy of Biology, Cambridge University Press, Cambridge 2008, s. 121. 64 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej wyjaśniane zawarte były w teorii redukującej. By to osiągnąć, terminy węższej teorii muszą zostać powiązane z pojęciami teorii szerszej. Zgodnie z teorią redukcji Nagela, teoria redukująca TA redukuje teorię redukowaną TB, jeżeli prawa TB można logicznie przypisać TA, co Nagel nazywa „warunkiem derywacji”39. Jednakże, jeśli TB zawiera terminy naukowe, które nie występują w języku TA, wówczas idea derywacji zakłada, że pierwotną terminologię TB można logicznie „podpiąć” pod język TA. Nagel dał temu wyraz poprzez „warunek łączności”: redukcja zakłada, że istnieją postulaty, które zawierają wyrażenia wspólne dla TA i TB, takie, że TA, razem z tymi wyrażeniami, pociąga za sobą prawa TB. Te punkty stykowe często nazywane są zasadami pomostowymi i posiadają wiele różnych definicji. Nagel odrzucił ideę, jakoby zasady te miały być analitycznymi stwierdzeniami, jednak pozostał jednocześnie neutralny w kwestii tego, czy są one faktyczne, czy też konwencjonalne. Niektórzy filozofowie apelują o uczynienie zasad pomostowych prawami; inni utrzymują, że powinny one wyrażać metafizyczną tożsamość istniejącą między podmiotami, funkcjami i procesami. Sam Nagel uznał redukcję za pojęcie epistemiczne, odrębne od ontologii; nie oczekiwał on nawet, by wspomniane zasady pomostowe były tzw. dwuwarunkami, jako że zwykłe, pojedyncze warunki w połączeniu z TA czasem są w stanie logicznie implikować TB. K.F. Schaffner wykorzystał i rozwinął model Nagela, odnosząc go do stricte biologicznego kontekstu – redukcji klasycznej genetyki Mendlowskiej do biologii molekularnej40. Zdaniem Schaffnera, biolog molekularny dowolnie korzysta z teorii i narzędzi fizyki, jak i chemii w programie redukcjonistycznym, usiłując (i) utożsamić biologiczne jednostki z fizykochemicznymi i systemami, (ii) wyjaśnić procesy biologiczne poprzez odniesienie do w/w jednostek, praw i teorii fizyki, a także i chemii41. Tym samym, geny identyfikowane są z sekwencjami nukleotydów DNA, fenotypy z kompleksach łańcuchów polipeptydów i asocjacje między zidentyfikowanymi genami a białkami wyjaśnione są w odniesieniu do praw i systemów chemicznych zaangażowanych w syntezę białek. Celem formalnej redukcji było logiczne wydedukowanie praw klasycznej genetyki 39 Por. Brigandt I., Love A., dz. cyt. Por. Tabery J., Piotrowska M., Darden L., Molecular Biology, [w:] Zalta E.N. (red.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (First published Sat Feb 19, 2005; substantive revision Mon Apr 20, 2015), URL = <http:// http://plato.stanford.edu/entries/molecular-biology/> [dostęp: 21.07.2015 r.] 41 Por. Schaffner K. F., Chemical Systems and Chemical Evolution: The Philosophy of Molecular Biology, s. 199, [w:] Ruse M. (red.), Philosophy of Biology, Macmillan Publishing Company, New York 1989. 40 65 Mirosław Twardowski z praw biologii molekularnej42. Taka derywacja wymagała, by wszystkie terminy teorii redukowanej, niewystępujące w teorii redukującej, były powiązane z terminami w teorii redukującej poprzez zasady zgodności. Stąd Schaffner próbował znaleźć molekularne odpowiedniki takich terminów, jak „gen”, a także predykatywne terminy, np. „jest dominujący”. Według ogólnego paradygmatu redukcji stworzonego przez Schaffnera każdy przypadek redukcji musi spełnić pięć następujących warunków43: Wszystkie podstawowe terminy w poprawionej wersji redukowanej teorii muszą pojawić się w teorii redukującej lub też być powiązane przynajmniej z jednym pojęciem w tej teorii. Powiązania pomiędzy tymi terminami są powiązaniami natury referencyjnej. Oznacza to, że chociaż oba z tych terminów mogą mieć inne znaczenie, to będą określać te same jednostki. Każdy z nich będzie miał pierwotne znaczenie w swojej własnej teorii, a także drugie znaczenie, nadane mu poprzez pojawienie się w funkcji redukującej; Poprzez połączenie teorii redukowanej z funkcjami redukującymi poprawiona wersja teorii redukującej musi być logiczna; Poprawiona wersja redukowanej teorii musi nie tylko poprawić oryginał, ale także wyjaśnić, dlaczego był on błędny; Teoria redukująca musi wyjaśniać oryginalną teorię w przejrzysty i nieformalny sposób; Oryginalna teoria i teoria poprawiona muszą być analogiczne w stosunku do siebie. Ogólny model redukcyjny Schaffnera zwraca uwagę na kluczowe braki w opisie Nagela44. Chociaż teoria poddawana redukcji może być w przybliżeniu prawdziwa, ma prawo zawierać empirycznie fałszywe twierdzenia, zwłaszcza gdy jest historycznym prekursorem bardziej dojrzałej teorii, która „dokonuje” redukcji. Jeśli TB zawiera fałszywe twierdzenia, wówczas nie można jej dłużej wyprowadzić z TA. Z tego powodu Schaffner rozważa teorię TB*, która jest skorygowaną wersją TB w tym sensie, że oferuje bardziej adekwatne prognozy. Dla tego modelu redukcja występuje, jeśli TA i TB* mogą być powiązane z funkcjami redukcji, a TB* wynika logicznie z TA, wzbogaconej o funkcje redukcji. 42 Por. Tabery J., Piotrowska M., Darden L., dz. cyt. Por. Hull D. L., The philosophy of biological science, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 1974, s. 32. 44 Por. Brigandt I., Love A., dz. cyt. 43 66 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej 5. Krytyka redukcjonizmu biologicznego Krytycy redukcjonizmu ontologicznego utrzymują, że całości biologiczne są złożonymi, zintegrowanymi strukturami, których części są funkcjonalnie powiązane z całością i koordynowane przez nią, oraz/lub że całości biologiczne mają właściwości emergentne, których nie można zredukować do właściwości ich komponentów45. Z kolei krytycy redukcjonizmu metodologicznego twierdzą, że czysto redukcjonistyczne strategie badawcze mogą być stronnicze, pomijając w swych analizach istotne właściwości biologiczne46. Twierdzą, że warto badać organizmy na poziomie organizmu, populacji i społeczności47. Badania na niższych poziomach mogą być dobre w fizyce i chemii, ale biologia nie ma z tego żadnego pożytku. Modele redukcjonistyczne dały nam szeroką wiedzę o wielu elementach, z których składają się żywe systemy, jednak są one niewystarczające, aby wypełnić obraz życia jako dynamicznego układu48. Krytycy strategii redukcjonistycznej stoją na stanowisku, że błędem jest uważać, iż złożone systemy, takie jak te znajdujące się w biologii, można w pełni zrozumieć na podstawie wystarczająco szczegółowej wiedzy na temat ich części składowych49. Ich centralne twierdzenie zakłada, że właściwości składników nie da się w pełni zrozumieć bez charakterystyki większego systemu, którego są one częścią. Zrozumienie samych sekwencji genetycznych nie umożliwia zrozumienie życia50. Wyniki sekwencjonowania wykazały, jak mało funkcjonalna może być biologia odczytywana z samych sekwencji genetycznych. Dlatego też wielu biologów wyraźnie rezygnuje z redukcjonizmu na rzecz emergentyzmu, według którego właściwości całości nie można przewidzieć i wyjaśnić na podstawie właściwości i organizacji jej części. R. J. P. Williams, jeden z krytyków redukcjonistycznej strategii badawczej fenomenu życia, pisze: „Według mnie życie jest właściwością określonego połączenia dynamicznych procesów wiążących się z chemicznym i energetycznym przepływem w zamkniętej przestrzeni. Proces ten musi być koordynowany poprzez komunikację zachodzącą pomiędzy tymi przepływami, która daje początek zorganizowanej strukturalnie ograniczanej całości. Stąd też, aby móc 45 Por. Looijen R. C., dz. cyt, s. 37. Por. tamże. 47 Por. Dobzhansky Th., AyalaF. J., StebbinsG. L., Valentine J. W., Evolution, W. H. Freeman and Company, San Francisco 1977, s. 490. 48 Por. Dupré J., Processes of Life. Essays in the Philosophy of Biology, Oxford University Press, Oxford 2014, s. 85. 49 Por. tamże, s. 128. 50 Por. Sarkar S., Genomics Proteomics, and Beyond, s. 69, [w:] Sarkar S., Plutynski A. (red.), A Companion to the Philosophy of Biology, Blackwell, New York 2008. 46 67 Mirosław Twardowski zrozumieć, czym jest życie, analiza musi zbadać naturę omawianej właściwości, a także towarzyszących procesów. (…) Projekt genomu jest podejściem redukcjonistycznym i chciałbym podkreślić, że nie ma analitycznego badania oddzielonych pojedynczych cząsteczek, który byłby na wystarczająco dobrym poziomie deskrypcji, by mógł opisać ową szczególną właściwość, jaką jest życie”51. Inny badacz fenomenu życia, H. Mohr, wskazując na praktyczne ograniczenia redukcjonizmu, twierdzi, że ignorowanie cech emergentnych na różnych poziomach złożoności oznacza ignorowanie empirycznego bogactwa świata ożywionego. Pisze: „Nikt zajmujący się poważnie badaniami nie oczekuje, że badania dotyczące zawiesiny mitochondria – organelli produkujących energię – dadzą odpowiedzi dotyczące zasad energetycznej homeostazy w komórce. Nie oczekujemy też, aby nawet najbardziej wymyślne badania molekularne kultur zawiesiny komórek roślinnych powiedziały coś na temat praw rządzących homeostazą rozwojową w embriogenezie roślin. Badając fibroblasty nie oczekujemy odkrycia współistnienia praw, na których opiera się mechaniczna stabilność ludzkiego ciała, i tak dalej”52. Na ograniczenia strategii redukcjonistycznej w badaniu natury życia w kontekście rozwoju wskazuje S. Sarkar53. Uważa, że właściwości rozwijającego się organizmu jako całość są tak samo konieczne dla wyjaśnienia morfogenezy, jak lokalne interakcje molekularne. Nieredukowalne właściwości systemowe, na przykład ilość lub frekwencja poszczególnego zespołu molekularnego w rozwijającej się tkance, są wymagane w celu wyjaśnienia. Główne wyzwanie dla redukcjonizmu metodologicznego wynika z faktu, że efekt jednostki molekularnej lub mechanizmu może w dużej mierze zależeć od kontekstu, w którym występuje54. Klasyczni genetycy byli w pełni świadomy tego, iż fenotyp jest dziełem wzajemnego oddziaływania kilku klasycznych genów – ten sam allel może prowadzić do powstania dwóch różnych fenotypów, gdy występuje u dwóch osób z innym ogólnym genotypem. Szlak molekularny może mieć różny wpływ w różnych kontekstach komórkowych, tak że jeden szlak może być zaangażowany w różne funkcje u różnych gatunków lub w różnych częściach jednostki. Te różne konteksty obejmują rozwojową i fizjologiczną historię, 51 Williams R. J. P., Emergent Properties of Biological Molecules and Cells, s. 15, [w:] Van RegenmortelM. H. V., Hull D. L. (red.), Promises and Limits of Reductionism in the Biomedical Sciences, John Wiley and Sons, Hoboken 2002. 52 Mohr H., Is The Program of Molecular Biology Reductionistic?, s. 142, [w:] Hoyningen-Huene P., Wuketits F. M. (red.), Reductionism and Systems Theory in the Life Sciences. Some Problems and Perspectives, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston 1989. 53 Por. Sarkar S., Genes versus Molecules: How To, and How Not To, Be a Reductionist, [w:] Van Regenmortel M. H. V., Hull D. L., dz. cyt., s. 203-204. 54 Brigandt I., Love A., dz. cyt. 68 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej która uwarunkowuje zachowania szlaków molekularnych. Nawet sekwencja aminokwasowa wytwarzana przez molekularny gen może zależeć od elementów DNA wykraczających poza ten gen, a także niegenetycznych czynników, tak że gen może kodować różne produkty w różnych komórkach lub różnych stanach komórki. Istnieje zatem relacja typu „jeden-wiele” między molekułami i wyższymi poziomami: mechanizm molekularny może przyczynowo prowadzić do, lub być częścią, różnych stanów na wyższym poziomie, w zależności od kontekstu. Wspólny wniosek wynikający z relacji typu „jeden-wiele” jest taki, że części i elementy molekularne organizmu muszą być rozumiane w kategoriach zorganizowanej całości, w której występują. Oprócz relacji typu „jeden-wiele” między poziomem molekularnym i wyższymi poziomami wskazuje się także na istnienie odwrotnej zależności, tj. „wiele-jeden”55. Okazuje się ona potencjalnym problemem dla redukcji. To samo „wyższe” zjawisko może być wytwarzane przez kilka różnych mechanizmów molekularnych, tudzież że „wyższe” zjawisko jest realizowane przez różne rodzaje konfiguracji molekularnej. Wreszcie krytycy redukcjonizmu epistemologicznego utrzymują, że zasadniczo nie jest możliwa redukcja teorii dotyczących wyższych poziomów organizacji w biologii do teorii dotyczących poziomów niższych, fizykochemicznych56. Innymi słowy, twierdzą, że niemożliwa jest redukcja teorii dotyczących całości biologicznych do teorii dotyczących ich części fizykochemicznych. W konsekwencji utrzymują, że niemożliwa jest redukcja całej biologii do fizykochemii. W szczególności motywację i punkt wyjścia dla większości debat poświęconych kategorii redukcji w filozofii biologii zaoferował opis Schaffnera57. Debata ta przeżywała swoje największe nasilenie w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych minionego wieku, skupiając się na kwestii tego, czy klasyczna genetyka może być zredukowana do genetyki molekularnej i biochemii. Zbierzmy za I. Brigandt i A. Love główne zarzuty pojawiające się w literaturze, a odnoszące się konkretnie do modelu Schaffnera58. i. Relacja między klasyczną i molekularną genetyką obejmuje zamianę teorii, nie zaś redukcję, o jakiej mówi Schaffner. Chociaż opis Schaffnera umożliwia korektę redukowanej teorii, nie jest jasne, do jakiego stopnia zmodyfikowana wersja TB* może być zaliczana jako „w dużej mierze podobna” do TB. Rodzi to niejednoznaczność: czy 55 Por. tamże. Por. Looijen R. C., dz. cyt., s. 29. 57 Por. Brigandt I., Love A., dz. cyt. 58 Por. tamże. 56 69 Mirosław Twardowski ii. iii. należy stwierdzić, że TB została zredukowana, ponieważ TB* jest do niej wystarczająco podobna, czy że TB została zastąpiona inną teorią, ponieważ są one na tyle niepodobne. Sam Schaffner wymaga jedynie, by TB i TB* były „wysoce analogiczne”, nie oferując specyfikacji w zakresie podobieństwa, jakie jest wymagane do redukcji zamiast zamiany; Schaffner opierał się na syntaktycznej budowie teorii, która zakłada, że teoria jest zbiorem postulatów, w tym praw, zaprezentowanych w języku formalnym. Argumentowano jednak, że biologia molekularna jako teoria redukująca nie składa się z małego zbioru praw, przez co model pojęciowo-redukcyjny nie jest możliwy do zastosowania. Jeśli biologia molekularna lub inne dyscypliny biologiczne są niedostatecznie reprezentowane jako posiadacze wyraźnie nakreślonej teorii przemienionej w zbiór formalnych postulatów, wówczas opis redukcji, który przyjmuje tę strukturę teorii naukowych, jest problematyczny. Pogląd Schaffnera może dodatkowo nie zdołać dostrzec teorii naukowych jako dynamicznych podmiotów, które zmieniają się w czasie; Schaffner skupia się przesadnie na formalnych rozważaniach redukcyjnych zamiast kwestiach merytorycznych. Jego opis przedstawia redukcję jako logiczny związek, który jest „zasadniczo” możliwy, nawet jeśli nie występuje w praktyce. Jeżeli redukcja w tym sensie nie ma miejsca w biologii, wówczas pojawiają się istotne pytania o to, czy faktycznie jest to najlepszy odnośnik dla wiedzy i praktyki biologicznej. Schaffner przyznaje, że redukcjonizm – ten rozumiany przez niego – jest peryferyjny wobec praktyki biologii molekularnej, jednak jego oficjalny model redukcji obejmuje zależność redukcji między teoriami. Nacisk Schaffnerna na „zasadnicze” rozważania i kontekst uzasadnienia (z wyłączeniem praktyki i kontekstu odkrycia) prowadzi do nieporozumień co do natury debat nad redukcjonizmem, w tym zarówno historycznych, jak i współczesnych kontrowersji dzielących naukowców. Między klasyczną genetyką i genetyką molekularną może wystąpić redukcja, ale nie w sensie logicznego empiryzmu proponowanego przez Schaffnera. 70 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej 6. Zakończenie W literaturze mówi się o redukcjonizmie na wiele bardzo różnych sposobów. Różne formy redukcjonizmu pojawiają się w zależności od aspektów badanego obiektu badanego lub relacji naukowca względem tego obiektu59. Nie tylko pewne metody lub programy badawcze mogą zostać nazwane redukcjonistycznymi, lecz także pewne poglądy na temat „natury” ich obiektów. Oznacza to, że to, czy dane stanowisko wydaje się redukcjonistyczne, czy też nie, zależy od przyjętej perspektywy. Projekt redukcjonistyczny, podobnie jak antyredukcjonistyczny, jest projektem filozoficznym. Opiera się na złożonych argumentach, wykorzystujących pojęcia niewystępujące w biologii, ale mające ogromne znaczenie w rozważaniach filozoficznych, takie jak np. przyczynowość i organizacja. Debata dotycząca redukcji w biologii wciąż nie traci na znaczeniu60. Jak kiedyś, tak i dziś kwestia ta poważnie trapi wielu filozofów i biologów, zarówno w odniesieniu do metodologii oraz tego, czy fizyczna i chemiczna siatka pojęć jest z natury odpowiednia, czy też nie, dla nauk biologicznych. Sporo uwagi poświęca się dziś zwłaszcza modelom redukcji wyjaśnień przede wszystkim w tych dziedzinach biologii, w których w ostatnich czasach dokonał się ogromny postęp. I tak, na przykład, pytanie o to, czy biologia rozwojowa może być zredukowana do genetyki rozwojowej i biologii molekularnej, zyskało szczególny rozgłos z powodu ostatnich postępów w dziedzinie genetyki rozwojowej i rosnącego zainteresowania filozofów samą biologią rozwojową. Dyskusje na temat kategorii redukcji w biologii nie zostały więc zakończone. Wciąż poszerza się krąg zagadnień związanych z jej ontologicznymi, epistemologicznymi i metodologicznymi aspektami. Nie wydaje się, by dyskusja nad tym „wiekowym” tematem filozoficznobiologicznym kiedykolwiek straciła na znaczeniu. Literatura Ayala F. J., Biology as an Autonomous Science, American Scientist, 56 (1968). Bergandi D., Blandin P., Holism vs. Reductionism: Do Ecosystem Ecology and Landscape Ecology Clarify the Debate?, Acta Biotheoretica, 46 (1998). 59 Por. Trepl L., Voigt A., The Classical Holism-Reductionism Debate in Ecology, s. 48, [w:] Schwarz A., Jax K. (red.), Ecology Revisited: Reflecting on Concepts, Advancing Science. Part 2, Springer, Dordrecht 2011. 60 Por. Brigandt I., Love A., dz. cyt. 71 Mirosław Twardowski Brigandt I., Love A., Reductionism in Biology, [w:] Zalta E. N. (red.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2010 Edition), http://plato.stanford.edu/archives/fall2010/entries/molecular-biology. [dostęp: 13.06.2015 r.] Dobzhansky Th., Ayala F. J., Stebbins G. L., Valentine J. W., Evolution, W. H. Freeman and Company, San Francisco 1977. Dupré J., Processes of Life. Essays in the Philosophy of Biology, Oxford University Press, Oxford 2014. Kauffman S., Beyond Reductionism: Reinventing The Sacred, Zygon, 42 (2007). Kitcher P., 1953 and All That. A Tale of Two Sciences, The Philosophical Review, 93 (1984). Küppers B. O., Einleitung. Inwieweit lassen sich die Lebenserscheinungen physikalisch-chemisch erklären?,[w:] Küppers B.-O. (red.), Leben = Physik + Chemie? Das Lebendige aus der Sicht bedeutender Physiker, Piper, München 1987. Looijen R. C., Holism and Reductionism in Biology and Ecology: the Mutual Dependence of Higher and Lower Level Research Programmes, Kluwer Academic Publisher, Dordrecht 2000. Mohr H., Is The Program of Molecular Biology Reductionistic?,[w:] Reductionism and Systems Theory in the Life Sciences. Some Problems and Perspectives, Hoyningen-Huene P., Wuketits F.M. (red.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht-Boston 1989. Monod J., Przypadek i konieczność. Esej o filozofii biologii współczesnej, przeł. Bukowski J., Biblioteka Głosu, Warszawa 1979. Nagel E., Struktura nauki, przeł. Giedymin J., Rassalski B., Eilstein H., PWN, Warszawa 1961. Rosenberg A., Reductionism (and Antireductionism) in Biology, [w:] Hull D. L., Ruse M. (red.),The Cambridge Companion to The Philosophy of Biology, Cambridge University Press, Cambridge 2008. Ruse M., The Philosophy of Biology, Hutchinson University Library, London 1973. Sarkar S., Genes versus Molecules: How To, and How Not To, Be a Reductionist, [w:] Van Regenmortel M. H. V., Hull D. L. (red.),Promises and Limits of Reductionism in the Biomedical Sciences, John Wiley and Sons, Hoboken 2002. Sarkar S., Genomics Proteomics, and Beyond, [w:] Sarkar S., Plutynski A. (red.), A Companion to the Philosophy of Biology, Blackwell, New York 2008. Schaffner K. F., Chemical Systems and Chemical Evolution: The Philosophy of Molecular Biology, [w:] Ruse M. (ed.), Philosophy of Biology, Macmillan Publishing Company, New York 1989. 72 Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej Schaffner K. F., The Watson-Crick Model and Reductionism, The British Journal for the Philosophy of Science, 20 (1969). Simpson G. G., This View of Life. The World of an Evolutionist, Harcourt/Brace and World, New York 1964. Tabery J., Piotrowska M., Darden L., Molecular Biology, [w:] Zalta E. N. (red.),The Stanford Encyclopedia of Philosophy (First published Sat Feb 19, 2005; substantive revision Mon Apr 20, 2015), http:// http://plato.stanford.edu/entries/molecular-biology/. [dostęp: 21.07.2015 r.] Trepl L., Voigt A., The Classical Holism-Reductionism Debate in Ecology, [w:] Schwarz A., Jax K. (red.), Ecology Revisited: Reflecting on Concepts, Advancing Science. Part 2, Springer, Dordrecht 2011. Wanjohi G., Monod’s Biological Reductionism, Thought and Practice, 2 (1975). Williams R. J. P., Emergent Properties of Biological Molecules and Cells, [w:] Van Regenmortel M. H. V., Hull D. L. (red.), Promises and Limits of Reductionism in the Biomedical Sciences, John Wiley and Sons, Hoboken 2002. Zięba S., Mechanicystyczna koncepcja życia u Jacques’a Monoda, Roczniki Filozoficzne, 29 (1981). Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej Streszczenie Redukcjoniści zakładają, o czym przypomina R. C. Looijen, że całości składają się z fizykochemicznych części i rozwinęły się z nich, a więc określane są przyczynowo właściwościami tych części i interakcjami między nimi. Twierdzą, że zasadniczo możliwa powinna być redukcja wszystkich pojęć, praw i teorii biologicznych do fizykochemicznych, a najlepszym sposobem osiągania takich redukcji jest badanie mechanizmów przyczynowych na poziomie części. W konsekwencji utrzymują, że możliwa jest redukcja całej biologii do fizykochemii. Z drugiej strony, antyredukcjoniści utrzymują, że całości biologiczne są złożonymi, zintegrowanymi strukturami, których części są funkcjonalnie powiązane z całością i koordynowane przez nią, oraz że całości biologiczne mają właściwości emergentne, których nie można zredukować do właściwości ich komponentów. W związku z tym nie jest możliwe badanie mechanizmów przyczynowych na poziomie części. A zatem zasadniczo nie jest możliwa redukcja teorii dotyczących wyższych poziomów organizacji w biologii do teorii dotyczących niższych, fizykochemicznych poziomów. W konsekwencji badacze ci utrzymują, że niemożliwa jest redukcja całej biologii do fizykochemii. Zdeklarowanymi redukcjonistami w biologii są m.in. J. Monod, K. F. Schaffner, M. Ruse i B.-O. Küppers. Do prominentnych antyredukcjonistów w biologii należą m.in. F. Ayala, E. Mayr, R. J. P. Williams, H. Mohr i S. Sarkar. 73 Mirosław Twardowski1 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej 1. Wstęp Gatunek (grec. eidos [εῖδος], łac. species) jest pojęciem wieloznacznym2. Termin ten w najogólniejszym sensie odnosimy do określonej grupy podobnych do siebie obiektów. Pojęcia tego używa się zarówno w odniesieniu do bytów ożywionych, jak i nieożywionych, w tym wyprodukowanych przez człowieka. W perspektywie biologicznej3 gatunek także nie jest terminem jednoznacznym. Termin ten powszechnie stosowany jest do określania trzech różnych rodzajów obiektów. W związku z tym wyróżniamy: (i) „pojęcie gatunku”, (ii) „kategorię gatunku”, (iii) „takson gatunku”4. Pojęcie gatunku to inaczej biologiczne znaczenie lub definicja słowa „gatunek”. W tradycyjnej Linneuszowej hierarchii organizmów żywych występuje ranga gatunku, rodzaju, rzędu itd. Kategoria gatunku jest więc określoną rangą w tej hierarchii. Można wreszcie mówić o taksonach gatunku, którymi są populacje lub ich grupy, spełniające kryteria definicji gatunku. Różnorodność form życia organicznego, składająca się z gatunków i wyższych jednostek taksonomicznych, jest wynikiem ewolucji 5. Wymaga to badań nad pochodzeniem i ewolucyjną historią każdego gatunku i wyższej jednostki taksonomicznej. Badanie gatunków jest, zdaniem jednego z czołowych współczesnych ewolucjonistów, Ernsta Mayra, jednym z podstawowych zainteresowań biologii i filozofii biologii. Żadne badanie tego typu nie będzie konstruktywne, jeśli nie opiera się na solidnej definicji gatunku. 1 E-mail: [email protected], Zakład Polityki Regionalnej i Gospodarki Żywnościowej, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski, www.ur.edu.pl. 2 Por. Mayr E., Populacje, gatunki i ewolucja, Wiedza Powszechna, Warszawa 1974, s. 26. 3 Termin „gatunek” wprowadził do biologii w 1650 r. John Ray, a potem Karol Linneusz, określając nim osobników podobnych do siebie, tak jak potomstwo wspólnych rodziców. Por. Szymura J., Gatunek, s. 372, [w:] Otałęga Z. (red.), Encyklopedia biologiczna, t. 3, Wyd. Opres, Kraków 1998. 4 Por. Mayr E., To jest biologia. Nauka o świecie ożywionym, przeł. J. Szacki, Prószyński i S-ka, Warszawa 2002, s. 109. Por. Tenże, The Growth of Biological Thought. Diversity, Evolution, and Inheritance, The Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge/London 1982, s. 253-254. 5 Por. tenże, Toward a New Philosophy of Biology. Observations of an Evolutionist, Harvard University Press, Cambridge/London 1988, s. 331. 74 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej Sporej części historii biologii towarzyszyły kontrowersje odnośnie tego, co pozwala członków danego gatunku zaliczyć do jednej kategorii gatunkowej. Rozwiązania „problemu gatunku”, które były proponowane, od Arystotelesa, scholastyków i Linneusza do obecnych czasów, są bardzo rozmaite i często niezgodne ze sobą6. Dla wielu taksonomistów, zarówno przed, jak i po Darwinie, gatunki wymagały po prostu rozpoznania grup morfologicznie podobnych indywidualnych jednostek, które różnią się od innych takich grup7. Spory i nieporozumienia wokół definicji gatunku trwają do dziś. Już na wstępie, za Mayrem, zobrazujmy to prostym przykładem8. Załóżmy, że zbieramy okaz insekta na obszarze 10 m2. Okazy te należą do czterech morfologicznie różnych grup. W dwóch z tych grup organizmy rozmnażają się płciowo – dwoje dorosłych okazów przeciwnej płci musi ze sobą spółkować. W dwóch pozostałych grupach organizmy są partenogenetyczne – dla reprodukcji potrzebne są tylko samice. Rodzi się pytanie, ile różnych gatunków mamy w takim wypadku? Według definicji gatunku opartej na ogólnym podobieństwie mamy do czynienia z czterema gatunkami. Nawiązując zaś do definicji wykluczających aseksualnie rozmnażające się organizmy, mamy dwa gatunki. W niniejszej publikacji prześledzimy i przedyskutujemy kilka wybranych koncepcji gatunku spośród kilkudziesięciu, jakie od dziesiątków lat były wysuwane i zyskiwały więcej czy mniej zwolenników wśród biologów i filozofów. W orbicie zainteresowań, w szczególności, znajdą się takie współczesne koncepcje gatunku, jak: „biologiczna” (Ernst Mayr), „ekologiczna” (Leigh Van Valen), „ewolucyjna” (George Gaylord Simpson i Edward O. Wiley), „filogenetyczna” (Joel Cracraft), „fenetyczna” (Robert R. Sokal i Theodore J. Crovello), „rozpoznawania partnerów” (Hugh Paterson) i „spójności” (Alan R. Templeton). Odpowiedzią na brak konsensusu wśród współczesnych biologów i filozofów co do definicji gatunku jest stanowisko Philipa Kitchera, zwane „pluralistycznym realizmem”, nad którym zatrzymamy się w końcowej części naszych rozważań nad koncepcją gatunku. 2. Historyczne koncepcje gatunku W historii pojawiły się dwie koncepcje gatunku, które dziś są już reliktami przeszłości. Chodzi o koncepcją typologiczną (inaczej: esencjalistyczną, 6 Por. tamże, s. 315. Por. Nevo E., In memoriam Ernst Mayr (1904-2005). Evolutionary leader, protagonist, and visionary, Theoretical Population Biology, 70 (2006), s. 107. 7 Por. Sokal R. R., Crovello T. J., The Biological Species Concept: A Critical Evaluation, s. 27, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Press, Cambridge/London 1992. 8 Por. Ereshefsky M., Introduction, s. XIV, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution… 75 Mirosław Twardowski morfologiczną) oraz koncepcję nominalistyczną. Scharakteryzujmy krótko te historyczne już koncepcje gatunku. 2.1. Klasyczna koncepcja gatunku Tzw. „klasyczna” koncepcja gatunku, sięgająca swymi korzeniami Platona, akceptowana i rozbudowana przez Karola Linneusza9, często nazywana „typologiczną” lub „esencjalistyczną”10, a także nieprawidłowo „morfologiczną”11, pojmuje gatunki jako wyróżnioną klasę obiektów, charakteryzującą się następującymi właściwościami: (i) osobniki tworzące tę klasę są podobne do siebie i mają tę samą „istotę”; (ii) między gatunkami występują ostre granice; (iii) gatunek nie podlega zmianom w czasie i przestrzeni; (iv) gatunki mają niewielką skalę potencjalnego zróżnicowania12. Podstawę koncepcji typologicznej tworzyło platońskie pojęcie idei (gr. eidos)13. Platon podstawę rzucającej się w oczy rozmaitości zjawisk, tworzących świat materialny widział w stałych niezmiennych ideach. Idee, jak przekonywał, istnieją realnie i stanowią prawdziwą, trwałą rzeczywistość. Każdy byt tworzący świat materialny stanowi uzewnętrznienie się jakiejś idei czy typu14. O tym, że istnieją podstawowe idee czy typy, świadczy podobieństwo różnych bytów. Dlatego też dla esencjalisty podobieństwo morfologiczne stanowi przekonujące i wystarczające kryterium istnienia poszczególnych gatunków. Wpływy platońskiego idealizmu w naukach przyrodniczych były bardzo wyraźne jeszcze w XIX w. Koncepcja esencjalistyczna zdaje się też dobrze korespondować z pewną fundamentalistyczną interpretacją chrześcijańskiego kreacjonizmu, zgodnie z którą gatunki zostały osobno stworzone przez Boga15. Prawdziwość typologicznej koncepcji gatunku zakwestionował już sam Darwin, który wykazując geograficzne zróżnicowanie populacji i zróżnico- 9 Nowiński C. i Kuźnicki L. nazywają koncepcję Linneusza „statycznym pojęciem gatunku”. Por. Nowiński C., Kuźnicki L., O rozwoju pojęcia gatunku, PWN, Warszawa 1965, s. 67-83. 10 Esencjalizm to pogląd, że zróżnicowanie w przyrodzie da się zredukować do ograniczonej liczby podstawowych kategorii reprezentujących stałe, wyraźnie odgraniczone typy. Por. Mayr E., To jest biologia…, s. 236. 11 Określano ją mianem morfologicznej koncepcji gatunku z uwagi na fakt, iż stopień różnicy morfologicznej wykorzystywano jako kryterium decydujące o przynależności pewnych osobników do tego samego lub odmiennego gatunku. Por. Mayr E., The Growth of Biological Thought. Diversity…, s. 270. 12 Por. Mayr E., To jest biologia…, s. 106. 13 Por. tenże, Populacje, gatunki i ewolucja…, s. 17. 14 Por. tamże, s. 27. 15 Por. tenże, To jest biologia…, s. 106. 76 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej wanie osobników w poszczególnych populacjach, udowodnił, że idealne „typy” nie występują w świecie bytów ożywionych16. 2.2. Nominalistyczna koncepcja gatunku Inną koncepcją gatunku, która pojawiła się w historii, jest koncepcja „nominalistyczna”. Zgodnie z tą koncepcją w przyrodzie istnieją wyłącznie poszczególne osobniki, a gatunki są tylko abstrakcyjnymi intelektualnymi konstruktami człowieka17. Gatunki tworzy nie przyroda, ale sam człowiek, arbitralnie, dla wygody opisu, nadając nazwy grupom realnie istniejących osobników. Powyższe pojmowanie gatunku głosiły całe pokolenia rzeczników nominalizmu od średniowiecza (Wilhelm Ockham) aż po czasy współczesne18. Taki charakter ma definicja zawarta w fundamentalnym dziele Karola Darwina O powstawaniu gatunków: „[…] uważam słowo »gatunek« za nazwę dowolnie, dla wygody jedynie, nadawaną grupie osobników ściśle do siebie podobnych i że pojęcie to nie różni się istotnie od pojęcia »odmiana«, którym określa się formy mniej wyodrębnione i bardziej ulegające wahaniom. Podobnie nazwy »odmiana« wobec różnic indywidualnych również używa się zupełnie dowolnie i tylko dla wygody”19. Twierdzenie nominalistów, że gatunki są tylko konwencjami i nie istnieją realnie w przyrodzie, jest dziś całkowicie nie do utrzymania. O tym, że gatunki są realnymi tworami przyrody, świadczy choćby odnotowany przez Mayra fakt, że prymitywni mieszkańcy Nowej Gwinei z epoki kamienia nadawali odrębne nazwy dokładnie tym samym gatunkom, co współcześni taksonomowie20. 3. Biologiczna koncepcja gatunku Najpopularniejszą i najbardziej wpływową przez dziesięciolecia koncepcją była tzw. biologiczna koncepcja gatunku (ang. biological species concept – w skrócie BSC). Jej twórcą jest urodzony w Niemczech 16 Tamże, s. 108. Tamże, s. 108. Por. Tenże, What Is a Species, and What Is Not, Philosophy of Science, 63 (1996), s. 263. 18 Rzecznikami nominalizmu w pojmowaniu gatunku byli m.in. Paul R. Ehrlich i Richard W. Holm. Por. tenże, Toward a New Philosophy of Biology…, s. 317; Ehrlich P.R., Holm R.W., Patterns and populations, Science, 137 (1962), s. 652-657. 19 Darwin K., O powstawaniu gatunków, przeł. Popiołek J., Yamazaki M., Wyd. UW, Warszawa 2009, s. 50. W okresie przed podróżą na Wyspy Galapagos Darwin przyjmował bardzo różną od tej podanej w swoim fundamentalnym dziele, koncepcję gatunku, zbliżoną do współczesnej biologicznej koncepcji gatunku. Kaszycka K.A., Koncepcje gatunku: Przegląd i ocena stosowalności do badań materiałów kopalnych, Przegląd Antropologiczny, 59 (1996), s. 20 20 Mayr E., To jest biologia…, s. 108 17 77 Mirosław Twardowski amerykański biolog i filozof Ernst Mayr21. Klasyczną pozycją tego autora jest wydana w 1963 r. książka Animal Species and Evolution. W książce tej Mayr zrelacjonował owoce swojej pracy terenowej w Nowej Gwinei, które pozwoliły mu wyciągnąć interesujący wniosek22. Po podliczeniu wszystkich nazw miejscowych ptaków, nadanych przez tubylców, okazało się, że jest 136 różnych ptasich typów. Uderzyła Mayra zgodność liczby typów sklasyfikowanych przez mieszkańców Gór Arfak na Nowej Gwinei, z liczbą (137) gatunków podaną przez zachodnich zoologów, stosujących tradycyjne metody taksonomii. Ta zgodność była dla Mayra przekonującym dowodem na to, że obserwowane w przyrodzie nieciągłości są obiektywnym faktem, a nie wynikiem arbitralnej oceny. Wykorzystanie przez Mayra słowa „biologiczny” w nazwie BSC było niekiedy poddawane krytyce, gdyż uważano, że jest zbyt ogólne23. Twierdzono nawet, że słowo to zostało wybrane do określenia koncepcji gatunku ze względu na jego retoryczną wartość, a nie opisową precyzję. Kevin de Queiroz, który, jak sam przyznaje, zbadał dogłębnie prace Mayra poświęcone gatunkom, uważa, że wybór tego przymiotnika był jak najbardziej zasadny. Powołuje się przy tym na stwierdzenie samego Mayra: „ (…) to pojęcie gatunku jest określane jako biologiczne nie ze względu na fakt, iż zajmuje się biologicznymi jednostkami taksonomicznymi, ale przez to, że definicja sama w sobie jest biologiczna. Wykorzystuje ona kryteria, które nie mają żadnego znaczenia w odniesienia do świata rzeczy martwych”24. Po raz pierwszy Mayr przedstawił swoją BSC w 1940 r. w eseju Speciation phenomena in Birds25. Powszechne uznanie koncepcja ta zyskała 21 Bardziej radykalną odmianę biologicznej koncepcji gatunków Michael Ghiselin nazywa „organicystyczną koncepcją gatunków” (ang. organicist species concept). Wedle tej koncepcji, gatunki są „superorganizmami”. Mają takie właściwości, jak adaptacja, które istnieją w organizmach, ale zostały także przyznane „organizmom” na wyższym poziomie. Organicyzm jest starym poglądem, blisko spokrewnionym z holizmem, który traktuje ogół klas, jakby tworzyły jedną całość: jako „agregaty” lub indywidualne jednostki. Pogląd ten niesie ze sobą silne teleologiczne implikacje, gdyż jeżeli gatunki są rzekomo jednostkami kooperacyjnymi, jak organizmy, wtedy składające się na nie organizmy by nie rywalizowały, lecz robiły wszystko „dla dobra gatunku”. Por. Ghiselin M.T., A Radical Solution to the Species Problem, s. 278, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution… 22 Por. Coyne J. A., Ewolucja jest faktem, przeł. Ryszkiewicz M., Studencki W., Prószyński i Ska, Warszawa 2009, s. 204 23 Por. Queiroz K. de, Ernst Mayr and the Modern Concept of Species, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 102 (2005), s. 6605. 24 Mayr E., Systematics and the Origin of Species, Harvard University Press, Cambridge 1942, s. 120, cyt. za: Queiroz K. de, Ernst Mayr and the Modern Concept of Species…, s. 6605 25 Rosyjski genetyk Theodosius Dobzhansky przedstawiłwcześniejsząwersję BSC w: Genetics and the Origin of Species, Columbia University Press, New York 1937. Dobzhansky był 78 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej jednak dopiero po zaprezentowaniu przez Mayra formalnej definicji biologicznego pojęcia gatunku, popartej obfitym materiałem empirycznym w książce wydanej w 1942 r. pt. Systematics and the Origin of Species26. W książce tej autor podaje następującą definicję gatunku: „Gatunki są grupami faktycznych lub też potencjalnych naturalnych populacji, które są reprodukcyjnie izolowane od innych takich grup”27. Jody Hey, Walter Fitch i Francisko Ayala podkreślają, że kiedy Mayr w swojej książce z 1942 r. przedstawił w zarysie BSC, rozpoczął on tym samym nową erę w debacie dotyczącej „problemu gatunku”28. Od tego momentu, jak podkreślają wspomniani wyżej autorzy, Mayr był główną figurą zarówno w biologicznych, jak i filozoficznych debatach poświęconych kwestii gatunku. W późniejszych pracach zmodyfikował on swoją definicję gatunku. W książce This is Biology podaje następującą definicję: „(…) gatunek jest grupą naturalnych, krzyżujących się między sobą populacji, rozrodczo (genetycznie) izolowanych od innych takich grup wskutek istnienia barier fizjologicznych lub behawioralnych” 29. Różnica między cytowaną wyżej wczesną wersją BSC a tą powyżej tkwi w „potencjalnym krzyżowaniu się”. Mayr wyjaśnia, dlaczego ten fragment pominął w późniejszych definicjach gatunku: „Rozróżnienie pomiędzy faktycznymi a potencjalnymi jest niepotrzebne, ponieważ »reprodukcyjnie izolowane« odnosi się do posiadania mechanizmów izolacyjnych, a jest to bez znaczenia dla gatunku, czy jest w danej chwili wyzwaniem, czy nie”30. Wyeliminował odniesienie do potencjalnego krzyżowania, ponieważ uznał, że było to zbędne w pojęciu izolacji reprodukcyjnej (grupa populacji, które się potencjalnie krzyżuje, jest izolowana reprodukcyjnie od wszystkich innych grup). Według koncepcji Mayra gatunek stanowi grupę organizmów, które mogą się krzyżować, a przez to przynosić na świat płodne potomstwo31. entuzjastą gromadzącym wokół siebie współpracowników i studentów. Mayr stał się członkiem tego kręgu i pod wpływem Dobzhansky‟ego zaczął wygłaszać własne poglądy dotyczące gatunku, co w 1942 r. doprowadziło do publikacji jego książki zatytułowanej Systematics and the Origin of Species. Por. Ruse M., Ernst Mayr 1904-2005, Biology and Philosophy, 20 (2005), s. 624. 26 Por. Mayr E., To jest biologia…, s. 108. 27 Tenże, Systematics and the Origin of Species, Harvard University Press, Cambridge 1942, s. 120, cyt. za: Introduction to Part I: Biological Concepts, s. 4. 28 Por. Hey J., Fitch W.M., Ayala F.J., Systematics and the Origin of Species: An Introduction, http://www.pnas.org/content/102/suppl_1/6515.full. [dostęp: 10.11.2015 r.] 29 Mayr E., To jest biologia…, s. 106. 30 Tenże, The Growth of Biological Thought…, s. 273. 31 Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 3; O‟Malley M.A., Ernst Mayr, the Tree of Life, and Philosophy of Biology, Biology and Philosophy, 25 (2010), s. 532. 79 Mirosław Twardowski Może on zawierać jedną lokalną populację lub też większą ilość populacji, połączonych przynajmniej okazjonalnym krzyżowaniem się. Organizmy należące do różnych gatunków są oddzielone poprzez „mechanizmy izolacyjne”, które nie pozwalają zaistnieć krzyżowaniu, a tym samym wydać płodnego potomstwa. BSC określa więc gatunki poprzez mechanizmy reprodukcyjne, które określają ich granice. Według Mayra, mechanizmy te są odpowiedzialne za istnienie gatunków32. 4. Wybrane współczesne alternatywne względem BSC koncepcje gatunku Wielu biologów i filozofów odchodzi dziś od BSC twierdząc, iż jest ona nieadekwatną definicją dla kategorii gatunku. Przedstawmy główne argumenty, wysuwane przez różnych autorów pod adresem BSC, i proponowane przez nich alternatywne koncepcje gatunku. 4.1. Roberta R. Sokala i Theodore’a J. Crovello fenetyczna koncepcja gatunku Dla Roberta R. Sokala i Theodore J. Crovello pierwszorzędnymi atrybutami organizmów tworzących dany gatunek są „wzorce fenotypowego podobieństwa”33. Dla uznających BSC wzorce te są jedynie drugorzędnymi atrybutami. Sokal i Crovello wskazują na poszczególne kroki potrzebne do zidentyfikowania grupy organizmów jako gatunku 34. Poszczególni członkowie gatunku muszą być zdolni do krzyżowania się, tj. muszą być płodni. Autorzy zwracają jednak uwagę, że pierwszym objawem tego, że grupa może zawierać płodne organizmy, jest ich fenotypowe podobieństwo. Jedynie po zaobserwowaniu, że organizmy posiadają pewne fenotypowe podobieństwa, badacz przystępuje do testów płodności. Autorzy podkreślają jednak konieczność dodatkowych rozważań. Po zbadaniu okaże się, że próbki organizmów są płodne. Musimy jednak pamiętać, że mamy do dyspozycji ograniczony czas i zasoby, w związku z czym testy na płodność są zastrzeżone dla małych próbek w danej grupie. Aby dowiedzieć się, czy cała grupa tworzy płodną populację organizmów, musimy ustalić to na podstawie fenotypowego podobieństwa pomiędzy zbadanymi i niezbadanymi organizmami w tej grupie. Sokal i Crovello zarzucają BSC niefunkcjonalność oraz subiektywny wpływ, a co za tym idzie, hamowanie dalszych badań nad 32 Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 3-4. Por. tamże, s. 5. 34 Por. Sokal R .R., Crovello T. J., The Biological Species Concept: A Critical Evaluation…, s. 52-53. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 5. 33 80 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej gatunkami. Ponadto, ich zdaniem, BSC nie jest też specjalnie użyteczna dla generowania hipotez o teorii ewolucji. W ich ocenie, większość z ważnych zasad ewolucyjnych łączonych zwykle z BSC mogłyby być łatwo zastosowane dla zlokalizowanych biologicznych populacji, co skutkowałoby szerszym poznaniem ewolucji. W ocenie omawianych autorów BSC nie jest więc ani operacyjna, ani heurystyczna, ani też nie posiada żadnej praktycznej wartości. Sokal i Crovello twierdzą, że od powyższych zarzutów wolna jest fenetyczna koncepcja gatunku (ang. phenetic species concept – w skrócie PhSC)35. Zgodnie z tą koncepcją, gatunki są tymi grupami organizmów, które mają najbliższe fenotypowe podobieństwo. Takie fenotypowe grupy odnajdywane są metodą fenetycznej taksonomii: zbierane są określone ilości organizmów, a ich podobieństwa i różnice są rejestrowane. Posiadając wystarczającą ilość danych, można opracować za pomocą metod statystycznych wzór z pewną grupą organizmów mającą największe ogólne podobieństwa. Grupy te są taksonem gatunku. Dla Sokala i Crovello, PhSC jest bardziej postępowa od BSC, gdyż unika stronniczości oraz dostarcza operacyjne kryteria potrzebne do identyfikowania taksonu gatunku. Pod adresem PhSC liczni autorzy wysuwają jeden zasadniczy zarzut. Fenetyczne podejście do klasyfikacji zamiast za gatunkami w rzeczywistości opowiada się za podobnymi „operacyjnymi jednostkami taksonomicznymi”, określanymi jako grupy cech o odpowiednio dużym podobieństwie36. 4.2. Leigh Van Valena ekologiczna koncepcja gatunku Leigh Van Valen również kieruje zarzuty pod adresem BSC37. Ich przedmiotem jest przede wszystkim empiryczna adekwatność koncepcji, nie zaś jej metodologiczne podstawy. Van Valen twierdzi, że BSC błędnie identyfikuje procesy odpowiedzialne za istnienie taksonu gatunku. Stoi na stanowisku, że krzyżowanie nie jest ani konieczne, ani też wystarczające dla istnienia taksonu gatunku. Na poparcie tego stwierdzenia odwołuje się do północno-amerykańskich populacji dębu (Quercus), które omijają ramy 35 Por. Sokal R.R., Crovello T.J., The Biological Species Concept: A Critical Evaluation…, s. 5253. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 5-6. 36 Por. Wilkins J.S., Defining Species: A Sourcebook from Antiquity to Today, s. 141, [w:] American University Studies. Series V: Philosophy, Volume 203, Peter Lang Publishing, New York 2009. 37 Por. Van Valen L., Ecological Species, Multispecies, and Oaks, s. 69, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution…. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 6-7. 81 Mirosław Twardowski odnoszące się do powszechnie przyjmowanej BSC. Kanadyjskie gatunki Quercusmacrarpa oraz Quercusbicolor często wymieniają się materiałem genetycznym, a mimo tego gatunki te pozostają różne. W ocenie tego autora należy na nowo przemyśleć naturę gatunków. Van Valen uważa ponadto, że Mayr, nazywając swą koncepcję BSC, arbitralnie przywłaszczył sobie termin „biologiczna”. Sam używa określenia „reprodukcyjna koncepcja gatunków” (ang. reproductive species concept). Van Valen proponuje własną koncepcję gatunku, którą opiera na następujących przesłankach38: (i) geny są mniej istotne w ewolucji i powinny być rozpatrywane niemalże w tym samym stopniu (nieraz z tych samych powodów), co inne molekuły; (ii) ewolucja jest kontrolowana głównie przez ekologię oraz potrzebę indywidualnego rozwoju; (iii) selekcja działa głównie na fenotypach, które są budulcem społeczności. Autor sugeruje, że gatunki są utrzymywane w głównym stopniu „ekologicznie”. Co za tym idzie, proponuje „ekologiczną koncepcję gatunku” (ang. the ecological species concept – w skrócie ESC): „Gatunek jest linią ewolucyjną (lub też blisko spokrewnioną grupą linii ewolucyjnych), która zajmuje adaptacyjny teren niewiele różniący się od tego zamieszkanego przez inne linie ewolucyjne w ich zasięgu, a które ewoluują oddzielnie od wszystkich linii ewolucyjnych poza tym zasięgiem”39. Linia ewolucyjna jest sekwencją populacji na poziomie przodek-potomek. Populacja natomiast jest grupą jednostek, których członkowie mogą przynajmniej okazjonalnie spotykać się częściej niż z jednostkami poza tą populacją, co pozwala na wymianę genów poprzez reprodukcję. Linie ewolucyjne są blisko spokrewnione, jeżeli zajmują tę samą strefę adaptacyjną od czasu swoich ostatnich wspólnych przodków. Strefa adaptacyjna jest swego rodzaju przestrzenią zasobów wraz z zachodzącym w tych grupach pasożytnictwem i drapieżnictwem. Jest to więc część otoczenia, gdzie przedstawiciele danego gatunku mogą egzystować niezależnie od innych ewentualnych mieszkańców. Według Van Valena każdy takson gatunku zajmuje swoją własną, charakterystyczną strefę lub „niszę”40. Różny zestaw selekcyjnych właściwości w każdej strefie odpowiada za utrzymanie gatunków jako różnych jednostek taksonomicznych. Gatunek nie przetrwa ze względu na procesy reprodukcyjne, które zapewniają, że ich członkowie są przystosowani do swojej niszy. Zamiast tego, właściwości ekologiczne niszy gatunku są główną siłą odpowiedzialną za zachowanie i zróżnicowanie tego gatunku. 38 Por. Van Valen L., Ecological Species, Multispecies, and Oaks…, s. 69-70. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 6-7. 39 Van Valen L., Ecological Species, Multispecies, and Oaks…, s. 70. 40 Por. tamże, s. 70-71. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 7. 82 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej Mayr stawia koncepcji gatunku Van Valena zarzut braku praktyczności41. ESC nie jest praktyczna, gdyż najczęściej odkrycie „minimalnej” różnicy pomiędzy niszami dwóch gatunków jest niezwykle trudne. Ponadto, zdaniem Mayra, wiele gatunków (przykładowo motyle) na różnych etapach cyklu życiowego zajmują różne nisze w różnych obszarach geograficznych. Czy w związku z tym powinniśmy każdy z tych etapów traktować jako różną linię ewolucyjną i gatunek? – pyta. Dlatego też dla Mayra w centrum pojęcia gatunku znajduje się kwestia rozmnażania. Zajmowanie niszy oraz izolacja rozrodcza są dwoma aspektami gatunku, które nie wykluczają się wzajemnie. Kryterium zajmowania niszy jest wykorzystywane jedynie, gdy kryterium izolacji rozrodczej nie ma zastosowania, tak jak jest to w przypadku aseksualnych klonów. 4.3. George’a Gaylorda Simpsona i Edwarda O. Wiley’a ewolucyjna koncepcja gatunku Część przyrodników, zwłaszcza paleontolodzy, opowiadają się za tzw. „ewolucyjną koncepcją gatunku” (ang. the evolutionary species concept – w skrócie ESC). George Gaylord Simpson zaproponował następującą modyfikację BSC: „Gatunek ewolucyjny jest lineażem (szeregiem populacji od przodków do potomków) ewoluującym niezależnie od innych, cechującym się swoistą rolą i swoistymi tendencjami ewolucyjnymi”42. Simpson zaprezentował ESC, by wyrazić swój sprzeciw wobec, w jego ocenie, nazbyt restrykcyjnej BSC43. Mayra koncepcja gatunku nie odnosi się do gatunków utworzonych z geograficznie wyizolowanych populacji, ani też do gatunków aseksualnych, jak również do wymarłych gatunków, których kopaliny nie zawierają informacji dotyczących ich możliwości krzyżowania. ESC ma mieć w tych przypadkach swoje zastosowanie, ponieważ wyraża bardziej fundamentalne aspekty gatunków niż BSC. Gatunki z geograficznie izolowaną populacją, gatunki aseksualne oraz gatunki wymarłe, wszystkie są powiązane z ich własnymi „ewolucyjnymi tendencjami”. Amerykański ekolog Edward O. Wiley postawił sobie za cel wskrzesić oraz obronić koncepcję gatunku zaproponowaną przez Simpsona jako jego zdaniem najbardziej odpowiednią „w celu poradzenia sobie z gatunkami 41 Por. Mayr E., The Growth of Biological Thought…, s. 275. Simpson G.G., Principles of Animal Taxonomy, Columbia University Press, New York 1961, cytza: Mayr E., To jest biologia…, s. 108. 43 Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 8. 42 83 Mirosław Twardowski i ich pochodzeniem”44. Każda koncepcja gatunku możliwa do przyjęcia w świetle obecnej wiedzy musi, jak twierdzi, spełniać następujące role45: musi mieć tak uniwersalne zastosowanie, na jakie obecna wiedza pozwala (odnosi się w swoim zastosowaniu do gatunków w każdym czasie, zarówno aseksualnych jak i seksualnych, tak do roślin jak i zwierząt); powinna pozwalać na sformułowanie hipotezy, że konkretna grupa organizmów albo tworzy gatunek, albo nie (z zasady musi być możliwość weryfikacji hipotezy); musi włączyć w swoją logiczną strukturę wszystkie uzasadnione specjalne przypadki definicji gatunku; musi być zdolna do poradzenia sobie z gatunkami jako przestrzennymi, czasowymi, genetycznymi, epigenetycznymi, ekologicznymi, fizjologicznymi, fenetycznymi oraz behawioralnymi jednostkami; musi jasno określać, jakie typy pochodzenia gatunków są możliwe, a jakie nie46. Wiley uważa, że wystarczy nieco zmodyfikować definicję gatunku Simpsona, by mogła spełniać wszystkie wyżej wymienione kryteria. Proponuje więc następującą definicję gatunku: „Gatunek jest pojedynczą linią ewolucyjną populacji przodek-potomek, która utrzymuje swoją tożsamość z dala od innych takich linii, a która ma własne ewolucyjne tendencje i własną historię”47. W swej definicji sugeruje, że: (i) gatunek może być uważany za indywiduum a nie klasę; (ii) gatunki są jednostkami historycznymi, czasowymi oraz przestrzennymi. Podkreśla również, że jego definicja gatunku jest empiryczna, gdyż zezwala na czerpanie z hipotez, które mogą zostać sprawdzone w praktyce. To, czy grupa organizmów jest, czy też nie jest gatunkiem, staje się hipotezą, którą da się zweryfikować. Taksony gatunków są liniami ewolucyjnymi z ich własnymi ewolucyjnymi tendencjami, pomimo różnego rodzaju procesów odpowiedzialnych za te tendencje48. W wielu gatunkach procesami odpowiadającymi za wspomniane tendencje są krzyżowanie i izolacja reprodukcyjna. Dwie populacje mogą mieć na przykład te same ewolucyjne tendencje w wyniku rozległego krzyżowania między ich członkami. Dla Wiley‟a takson, 44 Wiley E.O., The Evolutionary Species Concept Reconsidered, s. 79, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution…. 45 Por. tamże, s. 79-80. 46 Zdaniem Wileya ostatnia rola jest niezbędna w sprawdzalności samej koncepcji, ponieważ jeżeli koncepcja zezwala na wszystko i niczego nie zabrania, to jest z naukowego punktu widzenia bezużyteczna. Por. tamże, s. 80. 47 Tamże, s. 80. 48 Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 7-8. 84 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej którego ewolucyjne tendencje istnieją ze względu na procesy reprodukcyjne, jest „najważniejszym specjalnym przypadkiem” taksonu gatunku. Nie umyka mu jednak oczywisty fakt, iż gatunki składające się z geograficznie izolowanych populacji lub aseksualnych organizmów zawdzięczają swoje unikatowe tendencje innego rodzaju procesom niż procesy reprodukcyjne. Tendencje takiego taksonu mają miejsce ze względu na ich organizmy, które są wystawione na wspólną selekcję, lub też posiadają podobne ograniczenia rozwojowe. Pod adresem powyższej koncepcji Mayr wysuwa dwa zasadnicze zarzuty49: (i) brakuje w niej odpowiedzi na pytanie, co należy rozumieć pod pojęciem „linia rozwojowa”; (ii) koncepcja ta nie potrafi odpowiedzieć na pytanie, dlaczego występują i utrzymują się nieciągłości między współczesnymi gatunkami, a to jest sednem „problemu gatunku”. Według Mayra, ESC zawiera bliżej nieokreślone kryteria i jest nieużyteczna w praktyce50. 4.4. Joela Cracrafta filogenetyczna koncepcja gatunku Wielu kladystów przyjmuje tzw. filogenetyczną koncepcję gatunku (ang. phylogeneticspeciesconcept – w skrócie PSC), powstałą na bazie koncepcji ewolucyjnej i filogenetycznej systematyki Williego Henniga51. Kluczowym w tej koncepcji gatunku jest pojęcie „apomorfii”52. Pojawienie się w konkretnej populacji nowej „apomorfii” decyduje o powstaniu nowego gatunku. Rzecznikiem PSC jest Joel L. Cracraft. Choć zgadza się z Simpsonem i Wiley‟em, że BSC jest niedoskonała, ponieważ skupia się wokół jednego tylko procesu odpowiedzialnego za takson gatunku, to jednak dostrzega bardziej fundamentalny problem53. Problem ten wiąże się z pytaniem, czy „gatunki biologiczne” (takie jak w BSC) mogą być bronione jako „podstawowe jednostki ewolucji”. W opinii Cracrafta, „gatunki biologiczne” są „podstawową taksonomiczną jednostką ewolucji”, ale tylko w przypadkach, w których są monotypiczne. W północno-amerykańskiej awifaunie ok. 59% „gatunków” jest monotypiczna. Niemniej jednak gatunki biologiczne często zawierają pewną liczbę populacji, posiadającą 49 Por. Mayr E., To jest biologia…, s. 108. Por. Tenże, What Is a Species, and What Is Not…, s. 270-271. 50 Por. tenże, What Evolution is, Weidenfeld& Nicolson, London 2002, s. 167. 51 Por. tenże, To jest biologia…, s. 109. Por. Kaszycka K.A., Koncepcje gatunku: Przegląd i ocena stosowalności do badań materiałów kopalnych…, s. 25. 52 Apomorfia to cecha „powstała bezpośrednio z homologicznej cechy pierwotnej, dziedziczona po najbliższych przodkach”. Mayr E., To jest biologia…, s. 235. 53 Por. Cracraft J., Species Concepts and Speciation Analysis, s. 98, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution…; Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 8. 85 Mirosław Twardowski przynajmniej jedną ewolucyjną nowość. Innymi słowy, wiele gatunków biologicznych jest politypicznych (zróżnicowanych na podgatunki) bardziej niż monotypicznych. Politypiczne gatunki nie mogą, według niego, logicznie stanowić najniższego poziomu taksonomicznego „jednostki ewolucji”, ponieważ te „gatunki” mogą być złożone z różnej ilości jednostek ewolucyjnych, każda posiadająca swoją własną geograficzną, fenotypową oraz genetyczną spójność. Ponieważ BSC nie jest w stanie określić właściwej ilości różnorodnych jednostek taksonomicznych, analizy ewolucyjne oparte na tej koncepcji gatunku, zdaniem Cracrafta, nieuchronnie prowadzą do nieprawdziwych konkluzji odnośnie historii ewolucyjnej54. Jeżeli BSC ma zostać utrzymana, jej obrona będzie musiałaby być oparta wyłącznie na argumencie dotyczącym taksonomicznej „wygody” (ang. convenience). Jej oryginalne podstawy i argumenty muszą zostać odrzucone, podobnie jak jej skuteczność w analizach ewolucyjnych. Cracraft jest przekonany, że do ostatecznego rozwiązania problemu z definicją gatunku zbliżymy się w chwili, kiedy zdamy sobie sprawę, że koncepcja gatunku będzie najlepiej sformułowana z perspektywy wyników ewolucji, nie zaś przy skupianiu się na procesach, które rzekomo składają się na te wyniki. Procesy te są bardzo różne i często zależą od badanej grupy. Posiadanie licznych koncepcji gatunku, z których każda potencjalnie pasuje do różnych grup, przesłania potencjalne odkrycie wspólnego filogenetycznego i ewolucyjnego wzoru z jednego taksonu do innego. Rezultaty ewolucji zdają się być mniej więcej takie same we wszystkich grupach. Ewolucja tworzy taksonomiczne jednostki, określone poprzez ich ewolucyjne zróżnicowanie od innych takich form. Zdaniem Cracrafta, jednostki te powinny być nazwane gatunkami. Poprzez podkreślanie rezultatów ewolucji, tj. zróżnicowanych jednostek taksonomicznych (gatunków), porównania między różnymi grupami organizmów stają się możliwe, nawet kiedy różne „procesy” są postrzegane jako tworzące te gatunki. Określenie gatunków poprzez otrzymany wzór pozwala, w jego ocenie, na zbadanie tych procesów bezstronnie. Cracraft proponuje następującą definicję gatunku: „Gatunek jest najmniejszą mogącą być zbadaną grupą osobników, połączonych przez wzór rodzicielski (ang. parental pattern), przekazywany z przodka na potomka”55. Gatunki są tymi liniami ewolucyjnymi, których członkowie 54 Por. Cracraft J., Species Concepts and Speciation Analysis, s. 102-103, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution…. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 8. 55 Por. Cracraft J., Species Concepts and Speciation Analysis…, s. 103. 86 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej współdzielą unikalny zbiór nowych właściwości56. Cracraft wymienia powody, dla których PSC ma istotną przewagę nad BSC: Znane, możliwe do zbadania jednostki taksonomiczne, są z definicji równoważne znanym jednostkom ewolucyjnym. Nie ma zatem już problemu z jednostkami ewolucyjnymi, będącymi arbitralnie określonymi jako podgatunki lub gatunki; PSC określa status oraz systematyczną rolę podgatunków. Podgatunki nie mogą mieć ontologicznego statusu jako ewolucyjne jednostki. Tylko obiektywne taksonomiczne byty powinny być sklasyfikowane; PSC stwierdza, że włączenie kryteriów reprodukcyjnych do koncepcji gatunku oraz użycie tych kryteriów w celu określenia taksonomicznego statusu populacji nie tylko przesłania analizy historycznego wzoru, ale także utrudnia nasze zrozumienie samych relacji reprodukcyjnych; PSC kieruje większą uwagę na geograficzną historię gatunków niż BSC. PSC oczekuje uznania wszystkich zróżnicowanych taksonomicznie (ewolucyjnie) jednostek, a co za tym idzie prowadzi nas także do pytania, gdzie leży ich endemiczność. Z drugiej strony, BSC nie uznaje wszystkich ewolucyjnych taksonomicznych jednostek, co może oznaczać, że niektóre endemiczne obszary nie są uznawane, lub też są uznane w ograniczonym stopniu. PSC unika tych trudności; PSC mocno podkreśla charakter analiz, a w szczególności poszukiwanie diagnostycznych cech; PSC stara się zidentyfikować wszystkie ewolucyjne taksonomiczne jednostki. BSC może bardzo zaniżać ilość tych ewolucyjnych jednostek. Pod adresem PSC wysuwane są liczne zarzuty. Marc Ereshefsky uważa, że jeśli potraktujemy opis gatunku autorstwa Cracrafta w sposób dosłowny, wówczas nie do przyjęcia będzie twierdzenie, że każda grupa genealogicznie powiązanych organizmów, posiadających wspólną wyróżniającą cechę dziedziczną, jest gatunkiem57. Zgodnie z definicją Cracrafta, za każdym razem, kiedy biolodzy z sukcesem wprowadzają nową mutację dziedziczną do grupy rozrodczej Drosophili, tworzyli nowy gatunek. Dodatkowo, zgodnie z definicją Cracrafta, grupa organizmów należących do Homo sapiens składa się co najmniej z trzydziestu różnych gatunków. 56 Por. Cracraft J., Species Concepts and Speciation Analysis…, s. 103-106. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 8. 57 Por. Ereshefsky M., Where’s the Species? Comments on the Phylogenetic Species Concepts, Biology and Philosophy, 4 (1989), s. 90-93. 87 Mirosław Twardowski O ile istnieją przyczyny, aby uznawać te grupy za pewnego rodzaju jednostki taksonomiczne, to jednak nie do utrzymania jest uznanie każdej z nich za odrębny gatunek. Dla Cracrafta gatunkiem jest to, co obecnie większość biologów zgodnie uważa za podgatunek – twierdzi Ereshefsky. Innym zastrzeżeniem, jakie wspomniany autor kieruje pod adresem filogenetycznej koncepcji gatunku Cracrafta, jest to, że nie zapewnia ona dogłębnego wyjaśnienia tego, w jaki sposób gatunki utrzymują swoją tożsamość oraz tego w jaki sposób ją tracą. Zapewnienie pewnego wglądu w naturę gatunku wydaje się być istotnym elementem każdej koncepcji gatunku. Ponieważ definicja Cracrafta nie zawiera tego rodzaju dogłębnego wyjaśnienia, w ocenie Ereshefsky‟ego nie spełnia kryterium ustalonego przez samego Cracrafta dla preferowanej koncepcji gatunku – nie posiada „zdolności dogłębnego wyjaśniania”. 4.5. Hugh Patersona „rozpoznawania partnerów” koncepcja gatunku Hugh Paterson docenia rolę geograficznej specjacji w powstawaniu gatunków, jednak twierdzi, że model Mayra jest niewłaściwy58. Dla Mayra powstanie mechanizmów izolacyjnych jest jedynie przypadkowym produktem ubocznym genetycznej rekonstrukcji izolowanej populacji. Z kolei Paterson jest przekonany, że istnieją siły bezpośrednio odpowiedzialne za istnienie mechanizmów izolacyjnych. Aby je dostrzec, należy nieco inaczej spojrzeć na te mechanizmy. Należy na nie patrzeć jako na mechanizmy, które wspierają sukcesywne krzyżowanie się wśród gatunków, nie zaś jako mechanizmy zapobiegające reprodukcji pomiędzy gatunkami. Paterson zgadza się z Mayrem, że izolowana populacja, jeżeli ma stać się nowym gatunkiem, musi dostosować się do nowego sposobu życia, zarówno w wymiarze ekologicznym, jak i genetycznym. Jednak Paterson stoi na stanowisku, że organizmy w izolowanej populacji, aby przetrwać, muszą rozwinąć mechanizmy potrzebne do rozpoznania towarzysza, który również dostosował się do tego sposobu życia. Jeżeli nie rozwiną takich mechanizmów, wtedy ich nowo nabyte adaptacje zostaną „rozcieńczone” przez genetyczne informacje organizmów spoza tej populacji. Istnieje więc selekcja w izolowanych populacjach, która umożliwia organizmom odnalezienie odpowiednich towarzyszy. Selekcja ta sprawia, że organizmy te uzyskują coś, co Paterson nazywa „systemami rozpoznawania konkretnego partnera” (ang. Specific-Mate Recognition System 58 Por. Paterson H. E. H., The Recognition Concept of Species, s. 145-149, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution…. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 11. 88 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej – w skrócie SMRS). Paterson szczegółowo wyjaśnia powyższe wyrażenie: „Zdecydowałem się użyć »szczególnego partnera« zamiast po prostu »partnera«, bo ważne jest, aby rozróżniać pomiędzy procesem, którym się zajmuję i zupełnie inny rodzajem ujęcia rozpoznania partnerów, »rozpoznaniem indywidualnego partnera«. Unikam również powszechnego terminu »rozpoznanie gatunku«, ponieważ proces, którym się zajmuję, z całą pewnością nie obejmuje rozpoznania gatunku jako ściśle filozoficznego procesu, ale uznanie odpowiedniego partnera w godach”59. Paterson podaje przykłady SMRS: wiele ptaków tego samego rodzaju używa nawoływań i pieśni, by rozpoznać odpowiednich dla siebie partnerów; mole, pszczoły i osy używają sygnałów chemicznych; świetliki zapalają swoje światła; z kolei pawie pokazują swoje upierzenie. Swą koncepcję nazywa „rozpoznaniową koncepcją gatunku” (ang. the recognitionconcept of species – w skrócie RCS) ze względu na znaczenie, które nadaje systemowi rozpoznania partnerów do konkretnego krzyżowania. John S. Wilkins wysuwa pod adresem koncepcji Patersona zarzut, że ta nie postrzega organizmów bezpłciowych jako tworzących gatunki60. Z kolei, w ocenie Mayra, RCS Patersona nie jest niczym innym, jak tylko innym sformułowaniem BSC61. Podobnego zdania jest Niles Eldredge, według którego SMRS, wprowadzone przez Patersona, jedynie wyostrza i rozszerza oryginalną BSC jako wspólnoty rozrodczej62. 4.6. Alana R. Templetona koncepcja spójności gatunku Alan R. Templeton, choć postrzega RSC jako postępową w stosunku do BSC, stwierdza jednak, że obie koncepcje borykają się z tymi samymi fundamentalnymi trudnościami63. Obie utrzymują, że tylko te grupy populacji tworzą gatunki, które się krzyżują. Templeton twierdzi, że wiele gatunków składa się z populacji, które się nie krzyżują. Przykładem są gatunki składające się z geograficznie izolowanych populacji lub organizmy aseksualne. Uważa także, że gatunki tworzą wielogatunkowe grupy, a więc grupy różnych gatunków, które dowolnie się krzyżują. Proponuje jako alternatywę dla BSC oraz RCS, swoją własną, którą nazywa „koncepcją spójności gatunku” (ang. cohesive species concept – w skrócie 59 Paterson H. E. H., The Recognition Concept of Species…, s. 146-148. Por. Wilkins J. S., Defining Species…, s. 141. 61 Por. Mayr E.,What Evolution is…, s. 167. 62 Por. Eldredge N., What, if anything, is a species?, s. 8, [w:] Kimbel W. H., Martin L. B. (red.), Species, Species Concepts, and Primate Evolution, Plenum Press, New York 1993. 63 Por. Templeton A. R., The Meaning of Species and Speciation: A Genetic Perspective, s. 168175, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution…. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts…, s. 12. 60 89 Mirosław Twardowski CSC), w której gatunki definiuje się w kategoriach mechanizmów spójności. Tak oto charakteryzuje swoją koncepcję: „Pojęcie spójności gatunku to najbardziej zintegrowana populacja jednostek posiadających potencjał fenotypowej spójności poprzez wewnętrzne mechanizmy spójności”64. Dla Templetona gatunek jest ewolucyjną linią ewolucyjną, w której esencją z perspektywy genetycznej populacji jest to, że nowe warianty genetyczne mogą w niej powstać, rozprzestrzenić się i zastąpić stare warianty. Wskazuje na trzy siły, które mogą sprawić, że mutacja może utrwalić się w linii ewolucyjnej: przepływ genów, dryf genetyczny oraz dobór naturalny. Z kolei mechanizmy spójności decydują o tym, jak bardzo mutacja może się rozszerzyć. Templeton wyróżnia dwa rodzaje mechanizmów spójności, które zarazem stanowią dwa kryteria kwalifikujące do bycia gatunkiem. Pierwszy rodzaj decyduje o „genetycznej wymienności” (ang. genetic exchange ability), którą definiuje jako czynniki określające ograniczenia rozprzestrzeniania się nowych odmian genetycznych poprzez przepływ genów. Są to więc mechanizmy, które zarządzają krzyżowaniem się wśród gatunków. Drugi rodzaj mechanizmów spójności określa „demograficzną wymienność” (ang. demographic exchange ability), którą z kolei definiuje jako czynniki określające podstawową niszę oraz ograniczenia rozprzestrzeniania się nowych wersji genetycznych przez dryf genetyczny i selekcję naturalną. Templeton ma w tym przypadku na uwadze naciski środowiskowe, które ograniczają rozszerzanie się genetycznych nowości. Najbardziej podobne organizmy wśród gatunków mają zdolność, by przetrwać i rozmnażać się w różnych środowiskach, im wyższe jest prawdopodobieństwo, iż utrwali się genetyczna nowość. Dla Templetona gatunki są więc „genetycznymi kanałami”, w których przepływ genów, dryf genetyczny oraz dobór naturalny mogą sprawić, że mutacje się utrwalą. Mechanizmy spójności określają granice tych kanałów. W ocenie Wilkinsa Templeton nie określa wyraźnie, co świadczy o poziomie gatunku65. Jego koncepcja, jak twierdzi, dotyczy raczej kwestii zidentyfikowania mechanizmów tworzących gatunki, bez względu na to, na jakim poziomie mogą się znajdować. Z kolei, zdaniem Mayra, Templeton w swej koncepcji gatunku starał się połączyć najlepsze elementy innych koncepcji, ale nie udało mu się uniknąć wiążących się z nimi sprzeczności66. CSC podkreśla występowanie przepływu genów, ale nie rozróżnia pomiędzy wewnętrznymi (mechanizmy izolacyjne) i zewnętrznymi (izolacja geograficzna) barierami tego przepływu. Ponadto, jak twierdzi Mayr, Templeton kładzie nacisk na spójność przepływu genów, ale 64 Templeton A. R., The Meaning of Species and Speciation: A Genetic Perspective…, s. 168. Por. Wilkins J. S., Defining Species…, s. 141. 66 Por. Mayr E., What Is a Species, and What Is Not…, s. 271-272. 65 90 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej jednocześnie twierdzi, że koncepcja ta ma zastosowanie w odniesieniu do jednostek taksonomicznych rozmnażających się bezpłciowo, których nie charakteryzuje przepływ genowy. 5. Philipa Kitchera pluralistyczny realizm Brytyjski filozof Philip Kitcher uważa, że żadna pojedyncza koncepcja gatunku nie uchwyci wszystkich zróżnicowań świata organicznego67. Aby uniknąć zarzutu, iż gatunki są jedynie wymysłem systematyków, proponuje podejście do kategorii gatunku, które nazywa „pluralistycznym realizmem”. Pluralistyczna postawa pozwala, zdaniem Kitchera, by taksony gatunków były określone przez różne biologiczne kryteria68. Twierdzi, że każdy główny typ badań biologicznych najlepiej przeprowadzić, biorąc alternatywne poglądy na temat kategorii gatunków. Jednym z ważnych działań podejmowanych przez biologów jest wyjaśnianie właściwości organizmów poprzez kryjące się za nimi struktury i mechanizmy. Biolog może być zainteresowany tym, w jaki sposób zależności zawsze przybierają określoną formę, np. w przypadku grupy małż. Poszukiwane wyjaśnienie wytłumaczy proces rozwojowy małż, „tropiąc” ostateczną morfologię do poziomu sekwencji tkanek lub interakcji komórkowych. Kitcher nazywa te wyjaśnienia „wyjaśnieniami strukturalnymi”. Kłócą się one z „wyjaśnieniami historycznymi”, każącymi szukać tożsamości sił ewolucyjnych, które ukształtowały morfologię, zachowanie, ekologię i dystrybucję w minionych i obecnych organizmach. Tak więc, na przykład, możemy starać się zrozumieć, od czego zależała forma ewolucji małż. To, czego szukamy w historii ewolucyjnej, to dlaczego geny regulujące poszczególne morfologiczne mechanizmy zostały utrwalone w grupie małż. Żaden sposób wyjaśnienia nie jest bardziej fundamentalny niż drugi. Kitcher przekonuje, że zezwolenie na pluralizm gatunków nie „otworzy drzwi do wieży Babel”69. Aby bronić się przed zamieszaniem, biolodzy muszą tylko być precyzyjni odnośnie tego, która koncepcja została użyta przy danym odniesieniu do taksonu gatunku. W określonych sytuacjach może istnieć pięć gatunków według BSC, jednak tylko trzy według koncepcji fenetycznej. Kitcher twierdzi, że z podobną sytuacją mamy do czynienia przy określeniu kategorii „gen”. Nie ma pojedynczego naturalnego sposobu, by podzielić DNA na funkcjonalne jednostki. Pisze: 67 Por. Kitcher P., Species, s. 317, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution…. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part II: Philosophical Issues…, s. 193. 68 Por. Kitcher P., Species, s. 327, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution…. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part II: Philosophical Issues…, s. 193. 69 Kitcher P., Species…, s. 332. Por. Ereshefsky M., Introduction to Part II…, s. 193-194. 91 Mirosław Twardowski „Przypadek wielu genów pokazuje, jak zwielokrotnienie zbiegających się naturalnych rodzajów może być uznane, bez arbitralnego wyboru, ani też nieuniknionego zamieszania. Dostępne są podobne zasoby w przypadku kategorii gatunków. Tak jak jest wiele dróg, by podzielić DNA na »naturalne, funkcjonalne jednostki«, tak też jest wiele dróg na określenie grup »strukturalnie podobnych« organizmów, lub wybranie »jednostek filogenezy«”70. 6. Zakończenie „Problem gatunku” jest sztandarowym przykładem interdyscyplinarnego zagadnienia, angażującego zarówno biologów, jak i filozofów. Jak zauważa E.O. Wiley, definicji gatunków została poświęcona większa ilość opracowań niż na jakikolwiek inny temat w biologii, gdyż gatunek jest zwykle postrzegany jako podstawowa jednostka w procesie ewolucyjnym71. Pomimo wielu badań poświęconych gatunkom wciąż pytania odnośnie do tego, czym jest gatunek oraz to w jaki sposób powstaje, są dalekie od ostatecznego rozwiązania. Raz za razem biolodzy i filozofowie stawiają pytanie: „czym są gatunki?”, ale ich odpowiedzi wciąż są niezadowalające dla wszystkich zainteresowanych „problemem gatunków”. Debata nad tym, czym są gatunki i w jaki sposób mogą/powinny być definiowane, wydaje się więc nie mieć końca. Scharakteryzowane w niniejszym artykule koncepcje gatunku stanowią tylko część spośród kilkudziesięciu współcześnie dyskutowanych koncepcji72. Jednak pośród wszystkich jedna zdecydowanie dominuje w tej gorącej debacie – jest nią biologiczna koncepcja gatunku autorstwa Ernsta Mayra, jednego z najwybitniejszych biologów i filozofów biologii XX wieku. To ona przez dziesiątki lat cieszyła się największym uznaniem wśród znawców problematyki gatunków. Wszystkie kluczowe dyskusje zogniskowane wokół pojęcia gatunku, prowadzone w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat, w punkcie wyjścia wychodzą od BSC. Ona także jest często motywem przewodnim dla innych badaczy przy próbach opracowywania nowych koncepcji gatunku. 70 Kitcher P., Species…, s. 332. Por. Wiley E.O., The Evolutionary Species Concept Reconsidered…, s. 79. Gatunki nie zawsze były akceptowane przez wielu biologów jako „jednostki ewolucji”. Za te „jednostki” uważane były np. geny, organizmy, populacje, a nawet wyższe taksony. Por. Cracraft J., Species Concepts and Speciation Analysis…, s. 96. 72 Pośród innych, żywo dyskutowanych współcześnie koncepcji gatunku, na szczególną uwagę i osobne opracowanie zasługuje m.in. koncepcja gatunków genowych (ang. genic species) Chung I. Wu: gatunki powstałe na skutek utrwalenia we wspólnym genomie całej populacji wszystkich izolujących cech genetycznych. Por. Wu Ch.-I., The genic view of the process of speciation, Journal of Evolutionary Biology, 14 (2001), s. 851-865. 71 92 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej Literatura Coyne J. A., Ewolucja jest faktem, przeł. Ryszkiewicz M., Studencki W., Prószyński i S-ka, Warszawa 2009. Cracraft J., Species Concepts and Speciation Analysis, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Press, Cambridge/London 1992. Darwin K., O powstawaniu gatunków, przeł. Popiołek J., Yamazaki M., Wyd. UW, Warszawa 2009. Dobzhansky T., Genetics and the Origin of Species, Columbia University Press, New York 1937. Eldredge N., What, if anything, is a species?, [w:] Kimbel W. H., Martin L. B. (red.), Species, Species Concepts, and Primate Evolution, Plenum Press, New York 1993. Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Pres, Cambridge/London 1992. Ereshefsky M., Introduction to Part II: Philosophical Issues, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Pres, Cambridge/London 1992. Ereshefsky M., Where’s the Species? Comments on the Phylogenetic Species Concepts, Biology and Philosophy, 4 (1989). Ehrlich P. R., Holm R.W., Patterns and populations, Science, 137 (1962). Ghiselin M. T., A Radical Solution to the Species Problem, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT, Press Cambridge/London 1992. Hey J., Fitch W. M., Ayala F. J., Systematics and the Origin of Species: An Introduction, http://www.pnas.org/content/102/suppl_1/6515.full. [dostęp: 10.11.2015 r.] Kaszycka K. A., Koncepcje gatunku: Przegląd i ocena stosowalności do badań materiałów kopalnych, Przegląd Antropologiczny, 59 (1996). Kitcher P., Species, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Press, Cambridge/London 1992. Mayr E., Populacje, gatunki i ewolucja, Wiedza Powszechna, Warszawa 1974. Mayr E., Systematics and the Origin of Species, Harvard University Press, Cambridge 1942. Mayr E., The Growth of Biological Thought. Diversity, Evolution, and Inheritance, The Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge/London 1982. Mayr E., To jest biologia. Nauka o świecie ożywionym, przeł. J. Szacki, Prószyński i S-ka,Warszawa 2002. 93 Mirosław Twardowski Mayr E., Toward a New Philosophy of Biology. Observations of an Evolutionist, Harvard University Press, Cambridge/London 1988. Mayr E., What Evolution is, Weidenfeld& Nicolson, London 2002. Mayr E., What Is a Species, and What Is Not, Philosophy of Science, 63 (1996). Nevo E., In memoriam Ernst Mayr (1904-2005). Evolutionary leader, protagonist, and visionary, Theoretical Population Biology, 70 (2006). Nowiński Cz., Kuźnicki L., O rozwoju pojęcia gatunku, PWN, Warszawa 1965. O‟Malley M. A., Ernst Mayr, the Tree of Life, and Philosophy of Biology, Biology and Philosophy, 25 (2010). Paterson H. E. H., The Recognition Concept of Species, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Press, Cambridge/London 1992. Queiroz K. de, Ernst Mayr and the Modern Concept of Species, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 102 (2005). Ruse M., Ernst Mayr 1904-2005, Biology and Philosophy, 20 (2005). Simpson G. G., Principles of Animal Taxonomy, Columbia University Press, New York 1961. Sokal R. R., Crovello T. J., The Biological Species Concept: A Critical Evaluation, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Pres, Cambridge/London 1992. Szymura J., Gatunek, [w:] Otałęga Z. (red.), Encyklopedia biologiczna, t. 3, Wyd. Opres, Kraków 1998. Templeton A. R., The Meaning of Species and Speciation: A Genetic Perspective, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Pres, Cambridge/London 1992. Wiley E. O., The Evolutionary Species Concept Reconsidered, [w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Pres, Cambridge/London 1992. Wilkins J. S., Defining Species: A Sourcebook from Antiquity to Today, [w:] American University Studies. Series V: Philosophy, Volume 203, Peter Lang Publishing, New York 2009. Wu C. I., The genic view of the process of speciation, Journal of Evolutionary Biology, 14 (2001). Van Valen L., Ecological Species, Multispecies, and Oaks, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Pres, Cambridge/London 1992. 94 Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej Streszczenie Sporej części historii biologii towarzyszyły kontrowersje odnośnie tego, co pozwala członków danego gatunku zaliczyć do jednej kategorii gatunkowej. Rozwiązania „problemu gatunku”, które były proponowane od Arystotelesa, scholastyków i Linneusza aż do obecnych czasów, są bardzo rozmaite i często niezgodne ze sobą. Dla wielu filozofów i biologów, zarówno przed, jak i po Darwinie, gatunki wymagały po prostu rozpoznania grup morfologicznie podobnych indywidualnych jednostek, które różnią się od innych takich grup. Spory i nieporozumienia wokół definicji gatunku trwają do dziś. Mimo wielu publikacji biologiczno-filozoficznych poświęconych koncepcji gatunku nadal brakuje więc precyzyjnego, akceptowanego przez wszystkich określenia, czym są gatunki biologiczne. Ponieważ filozofowie i biologowie nie są zgodni w kwestii właściwej definicji kategorii gatunku, nie zgadzają się również w kwestii właściwej taksonomii dla biologicznego świata. W niniejszym artykule prześledzimy i przedyskutujemy wybrane współczesne koncepcje gatunku, a w szczególności: „biologiczną” (Ernst Mayr), „ekologiczną” (Leigh Van Valen), „ewolucyjną” (George Gaylord Simpson i Edward O. Wiley), „filogenetyczną” (Joel Cracraft), „fenetyczną” (Robert R. Sokal i Theodore J. Crovello), „rozpoznawania partnerów” (Hugh Paterson) i „spójności” (Alan R. Templeton). Odpowiedzią na brak konsensusu co do definicji gatunku wśród biologów i filozofów jest stanowisko Philipa Kitchera, zwane „pluralistycznym realizmem”, które także znajdzie się w obrębie naszych zainteresowań. 95 Mirosław Twardowski1 Krótko o systemizmie Mario Bungego 1. Wstęp Od niepamiętnych czasów na arenie myśli ludzkiej rozgrywa się spór między zwolennikami dwóch krańcowo różnych wizji rzeczywistości. Jedni – materialiści – stoją niewzruszenie na stanowisku, że istnieją wyłącznie byty materialne2. Materialiści, jako przedstawiciele monizmu, uznają bowiem materię za jedyne tworzywo całej rzeczywistości, a wszystko, co istnieje, jedynie za jej modyfikację3. Niematerialnym przedmiotom, takim jak idee czy dusze, doktryna ta nie przypisuje żadnej realnej egzystencji4. Krańcowo różne stanowisko przyjmują dualiści, według których oprócz bytów materialnych istnieją również byty duchowe, o odmiennej naturze. Materia nie wyczerpuje całej rzeczywistości. Władysław Krajewski zauważa, że spór między materializmem a dualizmem toczy się na dwóch polach5. Pierwsze pole to cały świat, a drugie – umysł człowieka. W niniejszym artykule skupimy się na drugim z wymienionych obszarów wciąż toczącego się sporu, którego przedmiotem jest stosunek umysłu do ciała, przede wszystkim do mózgu. Problem ten nosi po niemiecku nazwę „Leib-Seele Problem”, po angielsku „Mind-Body Problem”, a po polsku „Problem Psychofizyczny”6. Materializm stoi na stanowisku, że umysł jest czynnością (funkcją) mózgu. Z kolei dualizm twierdzi, że umysł jest funkcją niematerialnej duszy, co najczęściej łączy się 1 E-mail: [email protected], Zakład Polityki Regionalnej i Gospodarki Żywnościowej, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski, www.ur.edu.pl. 2 Pogląd ten narodził się w starożytnej Grecji wśród filozofów występujących jeszcze przed Sokratesem, a jego korzenie sięgają filozofii wschodu. Moser P. K., Trout J. D., General Introduction: Contemporary Materialism, s. 1, [w:] Moser P. K., Trout J. D. (red.), Contemporary Materialism, Routledge, London/New York 1995. 3 Por. Turek J., Materializm, s. 913-914, [w:] Maryniarczyk A. (red.), Powszechna Encyklopedia Filozofii. Tom 6, Polskie Towarzystwo Tomasza z Akwinu, Lublin 2005. Genezy samego terminu „materializm” należy szukać w pismach siedemnastowiecznych przyrodników angielskich (Robert Boyle). Termin ten wszedł na stałe do słownika filozoficznego dzięki Gottfriedowi W. Leibnizowi. Tamże, s. 913. 4 Por. Bunge M., Mahner M., Über die Natur der Dinge. Materialismus und Wissenschaft, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004, s. X. 5 Por. Krajewski W., Materializm, ale jaki?, s. 207, [w:] Piotrowska E., Szcześniak M., Wiśniewski J., Między przyrodoznawstwem, matematyką a humanistyką, Wyd. Instytutu Filozofii Uniwersytetu Im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Poznań 2000. 6 Por. tamże, s. 208. 96 Krótko o systemizmie Mario Bungego z uznaniem jej nieśmiertelności. W naszych rozważaniach skoncentrujemy się na jednym ze współczesnych reprezentantów obozu materialistów, argentyńskim filozofie Mario Bungem, który jest twórcą materializmu systemowego (inaczej materializmu emergentystycznego lub naukowego). Naszą uwagę skupimy głównie na filozoficznych i naukowych kwestiach, dotyczącym koncepcji umysłu argentyńskiego badacza. 2. Ogólne założenia materializmu systemowego W jednej ze swoich ostatnich książek Bunge dobitnie manifestuje swoje przywiązanie do materializmu: „Niech więc będzie: jestem szalonym monistą. Należę do tego samego klubu, co Demokryt, a nie Platon, i odczuwam złośliwą satysfakcję na myśl o wahaniu się Arystotelesa w tej kwestii (…). Jestem materialistą, ale nie fizykalistą, ponieważ, jako fizyk, nauczyłem się, że fizyka nie może wyjaśnić ani życia ani umysłu, ani społeczeństwa. (…) Fizyka może jedynie wyjaśnić materię na jej najniższym poziomie organizacji, jedyną, która istniała przed powstaniem najwcześniejszych form życia (…). Dlatego też, fizykalizm, a więc najwcześniejsza wersja materializmu, nie może poradzić sobie z reakcjami chemicznymi, metabolizmem, kolorem, mentalnością, społecznością czy też artefaktem”7. Odżegnując się więc od wcześniejszych wersji materializmu, zwłaszcza fizykalizmu, argentyński filozof stworzył własną wersję doktryny materialistycznej, którą nazywa systemowym, emergentystycznym lub naukowym materializmem. Materializm systemowy przyznaje realne istnienie tylko bytom materialnym, które z kolei tworzą co najmniej pięć jakościowo różnych poziomów uzupełniających: fizyczny, chemiczny, biologiczny, społeczny i techniczny8. Każdemu z wyżej wymienionych poziomów odpowiada właściwy mu rodzaj materii: fizyczna, chemiczna, ożywiona, społeczna oraz techniczna9. Rzeczy na każdym z poziomów składają się z elementów poziomu niższego oraz posiadają własne cechy emergentne, których nie posiadają ich części składowe10. Np. podsystem mózgu, który jest w stanie doświadczać dane mentalne pewnego rodzaju, składa się z neuronów, komórek glejowych, i komórek innego rodzaju, z których żadna samodzielnie nie jest w stanie rozumować. 7 Bunge M., Matter and Mind: A Philosophical Inquiry, Springer, Dordrecht 2010, s. VII. Por. tenże, Emergence and Convergence. Qualitative Novelty and the Unity of Knowledge, University of Toronto Press, Toronto 2003, s. 147. 9 Por. tamże, s. 287. 10 Por. tamże, s. 147. 8 97 Mirosław Twardowski 2.1. Systemowość w budowie świata Cechą wyróżniającą materializm Bungego od innych wersji tej doktryny jest systemowość w budowie świata, która przejawia się w hierarchii systemów o coraz bardziej złożonej organizacji11. Systemowość bardzo mocno akcentuje wiele współczesnych dziedzin nauki, m.in. matematyka, fizyka, chemia12. Matematycy zajmują się m.in. takimi systemami, jak system liczb rzeczywistych, system równań, system współrzędnych, system aksjomatyczny itd. W matematyce „być” znaczy „przynależeć do przynajmniej jednego systemu matematycznego”. Fizycy z kolei, wykorzystują pojęcie systemu, kiedy badają takie układy, jak atomy, molekuły, kryształy, gwiazdy, promienie laserowe, systemy pogodowe itd. Chemicy natomiast badają systemy reakcji chemicznych, wchodzących ze sobą w interakcje. Biolodzy wreszcie badają systemy na wszystkich poziomach: subkomórkowym, komórkowym, tkankowym, organizmów wielokomórkowych, populacji i ekosystemów. Nawet najprostsza bateria jest systemem, to jest kompleksową rzeczą, której komponenty są ze sobą powiązane. Jest całością, która ma szczególne właściwości i zachowuje się jako jednostka. 2.2. Emergentyzm „osią” materializmu Materializm systemowy, jak podkreśla Bunge, to swoiste spojrzenie na świat, którego osią jest emergentyzm13. Systemy niemal zawsze mają osobliwą właściwość – nie można wywnioskować całości (nawet teoretycznie) z nawet najbardziej kompletnej wiedzy o komponentach, badanych osobno lub w częściowych kombinacjach14. Pojawianie się nowych cech charakterystycznych w całościach zostało opisane jako emergencja. Emergentne właściwości zwane są też przez argentyńskiego badacza właściwościami systemowymi (niem. Systemeigenschaft), ponieważ są nieodłączne od każdego systemu15. Tak np. woda (H2O) ma właściwości, które molekuły, z których jest złożona (H2 i O2), nie posiadają, podobnie jak pojedynczy atom wodoru lub atom tlenu16. Bunge stoi na stanowisku, 11 Por. Krajewski W., Ontologia, s. 449, [w:] Cackowski Z., Kmita J., Szaniawski K., Smoczyński P. J. (red.), Filozofia a nauka. Zarys encyklopedyczny, Ossolineum, Warszawa 1987. 12 Por. Bunge M., Systemism: the Alternative to Individualism and Holism, Journal of SocioEconomics, 29 (2000), s. 148. 13 Por. tenże, Emergence and Convergence…, s. 38. Por. Matthews M. R., Mario Bunge: Physicist and Philosopher, Science & Education”, 12 (2003), s. 440. 14 Por. Mayr E., The Growth of Biological Thought. Diversity, Evolution, and Inheritance, The Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge/London 1982, s. 63. 15 Por. Bunge M., Mahner M., Über die Natur der Dinge…, s. 78. 16 Por. tamże, s. 78-79. Mimo tego, że idea emergencji jest łączona już z nazwiskiem Johna Stuarta Milla (1843), słowo „emergentny“ stało się powszechnie znanym dopiero dzięki George‟owi Henry‟emu Lewesowi (1879), który odróżniał właściwości wypadkowe (ang. 98 Krótko o systemizmie Mario Bungego że koncepcja emergencji powinna być wolna od holistycznej metafizyki 17. Aby uniknąć nieporozumień co do rozumienia emergencji, południowoamerykański filozof wprowadza pojęcie emergencji systemowej 18. Bunge, charakteryzując swój systemowy pogląd na świat, wskazuje na źródła nowości (ang. novelty sources)19. Argentyński filozof wskazuje na dwa mechanizmy prowadzące do powstania nowości: reorganizację lub restrukturyzację oraz przyrost lub nagromadzenie się20. Reorganizacja lub restrukturyzacja jest zmianą zachodzącą w strukturze systemu. Zmiana taka modyfikuje niektóre z powiązań pomiędzy elementami systemu, nawet gdy nie zmieniają one wewnętrznych właściwości tych elementów w dostrzegalny sposób. Przykładami takiej zmiany są modulacja izomeryczna (ang. isomeric transitions) w jądrze atomowym lub cząsteczce, i reorganizacja instytucjonalna niewymagająca zmiany w personelu. Nowości jakościowe mogą powstać tylko w systemie otwartym. Powstają one wraz ze zwiększeniem porządku jako efekt pewnych reorganizacji zachodzących w systemie. Przykładami są: schładzanie się płynu aż do momentu, gdy utworzy się kryształ; schładzanie się metalicznego pierścienia, aż nie stanie się on nadprzewodnikiem; magnetyzacja metalowego pręta; tworzenie się wzorów w płynach i systemach chemicznych. W systemie zamkniętym nie może powstać nic nowego ze względu na powtarzające się przestawianie, które prowadzi do stanu równowagi i nieporządku. Innym mechanizmem, który może prowadzić do powstania nowości jakościowej, jest przyrost lub nagromadzenie się. Gwiazdy i planety powstały prawdopodobnie na skutek grawitacyjnego przyrostu gazu i pyłu kosmicznego. Przyrost może być procesem jednoetapowym, stopniowym lub natychmiastowym, albo też wieloetapowym. Przykładem przyrostu jednoetapowego jest dodawanie jednego składnika na jednostkę czasu. Z kolei proces przyrostu wieloetapowego może rozpocząć się utworzeniem dekameru z monomeru, następnie dojdzie do tworzenia hektamerów z dekamerów i tak dalej. Jeśli każda jednostka (monomer, dekamer itp.) połączy się z inną w „niewłaściwy” sposób, np. tworząc niestabilny system, wtedy prawdopodobne jest, że proces bezpośredni lub jednoetapowy da początek systemowi o wysokiej złożoności. Gdy wzrasta liczba etapów resultante) od emergentnych (ang. emergent). Właściwość wypadkowa to właściwość całości, którą już posiadają elementy tej całości. Jeżeli zaś całość ma właściwość, której nie posiada żadna z jej części, to jest ona emergentna. Por. tamże, s. 79. 17 Por. Bunge M., Emergence and Convergence…, s. 13. 18 Por. tamże, s. 14. 19 Por. Bunge M., Treatise on Basic Philosophy. Volume 4. Ontology II: A World of Systems, D. Reidel Publishing Company, Dordrecht-Boston-London 1979, s. 248-249. 20 Por. tamże, s. 249. 99 Mirosław Twardowski pośrednich w syntezie złożonego systemu, wzrasta również prawdopodobieństwo odstępstwa od normalności, co jednocześnie wiąże się ze zmniejszeniem szansy sukcesu. Ponieważ wynik jest niezależny od natury jednostek, które są nagromadzane, a także powiązań pomiędzy nimi, Bunge zakłada, że wszystkie złożone systemy, bez względu, czy są to systemy żywe, czy też nie, powstały na skutek przyrostu etapowego. Przeciwieństwem pojęcia emergencji, które odnosi się do procesu, przez który powstaje system z nowymi cechami, jest pojęcie submergencji21. Pojęcie to oznacza zanik jednej lub więcej właściwości rzeczy lub systemu z powodu jego metamorfozy w inną rzecz, jak w przypadku utraty masy przy fuzji elektronu z antyelektronem (pozytronem) celem produkcji fotonu. Ponieważ właściwości nie istnieją niezależnie, lecz są posiadane przez konkretne rzeczy, właściwość submergencji jest po prostu cechą częściowego lub całkowitego rozpadu pewnego rodzaju systemów22. Cecha ta pojawia się, gdy np. molekuła dysocjuje w swego atomowego prekursora czy członkowie rodziny lub partii politycznej rozchodzą się23. Ogólny mechanizm rozpadu widzi Bunge w osłabieniu wewnętrznych więzów trzymających system w całości. Do osłabienia takiego może dojść na kilka sposobów. Najczęstszym z nich jest pojawienie się zewnętrznego agenta24. 3. Dualistyczne a monistyczne ujęcie problemu umysł-ciało Bunge założenia swojej wersji materializmu wykorzystuje m.in. do opisu relacji między umysłem i mózgiem. To, jak uchwycić relację między umysłem a mózgiem, jest w filozofii fundamentalną kwestią25. Od czasów Kartezjusza pojawiło się wiele teorii próbujących rozwiązać problem relacji umysł-mózg. Współcześnie istnieją trzy główne koncepcje umysłu: dualizm psychonerwowy, komputeryzm oraz monizm psychonerwowy. Przyjrzyjmy się za południowoamerykańskim filozofem pokrótce tym poglądom. 21 Por. Bunge M., Mahner M., Über die Natur der Dinge…, s. 80. Por. tenże, Emergence and Convergence…, s. 31-32. 23 Por. tamże, s. 32. 24 Por. tamże, s. 32-33. 25 Por. Kurosaki H., Mario Bunge on the Mind-Body Problem and Ontology, s. 216, [w:] Weingartner P., Dorn G. J. W., Studies on Mario Bunge’s Treatise, Rodopi, Amsterdam/Atlanta 1990. 22 100 Krótko o systemizmie Mario Bungego 3.1. Klasyczny dualizm psychonerwowy i jego ocena Dualizm psychonerwowy jest starożytną opinią, zgodnie z którą materia i umysł są odmiennymi jednostkami lub substancjami i że jedna z nich może istnieć bez drugiej oraz że mogą ze sobą współgrać, ale żadna z nich nie jest w stanie wyjaśniać tej drugiej26. Bunge zaznacza, że dualizm był broniony m.in. przez Platona, Kartezjusza, Freuda i jest elementem wszystkich religii i prymitywnych kosmologii, w tym New Age. Główne poglądy dualistyczne, jakie wymienia, to27: D1 Autonomizm: „Ciało i umysł są wzajemnie niezależne”; D2 Paralelizm psychofizyczny: „Ciało i umysł są nierozerwalnie ze sobą związane”; D3 Epifenomenalizm: „Rzeczy umysłowe są spowodowane przez rzeczy fizyczne”; D4 Animizm: „Umysł wpływa, powoduje, ożywia lub kontroluje ciało”; D5 Interakcjonizm: „Zdarzenia umysłowe powodują lub są powodowane przez zdarzenia nerwowe lub fizyczne, a mózg jest jedynie narzędziem lub »materialną podstawą« umysłu”. Zdaniem argentyńskiego filozofa, wszystkie powyższe wersje dualizmu należy odrzucić, i to z kilku powodów28: Dualizm jest pojęciowo niejasny. Nie głosi on w jasny sposób, czym jest umysł, ponieważ nie przedstawia jego definicji, ani też teorii. Wszystkim, co daje nam dualizm, są przykłady stanów lub zdarzeń umysłowych. Nie mówi nam, co zawierają takie stany lub co ulega zmianom; Dualizm odseparowuje stany i zdarzenia umysłowe od wszystkich rzeczy, które mogłyby być w takich stanach lub ulegać takim zmianom. Taki sposób postrzegania stanów i zdarzeń jest sprzeczny z naturą nauki. W każdej nauce stany są stanami jednostek materialnych, a zdarzenia są zmianami tych stanów; Dualizm jest zgodny z kreacjonizmem, ale nie ewolucjonizmem. Jeśli umysł jest niematerialny, wtedy jest ponad zmiennością żywej materii, np. mutacją i doborem naturalnym. Dualizmu nie da się obalić eksperymentalnie. Nie da się manipulować rzeczami niematerialnymi, za jakie uważa się duszę i umysł, 26 Por. Bunge M., Blushing and the Philosophy of Mind, Journal of Physiology – Paris, 101 (2007), s. 249. 27 Por. tenże, Dictionary of Philosophy, Prometheus Books, New York 1999, s. 179-180. Tenże, Scientific Materialism, D. Reidel, Dordrecht 1981, s. 67-68. 28 Por. tenże, Blushing and the philosophy…, s. 249-250. Por. Tenże, Scientific Materialism…, s. 1112. 101 Mirosław Twardowski za pomocą materialnych narzędzi, takich jak lancet czy tabletki. Jedynie obiekty materialne ulegają zmianom i wywierają wpływ na narzędzia materialne, takie jak narzędzia pomiarowe. Mózg jest obiektem tego typu, ale niematerialny umysł już nie; Dualizm bierze pod uwagę jedynie dorosły umysł. Dlatego też jest on niezgodny z psychologią rozwojową, która pokazuje, w jaki sposób rozwijają się zdolności poznawcze, emocjonalne i społeczne w mózgu; Dualizm jest niezgodny z etologią poznawczą, która pokazuje, że dzielimy niektóre zdolności mentalne z naszymi ewolucyjnymi krewniakami; Dualizm narusza prawa fizyki, a w szczególności zasadę zachowania energii. Przykładowo, energia zostałaby wytworzona, jeśli decyzja o pójściu na spacer byłaby zdarzeniem w niematerialnej duszy; Dualizm blokuje badania naukowe. Wynika to z faktu, iż ma już gotowe odpowiedzi na wszystkie problemy i że odmawia przeprowadzenia badań nad mózgiem, mających na celu zebranie dalszych informacji o umyśle w celu medycznego leczenia zaburzeń psychicznych. Z tego powodu dualizm rozplenił mnóstwo zabobonów i pseudonauk, począwszy od wiary w siły nadprzyrodzone i życie po śmierci, po parapsychologię, psychoanalizę i memetykę. Doktryna ta popiera przesądy, a w szczególności wiarę w telepatię, psychokinezę, jasnowidztwo i różne psychoanalityczne jednostki niematerialne – ego, super-ego, id czy libido. Podsumowując, południowoamerykański badacz podkreśla, że dualizm psychonerwowy jest nie do obrony naukowo i filozoficznie. Nie jest naukową teorią. Stanowi jedynie nieodłączną część starych magicznych i religijnych światopoglądów. Jest więc ideologią, a nie nauką. 3.2. Dualizm programowo-sprzętowy (ang. hardware-software dualism) i jego ocena Mimo, iż dualizmu psychoneurowego nie da się, jak podkreśla Bunge, obronić ani naukowo, ani filozoficznie, i jest największą przeszkodzą utrudniającą badania nad umysłem, a także medycznego leczenia zaburzeń psychicznych, pomimo tego nadal jest bardzo popularny, w szczególności w swojej wersji komputerowej, która wiąże się z dualizmem sprzętu i oprogramowania29. Chodzi o tzw. komputeryzm (lub komputacjonizm), zgodnie z którym umysł jest komputerem lub zbiorem programów komputerowych i w każdym z przypadków daje się odłączyć od 29 Por. tenże, Blushing and the philosophy…, s. 250. 102 Krótko o systemizmie Mario Bungego anatomicznego „sprzętu”. Zwolennicy tego poglądu mówią, że zwierzęta „wyliczają” (ang. compute) każdy rodzaj zachowania, bez względu na to, czy jest to widzenie, pocenie się, skakanie czy uczucie pragnienia, wybieranie i decydowanie itp. Południowoamerykański filozof podkreśla, że niestety nie wiemy, w jaki sposób przeprowadza się takie obliczenia, np. jaki jest algorytm uczucia zaskoczenia czy strachu, zakochania się czy upadku ze schodów, zadawania pytań czy krytykowania odpowiedzi. Zdaniem argentyńskiego badacza, filozofowie preferują powyższą metaforę z dwóch przyczyn30. Po pierwsze, wygląda ona jak najprostsze współczesne rozwiązanie starego problemu umysł-ciało. Po drugie, komputeryzm jest ontologicznie dwuznaczny: przyciąga idealistów, ponieważ zapewnia ich o tym, że materia nie jest ważna, zadowalając też materialistów dzięki zapewnieniom, że procesy mentalne są materialne. Bunge jako konsekwentny materialista deklaruje swoją niechęć wobec komputeryzmu31. Prawdziwy mózg może tworzyć i uczyć się jakościowo nowych sztuczek, podczas gdy taki efekt w zaprogramowanym procesie jest z góry określony. Nie można mówić o czymś takim, jak zaprogramowana spontaniczność i kreatywność. W szczególności, w stosunku do komputeryzmu formułuje m.in. następujące zastrzeżenia: Ludzie i zwierzęta, w przeciwieństwie do komputerów, nie są zaprojektowane. Są produktami ewolucji; Programy komputerowe, znane też jako algorytmy, są artefaktami, a nie organizmami żywymi. Stąd spełniają jedynie niektóre normy (czy też konwencje), z których niektóre są mądre, a niektóre nie – stąd konieczność nieustannego ich unowocześniania; Jedynie właściwe obliczenia są obliczeniami algorytmicznymi. Wszystkie inne procesy mentalne, od uczucia miłości, strachu czy nienawiści, po zgadywanie, tworzenie wynalazków czy krytykowanie, są z natury niealgorytmiczne. W szczególności, nie ma znanych zasad wpadania na dobre pomysły; Ponieważ obiektem zainteresowania komputeryzmu są jedynie procesy racjonalne (a w szczególności algorytmiczne), przerywa on silne powiązanie pomiędzy poznaniem z jednej strony, a motywacją, emocjami i socjalnością z drugiej. Stąd nie jest w stanie wyjaśnić ani ciekawości, ani faktu, dlaczego stymuluje uczenie się; W przeciwieństwie do ludzi komputery nie mają poczucia moralności. Empatia, żal, wstyd, zaufanie są niezrozumiałe dla maszyn. Podsumowując, Bunge stwierdza, że komputeryzm nie sprawdził się bardziej niż kartezjański dualizm. Przyczyną takiej sytuacji jest fakt, iż 30 31 Por. tamże, s. 250. Por. tamże. 103 Mirosław Twardowski podejście to również nie bierze mózgu na poważnie. Żadne z tych podejść nie jest w stanie cokolwiek wyjaśnić. 3.3. Monistyczne filozofie umysłu i ich ocena Najważniejszą alternatywą zarówno dla klasycznego dualizmu, jak i komputeryzmu, jest teoria tożsamości psychonerwowej (ang. the psychoneural identity theory)32. Jest to pogląd zakładający, że wszystkie procesy mentalne są procesami nerwowymi. Przykładowo, widzenie jest określoną funkcją zmysłu wzroku, uczucie strachu jest określoną funkcją systemu skoncentrowanego w ciele migdałowatym, a podejmowanie decyzji to określone funkcje kory przedczołowej itp. Argentyński filozof wymienia cztery popularne poglądy monistyczne33: M1 Panpsychizm (idealizm, spirytualizm): „Wszystko jest umysłowe”; M2 Monizm neutralny: „Rzeczy fizyczne i umysłowe są dwoma aspektami lub przejawami tej samej pojedynczej neutralnej substancji (jednostki)”; M3 Materializm eliminacyjny: „Nic nie jest umysłowe”; M4 Fizykalizm lub materializm redukcyjny: „Zdarzenia umysłowe są fizyczne lub fizyczno-chemiczne”. Bunge dostrzega słabe strony wszystkich wyżej wymienionych monistycznych filozofii umysłu34. M1 (panpsychizm) wymaga, by można było zredukować wszystkie nauki do psychologii mentalistycznej. Teza ta jest, jak twierdzi, wyraźnie błędna, choćby ze względu na fakt, iż psychologowie nie są przygotowani do badania pól elektromagnetycznych, reakcji chemicznych, podziałów komórkowych, a nawet systemów społecznych, o ile wpływają one na procesy umysłowe. Jeśli chodzi o M2 (monizm neutralny), zdaniem argentyńskiego badacza nie można nazwać go doktryną naukową, ponieważ postuluje, że nie można zbadać neutralnej substancji i ponieważ nie wyjaśnia on, w jaki sposób niedająca się poznać substancja może okazać się raz jako fizyczna, a innym razem jako umysłowa. Materializm eliminacyjny (M3) twierdzi, że nie ma czegoś takiego jak umysł, że wszystko jest materialne w ścisłym sensie „fizyczności”. Bunge uważa, że M3 jest niezgodny z faktem, iż filozofom zdarza się badać procesy umysłowe, a także że udało im się odkryć pewne prawidłowości dotyczące afektu, pamięci, uczenia się, wnioskowania i innych rodzajów zjawisk umysłowych. Materializm fizykalny lub redukcyjny (M4) jest, jak twierdzi południowoamerykański badacz, nie do utrzymania, ponieważ nie jest w stanie odnieść się konkretnie do umysłu. W rzeczywistości nie odnosi się nawet do emergentnych właściwości 32 Por. tamże, s. 250. Por. tenże, Dictionary of Philosophy…, s. 67. 34 Por. tamże, s. 180-183. 33 104 Krótko o systemizmie Mario Bungego biosystemów. W szczególności nie pozwala odróżnić człowieka od jego najbliższego kuzyna, szympansa, niezwykle podobnego na poziomie komórkowym, jednak tak różnego na wyższych poziomach. 4. Emergentny psychonerwowy monizm Wobec niedoskonałości i braków wspomnianych wyżej wersji monizmu Bunge przedstawia swoją własną wersję, która w założeniu autora ma spełniać następujące kryteria: dokładność: każde pojęcie, które warto użyć, powinno być dokładne35; systemowość: każda hipoteza lub definicja należy do systemu hipotetyczno-dedukcyjnego; naukowość: każda hipoteza, którą warto przyjąć, jest zgodna ze współczesną nauką, a zatem musi ją obejmować. Ponadto proponowana teoria jest: materialistyczna: każda jednostka jest materialna (konkretna), a każdy idealny obiekt jest ostatecznie procesem zachodzącym w mózgu lub należy do klasy procesów mózgowych; dynamiczna: każda jednostka jest zmienna – być znaczy stawać się; emergentna: każdy system posiada cechy, których brak jego elementom składowym; ewolucyjna: każda emergentna cecha jest etapem pewnego procesu ewolucyjnego. Tę nową wersję monizmu argentyński filozof nazywa „emergentnym psychonerwowym monizmem” (w skrócie EPM). Południowoamerykański badacz charakteryzuje swą koncepcję umysłu w następujących słowach: „Procesy mentalne tworzą podzbiór procesów neurofizjologicznych w mózgach wyższych kręgowców, które pojawiły się w trakcie ewolucji”36 lub krótko „(…) czynności mentalne są wynikiem działania układów neuronów”37. 4.1. Teza tożsamości psychonerwowej Bunge jest zdeklarowanym zwolennikiem tezy tożsamości psychonerwowej: wszystkie umysłowe zdarzenia są zdarzeniami w mózgu, a te zdarzenia pojawiają się w zależności od komponentów komórkowych mózgu38. Pisze: „Przyjmiemy hipotezę tożsamości psychonerwowej. Oznacza to, że założymy, że res cogitans nie jest mityczną niematerialną duszą, ale 35 Por. tamże, s. 180-183. Tamże, s. 67. 37 Tenże, Emergence and Convergence…, s. 80. 38 Por. Kurosaki H., dz. cyt., s. 217. 36 105 Mirosław Twardowski mózgiem wysoce rozwiniętych zwierząt. To filozoficzne założenie, które zostało zapoczątkowane w starożytnej medycynie greckiej, jest zasadą przewodnią poznawczej i afektywnej neuronauki, a więc ostatniej fuzji neuronauki i psychologii”39. Tak więc tzw. psychofizyczne relacje są interakcjami pomiędzy różnymi podukładami mózgu, lub też między nimi a innymi komponentami organizmu40. Umysł nie jest odseparowany od ciała, w równym stopniu jak trawienie nie może zostać oddzielone od układu pokarmowego41. 4.2. Każdy stan umysłowy jest stanem centralnego układu nerwowego EPM podobnie jak fizykalizm utrzymuje, że każdy stan umysłowy (lub zdarzenie czy proces) jest stanem (lub zdarzeniem czy procesem) centralnego układu nerwowego (w skrócie CUN) lub jego części42. Akceptuje więc istnienie umysłu, zaprzeczając jednocześnie temu, że jest innym bytem niż materialny. EPM różni się jednak od fizykalizmu odnośnie do natury CUN – a także właściwego sposobu wyjaśnienie funkcji umysłu jako procesów CUN. Według fizykalizmu, CUN jest fizycznym bytem różniącym się od innych fizycznych układów tylko złożonością. Tak więc wyjaśnienie umysłu powinno wymagać jedynie fizycznych koncepcji i teorii w ograniczonym „fizycznym” sensie. W żargonie filozoficznym: fizykalizm składa się zarówno z redukcji ontologicznej, jak i epistemologicznej, tj. transformacji psychologii w gałąź fizyki. Jednak według EPM, CUN, który jest daleki od bycia bytem fizycznym, w szczególności maszyną, jest biosystemem, tj. złożonym układem wyposażonym we właściwości i prawa szczególne dla żywych istot. Umysłowe właściwości CUN są przykładami takich właściwości, które ujawniają się w zależności od ich komórkowych komponentów. Tak więc CUN jest układem z emergentnymi właściwościami – takimi jak umiejętność postrzegania, czucia, pamiętania, wyobrażania, woli, myślenia i innych, których brakuje jego komórkowym częściom składowym. 39 Bunge M., Matter and Mind: A Philosophical Inquiry…, s. 84. Por. Kurosaki H., dz. cyt., s. 217-218. 41 Por. Blitz D., Emergent Evolution and the Level Structure of Reality, s. 163, [w:] Weingartner P., Dorn G. J. W., Studies on Mario Bunge’s Treatise… 42 Por. Kurosaki H., dz. cyt., s. 216-217. 40 106 Krótko o systemizmie Mario Bungego 4.3. Emergentyzm43 „osią” EPM Bunge twierdzi, że systemy takie jak mózg posiadają cechy, których brak ich elementom składowym (np. neuronom i zespołom neuronów)44. Takie cechy globalne są uznawane za cechy emergentne, ponieważ powstają (lub zanikają) w trakcie trwania procesów, takich jak samoorganizacja, morfogeneza i ewolucja. EPM jest więc poglądem, zgodnie z którym umysł, któremu daleko jest do bycia „stertą” samowystarczających jednostek czy homogenicznego ciała, jest układem wyspecjalizowanych subukładów lub organów45. W mózgu istnieją „centra”, „obszary” lub „organy” odpowiedzialne za funkcje określonego rodzaju. Istnieją również różne podukłady mózgowe, tworzące superukład: (a) każdy bodziec czuciowy oddziałuje na wszystkie ważne „struktury” (podsystemy) mózgu, a (b) każda reakcja wydaje się być „mediowana” (generowana) przez różne podukłady46. W zamierzeniu południowoamerykańskiego filozofa EPM jest via media między koncepcją, według której pojedynczy neuron może odpowiadać za każdą możliwą myśl dotyczącą konkretnej osoby (redukcjonizm), oraz stanowiskiem, że każde pojedyncze zdarzenie umysłowe angażuje cały mózg (holizm)47. Zgodnie z punktem widzenia reprezentowanym przez Bungego każda funkcja umysłowa jest funkcją układu nerwowego. Strategia systemowa polega na badaniu mózgu jako całości, a także każdego z jego podukładów i ich powiązań z układami nienerwowymi, a w szczególności z układem hormonalnym48. Jedynie podejście systemowe, jak przekonuje Bunge, pozwala kompleksowo opisać, wyjaśnić, a nawet przewidzieć funkcjonowanie każdego układu nerwowego. 5. Teoria „trzech światów” Karla R. Poppera a EPM EPM to jedna z najnowszych odsłon materialistycznej koncepcji umysłu. Krańcowo różne od południowoamerykańskiego badacza stanowisko w spojrzeniu na umysł prezentuje Karl R. Popper, również odwołujący się 43 Józef Bremer uważa Bungego za reprezentanta tzw. słabej wersji emergentyzmu. Słaby emergentyzm Bremer charakteryzuje w następujących słowach: „Słaby emergentyzm przyjmuje tezę monizmu fizycznego: nosiciele właściwości emergentnych składają się wyłącznie z elementów materialnych. Na przykład cecha »bycia w stanie mentalnym M« jest realizowana wyłącznie przez odpowiednio złożoną strukturę materialną”. Bremer J., Wprowadzenie do filozofii umysłu, Wyd. WAM, Kraków 2010, s. 174. 44 Por. Bunge M., Blushing and the philosophy…, s. 253. 45 Por. tenże, The Mind-Body Problem. A Psychobiological Approach, Pergamon Press, New York 1980, s. 40. 46 Por. tamże, s. 41. 47 Por. tamże. 48 Por. tamże, s. 43. 107 Mirosław Twardowski do kategorii emergencji w wyjaśnianiu interesującego nas zagadnienia relacji umysł-mózg. Za Olgą Markič i Adamem Chmielewskim streśćmy krótko poglądy austriackiego filozofa w interesującym nas temacie relacji umysł-mózg49. Popper proponuje emergentny interakcjonistyczny dualizm jako najlepsze rozwiązanie, i sugeruje że świadomość jest osobliwą strukturą, która wyłania się z podstawowej struktury stanów fizycznych i jest w stanie wchodzić z nimi w interakcję50. Głównym punktem podparcia dla tego rozwiązania Poppera jest jego teza o kreatywnej ewolucji „trzech światów”51. Badacz proponuje podzielić byt na trzy obszary, z których pierwszy zawiera rzeczy i stany fizyczne, drugi – subiektywne myśli, wyobrażenia i idee, zaś trzeci – istniejące obiektywnie, tj. niezależnie od ludzkiej woli problemy, hipotezy, teorie, argumenty, a także dzieła sztuki itp. Popper szczególny nacisk kładzie na istnienie trzeciego świata, podkreślając przy tym, że jest on stworzony przez człowieka, który należy do świata pierwszego, za pomocą jego umysłu, który z kolei tworzy świat drugi, będąc w ten sposób „pośrednikiem” pomiędzy światem pierwszym a trzecim. Stwierdza że obiekty świata 3. są prawdziwe i autonomiczne. Mogą zostać uchwycone naszymi procesami mentalnymi (świat 2.) i przez nie wpływać na świat fizyczny (świat 1.). Popper uważa że interakcja ze światem 3. wynosi świat mentalny ponad świat fizyczny i stąd zapewnia wsparcie dla dualistycznego (interakcjonistycznego) rozwiązania problemu umysł-ciało. Przywoływany na wstępie Krajewski zgadza się z Bungem, iż nie jest do końca jasne, jakie przedmioty są „mieszkańcami” trzeciego świata, gdyż Popper zalicza czasem do tego świata książki52. Polski filozof pisze: „Same książki, obrazy itp. są rzeczami materialnymi. Do trzeciego świata należy tylko ich zawartość, ich »idealna« treść. Bunge przeczy jej istnieniu. Twierdzi, że nieczytana w danej chwili książka, nieoglądany obraz itp. są po prostu materialnymi ciałami. Dopiero w trakcie ich czytania czy oglądania w mózgu odbiorcy zachodzą procesy mentalne”53. Zdaniem Krajewskiego nie możemy jednak do tego wyłącznie się ograniczyć. Pisze: „Tak jest istotnie, ale jeśli do tego się ograniczymy, jak to czyni Bunge, nie wyjaśnimy ani rozwoju nauki, ani takich zjawisk, jak odmienne rozumienie 49 Por. Markič O., Causal Emergentism, Acta Analytica, 19 (2004), s. 71; A. Chmielewski, Filozofia Poppera. Analiza krytyczna, Wyd. Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław 2003, s. 100. 50 Por. Popper K. R., Eccles J. C., Mózg i jaźń, t. 1-3, przeł. P. Jaśkowski, Wyd. Protext, Poznań 1999. 51 Por. Popper K. R., Wiedza obiektywna, przeł. A. Chmielewski, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2012. 52 Por. Krajewski W., Materializm, ale jaki?..., s. 215. 53 Tamże, s. 215-216. 108 Krótko o systemizmie Mario Bungego przez różnych ludzi tej samej teorii czy tego samego dzieła sztuki. Nie powiemy przecież, że rozumieją oni inaczej ciało materialne”54. Opowiadanie się przez Bungego za materializmem systemowym nie oznacza, że rozwiązuje on definitywnie problem umysł-ciało. Świadomy ograniczeń stworzonej przez siebie koncepcji, pisze: „Nie został i nie zostanie rozwiązany inaczej niż za pomocą ogólnych pojęć, ponieważ materializm emergentny jest filozofią dostarczającą jedynie rusztowania szczegółowego naukowego (empirycznego i teoretycznego) badania wielu określonych problemów wrzuconych do jednego worka »problemu umysłciało«. Byłoby dobrze, gdyby neuronaukowcy i psychologowie zajęli się tymi problemami – jako naukowcy, a nie jako filozofowie-amatorzy, a co dopiero teologowie. Nie zrobią tego, jeśli mówienie, że umysł jest tajemniczą niematerialną jednostką, zostanie pozostawione w rękach filozofów i teologów”55. 6. Zakończenie Bunge podkreśla, że ogromną zaletą EPM jest to, że uważa za rzecz oczywistą, że umysł może być badany w sposób naukowy56. Jeśli chcemy podejść do badania umysłu w sposób naukowy, musimy, jak twierdzi, zacząć od zidentyfikowania określonego systemu, o który chodzi, np. neuronu, zgromadzenia neuronów lub całego układu nerwowego. Wtedy psychologia fizjologiczna, psychoendokrynologia i psychofarmakologia powiedzą nam, że rzecz, o którą chodzi, która odpowiada za i kontroluje zachowanie, to CUN, a przede wszystkim mózg. W tym podejściu umysł nie jest jednostką odseparowaną od mózgu, analogiczną do niego lub oddziałującą na niego. W podejściu systemowym umysł jest zbiorem czynności mózgu lub jego wielomilionowych podsystemów nerwowych. Bremer zauważa inną cenną cechę koncepcji Bungego. Podkreśla mianowicie, że ponieważ stawia minimalne warunki stanom mentalnym, w związku z tym jest do pogodzenia z różnymi wersjami fizykalizmu redukcyjnego57. Z kolei Krajewski uważa, że można pogodzić teorię „trzech światów” Poppera z EPM Bungego58. Można to potraktować jako kolejną zaletę koncepcji argentyńskiego badacza. Kierunkiem, który miałby pogodzić obydwie koncepcje, jest zaproponowany przez samego Krajewskiego tzw. 54 Tamże, s. 216. Bunge M., Scientific Materialism…, s. 89. 56 Tamże, s. 87. 57 Bremer J., dz. cyt., s. 178. 58 Krajewski W., Materializm, ale jaki?..., s. 216. 55 109 Mirosław Twardowski umiarkowany materializm. Stanowisko to aprobuje również materializm emergentny, z tą poprawką, że tylko pierwszy świat istnieje w sensie podstawowym, a drugi i trzeci w sensach niepodstawowych. Polski filozof w następujący sposób charakteryzuje swój pogląd: „Nasz materializm aktualny jest zatem umiarkowany. Pozwala on na uznanie obiektywnego istnienia świadomości (drugiego świata) i jej zwrotnego oddziaływania na świat materialny, mimo że świadomość jest zawsze »umocowana« w mózgu. Pozwala także na uznanie równie obiektywnego istnienia teorii naukowych itp. (świat trzeci) i ich zwrotnego oddziaływania na świat materialny, jeśli teorie te są wykorzystywane w technice, chociaż i one muszą być »umocowane« w ciałach materialnych, np. w książkach. Właśnie to »umocowanie« skłania nas do nazywania swego stanowiska umiarkowanym aktualnym materializmem, a nie tria1izmem. Uznajemy istnienie trzech światów, ale nie są one równorzędne. Tylko jeden istnieje samoistnie”59. Mimo niewątpliwych walorów systemizmu w poglądach Bungego dostrzegamy niekiedy sformułowania niejasne, a czasem nawet wzajemnie się wykluczające. Oto przykład. Południowoamerykański filozof swoje stanowisko w filozofii biologii określa jako pluralizm bytowy. Wyróżnia nawet „materię żywą”, która jakościowo ma różnić się od innych rodzajów materii, takich jak „materia fizyczna” czy „materia chemiczna”60. Z drugiej jednak strony, w kontekście problematyki będącej przedmiotem niniejszego opracowania, swoje stanowisko nazywa jednoznacznie „emergentnym psychonerwowym monizmem”. Czyżby do pogodzenia było deklarowane w filozofii biologii stanowisko pluralizmu bytowego z monizmem ontologicznym w filozofii umysłu? Co to znaczy, że „materia żywa” jakościowo różni się od „materii fizycznej” czy „materii chemicznej”? Mimo wspomnianych niejasności czy dwuznaczności trudno nie docenić wysiłek argentyńskiego filozofa w celu nadania materialistycznej koncepcji umysłu wyszukanej, atrakcyjnej, nowoczesnej postaci. Czas pokaże, czy koncepcja południowoamerykańskiego badacza zyska akceptację i uznanie wśród zwolenników podobnej ontologii, stając się cennym przyczynkiem dla wypracowywania nowych, jeszcze atrakcyjniejszych postaci doktryny materialistycznej. 59 Tamże, s. 217. Por. Mahner M., Bunge M., Foundations of Biophilosophy, Springer/Verlag, Berlin 1997, s. 139-149. 60 110 Krótko o systemizmie Mario Bungego Literatura Blitz D., Emergent Evolution and the Level Structure of Reality, [w:] Weingartner P., Dorn G. J. W. (red.), Studies on Mario Bunge’s Treatise, Rodopi, Amsterdam 1990. Bremer J., Wprowadzenie do filozofii umysłu, Wyd. WAM, Kraków 2010. Bunge M., Blushing and the philosophy of mind, Journal of Physiology – Paris, 101 (2007). Bunge M., Dictionary of Philosophy, Prometheus Books, New York 1999. Bunge M., Emergence and Convergence. Qualitative Novelty and the Unity of Knowledge, University of Toronto Press, Toronto 2003. Bunge M., Matter and Mind: A Philosophical Inquiry, Springer, Dordrecht 2010. Bunge M., Scientific Materialism, D. Reidel, Dordrecht 1981. Bunge M., Systemism: the Alternative to Individualism and Holism, Journal of Socio-Economics, 29 (2000). Bunge M., The Mind-Body Problem. A Psychobiological Approach, Pergamon Press, New York 1980. Bunge M., Treatise on Basic Philosophy. Volume 4. Ontology II: A World of Systems, D. Reidel Publishing Company, Dordrecht/Boston/London 1979. Bunge M., Mahner M., Über die Natur der Dinge. Materialismus und Wissenschaft, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004. Chmielewski A., Filozofia Poppera. Analiza krytyczna, Wyd. Uniwersytetu Wrocławskiego, Wrocław 2003. Krajewski W., Materializm, ale jaki?, [w:] Piotrowska E., Szcześniak M., Wiśniewski J. (red.), Między przyrodoznawstwem, matematyką a humanistyką, Wyd. Instytutu Filozofii Uniwersytetu Im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Poznań 2000. Krajewski W., Ontologia, [w:] Cackowski Z., Kmita J., Szaniawski K., Smoczyński P. J. (red.), Filozofia a nauka. Zarys encyklopedyczny, Ossolineum, Warszawa 1987. Kurosaki H., Mario Bunge on the Mind-Body Problem and Ontology, [w:] Weingartner P., Dorn G.J.W. (red.), Studies on Mario Bunge’s Treatise, Rodopi, Amsterdam-Atlanta 1990. Mahner M., Bunge M., Foundations of Biophilosophy, Springer/Verlag, Berlin/Heidelberg 1997. Markič O., Causal Emergentism, Acta Analytica, 19 (2004). 111 Mirosław Twardowski Matthews M. R., Mario Bunge: Physicist and Philosopher, Science & Education, 12 (2003). Mayr E., The Growth of Biological Thought. Diversity, Evolution, and Inheritance, The Belknap Press of Harvard University Press, Cambridge/London 1982. Moser P. K., Trout J. D., General Introduction: Contemporary Materialism, [w:] Moser P. K., Trout J. D. (red), Contemporary Materialism, Routledge, London-New York 1995. Popper K. R., Wiedza obiektywna, przeł. A. Chmielewski, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2012. Popper K. R., Eccles J. C., Mózg i jaźń, t. 1-3, przeł. P. Jaśkowski, Wyd. Protext, Poznań 1999. Turek J., Materializm, [w:] Maryniarczyk A. (red.), Powszechna Encyklopedia Filozofii, t. 6, Polskie Towarzystwo Tomasza z Akwinu, Lublin 2005. „Systemizm” Mario Bungego jako via media między holizmem a redukcjonizmem Streszczenie Materializm to rodzina ontologii naturalistycznych, według których materia jest jedynym tworzywem całej rzeczywistości. Jednym ze współczesnych zwolenników doktryny materialistycznej jest argentyński filozof Mario Bunge. Według jego wersji materializmu, zwanej materializmem emergentystycznym, inaczej systemowym lub naukowym, czy krótko systemizmem, byty materialne dzielą się na co najmniej pięć jakościowo różnych poziomów uzupełniających: fizycznych, chemicznych, biologicznych, społecznych i technicznych. W centrum ontologii materializmu systemowego znajduje się teza: nie ma całkowicie odizolowanych rzeczy; każda rzecz współdziała z (niektórymi) innymi. Razem tworzą one spójne systemy. Bunge założenia swojej wersji materializmu wykorzystuje m.in. do opisu relacji między umysłem i mózgiem. Według jego wersji monizmu, którą nazywa „emergentnym psychonerwowym monizmem”, umysł jest zbiorem emergentnych funkcji/działań mózgu, lub też inaczej: czynności mentalne są wynikiem działania układów neuronów. 112 Jan Czerniawski1 Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania 1. Wstęp Jeśli zgodzić się ze wprowadzonym przez Kartezjusza wzorem naukowej racjonalności, naukę powinna cechować jasność i nie powinno w niej być miejsca na pojęcia o posmaku mistycznej tajemnicy. Z tego punktu widzenia stan konceptualnej strony teorii kwantów daleki jest od ideału. Chyba najbardziej tajemniczym jej pojęciem jest kwantowe splątanie (entanglement)2 stanów. Obiekty w takich stanach wydają się pozostawać w jakiejś niezwykłej więzi, wyrażającej się we wpływie tego, co się dzieje z jednym, na stan drugiego, nawet gdy zostaną od siebie odseparowane przestrzennie na tyle, że przyjęta jako powszechnie obowiązująca lokalność relatywistyczna wyklucza, by mogło to być skutkiem jakiegoś fizycznie możliwego oddziaływania. Musiałoby ono bowiem rozprzestrzeniać się szybciej niż światło w próżni, czy wręcz natychmiastowo. Występowanie zjawiska splątania jest faktem, a o faktach podobno dżentelmeni nie dyskutują. Tym, co może podlegać dyskusji, są interpretacje faktów. Wrażenie tajemnicy powstaje, gdy wspomnianą więź, nazywaną czasem „namiętnością na odległość” (passion at a distance)3, czy, jak to ujął Einstein, „upiornymi oddziaływaniami na odległość”4 (spukhafte Fernwirkungen5) rozumieć jako rzeczywistość, a nie pozór. Wyegzorcyzmowanie upiora musiałoby więc polegać na zdemaskowaniu splątania jako zjawiska pozornego. To zaś wymagałoby zidentyfikowania realnego mechanizmu odpowiedzialnego za powstanie tego pozoru. 1 E-mail: [email protected], Zakład Filozofii Nauk Przyrodniczych, Instytut Filozofii, Wydział Filozoficzny, Uniwersytet Jagielloński, http://www.filozofia.uj.edu.pl/zaklad-filozofiinauk-przyrodniczych. 2 Por. Penrose R., Droga do rzeczywistości, przeł. Przystawa J., Prószyński i S-ka, Warszawa 2006, s. 389, 557-567. 3 Por. Pabjan T., Eksperymentalna metafizyka. Johna S. Bella filozofia mechaniki kwantowej, Copernicus Center Press, Kraków 2011, s. 232. 4 Por. tamże, s. 66. 5 Por. Born M., Einstein A., Albert Einstein, Max Born. Briefwechsel 1916-1955, Nymphenburger, München 1955, s. 210. 113 Jan Czerniawski Na rzecz realności splątania kwantowego przemawia twierdzenie Bella6, w świetle którego żadna teoria, zarazem lokalna i realistyczna, nie jest w stanie przewidzieć statystycznych korelacji wyników pomiarów przekraczających ograniczenia, które w określonych warunkach łamie teoria kwantów. Wykazanie, że splątanie ma charakter pozorny, wymagałoby więc podważenia tego twierdzenia. Należy zwrócić uwagę na to, że, po pierwsze, chodzi tu o korelacje statystyczne, po drugie zaś, że korelacje te dotyczą wyników pomiarów. Prawidłowości dotyczące korelacji statystycznych określa rachunek prawdopodobieństwa, który jednak nie wystarcza ani do uzasadnienia, ani do obalenia twierdzenia Bella. Istotne znaczenie w jego dowodzie mają pewne dodatkowe założenia. Można podejrzewać, że za niespełnienie co najmniej jednego z nich przez przewidywania kwantowe odpowiada specyfika pomiarów kwantowych. Poniżej zbadany zostanie właśnie ten trop. 2. Założenia twierdzenia Bella Uzasadnienie twierdzenia Bella sprowadza się do wyprowadzenia którejś z tzw. nierówności Bella. Najdonioślejszą z nich jest nierówność CHSH, otrzymana nie przez samego J.S. Bella, lecz przez czwórkę innych autorów, od których nazwisk pochodzi jej nazwa7: 𝐶 𝑎, 𝑏 − 𝐶 𝑎, 𝑏′ + 𝐶 𝑎′, 𝑏 + 𝐶 𝑎′, 𝑏′ ≤ 2 8, gdzie 𝐶 , – funkcja korelacji, której argumentami są parametry określające ustawienia przyrządów do pomiaru wartości określonej obserwabli9 (tj. wielkości obserwowalnej) odpowiednio na jednym i drugim z obiektów w stanie splątanym ze względu na tę obserwablę. Doniosłość akurat tej nierówności wynika z faktu, iż to ona stała się podstawą empirycznego testu łamiących ją przewidywań teorii kwantów w eksperymencie Aspecta10. W eksperymencie tym obiektami w stanach splątanych były spolaryzowane fotony, zaś mierzoną obserwablą był rzut spinu na dany kierunek, więc nierówność CHSH można w tym przypadku uszczegółowić do postaci11: 6 Por. Penrose R., dz. cyt., s. 557-558. Por. Clauser J. F., Horne M. A., Shimony A., Holt R. A., Proposed experiment to test local hidden-variable theories, Physical Review Letters 23 (1969), s. 881. 8 Por. Bell J. S., La nouvelle cuisine, w: tenże, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, wyd. 2, Cambridge 2004, s. 244. 9 Por. Penrose R., dz. cyt., s. 514-515. 10 Por. Aspect A., Grangier P., Roger G., Experimental realization of Einstein-Podolsky-RosenBohm Gedankenexperiment: a new violation of Bell’s inequalities, Physical Review Letters, 49 (1982), s. 91-94. 11 Por. Pabjan T., dz. cyt., s. 140. 7 114 Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania 𝐶 𝑎, 𝑏 − 𝐶 𝑎, 𝑏′ + 𝐶 𝑎′, 𝑏 + 𝐶 𝑎′, 𝑏′ ≤ 2, (CHSH) gdzie argumentami funkcji korelacji są wektory jednostkowe wyznaczające kierunki, na które rzuty spinu są mierzone. Funkcja korelacji jest rozumiana jako wartość oczekiwana iloczynu wyników pomiarów na obu obiektach w stanie splątanym przy danym ustawieniu przyrządów, tu określonych przez wektory wyznaczające kierunki w przestrzeni. W najogólniejszym przypadku ma ona postać12: 𝐶 𝑎, 𝑏 = 𝛬 𝑑𝜆 𝜌 𝜆|𝑎, 𝑏 𝐴,𝐵 𝑃 𝐴, 𝐵|𝑎, 𝑏, 𝜆 𝐴𝐵, gdzie λ – zbiór parametrów określających wspólny stan pary cząstek przed pomiarem (przypadek, gdy któryś z nich przyjmuje wartości ze zbioru dyskretnego, można uwzględnić dzięki deltom Diraca; całka po tym parametrze sprowadza się wtedy do sumy), 𝜌 𝜆|𝑎, 𝑏 – rozkład prawdopodobieństwa w przestrzeni tych parametrów przy danym ustawieniu obu przyrządów, A,B – wyniki pomiarów odpowiednio na pierwszym i drugim przyrządzie, a 𝑃 𝐴, 𝐵|𝑎, 𝑏, 𝜆 – łączne prawdopodobieństwo warunkowe tych wyników dla danych wartości parametrów określających ustawienie przyrządów i wspólny stan cząstek przed pomiarem. Przy dość naturalnym warunku braku spisku (No Conspiracy)13, zgodnie z którym ustawienie przyrządów nie zostało z góry dopasowane do stanu cząstek przed pomiarem, czyli ono i ten stan są od siebie statystycznie niezależne, co można wyrazić równaniem14: 𝜌 𝜆|𝑎, 𝑏 = 𝜌 𝜆 , (NC) postać funkcji korelacji nieco się upraszcza: 𝐶 𝑎, 𝑏 = 𝛬 𝑑𝜆 𝜌 𝜆 𝐴,𝐵 𝑃 𝐴, 𝐵|𝑎, 𝑏, 𝜆 𝐴𝐵, jednak nadal określona jest zbyt ogólnie, by możliwe było wyprowadzenie nierówności CHSH. Kluczowe znaczenie dla wyprowadzenia ma dodatkowy warunek faktoryzowalności łącznego prawdopodobieństwa warunkowego: 𝑃 𝐴, 𝐵|𝑎, 𝑏, 𝜆 = 𝑃 𝐴|𝑎, 𝜆 𝑃 𝐵|𝑏, 𝜆 , 12 Por. Bell J. S., dz. cyt., s. 243. Por. Pabjan T., dz. cyt., s. 154. 14 Por. Bell J. S., dz. cyt., s. 244. 13 115 (BL) Jan Czerniawski którą Bell uważał za wyraz warunku lokalności, w związku z czym bywa określany jako warunek lokalności Bella (Bell Locality)15. Aby uchwycić jego nietrywialny charakter, warto zestawić go z odpowiednim związkiem, wynikającym z twierdzenia Bayesa: 𝑃 𝐴, 𝐵|𝑎, 𝑏, 𝜆 = 𝑃 𝐴|𝐵, 𝑎, 𝑏, 𝜆 𝑃 𝐵|𝑎, 𝑏, 𝜆 16, (B-1) bądź analogicznym: 𝑃 𝐴, 𝐵|𝑎, 𝑏, 𝜆 = 𝑃 𝐵|𝐴, 𝑎, 𝑏, 𝜆 𝑃 𝐴|𝑎, 𝑏, 𝜆 . (B-2) Jak wykazał J.P. Jarrett17, lokalność Bella można z każdego z nich otrzymać jako konsekwencję dwóch warunków. Pierwszy z nich, określany jako warunek niezależności od parametru (Parameter Independence)18: (PI-1) 𝑃 𝐴|𝑎, 𝑏, 𝜆 = 𝑃 𝐴|𝑎, 𝜆 i analogicznie: 𝑃 𝐵|𝑎, 𝑏, 𝜆 = 𝑃 𝐵|𝑏, 𝜆 , (PI-2) przewiduje statystyczną niezależność wyniku pomiaru na jednym przyrządzie od parametru określającego ustawienie drugiego. Drugi zaś, określany jako warunek niezależności od wyniku (Outcome Independence)19: (OI-1) 𝑃 𝐴|𝐵, 𝑎, 𝑏, 𝜆 = 𝑃 𝐴|𝑎, 𝑏, 𝜆 i analogicznie: 𝑃 𝐵|𝐴, 𝑎, 𝑏, 𝜆 = 𝑃 𝐵|𝑎, 𝑏, 𝜆 , (OI-2) przewiduje statystyczną niezależność wyniku pomiaru na jednym przyrządzie od wyniku pomiaru na drugim. Łatwo bowiem zauważyć, że np. w wyniku zastosowania najpierw (OI-1), a potem (PI-1) i (PI-2), można z (B-1) otrzymać (BL). 15 Por. Pabjan T., dz. cyt., s. 163; Norsen T., Bell Locality and the nonlocal character of nature, Foundations of Physics Letters 19 (2006), s. 638-641. 16 Por. Bell J. S., dz. cyt., s. 243; Norsen T., dz. cyt., s. 641. 17 Por. Pabjan T., dz. cyt., s. 164-166; Jarrett J. P., On the physical significance of the locality conditions in the Bell argument, Noûs 18 (1984), s. 569-589; Norsen T., Local Causality and Completeness: Bell vs. Jarrett, Foundations of Physics 39 (2009), s. 273-294. 18 Shimony A., Events and processes in the quantum world, w: tenże, Search for a Naturalistic World View, Vol. II, Cambridge 1993, s. 146. 19 Tamże, s. 147. 116 Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania 3. Uzasadnienie warunku Outcome Independence O ile warunek PI jest dość powszechnie uważany za niekontrowersyjną konsekwencję lokalności (Jarrett nazwał go po prostu warunkiem lokalności, w odróżnieniu od silnej lokalności – Strong Locality20, jak określił lokalność Bella), to warunek OI może budzić wątpliwości. Intuicja wydaje się podpowiadać, że dwa zdarzenia mogą być skorelowane mimo braku związku przyczynowego między nimi. W takim wypadku korelacja nie stanowiłaby naruszenia lokalności. Jakie jednak mogłoby być źródło tej korelacji? Naturalne jest założyć, że u jej podstaw leży wspólna przyczyna obu zdarzeń. Warto więc przyjrzeć się teorii wspólnej przyczyny, rozwiniętej przez Reichenbacha. W jej ramach założył on m.in., że jeśli dwa zdarzenia A, B mają wspólną przyczynę C, to ich łączne prawdopodobieństwo warunkowe spełnia warunek: 𝑃 𝐴, 𝐵|𝐶 = 𝑃 𝐴|𝐶 𝑃 𝐵|𝐶 . Ponieważ wykracza on poza twierdzenie Bayesa, z którego wynika jedynie: 𝑃 𝐴, 𝐵|𝐶 = 𝑃 𝐴|𝐵, 𝐶 𝑃 𝐵|𝐶 (B-3) oraz: 𝑃 𝐴, 𝐵|𝐶 = 𝑃 𝐴|𝐶 𝑃 𝐵|𝐴, 𝐶 , (B-4) więc jego uzasadnienie wymaga przyjęcia dodatkowego założenia ekranowania (Screening Off)21: (SO-1) 𝑃 𝐴|𝐵, 𝐶 = 𝑃 𝐴|𝐶 i analogicznie: 𝑃 𝐵|𝐴, 𝐶 = 𝑃 𝐵|𝐶 , (SO-2) zgodnie z którym przy założeniu, że działa wspólna przyczyna, zdarzenia będące jej skutkami są od siebie wzajemnie statystycznie niezależne, tj. wspólna przyczyna niejako (statystycznie) „ekranuje” jedno od drugiego. Łatwo zauważyć, że warunek OI jest uszczegółowieniem SO. W związku z tym uzyskuje on ze strony teorii wspólnej przyczyny silne wsparcie. Z drugiej strony jednak związek ten uderza rykoszetem w warunek SO. 20 Por. Reichenbach H., The Direction of Time, Univ. of California Press, Berkeley 1956, s. 158-159. 21 Por. tamże; Pabjan T., dz. cyt., s. 167. 117 Jan Czerniawski Skoro bowiem empirycznie potwierdzone przewidywania teorii kwantów nie spełniają nierówności CHSH, to nie mogą też spełniać OI, a tym samym i SO. Oznacza to, że warunek ten ma ograniczone zastosowanie. Skąd bierze się ograniczenie jego stosowalności? Aby odpowiedzieć na to pytanie, warto zastanowić się nad jego uzasadnieniem w zakresie, w jakim jego stosowalność jest niewątpliwa. Jest tak w przypadku zjawisk podlegających prawom ściśle deterministycznym, tj. panuje w nich „sztywny” determinizm. W ich dziedzinie przyczyna powoduje skutek z koniecznością, co oznacza, że np. 𝑃 𝐴|𝐶 = 1. Wobec tego jednak dodanie jakiegoś warunku do przyczyny nie może zwiększyć prawdopodobieństwa warunkowego, które jest już maksymalne, więc również 𝑃 𝐴|𝐵, 𝐶 = 1, skąd wynika, że spełniony jest warunek SO-1. Natomiast w przypadku, gdy dopuścić związki przyczynowe o charakterze probabilistycznym („miękki” determinizm), ewentualnego spełnienia SO nie można zagwarantować na takiej podstawie. Problem w tym, że dopuszczenie „miękkiego” determinizmu faktycznie oznacza odejście od realizmu. Jeśli wynik pomiaru nie jest jednoznacznie wyznaczony przez stan obiektu, którego pomiar dotyczy, to uzyskanej wartości nie można traktować jako określającej aktualną własność tego obiektu. Tym, co go charakteryzuje, jest jedynie rozkład prawdopodobieństwa wyników takiego pomiaru. Jeśli więc chcieć znaleźć realistyczny model zjawisk kwantowych, trzeba się ograniczyć do modeli ściśle deterministycznych. W nich jednak obowiązuje SO, co oznacza, że oparte na nich przewidywania muszą spełniać nierówności Bella. Pojawia się więc dylemat: z jednej strony chciałoby się mieć realistyczny model zjawisk kwantowych łamiący te nierówności, z drugiej strony zaś wygląda na to, że każdy taki model musi je spełniać. 4. Determinizm bez determinizmu? Zarysowany dylemat wydaje się nierozwiązalny. Wydaje się bowiem, że wymagałby jakiegoś „determinizmu bez determinizmu”, co wygląda na jaskrawą sprzeczność. Czy wobec tego nie ma wyjścia i trzeba zaakceptować twierdzenie Bella, a tym samym „upiorne działanie na odległość”? Na szczęście wiadomo, że „determinizm bez determinizmu” jest możliwy. Klucza dostarcza tu Popperowskie rozróżnienie determinizmu prima facie, który można też nazwać „determinizmem metafizycznym”, od tego, co on nazywa „determinizmem naukowym” 22. Faktycznie Popper 22 Por. Heller M., Filozofia przyrody, Znak, Kraków 2004, s. 176-177; Popper K.R., Świat skłonności, przeł. Chmielewski A., Znak, Kraków 1996, s. 36. 118 Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania myli determinizm z przewidywalnością23, gdyż „determinizm prima facie” rozumie jako przewidywalność zasadniczą, zaś „determinizm naukowy” jako przewidywalność praktyczną, na podstawie znajomości warunków początkowych ze skończoną dokładnością. Ten aspekt jednak nie musi nas niepokoić, gdyż w twierdzeniu Bella chodzi właśnie o przewidywalność, a ściśle o możliwość zbudowania realistycznego modelu, który odtwarzałby przewidywania teorii kwantów. W większości zjawisk, które się zwykle rozważa, odróżnienie Poppera jest nieistotne. Są jednak zjawiska, w odniesieniu do których ma ono znaczenie zasadnicze. Chodzi o zjawiska deterministycznego chaosu, znane z fizyki stanów niestabilnych. Specyfika tego rodzaju zjawisk wyraża się w tym, że dowolnie mała zmiana warunków początkowych może w nich skutkować dramatyczną zmianą ewolucji układu24 – inaczej niż w przypadku układów w stanach stabilnych, gdzie mała zmiana warunków początkowych skutkuje małą zmianą przebiegu ewolucji. W określeniu „deterministyczny chaos” pierwszy człon wskazuje na to, że mamy do czynienia ze zjawiskami, w których panuje determinizm metafizyczny. Gdyby ktoś mógł znać warunki początkowe z nieskończoną dokładnością, mógłby na ich podstawie jednoznacznie przewidzieć przebieg ewolucji układu zachowującego się chaotycznie. Uprawiający naukę ludzki podmiot poznawczy jednak może je znać tylko ze skończoną dokładnością, więc skazany jest na opis statystyczny, jak gdyby chodziło o zjawiska „indeterministyczne”, a ściślej: „miękko” deterministyczne. Można tu więc mówić, w pewnym sensie, o „determinizmie bez determinizmu”. 5. Specyfika pomiaru kwantowego Tym, czego należy poszukiwać, jest lokalnie realistyczny model, który odtworzyłby korelacje między wynikami pomiarów, przewidywane przez teorię kwantów. Warto więc przyjrzeć się temu, co ma być odtworzone. W szczególności warto chwilę refleksji poświęcić specyfice pomiarów kwantowych. Być może okaże się wtedy, gdzie w poszukiwanym modelu byłoby miejsce na zjawiska chaotyczne, w których można byłoby upatrywać nadziei na złamanie warunku OI. Jak pamiętamy, w eksperymentach, w których doszło do potwierdzenia łamiących nierówność CHSH przewidywań kwantowych, wykorzystano pary fotonów. Wprowadza to pewną rachunkową komplikację, gdyż foton ma spin jednostkowy, w związku z czym rzut jego spinu na dany kierunek przyjmuje wartości ze zbioru {–1, 0, +1}. Znacznie prostsza jest sytuacja 23 24 Por. Earman J., A Primer on determinizm, D. Reidel, Dordrecht 1986, s. 8-10. Por. Heller M., dz. cyt., s. 177; Popper K.R., dz. cyt., s. 35. 119 Jan Czerniawski w przypadku pomiaru rzutu spinu cząstki o spinie połówkowym, jak np. elektron, którego rzut przyjmuje tylko dwie wartości, różniące się tylko co do znaku. Dla uproszczenia zastosujmy więc popularny w literaturze przedmiotu zabieg, polegający na ograniczeniu rozważań do tego przypadku, który od przypadku pomiaru dotyczącego cząstek o spinie jednostkowym różni się tylko stopniem komplikacji, lecz nie co do istoty. Stanowi obiektu kwantowego można przypisać reprezentujący go wektor w przestrzeni Hilberta, natomiast obserwabli – odpowiedni operator działający na takie wektory25. Należy odróżnić dwie sytuacje: gdy cząstka jest w stanie własnym operatora rzutu spinu na dany kierunek i gdy w nim nie jest. W pierwszym przypadku wynikiem pomiaru jest wartość własna, odpowiadająca temu stanowi własnemu. Wiedząc więc, że cząstka jest w takim stanie, można jednoznacznie przewidzieć wynik pomiaru. Formalnie odpowiada to sytuacji, gdy wynikiem działania operatora na wektor stanu jest pomnożenie go przez odpowiednią wartość własną, czyli np.: 𝜎𝑎 |𝑎+>= 12|𝑎+>, 𝜎𝑎 𝑎−>= −12 𝑎−>, gdzie 𝜎𝑎 – operator rzutu spinu na kierunek 𝑎, |𝑎+> – wektor stanu własnego tego operatora odpowiadający dodatniej wartości własnej, zaś |𝑎+> – taki wektor odpowiadający ujemnej wartości własnej. W drugim przypadku stan cząstki można ująć jako pewną superpozycję (lub kombinację liniową26) stanów własnych, odpowiadających różnym wartościom własnym operatora, stanowiącym możliwe wyniki pomiaru. Nie można więc jego wyniku przewidzieć jednoznacznie, lecz tylko każdemu możliwemu wynikowi przypisać odpowiednie do danej superpozycji prawdopodobieństwo: |𝜑 > = |𝑏−>< 𝑏 − |𝜑 > +|𝑏+>< 𝑏 + |𝜑 >, gdzie kwadratom wartości bezwzględnych współczynników (na ogół zespolonych) < 𝑏 − |𝜑 > i < 𝑏 + |𝜑 > równe są prawdopodobieństwom, że wynik pomiaru składowej spinu na kierunek 𝑏 będzie, odpowiednio, ujemny lub dodatni27. Łatwo to zobaczyć, obliczając wartość oczekiwaną wyniku pomiaru rzutu spinu na ten kierunek w tym stanie, daną wzorem: < 𝜑 𝜎𝑏 𝜑 > = < 𝜑|𝑏−> < 𝑏 − | + < 𝜑|𝑏+> < 𝑏 + | 𝜎𝑏 |𝑏−>< 𝑏 − |𝜑 > + |𝑏+> < 𝑏 + |𝜑 > 25 Por. Penrose R., dz. cyt., s. 510-511, 514. Por. tamże, s. 528. 27 Por. tamże, s. 516. 26 120 Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania skąd wynika, że: 1 1 < 𝜑 𝜎𝑏 𝜑 > = −2 < 𝜑|𝑏−> < 𝑏 − |𝜑 > + 2 < 𝜑|𝑏+>< 𝑏 + |𝜑 > czyli: 1 < 𝜑 𝜎𝑏 𝜑 > = −2 < 𝑏 − |𝜑 > 2 1 + 2 < 𝑏 + |𝜑 > 2 Jak widać, kwadraty wartości bezwzględnych współczynników występują w roli prawdopodobieństw poszczególnych możliwych wyników pomiaru. Ponadto w wyniku pomiaru dochodzi do redukcji stanu, z którego pozostaje tylko jeden ze stanów superponowanych. W rezultacie ponowny pomiar odtworzy wynik pomiaru już przeprowadzonego. Oznacza to, że w tym przypadku pomiar można potraktować jako sekwencję dwóch procesów: redukcji stanu i pomiaru pierwszego rodzaju, dokonanego już na cząstce w stanie zredukowanym. 6. Redukcja czy reorientacja stanu? Określenie „redukcja stanu” sugeruje, że chodzi o jakieś „obcięcie” pełnego stanu do jednej z jego części. Jej wynikiem jest jednak pełnoprawny stan, który zresztą też można przedstawić jako superpozycję stanów własnych operatora rzutu spinu na dowolnie wybrany, inny kierunek: |𝑎+> = |𝑏−>< 𝑏 − |𝑎+> +|𝑏+>< 𝑏 + |𝑎+>. Co więcej, każdy stan będący taką superpozycją jest jednym ze stanów własnych operatora rzutu spinu na pewien kierunek, tj. np. zawsze istnieje kierunek określony przez wektor 𝑎 taki, że28: |𝜑 > = |𝑎+>. Znajomość tego kierunku pozwala obliczyć rozkład prawdopodobieństwa wyników pomiaru rzutu spinu na dowolnie wybrany kierunek. Jego nieznajomość zaś zmusza do odwołania się do probabilistycznej mieszaniny takich stanów, odpowiadającej różnym możliwym kierunkom, przy czym, z uwagi na izotropię przestrzeni, stany te powinny do niej wejść z równymi wagami statystycznymi. Łatwo zauważyć, że wtedy prawdopodobieństwa obu wyników muszą być równe. Jak widać, faktycznie zawsze dochodzi do przejścia stanu własnego operatora rzutu spinu na pewien kierunek w pewien stan własny operatora rzutu spinu na jakiś, na ogół inny kierunek. Bardziej adekwatnym 28 Por. tamże, s. 529. 121 Jan Czerniawski określeniem niż „redukcja” wydaje się więc „przeskok kwantowy” 29, który jednak sugeruje, że chodzi o jakieś przejście raptowne, niewymagające skończonego czasu. Być może więc jeszcze trafniejsze byłoby określenie go jako reorientacji30. Nie widać powodu, dla którego nie mogłoby tak być w każdym przypadku związanej z pomiarem jakiejkolwiek obserwabli redukcji stanu. W przypadku spinu tej reorientacji wektora stanu odpowiada dość dosłownie rozumiana reorientacja spinu, polegająca na zmianie kierunku, na który rzut spinu jest jednoznacznie określony. W ogólnym przypadku chodziłoby o reorientację wektora stanu w przestrzeni Hilberta, zazwyczaj bez takiego przełożenia na reorientację przestrzenną. Uważa się, że redukcja stanu jest wynikiem oddziaływania obiektu z makroskopowym przyrządem. Nie ma powodu, by podważać to przekonanie. Pojawia się jednak pytanie, w jaki sposób to oddziaływanie wpływa na stan obiektu. W duchu interpretacji kopenhaskiej widzi się ten wpływ jako pewne dookreślanie stanu obiektu, który przed pomiarem miałby być scharakteryzowany tylko przez rozkład prawdopodobieństwa różnych możliwych wartości mierzonej wielkości31. Takie dookreślenie miałoby być wkładem z zewnątrz, bez podstawy w stanie obiektu sprzed pomiaru. Reinterpretacja redukcji jako reorientacji każe ten wpływ rozumieć nie jako dookreślenie, lecz jako zmianę jednego w pełni określonego stanu na inny. Otwiera to możliwość przypisania pierwotnemu stanowi obiektu nieco większej roli w określaniu jego stanu po redukcji. Warto zauważyć, że zaproponowana reinterpretacja redukcji stanu stanowi powrót do pierwotnych intuicji, wiązanych z zasadą nieoznaczoności. Intuicjom tym daje wyraz eksperyment pomyślany, znany jako „mikroskop Heisenberga”32. Zakładano wtedy, że nieoznaczoność rozumiana jako nieusuwalna niedokładność określenia na podstawie pomiaru wielkości kanonicznie sprzężonych wynika z nieuniknionego zakłócenia stanu obiektu przez fizyczne oddziaływanie, z jakim wiąże się pomiar. Wynik pomiaru więc nie odtwarza mierzonej wielkości, lecz jej wartość zmienioną. Z czasem, w wyniku upowszechnienia się kopenhaskiej interpretacji mechaniki kwantowej, opierającej się na probabilistycznej interpretacji funkcji falowej, wyobrażenie to zarzucono. Być może jednak nie było to tak mocno uzasadnione, jak się zwykle uważa. 29 Por. tamże, s. 518. Por. Czerniawski J., Fizyka a magia: W sprawie oddziaływań na odległość, Studia Metodologiczne, 33 (2014), s. 117. 31 Por. Penrose R., dz. cyt., s. 752. 32 Por. Heisenberg W., Die physikalischen Prinzipien der Quantentheorie, S. Hirzel, Leipzig 1930, s. 15-17. 30 122 Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania 7. Aktualne i potencjalne własności obiektu a natura reorientacji Spróbujmy ponownie przyjrzeć się omówionym już dwom rodzajom pomiaru kwantowego. W przypadku, gdy obiekt nie jest w stanie własnym mierzonej obserwabli, przed pomiarem jego wyniki są tylko dyspozycjami określonymi przez stan obiektu przy danym ustawieniu przyrządów. To samo jednak dotyczy wyniku pomiaru na obiekcie będącym w jej stanie własnym. Różnica polega na tym, że w tym drugim przypadku wynik pomiaru jest z góry jednoznacznie określony, więc zmierzoną wartość można potraktować jako aktualną własność obiektu; w pierwszym natomiast żaden z wyników nie jest do niego jednoznacznie przypisany, więc można go potraktować jedynie jako jego własność potencjalną33, która dopiero musi zostać zaktualizowana w wyniku redukcji stanu. Inaczej rzecz się ma w przypadku pomiaru klasycznego, np. momentu pędu. Bez względu na to, na jaki kierunek mierzony jest jego rzut, jest on jednoznacznie określony przez stan obiektu przed pomiarem. Przyrząd go tylko niejako odczytuje. Czy jednak nie mogłoby tak być również w przypadku pomiaru kwantowego? Różnica między własnością aktualną a potencjalną sprowadzałaby się wtedy do braku redukcji stanu, rozumianej tu jako reorientacja. Aby tak było, redukcja musiałaby być zdeterminowana przez stan obiektu. Zazwyczaj w tym kontekście mówi się o parametrach (bądź zmiennych) ukrytych, które miałyby dookreślać ten stan, uzupełniając jego opis kwantowy. Dlaczego jednak opis kwantowy, w połączeniu z opisem ustawienia przyrządu, nie miałby być wystarczający? W przypadku pomiaru rzutu spinu tym, co determinowałoby jego wynik, byłaby relacja między pierwotną orientacją spinu a kierunkiem, na jaki dokonywany byłby pomiar jego rzutu. Oznaczałoby to, że stan cząstki przed pomiarem jednoznacznie wyznaczałby wyniki pomiaru jej rzutu na dowolny kierunek, a rzuty zmierzone na kierunki różne od pierwotnej orientacji jej spinu byłyby jej potencjalnymi własnościami tylko w tym sensie, że bezpośrednio nie charakteryzowałyby stanu cząstki przed reorientacją, lecz po niej. Problem w tym, że takie zdeterminowanie musiałoby wyrazić się w postaci pewnej zależności funkcyjnej. Ponieważ zaś możliwe wyniki pomiarów różnią się o stałą, skończoną wartość, odpowiednia funkcja musiałaby być nieciągła. Innymi słowy, w jej przebiegu musiałyby następować raptowne przeskoki od jednej do drugiej z dopuszczalnych wartości. Jaki mechanizm mógłby je zapewnić? Na pewno nie można oczekiwać znalezienia go w zakresie fizyki stanów stabilnych. W przypadku gdyby proces odpowiedzialny za reorientację 33 Por. Czerniawski J., dz. cyt., s. 115. 123 Jan Czerniawski spinu miał przebiegać stabilnie, nie mógłby zapewnić skończonej zmiany wyniku przy dowolnie małej zmianie warunków początkowych, określonych przez parametry relacji między pierwotną orientacją spinu a kierunkiem, na który jego rzut jest mierzony, tj. przez różnice współrzędnych kątowych na sferze, przyjmujące przecież wartości ze zbioru ciągłego. Co więcej, trudno zakładać, by funkcja przyporządkowująca wartość pomiaru tej relacji była choćby tylko kawałkami ciągła na obszarach o wielkości przekraczającej granicę dokładności pomiaru, tj. stała na takich obszarach, bo umożliwiałoby to takie jej ustawienie, że wynik pomiaru byłby wyznaczony jednoznacznie nawet w przypadkach, gdyby pierwotna orientacja spinu nie pokrywała się z kierunkiem pomiaru rzutu spinu. Najprawdopodobniej więc proces reorientacji spinu musiałby mieć charakter chaotyczny. 8. Superpozycja stanów a korelacje EPR Splątanie kwantowe dochodzi do głosu m.in. w zmodyfikowanej wersji paradoksu EPR, przedstawionej przez D. Bohma34, która z kolei legła u podstaw rozumowania prowadzącego do twierdzenia Bella. Rozważa się dwie cząstki – dla uproszczenia o spinie połówkowym – które pierwotnie są w stanie związanym, zaś całkowity spin złożonego z nich układu jest zerowy. W wyniku jakiegoś procesu niezmieniającego ich całkowitego spinu rozlatują się one w przeciwne strony i w odległych miejscach dochodzi do pomiaru na każdej z nich rzutu spinu na pewien kierunek. Mimo oddalenia z punktu widzenia teorii kwantów cząstki te pozostają w stanie splątanym, scharakteryzowanym przez pewien wektor stanu |𝜑0 >. Załóżmy, że na pierwszej zdecydowano się zmierzyć rzut spinu na kierunek 𝑎. Z zachowania spinu całkowitego wynika, że jeśli wynik pomiaru jest ujemny, to wynik pomiaru na drugiej cząstce na ten sam kierunek musi być dodatni – i odwrotnie, tj. wyniki te cechuje ścisła antykorelacja. Powyższy wektor stanu można więc przedstawić jako następującą superpozycję: |𝜑0 > = |𝑎−> |𝑎+> < 𝑎 + | < 𝑎 − |𝜑0 > +|𝑎+> |𝑎−> < 𝑎 − | < 𝑎 + |𝜑0 > (S-1) gdzie |𝑎−> |𝑎+> – wektor własny operatora pomiaru odpowiedniej składowej na pierwszej cząstce do wartości własnej −12 i analogicznego pomiaru na drugiej do wartości własnej +12, zaś |𝑎+> |𝑎−> – odwrotnie, przy czym stojące przy nich współczynniki określają, podobnie jak 34 Por. Penrose R., dz. cyt., s. 557-558; Bohm D., Quantum Theory, New York, Prentice-Hall, New York 1951, s. 614-615. 124 Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania w przypadku jednocząstkowym, prawdopodobieństwa zrealizowania się odpowiedniego scenariusza. Wobec braku racji dla wyróżnienia któregokolwiek z tych scenariuszy, oba współczynniki powinny mieć tę samą wartość bezwzględną, przy czym suma kwadratów ich wartości bezwzględnych powinna być równa jedności. Uwzględniając fakt, że chodzi o cząstki o spinie połówkowym, czyli fermiony, wektor stanu powinien być antysymetryczny ze względu na zamianę cząstek, więc współczynniki powinny mieć przeciwne znaki. Wobec tego, z dokładnością do znaku, powyższa superpozycja upraszcza się do35: |𝜑0 > = 1 2 |𝑎−> |𝑎+> − 1 2 |𝑎+> |𝑎−> (S-2) (współczynniki zostały tu dobrane tak, by wektor stanu był unormowany36). Dlaczego jednak właściwie mówimy tu o superpozycji stanów? W tym przypadku mamy do czynienia z dwoma wzajemnie wykluczającymi się stanami: albo pierwsza cząstka ma rzut spinu ujemny, a druga dodatni, albo na odwrót. Żadna inna możliwość nie wchodzi w grę. Równie dobrze więc zamiast o superpozycji można byłoby mówić o mieszaninie probabilistycznej dwóch stanów, występujących z równymi wagami statystycznymi. Można byłoby więc twierdzić, że cząstki przed pomiarem po prostu są w jednym z tych stanów, tylko nie wiadomo, w którym. Nietrywialna różnica między superpozycją a mieszaniną probabilistyczną pojawia się dopiero wtedy, gdy dla każdej cząstki rzut spinu mierzy się na inny kierunek. Dany wynik pomiaru na jednej cząstce nie wyklucza wtedy żadnego spośród możliwych wyników pomiaru na drugiej. Do wyliczania prawdopodobieństw nie można też brać każdego z możliwych stanów z osobna, lecz trzeba wykorzystać całą superpozycję. W rezultacie pomiaru na jednej z cząstek dochodzi do redukcji stanu. Gdy zatem później dokonuje się pomiaru na drugiej, rozkład prawdopodobieństwa jest inny, niż byłby bez tego pierwszego. W zasadzie jest tak już w przypadku pomiaru na ten sam kierunek, gdyż wynik pierwszego pomiaru wyznacza jednoznacznie wynik drugiego. W przypadku jednak, gdy rzut spinu drugiej cząstki jest mierzony na inny kierunek, związek ten nie jest już prostą konsekwencją zachowania spinu. 35 36 Por. Penrose R., dz. cyt., s. 559. Por. tamże, s. 509. 125 Jan Czerniawski 9. Natura redukcji stanu a splątanie kwantowe Powróćmy do bardziej ogólnej postaci superpozycji. Rozważmy wartość oczekiwaną wyniku pomiaru spinu na pierwszej cząstce na kierunek 𝑎. Przez analogię z przypadkiem jednocząstkowym należy przewidywać, że wyrazi się ona wzorem: < 𝜑0 𝜎1𝑎 𝜑0 > = −12 < 𝑎 + | < 𝑎 − |𝜑0 > 2 + 12 < 𝑎 − | < 𝑎 + |𝜑0 > 2 , gdzie 𝜎1𝑎 – operator rzutu spinu pierwszej cząstki na kierunek 𝑎. Podobnie jest, jeśli pomiaru na ten kierunek dokonuje się tylko na drugiej cząstce. Jeśli jednak drugiego pomiaru dokonuje się po pierwszym, to przy obliczaniu wartości oczekiwanej jego wyniku, zamiast superpozycji trzeba wykorzystać jeden z wektorów superponowanych, czyli np., jeśli wynik pierwszego pomiaru był ujemny, |𝑎−> |𝑎+>. Jeśli teraz drugi pomiar wykonywany jest na kierunek 𝑏, to wartość oczekiwana wyrazi się wzorem: < 𝑎 + | < 𝑎 − 𝜎2𝑏 𝑎−> |𝑎+> = −12 < 𝑏 + | < 𝑏 − |𝑎−> |𝑎+> + 12 < 𝑏 − | < 𝑏 + |𝑎−> |𝑎+> 2 2 2 2 = −12 < 𝑏 − |𝑎−>< 𝑏 + |𝑎+> + 12 < 𝑏 + |𝑎−>< 𝑏 − |𝑎+> , z którego wynika, że prawdopodobieństwa uzyskania poszczególnych wyników pomiaru zależą od relacji między kierunkami, na jakie mierzone są rzuty spinu. Jak widać, redukcja stanu odgrywa tu istotną rolę. Czy jednak nie mogłaby ona zostać zinterpretowana jako reorientacja? Idea takiej interpretacji opierałaby się na założeniu, że w momencie rozdzielenia obie cząstki mają spiny zorientowane na ten sam kierunek i o przeciwnych rzutach na ten kierunek. Innymi słowy, ich stan za każdym razem określa wektor |𝑥 −> |𝑥 +>, gdzie 𝑥 wyznacza nieznany kierunek pierwotnej orientacji spinów. Pomiar obejmuje reorientację spinu odpowiedniej cząstki na kierunek, na który rzut spinu jest mierzony. Oczywiście wynik zależy od tej pierwotnej orientacji. Faktycznie jednak byłaby ona za każdym razem inna, więc przy obliczaniu prawdopodobieństw i wartości oczekiwanych należałoby zakładać, że mamy do czynienia z mieszaniną probabilistyczną takich wektorów stanu, wobec izotropii przestrzeni – z równymi wagami statystycznymi. W jaki sposób jednak taka mieszanina miałaby odtworzyć przewidywania oparte na superpozycji stanów? Zauważmy, że w rozkładzie S splątanego stanu dwucząstkowego o zerowym spinie całkowitym kierunek 𝑎 został wybrany 126 Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania dowolnie. Oznacza to, że gdyby do przeprowadzenia takiego rozkładu wybrano go inaczej, to miałby on tę samą postać, tj. dla dowolnego innego kierunku 𝑏 37: |𝜑0 > = 1 2 |𝑏−> |𝑏+> − 1 2 |𝑏+> |𝑏−>, czyli: 1 2 |𝑎−> |𝑎+> − 1 2 |𝑎+> |𝑎−> = 1 2 |𝑏−> |𝑏+> − 1 2 |𝑏+> |𝑏−>. Łatwo zauważyć, że równanie to wyraża symetrię obrotową rozważanego stanu. Aby uczynić ją jawną, przed wybraniem kierunku, na który miałyby być mierzone oba rzuty spinów, stan |𝜑0 > należałoby potraktować jako mieszaninę probabilistyczną, z równymi wagami, takich superpozycji dla wszystkich możliwych kierunków – co wobec powyższej równości jest równoważne zmultiplikowaniu jednej z nich, dowolnie wybranej. Każda superpozycja należąca do takiej mieszaniny wnosiłaby jakiś wkład do prawdopodobieństw poszczególnych wyników pomiaru rzutu spinu na poszczególnych cząstkach. Wobec powyższej równości, przyczynki te byłyby jednakowe dla wszystkich jej składników, niezależnie od odpowiadających im kierunków. Z drugiej strony, przyczynki od składników mieszaniny probabilistycznej poszczególnych składowych tych superpozycji z oczywistych względów nie byłyby równe dla składników odpowiadających różnym kierunkom. Być może jednak po ich wysumowaniu, a ściślej: wycałkowaniu, ostateczne wyniki w obu przypadkach byłyby jednakowe. Oznaczałoby to, że przed pomiarem spiny obu cząstek byłyby zawsze jakoś zorientowane, ale obrotowa symetria kwantowego opisu ich stanu powodowałaby utratę informacji o tej pierwotnej orientacji, która w ogólności za każdym razem byłaby inna. Oczywiście należałoby to sprawdzić – co jednak wykraczałoby poza ramy niniejszej pracy. 10. Podsumowanie W pracy przedstawiono wstępne wyniki poszukiwania odpowiedzi na pytanie, czy splątanie kwantowe jest efektem rzeczywistym, czy pozornym. Na wstępie zasygnalizowano dyskomfort, jaki racjonalnemu umysłowi sprawia to pojęcie, gdyby miało być interpretowane w duchu pierwszego rozstrzygnięcia, jak również nadzieję, że wobec tego możliwe jest to drugie. Zauważono związek jego realistycznej interpretacji z twierdzeniem Bella. Jako przypuszczalny klucz do jego antyrealistycznej interpretacji, 37 Por. tamże, s. 560. 127 Jan Czerniawski opartej na zakwestionowaniu tego twierdzenia, wskazano refleksję nad specyfiką pomiaru kwantowego. Pierwszym krokiem w tym kierunku było przyjrzenie się założeniom twierdzenia Bella. Jak wiadomo, najbardziej dyskusyjne z nich to warunek Outcome Independence, zakładające wzajemną statystyczną niezależność wyników pomiarów rzutów spinu cząstek z par występujących w eksperymencie EPR. Trudność jego podważenia wynika z faktu, że stanowi on uszczegółowienie warunku Screening Off teorii wspólnej przyczyny Reichenbacha, zaś korelację niepowiązanych przyczynowo zdarzeń zapewnić może tylko wspólna przyczyna. Co więcej, warunek ten wynika z determinizmu, a naruszający twierdzenie Bella model korelacji pomiarów powinien być właśnie deterministyczny. Nadzieję na rozwiązanie problemu stwarza Popperowskie rozróżnienie determinizmu prima facie i determinizmu naukowego w nawiązaniu do zjawisk chaosu deterministycznego, otwierające poszukiwanie modelu zarazem deterministycznego na poziomie ontologicznym i indeterministycznego na poziomie przewidywań. Model taki nie musiałby spełniać warunku SO. Pomysł zaś, gdzie miałyby odgrywać jakąś rolę zjawiska chaotyczne, podsuwa reinterpretacja redukcji stanu związanej z pomiarami kwantowymi jako reorientacji wektora stanu. Procesem chaotycznym miałaby być właśnie tak interpretowana redukcja stanu. Proste rozumowanie pozwala zauważyć, że w stanach spinowych pojedynczej cząstki o spinie połówkowym taka interpretacja redukcji stanu jest dość oczywista. Z jednej strony, każdy stan własny operatora rzutu spinu na dany kierunek można przedstawić jako superpozycję stanów własnych tego operatora na dowolny inny kierunek. Z drugiej strony zaś, każda taka superpozycja jest stanem własnym operatora rzutu spinu na pewien kierunek. Interpretacja ta jednak napotyka pewne trudności w przypadku dwucząstkowego stanu w doświadczeniach typu EPR. Stan taki można przedstawić jako superpozycję stanów własnych operatorów rzutu spinu na dany kierunek, spełniających warunek zerowania się sumy odpowiednich wartości własnych. Nie istnieje jednak kierunek, dla którego taka superpozycja redukuje się do jednego takiego stanu własnego, lecz w każdym przypadku odpowiada jej również taka superpozycja. Z drugiej strony, dla dowolnego kierunku superpozycja taka ma taką samą postać. Oznacza to, że reprezentowany przez nią stan można formalnie przedstawić jako mieszaninę probabilistyczną, z równymi wagami, takich superpozycji odpowiadających wszystkim możliwym kierunkom. Co więcej, w przypadku pomiarów rzutów spinu na ten sam kierunek superpozycja stanów własnych dostarcza takich samych wyników, jak ich mieszanina probabilistyczna. 128 Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania Pozwala to zastanawiać się, czy mieszanina probabilistyczna, z równymi wagami, pojedynczych stanów własnych występujących w tych superpozycjach, nie dostarczyłaby takich samych przewidywań, jak wspomniana mieszanina probabilistyczna superpozycji, czy też równoważna jej pojedyncza superpozycja. Można byłoby wtedy również w tym przypadku zastosować interpretację redukcji stanu jako reorientacji, a niemożliwość określenia na podstawie wyników pomiarów pierwotnej orientacji spinów złożyć na karb symetrii stanu dwucząstkowego z zerowym spinem całkowitym. W konsekwencji zaś splątanie kwantowe można byłoby zinterpretować jako efekt pozorny, wynikający ze sposobu, w jaki poszczególne możliwe stany dwucząstkowe przyczyniają się do rozkładu prawdopodobieństwa wyników pomiaru. To jednak należałoby dopiero sprawdzić. Literatura Aspect A., Grangier P., Roger G., Experimental realization of Einstein-PodolskyRosen-Bohm Gedankenexperiment: a new violation of Bell’s inequalities, Physical Review Letters 49 (1982). Bell J. S., La nouvelle cuisine, [w:] tenże, Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics, wyd. 2, Cambridge 2004. Bohm D., Quantum Theory, New York, Prentice-Hall, New York 1951. Born M., Einstein A., Albert Einstein, Max Born. Briefwechsel 1916-1955, Nymphenburger, München 1955. Clauser J. F., Horne M. A., Shimony A., Holt R. A., Proposed experiment to test local hidden-variable theories, Physical Review Letters, 23 (1969). Czerniawski J., Fizyka a magia: W sprawie oddziaływań na odległość, Studia Metodologiczne, 33 (2014). Earman J., A Primer on determinizm, D. Reidel, Dordrecht 1986. Heisenberg W., Die physikalischen Prinzipien der Quantentheorie, S. Hirzel, Leipzig 1930. Heller M., Filozofia przyrody, Znak, Kraków 2004. Jarrett J. P., On the physical significance of the locality conditions in the Bell argument, Noûs, 18 (1984). Norsen T., Bell Locality and the nonlocal character of nature, Foundations of Physics Letters, 19 (2006). Norsen T., Local Causality and Completeness: Bell vs. Jarrett, Foundations of Physics, 39 (2009). 129 Jan Czerniawski Pabjan T., Eksperymentalna metafizyka. Johna S. Bella filozofia mechaniki kwantowej, Copernicus Center Press, Kraków 2011. Penrose R., Droga do rzeczywistości, Prószyński i S-ka, Warszawa 2006. Popper K. R., Świat skłonności, przeł. Chmielewski A., Znak, Kraków 1996. Reichenbach H., The Direction of Time, Univ. of California Press, Berkeley 1956. Shimony A., Events and processes in the quantum world, w: tenże, Search for a Naturalistic World View, Vol. II, Cambridge 1993. Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania Streszczenie Obecnie uważa się, że teoria kwantów przewiduje splątanie stanów odległych obiektów, wyrażające się w tym, że wyniki pomiaru na jednym z nich natychmiast wpływają na rozkład statystyczny wyników pomiaru odpowiedniej wielkości na drugim. Kluczowe znaczenie dla uzasadnienia tego poglądu ma twierdzenie Bella. Można przypuszczać, że powodem fiaska dotychczasowych prób podważenia tego wyniku teoretycznego jest brak wystarczająco wnikliwej refleksji nad specyfiką pomiarów kwantowych, których wyniki odtworzyć miałby taki model. Przeszkodą może tu być specyficzne dla interpretacji kopenhaskiej przeświadczenie, że przed pomiarem badany obiekt niebędący w stanie własnym odpowiedniej obserwabli nie ma żadnej z własności odpowiadającej pomiarowi aktualnie. Być może należałoby powrócić do wcześniejszych wyobrażeń opartych na „mikroskopie Heisenberga” i zreinterpretować redukcję stanu jako reorientację wektora stanu. Naturalną strategią poszukiwania modelu klasycznego, który miałby odtworzyć łamiące nierówności Bella korelacje kwantowe, jest próbować złożyć je na karb wspólnej przyczyny. Decydującym założeniem twierdzenia Bella jest jednak warunek będący uszczegółowieniem jednego z warunków występujących w teorii wspólnej przyczyny Reichenbacha. Kluczem do jego podważenia może okazać się odróżnienie od determinizmu prima facie determinizmu naukowego, dokonane przez Poppera w kontekście zjawisk deterministycznego chaosu. Zgodnie z tą sugestią nieodłączny od pomiaru kwantowego proces reorientacji miałby być właśnie procesem chaotycznym. Należałoby jeszcze wykazać, że redukcje stanu w eksperymentach EPR, o których mowa w twierdzeniu Bella, można zreinterpretować jako reorientacje. W pracy przedstawiony został jakościowy argument przemawiający za takim przypuszczeniem. 130 Mirosław Twardowski1 Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej 1. Wstęp Pewne problemy filozoficzne implikowane przez współczesne nauki przyrodnicze, w tym biologiczne, wydają się być nadzwyczaj trudne do rozwiązania. Taka sytuacja wydaje się dotyczyć statusu ontycznego gatunku2. Właściwe zrozumienie natury gatunku jest niezmiernie ważne3. Gatunki są bowiem zasadniczymi jednostkami taksonomicznymi klasyfikacji biologicznej. Od dawna gatunki były postrzegane jako klasy4. Ponieważ cechy organizmów różnią się od istoty do istoty, jak również z pokolenia na pokolenie, do grupowania lub przypisywania organizmów do gatunków musi zostać użyty specjalny zbiór właściwości. W praktyce często mamy tu do czynienia z brakiem pojedynczej właściwości lub cechy, która byłaby obecna u wszystkich członków gatunku. Mówimy tu raczej o zbiorach cech, z których pewna ilość występuje w danym organizmie. Zgodnie z tradycyjnym poglądem w biologii gatunki są postrzegane jako dobre przykłady koncepcji skupiskowych (klastrowych) 5. Właściwości stosowane do grupowania jednostek w poszczególne klasy wyglądają tak, że podczas gdy żaden pojedynczy organizm nie posiada ich wszystkich, każdy organizm posiada pewną ich część. Tak długo, dopóki dany organizm posiadał dużą ilość odpowiednich cech diagnostycznych, jego członkostwo gatunkowe uważano za niezagrożone. 1 E-mail: [email protected], Zakład Polityki Regionalnej i Gospodarki Żywnościowej, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski, www.ur.edu.pl 2 Por. Mayr E., Toward a New Philosophy of Biology. Observations of an Evolutionist, Harvard University Press, Cambridge 1988, s. 335. Określenie „gatunek” odnosi się do dwóch rodzajów bytów: taksonu gatunku (ang. species taxa) oraz kategorii gatunku (ang. species category). Taksony gatunku są grupami organizmów (np. pies jest taksonem gatunku, tak jak i sikorka). Kategoria gatunku jest natomiast określoną rangą w hierarchii organizmów żywych. Por. Ereshefsky M., Introduction, s. XIV, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Press, Cambridge/London 1992. 3 Por. Ereshefsky M., Species, [w:] Zalta E.N. (red.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Spring 2010 Edition), http://plato.stanford.edu/archives/spr2010/entries/species/ [dostęp: 20.11.2014 r.] 4 Caplan A., Haves species become déclassé?,s. 156, [w:] Philosophy of Biology, Ruse M. (red.), Macmillan Publishing Company-Collier Macmillan Publishers, New York/London 1989. 5 Tamże, s. 157. 131 Mirosław Twardowski W ciągu ostatnich kilku dekad u wielu filozofów i biologów nastąpiła radykalna zmiana w myśleniu dotyczącym statusu ontycznego gatunku6. Według tych filozofów i biologów, jeśli chcemy grupować w gatunki indywidua o różnych cechach, musimy na nowo rozważyć, czym w istocie są gatunki. Propozycja, która zyskała w ostatnich dekadach aprobatę większości filozofów i biologów, mówi o tym, że zamiast postrzegać gatunki jako klasy, należałoby traktować je jako czasoprzestrzennie umiejscowione indywidua. Z tej perspektywy, organizmy nie byłyby dłużej członkami klas gatunkowych, lecz stałyby się częścią relatywną względem całości, w ten sam sposób, w jaki komórki, tkanki i narządy są częściamiposzczególnych organizmów. W niniejszym artykule przedstawimy i przedyskutujemy kluczowe argumenty, wysuwane przez reprezentantów powszechnie akceptowanego przez filozofów i biologów poglądu na interesujący nas problem statusu ontycznego gatunku, zgodnie z którym gatunki są dużymi porozrzucanymi indywiduami, które, podobnie jak organizmy, można opisać na kilka sposobów, ale nie zdefiniować (David Hull, Mary B. Williams, Alexander Rosenberg). Wsłuchamy się także w głos krytyków powyższej tezy, reprezentowany przez takich współczesnych autorów, jak Philip Kitcher i Michael Ruse. 2. Gatunki jako indywidua David Hull zaproponował, by gatunki postrzegać nie jako „klasy”, ale jako „indywidua”7. Stoi bowiem na stanowisku, że gatunki posiadają cechy, które bardzo przypominają pojedyncze osobniki. MarccEreshefsky i Niles Eldredge szczegółowo analizują argumentację Hulla za tezą o gatunkach jako indywiduach. Gwoli wprowadzenia zrekonstruujmy za tymi autorami tok rozumowania Hulla w powyższej kwestii. Klasy są grupami jednostek, które mogą funkcjonować w ramach praw naukowych8. Jedynym wymogiem takich praw jest to, by były prawdziwe zawsze i wszędzie we Wszechświecie. Jeśli twierdzenie: „miedź przewodzi elektryczność” jest prawem, wtedy prawo to musi być prawdziwe tu i teraz, tak jak było prawdziwe 100 000 lat temu na odległej planecie. Miedź jest klasą, ponieważ próbki miedzi nie są ograniczone czasoprzestrzennie – miedź może występować wszędzie we Wszechświecie. W przeciwieństwie do klas indywidua składają się z części, które są ograniczone czasoprzestrzennie. Ereshefsky rozważa przypadek paradygmatycznej jednostki, 6 Por. tamże, s. 157. Por. Hull D. L., Are Species Really Individuals?, Systematic Zoology, 25 (1976), s. 176. 8 Por. Ereshefsky M., Species… 7 132 Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej jaką jest pojedynczy ssak. Części tego organizmu nie mogą być rozrzucone po Wszechświecie w różnym czasie, jeśli są częściami żyjącego organizmu. Różne procesy biologiczne, takie jak trawienie i oddychanie, wymagają, by części te były ze sobą połączone przyczynowo i czasoprzestrzennie. Części tego organizmu muszą istnieć jedynie w określonym regionie czasoprzestrzennym. Indywidua składają się z części, które są ograniczone czasoprzestrzennie, zaś klasy składają się z członków, które nie są ograniczone czasoprzestrzennie. Klasy posiadają pewne immanentne, niezmienne właściwości9. Jeśli atom złota zostanie zmodyfikowany poprzez utratę bądź nabycie pewnej cząstki, przestaje być atomem złota. Gatunek natomiast może ulegać zmianom, a mimo to nadal pozostawać tym samym gatunkiem – w sposób, w jaki pojedynczy organizm należący do gatunku Homo sapiens, zmienia się ontogenetycznie w procesie rozwoju, od poczęcia po śmierć. Przez to, że gatunki ulegają zmianom na przestrzeni czasu, muszą być postrzegane jako indywidua. Nie mogą być klasami, członkostwo w których uzależnione jest od posiadania pewnych określonych atrybutów, ponieważ kryteria takie, same w sobie, podlegają modyfikacjom. Zgodnie więc ze stanowiskiem Hulla, gatunki jako jednostki ewolucji nie są nieograniczonymi czasoprzestrzennie klasami10. Można je natomiast zdefiniować jako zlokalizowane czasoprzestrzennie, spójne oraz ciągłe, historyczne indywidua. W takim ujęciu gatunki pasują do wyidealizowanej kategorii czasoprzestrzennie zlokalizowanych indywidualnych jednostek tak naturalnie, jak poszczególne organizmy żywe 11. Jeśli organizmy są indywiduami, to samo możemy powiedzieć o gatunkach. Gatunki przypominają pojedyncze organizmy12. Organizmy składają się z części. Części określonego organizmu są jego częściami ze względu na panujące między nimi czasoprzestrzenne i przyczynowe relacje. Hull zastanawia się, czy gatunki muszą zachować swoją esencję, żeby pozostać tym samym gatunkiem13. Niektórzy ze wczesnych ewolucjonistów wymagali, by takson gatunku miał esencjalne właściwości – właściwości jakościowe znalezione tylko i wyłącznie w członkach każdego taksonu 9 Por. Eldredge N., What, if anything, is a species?, s. 9-10, [w:]Kimbel W.H., Martin L.B. (red.), Species, Species Concepts, and Primate Evolution, Plenum Press, New York 1993. 10 Por. Hull D. L., Are Species Really Individuals?..., s. 176; Ereshefsky M., Introduction to Part II: Philosophical Issues…, s. 180-184. 11 Por. Hull D. L., The Ontological Status of Species as Evolutionary Units, s. 154, [w:] Ruse M., Philosophy of Biology… 12 Ereshefsky M., Introduction to Part II: Philosophical Issues, s. 180-184, [w:]Tenże (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species… 13 Hull D. L., Are Species Really Individuals?..., s. 176 133 Mirosław Twardowski gatunku14. Hull nie zgadza się z tym poglądem15. Twierdzi, że gatunki jako takie nie mogą posiadać esencji. Chociaż przyznaje, że pewien rodzaj warunków tożsamości musi zarządzać istnieniem taksonu gatunek, uważa jednak, że rzadko, jeśli w ogóle, może zostać odkryty zespół cech, który może odróżnić jeden gatunek od wszystkich innych gatunków w ciągu swego istnienia16. Hull twierdzi, że uznanie gatunków jako indywiduów umożliwi nam zrozumienie, dlaczego nie ma biologicznych praw dotyczących konkretnych gatunków17. Jeśli gatunki są indywiduami, żadne prawo natury nie będzie mogło, jak twierdzi, odnosić się do poszczególnych gatunków. Takie twierdzenia jak „wszystkie łabędzie są białe”, nawet jeśli będą prawdziwe, nie byłyby prawami naukowymi. Jeżeli gatunki są indywiduami, wtedy teoria ewolucji nie powinna być atakowana ze względu na rzekomy brak uniwersalnych praw18. Hull rozważa analogiczną sytuację w chemii i geologii. Prawa chemiczne i geologiczne dotyczą członków rodzajów, nie zaś części poszczególnych jednostek. Nie ma, na przykład, w tych teoriach żadnych praw dotyczących tylko i wyłącznie części poszczególnego meteoru czy też skały. Jednak nikt nie zarzuca tym teoriom braku uniwersalnych praw. Prawa tych teorii leżą na różnych poziomach ontologicznych. Dotyczą ogólnie meteorów, rodzajów skał oraz rodzajów elementów, które znajdują się w tych skałach. Podobne uwagi, zdaniem Hulla, odnoszą się do teorii ewolucji. Może nie być żadnych biologicznych praw, dotyczących tylko i wyłącznie członków określonego gatunku. Nie oznacza to jednak, że teorii ewolucji brakuje uniwersalnych praw19. W teorii ewolucji gatunki są indywiduami, nie zaś klasami. Jeżeli są prawa w teorii ewolucyjnej, to będą one funkcjonowały na innych poziomach ontologicznych20. Podobnie jak Hull, Mary B. Williams również utrzymuje, że gatunki są indywiduami21. Analogicznie postrzega populacje, jednak w odróżnieniu od gatunków wykazanie, że są one indywiduami, jest, jak twierdzi, znacznie trudniejsze do wykazania. Jest to spowodowane faktem, iż pojęcie „populacja” jest, w przekonaniu tego autora, znacznie bardziej niespójne 14 Por. Ereshefsky M., Introduction to Part II: Philosophical Issues…, s. 192. Por. Hull D.L., Are Species Really Individuals?..., s. 176. 16 Por. tamże, s. 176. 17 Por. tamże, s. 189. 18 Por. Ereshefsky M., Introduction to Part II: Philosophical Issues…, s. 180. 19 Por. tamże, s. 191-192. 20 Por. tamże, s. 192. 21 Williams M.B., Evolvers are Individuals: Extension of the Species as Individuals Claim, s. 301, [w:] Ruse M. (red.), What the Philosophy of Biology is. Essays dedicated to David Hull, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1989. 15 134 Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej niż pojęcie „gatunek”. Gatunki, podobnie jak populacje, czy organizmy są indywiduami nie same w sobie, ale tylko i wyłącznie w odniesieniu do konkretnych procesów22. Gatunek może być indywiduum w odniesieniu do jednego konkretnego procesu selekcji, ale już nie w przypadku innego podobnego procesu. Istotne pytanie, dotyczące konkretnej populacji lub gatunku, nie dotyczy więc kwestii, czy jest ona/on indywiduum, ale pytania, w odniesieniu do którego procesu jest ona/on indywiduum. Williams podkreśla, że indywidua spełniają trzy różne role w procesie ewolucji: służą jako jednostki replikacji, jednostki interakcji i jednostki ewolucji. Williams koncentruje się na trzeciej z powyższych ról. Indywiduum jest jednostką ewolucji (tzw. ewolwerem)23, jeśli spełnia dwa warunki: stanowi część ogniwa genealogicznego i jest spójne z konkretną grupą sił selekcji24. Ewolwer jest indywiduum w odniesieniu do jej grupy sił selekcji bądź w odniesieniu do procesu selekcji, który jest źródłem tych sił. Różnego rodzaju populacje i gatunki są, według Williams, indywiduami w odniesieniu do konkretnych procesów selekcji i praw ewolucyjnych. Inny zwolennik tezy o gatunkach jako indywiduach, Alexander Rosenberg, twierdzi, że nie istnieje nawet jeden zbiór organizmów, który możemy nazwać gatunkiem25. Nie istnieje rozsądny zestaw właściwości rządzących wszystkimi zjawiskami i klasami, które opisujemy w ten sposób. Gdyby istniał, bylibyśmy w stanie sformułować odpowiednią definicję gatunku. Gatunki nie są więc naturalnymi rodzajami. Rosenberg analizuje argumentację Hulla, wspierającą jego pogląd na temat natury gatunku oraz jego konsekwencje w odniesieniu do teorii doboru naturalnego26. Hull uważa, że każdy gatunek jest czasoprzestrzennie ograniczonym i konkretnym indywiduum, a jego członkowie są jego częściami. Konsekwentnie, nazwy gatunków są nazwami konkretnych jednostek. Rosenberg pisze: „Nie wymagają ogólnych definicji wyłapujących ich esencję, tak jak nie musi się przypisywać ogólnych właściwości wszystkim Monom Lisom, Aleksandrom Wielkim czy Wieżom Eiffla. Ponieważ istnieje tylko jedna Mona Lisa, jeden Aleksander Wielki i jedna Wieża Eiffla, to nie ma podstawy, ani sensu, by je definiować. Jeśli poszczególne gatunki są indywiduami, tak jak np. Wieża Eiffla, wtedy ogólna kategoria gatunku będzie nazwą klasy indywidualnych poszczególnych 22 Por. tamże, s. 301. W odniesieniu do indywiduum Hull posługuje się terminem „linia rodowodowa”; Williams preferuje termin „ewolwer”. 24 Por. tamże, s. 302. 25 Por. Rosenberg A., The Structure of Biological Science, Cambridge University Press, Cambridge 1989, s. 202. 26 Por. tamże, s. 204. 23 135 Mirosław Twardowski jednostek, które mogą różnić się między sobą tak znacznie, że zaprzeczą jakiejkolwiek definicji ogólnego pojęcia klasy »gatunek«”27. Rosenberg podaje dwa zasadnicze powody, skłaniające go do tego, by traktować gatunki jako indywidua28. Po pierwsze, tylko koncepcja, według której gatunki ewoluują, ma sens. Z kolei traktowanie ich jako niezmiennych naturalnych rodzajów sprawia, że kwestia ta pozostaje owiana tajemnicą. Jeśli gatunki są naturalnymi rodzajami, wtedy poruszanie kwestii ich wymarcia jest nie na miejscu. Po drugie, pojmowanie gatunków jako indywiduów ma sens w kontekście wyraźnych niedoskonałości, związanych z domniemanymi uogólnieniami dotyczącymi gatunków. Oferując nam takie uogólnienia, biologowie w rzeczywistości wyrażają fakty dotyczące konkretnych obiektów powiązanych czasoprzestrzennie. Wniosek, że gatunki są indywiduami, ma kilka niezwykle interesujących implikacji. Przedstawmy je za Ereshefsky‟m29. Pierwszą z nich jest fakt, że powiązanie pomiędzy organizmem i jego gatunkiem nie jest powiązaniem członka/klasy, ale powiązaniem części/całości. Organizm należy do określonego gatunku tylko wtedy, jeśli jest odpowiednio przyczynowo powiązany z innymi organizmami w tym gatunku. Organizm w ramach gatunku musi być częścią pojedynczej ewoluującej linii rodowodowej. Jeśli przynależność do gatunku włącza umieszczenie organizmu do linii rodowodowej, wtedy podobieństwo jakościowe musi być mylące. Dwa organizmy mogą być bardzo podobne morfologicznie, genetycznie i behawioralnie, ale dopóki nie należą do tej samej czasoprzestrzennie ciągłej linii rodowodowej, nie mogą należeć do tego samego gatunku. Ereshefsky posługuje się analogią. Bycie częścią jakiejkolwiek najbliższej rodziny oznacza, że mąż, żona i ich dzieci posiadają pewne biologiczne powiązania ze sobą, a nie takie same cechy. Nie ma znaczenia, że najlepszy przyjaciel dziecka jest do niego bardzo podobny. Przyjaciel ten nie jest częścią tej rodziny. W podobny sposób organizmy należą do określonego gatunku, ponieważ są ze sobą powiązane, a nie dlatego, że są do siebie podobne. Kolejna implikacja tezy o gatunku jako indywiduum dotyczy naszej koncepcji ludzkiej natury30. Gatunki są pierwszymi i najważniejszymi liniami rodowodowymi. Organizm należy do gatunku, ponieważ jest częścią linii rodowodowej, a nie dlatego, że posiada określoną jakościową cechę. Z perspektywy ewolucyjnej nie ma biologicznej esencji bycia człowiekiem. Nie ma esencjalnej cechy, którą muszą posiadać wszyscy ludzie i jedynie ludzie, by należeć do gatunku Homo sapiens. Ludzie nie są „esencjalnie” 27 Tamże, s. 204. Por. tamże, s. 208. 29 Por. Ereshefsky M., Species… 30 Por. Tamże. 28 136 Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej racjonalnymi istotami czy zwierzętami społecznymi. Organizm może urodzić się bez żadnej z tych cech i nadal być człowiekiem. Z perspektywy biologicznej bycie częścią linii rodowodowej gatunku Homo sapiens jest zarówno konieczne, jak i wystarczające do bycia człowiekiem. 3. Obiekcje wobec koncepcji gatunku jako indywiduum Teza mówiąca o tym, że gatunki są indywiduami, jest akceptowana przez zdecydowaną większość współczesnych filozofów i biologów31. Ten ontologiczny pogląd nie ma jednak samych tylko zwolenników. Niektórzy wysuwają przeciwko niemu różnego rodzaju obiekcje. Przede wszystkim uważają, że Hull i zwolennicy jego poglądów zbyt szybko odrzucają założenie, że gatunki są naturalnymi rodzajami. Z głównymi argumentami Hulla i twierdzeniem, że gatunki są indywiduami, dyskutuje Philip Kitcher. Po pierwsze, autor ten odnosi się do sugestii Hulla, że przyjęcie tezy o gatunkach jako indywiduach umożliwi nam zrozumienie, dlaczego nie ma praw biologicznych dotyczących konkretnych gatunków32. W szczególności komentuje przywoływane przez Hulla twierdzenie: „wszystkie łabędzie są białe”. Z jednej strony zgadza się z Hullem, że należy zlekceważyć tego typu twierdzenia jako potencjalnych kandydatów na prawo przyrody. Uważa jednak, że przedstawia on błędne wyjaśnienie, dlaczego takie twierdzenia nie są prawami. W odpowiedzi przedstawia własne wyjaśnienie. Stwierdza: „Dlaczego »wszystkie łabędzie są białe« nie jest prawem? Odpowiedź jest dość oczywista, biorąc pod uwagę nasze pojęcie odnośnie procesu ewolucji: nawet jeżeli byłoby prawdą, że wszyscy członkowie pewnego gatunku łabędzi – na przykład Cygnusolor – są białe, to byłby to po prostu ewolucyjny traf. Organizmy łamiące regułę mogłyby bez trudu zostać stworzone bez żadnego większego zakłócenia w działaniu natury. Niewielka mutacja chromosomowej zmiany z łatwością mogłaby zmodyfikować biosyntetyczny szlak, a to skutkuje innym kolorem upierzenia. Tak więc twierdzę, że »wszystkie łabędzie są białe« jest tym, na co wygląda, generalizacją, jednak generalizacją, która nie sprawdza się jako prawo. Biolodzy nie są zaskoczeni, kiedy tego typu uogólnienia okazują się fałszywe, ponieważ posiadając zrozumienie działania ewolucji, byliby zszokowani, gdyby nie występowały żadne wyjątki”33. Kitcher twierdzi ponadto, iż zbyt szybko Hull dochodzi do konkluzji, że nie ma żadnych praw dotyczących indywidualnych gatunków. W chwili kiedy zrozumiemy, 31 Por. tenże, Introduction to Part II: Philosophical Issues…, s. 192. Por. Kitcher P., Species, s. 319, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Press, Cambridge/London 1992. 33 Tamże, s. 320. 32 137 Mirosław Twardowski dlaczego „wszystkie łabędzie są białe”, nie jest kandydatem na prawo przyrody (ponieważ ani nie ma formy prawa, ani nie jest prawdziwe), będziemy mogli, twierdzi Kitcher, rozpoznać, jakie jest prawdopodobieństwo praw o poszczególnych gatunkach34. Pisze: „W świetle tego wyjaśnienia, możemy zobaczyć, jakie warunki musiałyby zostać spełnione dla wyrażenia »wszystkie S są P«, kiedy S jest gatunkiem, a P właściwością, by zaliczyć je jako prawo. Mutacje lub chromosomowe nowinki tworzące brak P w potomstwie członków S musiałoby być na tyle radykalne, że podeszłoby pod jedną z dwóch kategorii: (i) zmiany dające początek nieżywym zygotom, (ii) zmiany na tyle duże, by można było je zaliczyć jako zdarzenie natychmiastowej specjacji. Innymi słowy, właściwości P musiałyby być tak głęboko połączone z genetycznym składem członków gatunku, że zmiany genomu wystarczające, by doprowadzić do braku P, zakłóciłyby genetyczną organizację, prowadząc do nieżywego potomka lub też potomka nowego gatunku. Więc, jeśli są jakieś organizmy, których modyfikacja w jakiś sposób wygenerowałaby »szczęśliwe« lub też »beznadziejne« potwory, wtedy twierdzenia dotyczące członków gatunków odpowiednio wybranych właściwości, byłyby kandydatami na prawa dotyczące gatunków. Prawa te, jak sądzę, miałyby ten sam status, co mało znaczące prawa chemii, uogólnienia jak »molekuły DNA zawierają molekuły adeniny i 5-metylouracylu w (niemal) tych samych ilościach«. W chwili kiedy są bardziej konkretne niż wielkie równania fizyki, generalizacje te są naukowo istotne, i spotykają się z licznymi wyjaśnieniami”35. Tak więc Hull pośpieszył się, podsumowuje Kitcher, z rezygnacją z możliwości przypasowania biologicznych praw do konkretnych gatunków36. Po drugie, Kitcher nie zgadza się z Hullem, że wszystkie gatunki są historycznie ciągłe i że gatunki nie mogą składać się z czasoprzestrzennie niespójnych jednostek37. Odwołuje się przy tym do konkretnego przykładu38. Z gatunku jaszczurki Cnemidophorus powstało kilka jednopłciowych gatunków. W szczególności, jaszczurka Cnemidophorus tesselatus powstała w wyniku skrzyżowania C. ligris i C. septemvittatus. Biolodzy postanowili zaliczyć C. tesselatus jako odmienny gatunek, którego status nie został poddany w wątpliwość ze względu na jednopłciowy charakter. Kitcher przekonuje, że nie jest to konieczne, i wcale nie musi być prawdą, że wszystkie gatunki są historycznie ciągłe. Gatunki mogą składać się z czaso34 Por. tamże, s. 320. Tamże, s. 320-321. 36 Por. tamże, s. 321. 37 Por. tamże. 38 Por. tamże, s. 322. 35 138 Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej przestrzennie niespójnych organizmów, i mogą tworzyć naturalne rodzaje. Podsumowując, Kitcher uważa, że gatunki są klasami organizmów39. Myślenie o gatunkach jako klasach jest ontologicznie neutralnym poglądem, który dopuszcza możliwość, że gatunki są ograniczonymi czasoprzestrzennie zbiorami organizmów, a więc indywiduami. Dopuszcza również, że inne gatunki są nieograniczonymi czasoprzestrzennie zbiorami organizmów. Inny współczesny filozof, Michael Ruse, wyraża przekonanie, że chociaż teza o gatunkach jako indywiduach może być stymulująca, to jednak kłóci się z powszechnie przyjętym biologicznym myśleniem40. Ma jednak świadomość tego, że tzw. „zdrowy rozsądek” podpowiada nam coś zupełnie innego: skłania nas do pojmowania gatunków jako indywiduów. I temu „zdrowemu rozsądkowi” większość współczesnych badaczy gatunków, jak twierdzi, niestety ulega41. Przekonuje jednak, że nie jest to właściwe podejście. Ruse zastanawia się nad kwestią, jakim rodzajem twierdzenia jest teza uznająca gatunki za indywidua42. Odpowiadając, nie ma wątpliwości, że nie jest to w dużym stopniu twierdzenie empiryczne, stąd jego wiarygodność musi być podważona. Odwołuje się do przykładu tablicy. Pisze: „Można o niej myśleć jako o indywiduum złożonym z 64 części, lub jako o klasie 64 kwadratów. To, która opcja ma więcej sensu, zależne jest od twojej perspektywy – tego, czy tworzysz szachownicę, czy też uczysz kogoś zasad gry w szachy”43. Ruse w szczególności podaje kilka znaczących powodów, dla których gatunki nie mogą być rozpatrywane jako indywidua. Według tego autora, teza uznająca gatunki za indywidua opiera się na błędnych założeniach44. Decydującym założeniem tej tezy jest to, że gatunek może pojawić się tylko raz. Jeżeli umiera, to jest to równoznaczne z końcem istnienia gatunku. W tym kontekście gatunki są niczym kopie indywidualnych organizmów. Wymarły gatunek pterodaktyli nie może być wskrzeszony. Obecnie dzięki technikom rekombinacji DNA i tym podobnych, biolodzy starają się stworzyć nowe formy życia. Ze względów komercyjnych, naukowcy i ich sponsorzy ciągle starają się o patenty zabezpieczające ich nowe twory. Gdyby pochodzenie organizmów było tym, co je w unikalny sposób odróżnia, takie formy ochrony nie byłyby konieczne. Stare i nowe formy 39 Por. Ereshefsky M., Species… Por. Ruse M., Biological Species: Natural Kinds, Individuals, or What?, s. 343, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species… 41 Por. tamże, s. 349. 42 Por. tenże, David Hull Through Two Decades, s. 9, [w:] tenże (red.), What the Philosophy of Biology is. Essays dedicated to David Hull, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1989. 43 Tenże, Biological Species: Natural Kinds, Individuals, or What?..., s. 348. 44 Por. tamże, s. 353. 40 139 Mirosław Twardowski życia koniecznie byłyby różne. Jednak skoro najwyraźniej nie są, to świadczy o tym, że pochodzenie nie posiada statusu, jaki nadają mu zwolennicy tezy o gatunkach jako indywiduach. Kolejnym zarzutem wysuwanym przez Ruse‟a przeciwko tezie uznającej gatunki za indywidua jest to, że w najistotniejszych punktach nie traktuje gatunków i ich organizmów tak bardzo różnie od starych sposobów postrzegania gatunków jako klas, z członkami zaliczonymi do nich ze względu na posiadanie pewnych niezbędnych właściwości45. Posiłkuje się on przykładem organizmu. Pisze: „Skąd wiadomo, że moja ręka jest częścią indywiduum, Michaela Ruse‟a? Ponieważ jest do niego przyłączona, ot co! Jednak mój pies Spencer z pewnością nie jest połączony w ten sam sposób z gatunkiem Canis familiaris. Więc, dlaczego chcemy stwierdzić, że jest częścią tego gatunku. Ponieważ jest potomkiem swoich przodków, tak samo jak cała reszta grupy, ot co! Potomek zaczyna wyglądać bardzo podobnie do esencjalnej właściwości. Spencer jest częścią grupy Canis familiaris. W rzeczy samej, wygląda na to, że mamy tutaj nawet prawdziwy działający podział. W przypadku Spencera, gdyby ktoś poddał w wątpliwości jego status, to mogę nawet wydobyć dokumenty stwierdzające jego pochodzenie. Jednak w przypadku reszty czteronożnych stworzeń mieszkających w moim mieszkaniu nie posiadam takiej dokumentacji stwierdzającej ich pochodzenie. Jestem jednak pewien, że Sesame jest kotem, tak jak tego, że Spencer jest psem. Dlaczego? Ponieważ wygląda i zachowuje się jak kot. Miauczy, mruczy, jest powściągliwa, skacze z wysokości, nie śpi pół nocy i jest niezwykle czysta. Krótko mówiąc, posiada wszystkie określające cechy kotowatych (Felis domestica)”46. Ruse podkreśla, że tym, co on i wszyscy inni w takim przypadku robią, jest wyraźne stosowanie kryteriów morfologicznych i im pokrewnych. Hull oczywiście uznaje i docenia użycie takich kryteriów. Odmawia jednak nadania takiemu ich stosowaniu znaczącego teoretycznego statusu. Zdaniem Ruse‟a oznacza to nic innego jak to, że używa się formalnych kryteriów, ponieważ prawdziwie esencjonalne relacje pochodzenia nie są znane. Podsumowuje: „Tak więc, z tego wszystkiego, co zostało powiedziane, wynika, że teza uznająca gatunki za indywidua w rzeczywistości traktuje gatunki jako klasy, z pochodzeniem nadającym prawdziwą istotę oraz morfologią dającą formalne definicje”47. Ruse wysuwa też inne obiekcje przeciwko tezie uznającej gatunki za indywidua48. Jedną z nich jest to, że ma kontrowersyjne implikacje odnośnie czasowych ograniczeń gatunków, oraz możliwej ewolucyjnej 45 Por. tamże, s. 353. Tamże, s. 354. 47 Tamże. 48 Por. tamże. 46 140 Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej zmiany, jakiej taka jednostka może się poddać. Tak długo, jak nie ma żadnej nowej grupy wyłamującej się z ewoluującej linii rodowodowej, to ma się do czynienia tylko i wyłącznie z jednym gatunkiem, niezależnie od zmiany, tak jak mamy do czynienia z wyłącznie jednym organizmem, pomimo zmiany z gąsienicy w motyla. Zdaniem Ruse‟a, kladystyczna szkoła taksonomii zaakceptowałaby te implikacje, jednak większość biologów nie. Rozróżniają oni na przykład Homo habilis, H. erectus oraz H. sapiens, pomimo braku rozgałęzienia. Homo habilis miał mózg rozmiaru ok. 700 cm3, co jest wynikiem dużo bliższym 500 cm3 goryla niż współczesnego człowieka z mózgiem wielkości 1400 cm3. Tak więc, dokonano podziału gatunków – podziału, który jest ignorowany przez zwolenników kladyzmu i tezy o gatunkach jako indywiduach – twierdzi Ruse. Innym argumentem wysuwanym przez tego autora przeciwko tezie uznającej gatunki za indywidua jest to, że w jego ocenie selekcja naturalna i powyższa teza po prostu razem nie współgrają49. Do niedawna większość naukowców zakładała, że selekcja może działać na każdym poziomie biologicznej organizacji. W szczególności może dojść do selekcji między grupami organizmów, w tym również między gatunkami. Jednostkami selekcji były gatunki. Niemniej jednak obecnie powszechna opinia głosi, że selekcja nie działa w ten sposób. Selekcja działa przeważnie, jeśli nie wyłącznie, na poziomie indywidualnych organizmów50. „Selekcja grupowa” na poziomie gatunków nie działa51. Gatunek nie dokonuje adaptacji. Organizm lub też co najwyżej ograniczona ilość organizmów z kolei dokonuje. Wszystkie działania gatunków są jedynie epifenomenem opartym na indywidualnych działaniach, lub też co najwyżej na działaniach populacji. „Jeżeli wszystko to działa w ten sposób – pisze Ruse – to rzeczywiście jest coś bardzo dziwnego w mówieni o gatunkach jako indywiduach. Do bycia zintegrowaną jednostką, jak organizm, jest bardzo daleka droga. Wszystkie poszczególne organizmy tworzące gatunki działają dla swojej własnej korzyści, przeciwko korzyściom innych. Każde współdziałanie gatunków, każda ich integracja jest drugorzędna w stosunku do własnych interesów poszczególnych organizmów. I w każdym razie, nie jest zbyt prawdopodobne zrealizowanie drugorzędnych działań na cały gatunek. Współpraca zajdzie co najwyżej między krewnymi, lub też zaprzyjaźnionymi członkami populacji. Ogólnie rzecz ujmując, selekcja nastawia organizmy przeciwko sobie samym”52. 49 Por. tamże, s. 354. Por. tamże, s. 350-351. 51 Por. tamże, s. 351; tenże, David Hull: a memoir, Biology and Philosophy, 25 (2010), s. 742. 52 Tenże, Biological Species: Natural Kinds, Individuals, or What?..., s. 351. 50 141 Mirosław Twardowski W ocenie Ruse‟a, najsilniejszy biologiczny argument przeciwko tezie uznającej gatunki za indywidua pochodzi z postrzegania gatunków jako pewnej liczby organizmów dzielących wspólną „pulę genów”53. Może się wydawać, że mamy tutaj rodzaj integracji wymagany dla indywidualności, czyli pewien przepływ genów tylko i wyłącznie między organizmami tworzącymi gatunek. Kiedyś sądzono, że przepływ genów między populacjami jest kluczowym czynnikiem w utrzymywaniu organizmów gatunku takimi samymi. Zdaniem tego autora, obecnie wydaje się bardziej prawdopodobne, że normalizująca selekcja jest kluczowym czynnikiem przyczynowym. Pisze: „Członkowie gatunków siedzą na górze tego samego »adaptacyjnego szczytu« – jeżeli za bardzo odstają od norm gatunku, wtedy selekcja je zmiecie”54. To „zdegradowanie” znaczenia przepływu genów jest najważniejszym punktem w Ruse‟a krytyce tezy uznającej gatunki za indywidua, ponieważ w opinii tego autora uderza prosto w serce twierdzenia, że omawiana teza musi być zaakceptowana na podstawie współczesnej biologii. Przepływ genów wydaje się być oczekiwany ze względu na migrację i rozproszenie. Mówiąc o migracji, Ruse ma na myśli przemieszczanie się dużej ilości członków danej grupy przez relatywnie długi dystans w mniej więcej tym samym kierunku i w mniej więcej tym samym czasie. Można by oczekiwać, że migracja byłaby najbardziej efektywnym sposobem na zjednoczenie gatunków, nawet bardzo rozproszonych. Jednak, jak zaznacza Ruse, rzadko tak się dzieje, jako że migracji zwykle towarzyszy migracja zwrotna, a organizmy dają początek potomstwu w miejscu, w którym same się urodziły. Ptaki mogą migrować na zimę do miejsc zapewniających pożywienie, jednak wracają do wcześniej ustalonych miejsc wylęgowych. Z kolei przez rozproszenie Ruse rozumie całkiem przypadkowy i nieukierunkowany ruch na małą skalę, dokonany przez grupy organizmów, bardziej ciągły niż okresowy, jako wynik ich dziennych aktywności. Rozproszenie okazuje się być mało obiecującym sposobem na zjednoczenie gatunków, m.in. z powodu losowej utraty form nowych genów ze względu na ich rzadkość. Zdaniem Ruse‟a, wszystkie przedstawione wyżej argumenty jednoznacznie przesądzają, że jeżeli potraktujemy darwinowską teorię o doborze naturalnym poważnie, musimy zdecydowanie odrzucić tezę uznającą gatunki za indywidua55. Nie oznacza to, jak podkreśla, że należy zaprzeczyć temu, iż członkowie gatunków są często „zjednoczeni” w posiadaniu podobnych nacisków przyczynowych, genetycznych i selektywnych. To jest to, co czyni ich częścią tego samego gatunku. Pytaniem jest to, czy to 53 Por. tamże, s. 352. Tamże. 55 Por. tamże, s. 353. 54 142 Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej „zjednoczenie” jest czymś więcej niż czymś podobnym do przyczynowości. Zwolennicy tezy uznającej gatunki za indywidua muszą stwierdzić, że tak, nawet do stopnia rodzaju integracji, jaką widzimy w indywidualnych organizmach – a to jest właśnie to, z czym zdecydowanie nie zgadza się Ruse. Czym więc są gatunki?56 Gatunki muszą być albo klasami, albo indywiduami. Nie ma żadnej trzeciej opcji. Nie są indywiduami, tak więc muszą być klasami – puentuje Ruse. 4. Zakończenie Głoszona m.in. przez Hulla, Williams i Rosenberga teza o gatunkach jako indywiduach wywołała duże zainteresowanie, zarówno wśród filozofów, jak i biologów. Większość entuzjastycznie ją przyjęła, nieliczni ją odrzucili, w całości lub po części. Jak podkreśla Ruse, istnieje tu jednak wyraźna prawidłowość57. Ci którzy odrzucają ultradarwinizm, chętnie przyjmują tezę uznającą gatunki za indywidua. Ci, którzy mają „ultradarwinowskie tęsknoty”, nie zgadzają się z powyższą tezą. Dla nich, gatunki po prostu nie posiadają wymaganej integracji, aby mogły być postrzegane jako indywidua. Debata nad naturą gatunków ma zarówno empiryczny, jak i filozoficzny wymiar. Filozoficzne pytania dotyczące natury taksonomii wpływają na nasz dobór definicji gatunku58. Empiryczne oraz teoretyczne rozważania z biologii ewolucyjnej kształtują nasz pogląd na teorie naukowe. „Filozofowie – jak pisze Ereshefsky – często starają się być praktykami, biolodzy czerpią przyjemność z ważnych filozoficznych dyskusji. Problem gatunku czyni zadość obu tym pragnieniom. Jest to przypadek praktycznej metafizyki” 59. Obydwa wymiary, empiryczny i filozoficzny, w debacie nad naturą gatunków ściśle przenikają się, tworząc w pewnym sensie nierozerwalną całość. Czasem nawet empiryczne kwestie dotyczące gatunków prawie niezauważalnie wprost przemieniają się w filozoficzne. Z tego powodu dyskusja nad naturą gatunków wciąż trwa, wzbudza ogromne zainteresowanie wśród biologów i filozofów, a perspektywa na jej rychłe zakończenie wydaje się być wciąż bardzo odległa. Czy kiedykolwiek w pełni zrozumiemy naturę gatunków? Czas pokaże. 56 Por. tamże, s. 355; tenże, David Hull Through Two Decades…, s. 8. Por. Ruse M., David Hull Through Two Decades…, s. 9. 58 Por. Ereshefsky M., Introduction, s.XVI, [w:] tenże (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species… 59 Por. tamże, s. XVI. 57 143 Mirosław Twardowski Literatura Caplan A., Haves species become déclassé?,[w:] Ruse M. (red.), Philosophy of Biology, Macmillan Publishing Company-Collier Macmillan Publishers, New York/London 1989. Eldredge N., What, if anything, is a species?,[w:] Kimbel W. H., Martin L. B. (red.), Species, Species Concepts, and Primate Evolution, Plenum Press, New York 1993. Ereshefsky M., Introduction, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Press, Cambridge/London 1992. Ereshefsky M., Species, [w:] Zalta E.N. (red.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Spring 2010 Edition), http://plato.stanford.edu/archives/spr2010/entries/species/ [dostęp: 20.11.2014 r.] Hull D. L., Are Species Really Individuals?, Systematic Zoology, 25 (1976). Hull D. L., The Ontological Status of Species as Evolutionary Units, [w:] Ruse M. (red.), Philosophy of Biology, Macmillan Publishing Company, New York 1989. Kitcher P., Species, [w:] Ereshefsky M. (red.), The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Press, Cambridge/London 1992. Mayr E., Toward a New Philosophy of Biology. Observations of an Evolutionist, Harvard University Press, Cambridge/London 1988. Rosenberg A., The Structure of Biological Science, Cambridge University Press, Cambridge 1989. Ruse M., Biological Species: Natural Kinds, Individuals, or What?,[w:] Ereshefsky M. (red.),The Units of Evolution. Essays on the Nature of Species, A Bradford Book/The MIT Press, Cambridge/London 1992. Ruse M., David Hull: a memoir, Biology and Philosophy, 25 (2010). Ruse M., David Hull Through Two Decades, [w:] Ruse M. (red.), What the Philosophy of Biology is. Essays dedicated to David Hull, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1989. Williams M. B., Evolvers are Individuals: Extension of the Species as Individuals Claim, [w:] Ruse M. (red.), What the Philosophy of Biology is. Essays dedicated to David Hull, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 1989. 144 Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej Status ontyczny gatunku we współczesnej dyskusji filozoficznobiologicznej Streszczenie Pewne problemy filozoficzne, implikowane przez współczesne nauki biologiczne, wydają się być nadzwyczaj trudne do rozwiązania. Taka sytuacja wydaje się dotyczyć statusu ontycznego gatunku. Czy gatunki są klasami, czy indywiduami, lub jeżeli żadnym z dwóch, to czym one są? W odpowiedzi na powyższe pytania przedstawiciele przeciwstawnych punktów widzenia pozostają twardo przy swoim, i żadna ze stron nie jest w stanie wypracować argumentów, które przekonałyby ich przeciwników. W niniejszym artykule przedstawimy i przedyskutujemy kluczowe argumenty, wysuwane przez reprezentantów różnych stanowisk na interesujący nas problem statusu ontycznego gatunku. W szczególności w orbicie zainteresowań znajdą się dwie krańcowo różne koncepcje gatunku: gatunki jako klasy, określane poprzez zestawioną różnorodność cech, które określają jej członków (Philip Kitcher, Michael Ruse,) oraz gatunki jako duże porozrzucane indywidua, które, podobnie jak organizmy, można na kilka sposobów opisać, ale nie zdefiniować (David Hull, Mary B. Williams, Alexander Rosenberg). 145 Damian Luty1 Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni 1. Wprowadzenie Ogólna Teoria Względności (OTW), czyli relatywistyczna teoria grawitacji przedstawiona przez Alberta Einsteina w 1915 roku, jest teorią specyficzną. Z jednej strony jest teorią mającą cechy klasyczne, z drugiej – ma wbudowane w swoje fundamenty takie elementy dynamiczne, które okazują się bezustannie generować różne problemy: zarówno kalkulacyjne, jak i konceptualne. Chociaż OTW jest klasycznie deterministyczna, to występują w teorii problemy z dobrze postawionymi warunkami początkowymi. Właściwie nie ma możliwości, poza wysoce wyidealizowanymi modelami, aby jednoznacznie warunki początkowe określić2 – a na jednoznacznym wyznaczaniu tychże warunków spoczywa pełny, laplacowski, klasyczny determinizm. Dalej, chcąc oszacować, w jaki sposób zmieniłaby się ewolucja układu, gdy, dajmy na to, usunąć z jego otoczenia pewien materialny składnik (np. planetę czy gwiazdę), nie możemy po prostu porównać ze sobą rozwiązań dwóch równań dla tego samego układu, ponieważ, ze względu na problem z warunkami początkowymi, te równania od początku do końca opisują inną sytuację fizyczną (usunięcie jednego składnika materialnego rzutuje całkowicie na rozpatrywany stan układu w kontekście grawitacyjnym) 3. Kłopoty te biorą się ze wspomnianej dynamiczności w OTW, tj. faktu, że w odnośnej teorii nie ma sztywnego tła (czasoprzestrzennego), względem którego możemy odnosić stany poszczególnych układów. O dynamiczności OTW zwykło się mówić, że wyrażana jest przez własność aparatu matematycznego zwaną ogólną kowariancją (współzmienniczością). Dynamiczność w OTW niesie ze sobą również ważne problemy filozoficzne. Epistemologicznie i metodologicznie interesujące może być 1 E-mail: [email protected], Instytut Filozofii UAM, Wydział Nauk Społecznych, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, http://filozofia.amu.edu.pl. 2 Por. Bruhat, Y., The Cauchy Problem, s. 130, [w:] Witten, L. (red.), Gravitation – an introduction to current research, John Wiley & Sons, New York 1962. 3 Por. Curiel, E., If Metrical Structure Were Not Dynamical, Counterfactuals in General Relativity Would Be Easy, s. 3, http://arxiv.org/pdf/1509.03866v1.pdf. 146 Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni postawienie w kontekście OTW pytań o idealizacje i formułowania praw naukowych w oparciu o kontrfaktyczne okresy warunkowe4. Z perspektywy metafizyki przyczynowości5 okazuje się, że trudno pogodzić OTW z realistycznymi koncepcjami przyczynowości6. W OTW, jak było widać w podanym wcześniej przykładzie, powstaje napięcie między stanem układu a czasoprzestrzenno-grawitacyjnym, dynamicznym „tłem”. Napięcie to można usytuować w konceptualnych podstawach rozumienia tego, co materialne w fizyce – w kontekście praw zachowania. Kwestia formułowania i statusu tychże praw będzie mnie pierwszorzędnie zajmować w niniejszym artykule. Zrekonstruuję powiązania problemu formułowania praw zachowania z rozważaniami dotyczącymi ontologicznego statusu czasoprzestrzeni. Będzie to prowadzić do próby ustalenia, które ze stanowisk z zakresu ontologii czasoprzestrzeni pozwala w intuicyjny sposób oddać zagadnienie praw zachowania w OTW. Stawiam tezę, że w kontekście problemu praw zachowania na gruncie OTW właściwy spór o sposób istnienia czasoprzestrzeni przenosi się z klasycznej dyskusji między relacjonistami a substancjalistami na debatę między strukturalistami a substancjalistami. Tym samym twierdzę, że te dwa ostatnie stanowiska stanowią lepszy grunt do mówienia o prawach zachowania energii w OTW z perspektywy filozofii. W pierwszej części tekstu przedstawię klasyczną rolę i rozumienie zasad/praw zachowania i wyjaśnię, dlaczego klasyczne prawa zachowania mają fundamentalny status. W drugiej części pokażę, dlaczego nie udaje się sformułować jednoznacznie praw zachowania w OTW, co prowadzi do odebrania im fundamentalności. W części trzeciej opiszę interpretacje tejże problemowej sytuacji, następnie omówię stanowiska dotyczące sposobu istnienia czasoprzestrzeni i wskażę, które z nich i dlaczego są sprzyjające ustalaniu zasadności poszczególnych, wymienionych interpretacji problemu praw zachowania w OTW. Tutaj omawiać będę postawioną przez siebie tezę. 4 Por. tamże, s. 7. Tj. z perspektywy takich poglądów, jak interakcjonizm czy dyspozycjonizm w filozofii przyczynowości. 6 Por. Lam V., Metaphysics of Causation and Physics of General Relativity, Humana Mente, 13 (2010), s. 64- 68. 5 147 Damian Luty 2. Fundamentalny status praw zachowania Prawa zachowania i związane z nimi zachowywane wielkości (takie jak masa, energia, pęd) pełnią istotną rolę w fizyce newtonowskiej, ale nie tylko w niej – w elektromagnetyzmie czy mechanice kwantowej również mamy sformułowane odpowiednie prawa zachowania (np. ładunku elektrycznego). Przez klasyczny status praw zachowania należy rozumieć ich fundamentalny charakter, który, by tak rzec, jest podwójny – po pierwsze, bierze się on ze skuteczności w obliczeniach, po drugie – związany jest z konceptualną rolą praw zachowania w ugruntowaniu pojęcia trwałości tego, co materialne, a koniec końców – materii jako takiej. O ile prawo zachowania energii stało się podstawą fizycznego rozumienia materii dopiero w XIX wieku7, to Newton już wykorzystywał wczesną postać praw zachowania (dotyczących innych wielkości zachowywanych) do pokazania, w jaki sposób prawa dynamiki odnoszą się do mierzalnych kontekstów fizycznych. Newton prawa dynamiki przyjmuje jako aksjomaty8, są zatem podstawami pewnego systemu formalnego. We Wnioskach do sformułowanych przez siebie praw Newton dopiero przedstawia zasady ich stosowania, czyli metody pozwalające niejako wyłonić z badanego świata przyrody ten jej aspekt, który może podlegać ilościowemu wyrażeniu. I tak, we Wniosku III Newton stwierdza: „Wartość pędu obliczonego drogą dodawania pędów skierowanych w tym samym kierunku i odejmowaniu tych, które są skierowane w przeciwnym kierunku, nie podlega zmianie przy wzajemny oddziaływaniu ciał.”9 Dotyczy to drugiego oraz trzeciego prawa dynamiki i dostarcza nic innego jak zachowania pędu: „Jako, że akcja i przeciwna jej reakcja są jednakowe na mocy Prawa III-go, dlatego, na mocy Prawa II-go, powodują jednakowe i przeciwnie skierowane zmiany pędów. Dlatego jeżeli pędy są skierowane w jednym kierunku, cokolwiek jest dodane do pędu ciała poprzedzającego, będzie odjęte od pędu ciała podążającego jego śladem, tak, że suma pozostanie taką, jaką była na początku.”10 Wnioski, które przytacza Newton po sformułowaniu praw ruchu, można traktować jako ogólne metody aplikacji tychże praw – zachowanie pędu okazuje się jedną z tych właśnie podstawowych metod. Drugim przykładem technicznego wykorzystania praw zachowania – bardziej szczegółowym – byłoby zagadnienie zadania równań ruchu dla 7 Por. Eddington A., The Mathematical Theory of Relativity, Cambridge University Press, Cambridge 1930, s. 33. 8 Por. Newton I., Matematyczne zasady filozofii naturalnej, przeł. Brzezowski S., Copernicus Center Press, Kraków 2015, s. 95. 9 Tamże, s. 100. 10 Tamże. 148 Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni konkretnych układów fizycznych. W fizyce newtonowskiej, chcąc poprawnie i jednoznacznie zadać równanie ruchu dla danego układu, musimy znać siły w nim działające. Przy zastosowaniu standardowego w mechanice klasycznej sposobu opisu układu, w którym korzysta się z pojęcia indywidualnej cząstki może się jednak okazać, że układ jest zbyt złożony, aby podać wartości sił działających na każdą cząstkę. Może to zachodzić przykładowo dla kolizji. Wobec tego potrzebna jest taka wielkość, przy pomocy której możemy scharakteryzować układ jako całość i w ten sposób uprościć opis, rezygnując z podania wartości sił działających na każdą cząstkę tworzącą układ. Takimi wielkościami są wielkości zachowywane – pęd, energia, ładunek (wybór określonej wielkości przy opisywaniu danego układu zależy oczywiście od kontekstu). To, jak zachowywane są te wielkości, opisują prawa zachowania. Mając zatem zbyt złożony układ ze względu np. na liczbę cząstek, możemy uprościć równanie ruchu, wykorzystując wielkość zachowywaną dla danego układu. To pozwala efektywnie opisywać bardzo złożone mechanizmy, a zatem znacząco rozszerza stosowalność teorii11. Nie tylko jednak względy aplikacyjne są ważne w przypadku praw zachowania. Jak wspomniałem, prawa zachowania posiadają pierwszorzędną rolę konceptualną. Dostarczają one bowiem możliwości ugruntowania pojęcia trwałości, w oparciu o które można zbudować fizycznie sensowną (osadzoną w operacyjnych terminach) koncepcję tego, co materialne. Wiadomo, że Newton nie przedstawił definicji materii, tylko ilości materii („ilość materii jest jej miarą, która wynika łącznie z jej gęstości i wielkości zajętego miejsca”12) – czyli masy, która jest liczbowym przedstawieniem materii. Od tej pory „masa” zyskała podstawową rolę w fizycznie sensownym mówieniu o tym, co materialne13. Jednakże w XIX wieku – kiedy prawa zachowania stały się prawdziwie fundamentalne w przekonaniu fizyków – zaczęły pojawiać się definicje masy bezpośrednio oparte na prawach zachowania. E. Mach krytykował definicję masy Newtona twierdząc, że jest kołowa – nie możemy bowiem zdefiniować gęstości (występującej w definensie u Newtona) bez użycia terminu „masa” („ilość materii”). Mach oparł koniec końców definicję masy na trzecim prawie Newtona, co, jak widzieliśmy, prowadzi do zasady zachowania 11 Por. Trautman A., Conservation Laws in General Relativity, s. 169, [w:] Witten, L. (red.), Gravitation – an introduction to current research, John Wiley & Sons, New York 1962. 12 Newton I., dz. cyt., s. 81. 13 „Materia” zatem stała się czysto metafizycznym terminem. Przed pionierami fizyki klasycznej można było wiązać z materią nadzieję, że uda się przedstawić taką jej definicję, która uchwyci własności pozwalające wyjaśniać przyczyny takiego a takiego zachowania obiektów w przyrodzie. Poprzestano na opisie mechanizmów, a nie na próbach wykrycia jakichś wewnętrznych przyczyn określonych stanów rzeczy. 149 Damian Luty pędu14. Jammer odnotowuje, że dwie definicje masy – oparta na trzecim prawie Newtona i oparta na zachowaniu pędu – są fizycznie równoważne15. Definicja Macha jest definicją masy bezwładnej, a wynika to właśnie z podstawy w postaci trzeciego prawa Newtona. Pęd nie jest jednakże jedyną zachowywaną wielkością. Wiadomo, że wraz ze Szczególną Teorią Względności doszło do zrównania masy i energii w tym sensie, że masa została ujęta jako pewna postać energii. Można podać różne definicje masy, różniące się ugruntowaniem w różnych prawach zachowania16. Kluczowe jest zaufanie do praw zachowania. Chodzi tu nie tyle o to, jaką konkretną zachowywaną wielkość rozważamy (to zależy od kontekstu), ale o pogląd, że wszystkie prawa zachowania, jakimi dysponujemy, dotyczą pewnych stałych własności obiektów fizycznych. „Jednostka energii nie może po prostu zniknąć; przechodzi z jednej formy do drugiej, jedynie zmieniając swój zewnętrzny przejaw. Własności zachowywane uzasadniają przeświadczenie, że energia i pęd są ontologicznie fundamentalne. (…) Przechodząc przez wiele oddziaływań, one właśnie są substancjami, które trwają, zaledwie zmieniając postać: energia chemiczna węgla przekształcana jest w energię cieplną ognia, czy w energię ciśnienia pary w kotle, czy też w energię elektryczną w generatorze, i tak dalej [przekład własny – D.L.].”17. J. Norton w tym cytacie pozwala sobie na użycie takich terminów, jak „materia” czy „substancja”, ale oddaje to powagę statusu zasad zachowania. Podobnie przecież pisał A. Eddington prawie sto lat wcześniej: „Jeśli w ogóle ma nas obchodzić świat, który doznajemy, musimy rozpoznać jako substancję to, co posiada jakiś aspekt trwałości”18. Idzie zatem o niezmienność w czasie pewnej wielkości, będącej miarą pewnej istotnej własności określonego układu fizycznego. Niezmienność pewnych własności układu (np. całkowitego stanu energetycznego) okazuje się istotna również z perspektywy formułowania praw fizyki jako takich – powinny one obowiązywać niezależnie od czasowej ewolucji (zmiany) układu; mówiąc obrazowo: obowiązywanie prawa fizycznego nie powinno zależeć np. od pory roku19. Rekapitulując: fundamentalny status praw zachowania polega zatem na tym, że opisują one własności zachowywane dla danego układu fizycznego. 14 Por. Jammer M., Concepts of Mass in Contemporary Physics and Philosophy, Princeton University Press, Princeton 2000, s. 10-11. 15 Por. tamże. 16 Por. tamże, s. 22. 17 Norton J. D., What Can We Learn about theOntology of Space and Time from the Theory of Relativity?, s. 203, [w:] Sklar, L. (red.), Physical Theory, Oxford University Press, Oxford 2015. 18 Eddington A., dz. cyt., s. 53. 19 Por. Ohanian H. C., Gravitation and Spacetime, W.W. Norton & Company, New York 1976, s. 377. 150 Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni Po pierwsze, możemy na ich podstawie ugruntować pojęcie trwałości, tj. możemy przewidywać, przynajmniej dla makroskali, że obiekty nie znikną spontanicznie w dniu jutrzejszym, nie pozostawiając po sobie żadnego śladu, oraz możemy twierdzić, że nic fizycznego nie pojawi się znikąd. Po drugie, są podstawą do postulowania niezależności od czasu praw fizycznych jako takich. 3. Energia grawitacyjna – trudności z prawami zachowania w Ogólnej Teorii Względności W poprzedniej części starałem się pokazać, dlaczego w fizyce zasadniczo prawa zachowania posiadają fundamentalny status. Idzie za tym dążenie, aby teorie fundamentalne (czyli takie, w których formułowane są prawa fizyki i które wskazują, jaką postać równań powinny mieć dyscypliny fizyczne bazujące na nich) respektowały prawa zachowania. OTW jest teorią fundamentalną, lecz, jak wspomniałem we wprowadzeniu, posiada pewne specyficzne cechy20. Prowadzą one do problemów ze sformułowaniem prawa zachowania energii-pędu, czyli tej własności układów fizycznych, która powinna być zachowywana w fizyce relatywistycznej. Więcej, OTW może prowadzić również do wniosku, że prawa zachowania w ogóle są niemożliwe do jednoznacznego sformułowania w kontekście grawitacyjnym. Nawet w pierwszym przypadku, gdzie nie udaje się sformułować autentycznego prawa zachowania energii-pędu, konsekwencje są poważne – być może tak naprawdę prawa zachowania dotyczą wyłącznie grubych przybliżeń i bynajmniej nie są fundamentalne, a jedynie pragmatycznie niezbędne w pewnych szczególnych przypadkach. W fizyce rozpatruje się takie układy, o których można powiedzieć, że są izolowane. Dla takich układów rozważa się energię całkowitą, która jest zachowywana. Zachowanie energii oznacza, że liczba określająca całkowitą energię nie może się zmienić wzdłuż jego czasowej ewolucji. Obrazowo: układ wchodzący w interakcję z innym układem tyleż samo energii przejmuje, ile oddaje; jest możliwe jednoznaczne wskazanie wielkości takiej całkowitej energii, tzn. można podać energetyczną sumę. Kiedy w danym układzie występuje ciało, które emituje promieniowanie, to standardowe prawa zachowania nadal obowiązują: możemy jednoznacznie sformułować równanie, które poinformuje nas o sumie energetycznej dotyczącej odnośnego układu (ciało emitujące + wypromieniowana energia). Dzięki znajomości tej sumy, wiemy, że energia zostaje zachowywana, tj. nie znika, ani nie bierze się znikąd. Miarą zmienności całkowitej sumy energetycznej (czy ogólnie: sumy dotyczącej wielkości zachowywanej) jest tzw. 20 Por. Trautman A., Conservation…, s. 170. 151 Damian Luty dywergencja. Musi ona w równaniu wynosić zero – wtedy suma jest niezmienna, czyli: w ramach interakcji, na przykład kolizji, dwóch układów nie dochodzi do sytuacji, w której układ zyskuje dodatkową energię, samemu jej nie oddając21. Zadanie jednoznacznego równania dla danego lokalnego i izolowanego układu, gdzie można pokazać zerowanie się dywergencji, jest sednem praw zachowania. W klasycznej fizyce, gdzie mamy do czynienia z wykorzystaniem tzw. dywergencji zwykłej, udaje się jednoznacznie pokazać, jak dywergencja się zeruje dla równania zadanego dla określonego układu. Inaczej rzecz wygląda w OTW. W fizyce klasycznej formułowanie dywergencji zwykłej powiązane było z symetriami, wynikającymi z założenia absolutnego czasu i przestrzenia – tworzyły one łącznie sztywne tło dla zachodzących procesów fizycznych. Dzięki temu, że u podstaw fizyki klasycznej występowały wyróżniony czas i przestrzeń, można było wskazać parametryzację układu niezależnie od jego względnego położenia wobec innych układów. Umożliwiało to niebudzące wątpliwości, mówiąc dzisiejszą terminologią, wskazanie globalnych hiperpowierzchni czasoprzestrzeni newtonowskiej. Dzięki temu bez problemu, w kontekście fizyki klasycznej, można jednoznacznie przyporządkować stan układu każdej hiperpowierzchni. Tym samym istnieje możliwość określenia energii całkowitej układu (również w kontekście jego interakcji z innymi układami) wzdłuż jego „ewolucji czasowej”: wystarczy sprawdzić jego stan energetyczny na każdej hiperpowierzchni. Umożliwia to precyzyjne zdefiniowanie dywergencji zwykłej. Zależność od absolutnego czasu i absolutnej przestrzeni (tworzących newtonowską czasoprzestrzeń) jest oczywista. Absolutne czas i przestrzeń są niedynamiczne – tworzą sztywne tło, które samo nie podlega procesom fizycznym, dlatego zwykło się o tym tle mówić, że ma charakter substancjalny; jest niezależne od „zwykłych” procesów, zdarzeń i obiektów fizycznych22. W OTW zrywa się z tym obrazem – w relatywistycznym ujęciu grawitacji korzysta się z zupełnie innej czasoprzestrzeni: czterowymiarowej ciągłej rozmaitości różniczkowej Riemanna. Matematycznie, ugruntowane to jest w geometrii różniczkowej z wykorzystaniem tensorów, czyli obiektów geometrycznych opisujących przekształcenia liniowe między geometrycznymi skalarami, wektorami bądź innymi tensorami. Obiekty te są tak zdefiniowane, że odniesione do jakiejś przestrzeni, np. fizycznej, same z siebie nie tworzą układu współrzędnych, tj. nie prowadzą do uprzywilejowania jakiegokolwiek układu odniesienia. Taki można wytworzyć jedynie jako specjalny przypadek 21 W nawiązaniu do rozważań z wcześniejszej części: widać od razu, że po prostu nie zostaje złamana trzecia zasada dynamiki Newtona. 22 Por. Newton I., dz. cyt., s. 87-88. 152 Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni jakiejś klasy modeli matematycznych. W OTW, mówiąc ogólnie, występują dwa rodzaje tensorów – kowariantne i kontrawariantne. Te pierwsze pełnią kluczową rolę – prawa formułowane w OTW powinny w swojej ostatecznej postaci być wyrażone przy pomocy tensorów kowariantnych. Znaczy to tyle, że prawa powinny być takie same dla dowolnego układu współrzędnych oraz powinny być formułowane bez odniesienia do sztywnego tła, które byłoby wyróżnionym układem odniesienia. Sercem OTW jest Równanie Pola Einsteina (Einstein Field Equations, EFE). Jego rozwiązanie prowadzi do uzyskania określonego modelu czasoprzestrzeni. Dzisiaj wiemy, że rozwiązań EFE może być nieskończenie wiele. W popularnej wykładni mówi się, że równanie to przedstawia wzajemny związek między geometrią czasoprzestrzeni (jej zakrzywieniem) a rozkładem mas we Wszechświecie. EFE składa się z tensorów. W sposób uproszczony powiedzielibyśmy, że tensor Einsteina (po lewej stronie równania) określa poprzez tensor metryczny geometrię czasoprzestrzeni, natomiast tensor energii-pędu (po prawej stronie równania) rozkład mas (czyli zarazem energii). Równanie to jest nieliniowe, tzn. suma jego poszczególnych rozwiązań nie daje nam ostatecznego rozwiązania. EFE informuje o tym, że „tło” – geometria czasoprzestrzeni – nie jest niezależne: uczestniczy w procesach fizycznych, jest dynamiczne. Einstein pragnął odtworzyć w OTW prawa zachowania23. Jeżeli grawitacja opisywana poprzez EFE wiąże się z brakiem niedynamicznych elementów, to sama grawitacja powinna nieść energię (jak wspominałem, w kontekście fizyki relatywistycznej powinniśmy właściwie mówić o energii-pędzie). W związku z przeświadczeniem o fundamentalnym statusie praw zachowania grawitacyjna energia-pęd powinna podlegać prawom zachowania. Einstein uważał, że w mocy pozostaje klasyczne prawo zachowania z dywergencją zwyczajną dla układów lokalnych. Oznacza to, że przenosząc prawa zachowania z klasycznego kontekstu w kontekst relatywistyczny, należy „po prostu” podmienić dywergencję zwyczajną na tzw. dywergencję kowariantną. Zerowanie się dywergencji kowariantnej dotyczyłoby tensora energii-pędu. Sam Einstein zauważa jednakże, że takie prawo zachowania nie jest autentyczne: „mówiąc ściśle, nie ma czegoś takiego jak lokalne prawo zachowania energii-pędu w OTW. Zamiast tego (…) (równanie z dywergencją kowariantną – dop. D.L.) określa wymianę energii i pędu między 23 Por. Einstein A., The Foundation of The General Theory of Relativity, przeł. Perret W., Jeffery, G. B., [w:] The Collected Papers of Albert Einstein Volume 6: The Berlin Years, Writings, 1914 – 1917, Kox A. J., Klein M. J., Schulmann R, Princeton University Press, Princeton 1997, s. 186-187. 153 Damian Luty grawitacyjną i zwykłą napięciem-energią [przekład własny – D.L.]”24. Dlaczego zatem Einstein przedstawił takie równanie? Wiązało się to ze specyficznym i mocnym rozumieniem zasady równoważności (inercji i grawitacji)25. Nie wchodząc w szczegóły, pewne rozumienie tej zasady prowadzi do poglądu, że w OTW da się zachować klasyczne prawa przy przejściu do lokalnych układów, co jednak nie jest zasadne w wielu przypadkach – chociażby w przypadku praw zachowania. Wiadomo jednakże, że zasada równoważności u Einsteina prowadzi do właściwego tensora reprezentującego grawitację (tensora Einsteina). Okazuje się, że Einsteina definicja dywergencji kowariantnej stwierdza jedynie, że lokalne układy są energetycznie zaburzane przez energię grawitacyjną – ich suma energetyczna to energia w układzie + energia grawitacyjna! Wynika z tego, że nie da się tak naprawdę precyzyjnie określić prawdziwie całkowitej energii lokalnego układu z uwzględnieniem energii grawitacyjnej. Nic dziwnego, że Einstein stwierdza, iż nie mamy do czynienia z „autentycznym” prawem zachowania – klasyczne prawa zachowania mają postać tzw. całkowych praw zachowania, zawsze formułowanych lokalnie. W przypadku OTW i tensora energii-pędu nie mamy możliwości wypisania takiego prawa – dywergencja kowariantna nie jest z tym kompatybilna. Nie da się określić klasycznych całkowych praw zachowania dla całego regionu czasoprzestrzeni (w OTW)26. Istnieje wszakże obiekt matematyczny, który umożliwia wskazanie energii-pędu samego pola grawitacyjnego – ten obiekt jest jednak pseudotensorem, co oznacza, że daje różne wartości z różnych układów odniesienia, co jest niepożądane27. Ostatecznie więc nie ma możliwości wskazania lokalnej wartości grawitacyjnej energii-pędu, dzięki czemu można by ją „odjąć” od energii konkretnego układu. Jesteśmy nadal pozostawieni w sytuacji, w której musielibyśmy powiedzieć, że nie mamy precyzyjnego i dobrze postawionego prawa zachowania energii(-pędu) dla układów lokalnych i grawitacji jako takiej. Powyższe problemy bardzo wcześnie przykuły uwagę niektórych badaczy, by wspomnieć F. Kleina, D. Hilberta oraz E. Noether28. Właśnie problemy z prawami zachowania w OTW były przyczyną sformułowania 24 Cyt. za: Hoefer C., Energy Conservation and General Relativity, Studies in Philosophy and History of Physics, 31 (2000), s. 191. 25 Por. tamże. 26 Por. tamże. 27 Por. Norton J. D., dz. cyt., s. 204. 28 Por. Brading K., A Note on General Relativity, Energy Conservation, and Noether’s Theorems, s. 126, [w:] Kox A.J., Eisenstaedt, J. (red.), The Universe of General Relativity, Center for Einstein Studies, Boston 2005. 154 Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni przez Noether jej słynnych twierdzeń wiążących symetrię z prawami zachowania. W istocie omawiana przeze mnie wcześniej czasoprzestrzeń Newtona ma wysoki stopień symetrii – jest prostym złożeniem absolutnego czasu i absolutnej przestrzeni. W OTW, z racji dynamicznego charakteru pola grawitacyjnego, takich symetrii nie ma. Można jednak skonstruować w OTW taki model, w którym możemy wyróżnić pewne krzywe czasopodobne (wzdłuż których mielibyśmy „czasową ewolucję” układu) poprzez zażądanie, aby pewien obiekt matematyczny, tzw. pole wektorowe Killinga, nie znikał29. Uzyskamy wtedy pewną wyróżnioną klasę układów, względem których możemy formułować (całkowe) prawa zachowania. De facto uzyskujemy czasoprzestrzeń Minkowskiego ze Szczególnej Teorii Względności. Widać jednak, że mamy tu do czynienia z przypadkiem szczególnym – strukturą czasoprzestrzeni „realnej” (w kontekście grawitacji) nie jest, według fizyków, czasoprzestrzeń Minkowskiego. Stanowi ona idealizację. Jeżeli zatem samo sformułowanie prawa zachowania energiipędu uzależnione jest od szczególnego przypadku i idealizacji, należałoby postawić tezę, że w świetle OTW prawa zachowania nie mają fundamentalnego statusu30. 4. Interpretacje niemożliwości sformułowania praw zachowania w OTW w świetle ontologii czasoprzestrzeni Jest kilka interpretacji faktu, że w OTW prawom zachowania nie można przydać fundamentalnego statusu. Niefundamentalność praw zachowania w kontekście relatywistycznej fizyki grawitacji rzutuje na ontologiczne ujmowanie czasoprzestrzeni. Zazwyczaj związek ten nie jest explicite podnoszony31. Dążąc do uzasadnienia postawionej przez siebie tezy, postaram się pokazać, że nie we wszystkich z trzech stanowisk w sprawie ontologicznego statusu czasoprzestrzeni da się efektywnie rozstrzygać zasadność jakiejkolwiek interpretacji. Interpretacje braku autentycznych praw zachowania w OTW byłyby następujące: Energia grawitacyjna nie jest autentyczną formą energii32. Ta interpretacja opiera się na założeniu, że jeżeli nie da się sformułować prawa zachowania dla energii grawitacyjnej i nie da się podać jej 29 Por. Synge J.L., Relativity: The General Theory, North-Holland Publishing Company, Amsterdam 1960, s 237. 30 Podobne problemy występują również w kontekście innych niż energia-pęd wielkości, jak np. relatywistyczny moment pędu. 31 Por. Hoefer C., dz. cyt., s. 187. 32 Por. tamże, s. 188; Lam V., Gravitational and Nongravitational Energy: The Need for Background Structures, Philosophy of Science, 78 (2011), s. 1019. 155 Damian Luty tensorowej definicji (formułowalne są tutaj tylko pseudotensory), to oznacza to, że taka energia „tak naprawdę” nie istnieje (co trudno byłoby twierdzić w obliczu obserwacji fal grawitacyjnych, wykrytych w podwójnych układach pulsarów), a przynajmniej nie jesteśmy w stanie sensownie fizycznie opisywać nośnika energii grawitacyjnej (skoro pomiary są zawsze lokalne). Materia nie jest fundamentalna w kontekście OTW33. Jeżeli za definicję materii przyjmie się definicję masy/energii, a te ugruntowane są w prawach zachowania, to w sytuacji, kiedy takich praw nie da się sformułować, należy odrzucić przeświadczenie o fundamentalności materii. Ta interpretacja prowadzi do twierdzenia, że niemożliwa jest czysto Machowska wersja OTW, tj. taka, zrodzona z inspiracji filozofią Ernsta Macha, w której geometria czasoprzestrzeni byłaby jednoznacznie wyznaczona tylko i wyłącznie przez „zwykłą” materię. Sam Einstein, choć był przekonany, że OTW jest teorią Machowską, to pogląd ten okazał się być chybiony – by wspomnieć chociażby, że znaleziono próżniowe rozwiązania EFE bez „zwykłej” materii (wartość tensora energii-pędu się zeruje). Energia grawitacyjna ma charakter (quasi-) nielokalny34. Chociaż nie mamy globalnych praw zachowania energii, to sama energia grawitacyjna ma właśnie taki globalny charakter. Trafniej należałoby tu mówić, jak twierdzę, o quasi-nielokalności, bo wprawdzie samo działanie energii grawitacyjnej okazuje się być nielokalne, to nielokalność ta nie ma nic wspólnego z nielokalnościami na poziomie kwantowym. Stąd mówienie o „quasi-nielokalności”. Istniały próby skonstruowania „quasilokalnych” podejść do energii grawitacyjnych, korzystających z koncepcji tzw. „ADM-energii”, lecz program ten z różnych względów okazał się bezowocny. Poprzestańmy na quasi-nielokalnościach – energia grawitacyjna właśnie stanowi ich egzemplifikację, co zresztą mniej lub bardziej wyraźnie było widoczne podczas omawiania źródeł niemożliwości sformułowania praw zachowania energii-pędu. Można jednakże precyzyjnie udowodnić „quasi-nielokalny” status energii grawitacyjnej – dokonał tego Curiel. Z grubsza, nielokalność energii grawitacyjnej była sugerowana niemożliwością zsumowania energii układu i energii grawitacyjnej. Curiel pokazał, że można nielokalność energii udowodnić poprzez zapostulowanie, jaką formę musiałby mieć tensor reprezentujący samą nielokalność grawitacji, a następnie pokazanie, że taki tensor nie jest kompatybilny z OTW35. 33 Por. Lam V., Gravitational…, s. 1023. Por. Curiel E., On Geometric Objects, the Non-Existence of a Gravitational Stress-Energy Tensor, and the Uniqueness of the Einstein Field Equation, s. 19, http://philsciarchive.pitt.edu/10985/1/nonexist-grav-seten-uniq-efe.pdf. 35 Por. tamże. 34 156 Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni Jakie są zasadnicze stanowiska dotyczące statusu ontologicznego czasoprzestrzeni? Nie sposób wyczerpująco przedstawić tego zagadnienia, nie poświęcając mu znacznie większej ilości stron, niż jestem w stanie tutaj to uczynić. Ujmę rzecz bardzo upraszczająco: 1. substancjalizm: czasoprzestrzeń posiada ontologiczną pierwotność i autonomię36; 2. relacjonizm: czasoprzestrzeń (jej geometria) superweniuje na materialnych składnikach świata; 3. strukturalizm: czasoprzestrzeń jest własnością pola grawitacyjnego37. Zazwyczaj mówi się o „ontologicznym statusie czasoprzestrzeni” – ze względu jednak na uzupełnienie klasycznego podziału na substancjalizm i relacjonizm o strukturalizm, będę mówić o „sposobie istnienia czasoprzestrzeni”. Jest to o tyle ważne, że powiedzenie, iż „czasoprzestrzeń jest strukturą” jest trywialne, a nasuwa się jako analogia względem zdań „czasoprzestrzeń jest substancją” i „czasoprzestrzeń jest układem relacji między materialnymi elementami świata”. Nie chcąc zatem dyskredytować strukturalizmu, proponuję mówienie o „strukturalnym sposobie istnienia czasoprzestrzeni” czy „relacyjnym sposobie istnienia czasoprzestrzeni”. Wszak właśnie o strukturę czasoprzestrzeni chodzi w każdym z tych stanowisk, ale to nie oznacza, że strukturalizm staje się automatycznie (i trywialnie!) słuszny jako trzecia droga w sporze między substancjalistami a relacjonistami. Ponownie unikając wchodzenia w szczegóły, można powiedzieć, że stanowiska te różnicują się ze względu na preferowanie liczby struktur matematycznych, które można wykorzystać w OTW (i nie tylko)38. W relacjonizmie preferuje się mniejszą liczbę struktur – mają one oddawać jedynie wzajemne ruchy i położenia materialnych elementów świata. Na gruncie OTW można – chociaż bywa to dyskusyjne – traktować pole grawitacyjne jako zwykłe materialne pole. Tutaj sytuują się próby sformułowania Machowskiego podejścia do OTW. W poglądzie na substancjalistyczny sposób istnienia czasoprzestrzeni dopuszcza się większą liczbę struktur, wprowadzanych niezależnie od relacji między ciałami. Prowadzić to może do usztywniania struktury czasoprzestrzeni 36 Por. Friedman M., Foundations of Space-Time Theories, Princeton University Press, Princeton 1983. 37 Ograniczam się tutaj jedynie do strukturalizmu zaproponowanego w: Dorato M., Substantivalism, Relationism, and Structural Spacetime Realism, Foundations of Physics, 30 (2000), s. 1605-1628 38 Por. Earman J., World Enough and Space-Time: Absolute Versus Relational Theories of Space and Time, MIT Press, London 1989. 157 Damian Luty i niezbyt dobrego uchwytywania dynamicznych elementów OTW39, w rezultacie czego może dojść do aberracji, związanych chociażby z determinizmem w OTW40. Jednakże substancjaliści w bardziej przejrzysty sposób mogą metafizycznie wyjaśnić, dlaczego same względne położenia ciał nie określają całkowicie geometrii czasoprzestrzeni41. Natomiast w wyróżnionym przeze mnie strukturalizmie przedstawionym przez Dorato czasoprzestrzeń, uznana ontologicznie za własność pola grawitacyjnego, pełni zasadniczo rolę eksplanacyjną, tzn. jest tym, co umożliwia pełne strukturyzowanie pola grawitacyjnego przy pomocy dużej liczby struktur – od chronogeometrycznych po strukturę koneksji afinicznej. Strukturalny sposób istnienia czasoprzestrzeni polega w tym kontekście na tym, że czasoprzestrzeń, będąc (strukturalną) własnością pola grawitacyjnego, tworzy z nim określoną całość. Uwzględnia to wykorzystywanie wielu struktur, jakich można użyć w OTW, niekoniecznie na raz – w zależności od stosowanego, konkretnego modelu. W relacjonizmie z gruntu odrzuca się dodatkowe struktury oraz jest się uwikłanym w pogląd, że świat fizyczny jest niczym innymi jak mozaiką rzeczy (w kontekście OTW powiedzielibyśmy – fizycznych układów lokalnych). Nie ma zatem sensu nakładanie na modele struktury symetrycznej – nie ma możliwości w związku z tym zdefiniowanie (w trybie idealizacyjnym) praw zachowania w OTW. Energia grawitacyjna – nawet jeśli jest „nieautentyczną” formą energii – jest nielokalna. Podwójnie zatem relacjonista nie ma jak jej uchwycić: ze względu na uwikłanie w lokalność i ze względu na poleganie na „zwykłych” prawach zachowania w odniesieniu do lokalnych układów, a te prawa w OTW również nie posiadają fundamentalnego charakteru! Dlatego uważam, że na gruncie relacjonizmu nie da się stwierdzić, która z przedstawionych interpretacji jest słuszna, a zatem sprzyjająca poglądowi o relacyjnym sposobie istnienia czasoprzestrzeni. Na gruncie substancjalizmu wydaje się, że można rozstrzygać wszystkie trzy interpretacje. Jest tak dlatego, że substancjalnie ujętej czasoprzestrzeni można przypisać „niesienie” energii grawitacyjnej. Z drugiej strony – próby substancjalistycznego podchodzenia do praw zachowania mogłyby prowadzić do hipostazowania modeli wyidealizowanych. Nikt rzecz jasna 39 Por. Bartels A., Modern essentialism and the problem of individuation of spacetime points, Erkentniss, 45 (1996), s. 25- 43. Należy odnotować, że Bartels sam proponuje pewną formę substancjalizmu (w postaci tzw. esencjalizmu metrycznego), krytykując taką wersję uznawanego przez siebie stanowiska, która jest źle zrealizowana. Nie miejsce tutaj na ocenianie koncepcji samego Bartelsa. 40 Por. Earman J., Norton J., What Price Spacetime Substantivalism, British Journal for the Philosophy of Science, 38 (1987), s. 515-525. 41 Por. Sklar L., Space, Time, and Spacetime, University of California Press, Berkeley 1974. 158 Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni tego nie czyni – nie da się filozoficznie podważyć braku praw zachowania w OTW. Chociaż więc da się przyporządkować poszczególne interpretacje jako sprzyjające bądź nie substancjalizmowi, to istnieje ryzyko nadużywania bogactwa struktur, które substancjalistyczne podejścia do OTW dopuszczają. Podobnie jak substancjalista, strukturalista czasoprzestrzenny (myślący podobnie jak Dorato) może rozstrzygać poszczególne interpretacje, natomiast w przeciwieństwie do substancjalisty korzysta z połączenia czasoprzestrzeni i pola grawitacyjnego, a tej pierwszej używa eksplanacyjnie. W ten sposób dopuszcza wiele struktur, którym nie musi przypisywać ontologicznego znaczenia, gdyż użycie danej struktury byłoby ukontekstowionym strukturyzowaniem pola grawitacyjnego. W pewnych sytuacjach daje się stosować symetryczne struktury, w pewnych nie – wiemy natomiast, jakim strukturom przypisać jaki stopień wyidealizowania; możemy to stwierdzać, badając np. przypadki szczególne. I tak, czasoprzestrzeń Minkowskiego jako szczególny przypadek czasoprzestrzeni ogólnorelatywistycznych stanowi pewien wyidealizowany model, który możemy lokalnie stosować. W związku z powyższymi rozważaniami, okazywałoby się, że przynajmniej w kontekście interpretacji niefundamentalnego statusu praw zachowania, klasyczna debata relacjonizm – substancjalizm przenosi się na dyskusję między zwolennikami pewnej formy substancjalizmu ze zwolennikami pewnej formy strukturalizmu. Uważam, że jeśli tylko poważnie potraktować problem praw zachowania w OTW, to okazuje się, że w ciekawy sposób można odnieść go do pytania o sposób istnienia czasoprzestrzeni. Niestety, zagadnienie tego związku zaledwie nakreśliłem. 5. Podsumowanie Po naszkicowaniu, dlaczego prawa zachowania (różnych wielkości) pełniły tak ważną rolę i posiadały fundamentalny status w kontekście fizyki przedrelatywistycznej, pokazałem, w jaki sposób specyfika OTW odziera prawa zachowania z fundamentalności. Choć prawa te, oczywiście, nadal są kluczowe w wielu dyscyplinach fizycznych, są podstawy, aby twierdzić, że przede wszystkim prawa zachowania to użyteczne narzędzia. Sprawdzają się w bardzo wielu przypadkach, ale na gruncie stosunkowo mocnych idealizacji. Przedstawiłem, dlaczego prawa zachowania energiipędu nie dają się sformułować: bierze się to bezpośrednio z dynamicznego charakteru czasoprzestrzeni ogólnorelatywistycznej i zasadniczego braku symetrii w niej. Następnie przeszedłem do wskazania trzech interpretacji niemożliwości sformułowania autentycznych praw zachowania energii w OTW. Po ich wyłożeniu skupiłem się na ogólnej prezentacji trzech stanowisk w sprawie sposobu istnienia czasoprzestrzeni. Wyodrębniłem 159 Damian Luty aspekty tych pozycji, związane z dopuszczalnością czy preferowaniem liczby struktur nakładanych na modele czasoprzestrzeni. W tym kontekście powiązałem interpretacje problemu z zachowaniem energii w OTW z możliwością mówienia o tych interpretacjach na gruncie poszczególnych stanowisk – było to uzasadnienie postawionej przeze mnie na wstępie tezy. Stwierdziłem, że relacjonizm jest tutaj bezsilny. Następnie opisałem substancjalizm i strukturalizm. Uznałem, że w obu stanowiskach można rozstrzygać, która interpretacja jest preferowalna, albo: za którą można argumentować z perspektywy danego stanowiska. Subtelnie faworyzując strukturalizm, starałem się zasygnalizować, że substancjaliści ryzykują hipostazowanie pewnych struktur, natomiast strukturaliści mogą dopuszczać kontekstowość i wielość struktur, zakładając jedynie czasoprzestrzeń jako strukturalną własność pola. Literatura Bartels A., Modern essentialism and the problem of individuation of spacetime points, Erkentniss, 45 (1996). Brading K., A Note on General Relativity, Energy Conservation, and Noether’s Theorems, [w:] Kox A. J., Eisenstaedt J. (red.), The Universe of General Relativity, Center for Einstein Studies, Boston 2005. Curiel E., If Metrical Structure Were Not Dynamical, Counterfactuals in General Relativity Would Be Easy, http://arxiv.org/pdf/1509.03866v1.pdf. Curiel E., On Geometric Objects, the Non-Existence of a Gravitational StressEnergy Tensor, and the Uniqueness of the Einstein Field Equation, http://philsciarchive.pitt.edu/10985/1/nonexist-grav-seten-uniq-efe.pdf. Dorato M., Substantivalism, Relationism, and Structural Spacetime Realism, Foundations of Physics, 30 (2000). Earman J., Norton J., What Price Spacetime Substantivalism, British Journal for the Philosophy of Science, 38 (1987). Earman J., World Enough and Space-Time: Absolute Versus Relational Theories of Space and Time, MIT Press, London 1989. Eddington A., The Mathematical Theory of Relativity, Cambridge University Press, Cambridge 1930. Einstein A., The Foundation of The General Theory of Relativity, przeł. Perret W., Jeffery G. B., [w]: The Collected Papers of Albert Einstein Volume 6: The Berlin Years, Writings, 1914 – 1917, Kox A. J., Klein M. J., Schulmann R. (red.), Princeton University Press, Princeton 1997. Friedman M., Foundations of Space-Time Theories, Princeton University Press, Princeton 1983. 160 Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni Hoefer C., Energy Conservation and General Relativity, Studies in Philosophy and History of Physics 31 (2000). Jammer M., Concepts of Mass in Contemporary Physics and Philosophy, Princeton University Press, Princeton 2000/ Lam V., Metaphysics of Causation and Physics of General Relativity, Humana Mente, 13 (2010). Lam V., Gravitational and Nongravitational Energy: The Need for Background Structures, Philosophy of Science, 78 (2011). Newton I., Matematyczne zasady filozofii naturalnej, przeł. Brzezowski S., Copernicus Center Press, Kraków 2015. Norton J. D., What Can We Learn about the Ontology of Space and Time from the Theory of Relativity?, [w:] Sklar L. (red.), Physical Theory, Oxford University Press, Oxford 2015. Ohanian H. C., Gravitation and Spacetime, W. W. Norton & Company, New York 1976. Sklar L., Space, Time, and Spacetime, University of California Press, Berkeley 1974. Synge J. L., Relativity: The General Theory, North-Holland Publishing Company, Amsterdam 1960. Trautman A., Conservation Laws in General Relativity, [w:] Witten, L. (red.), Gravitation – an introduction to current research, John Wiley & Sons, New York 1962. Status praw zachowania energii w Ogólnej Teorii Względności a sposób istnienia czasoprzestrzeni Streszczenie Podjęte zostają rozważania dotyczące statusu praw zachowania w kontekście nauk fizycznych. Przedstawiony zostaje klasyczny pogląd, że prawa zachowania (masy/energii, pędu itp.) mają fundamentalny charakter, ponieważ dostarczają fizycznie sensownej definicji trwałości i w konsekwencji – definicji materii. Następnie omówiony zostaje przypadek jednej z dwóch uznawanych obecnie teorii fundamentalnych – Ogólnej Teorii Względności. Zostaje pokazane, w jaki sposób na gruncie tej teorii dochodzi do załamania się fundamentalnego statusu praw zachowania ze względu na niemożliwość jednoznacznego sformułowania praw zachowania energii-pędu (przede wszystkim, ale również relatywistycznego momentu pędu). Wyłożone zostaje, dlaczego tak się dzieje, odpowiedź zostaje powiązana z symetriami czasoprzestrzeni (a więc jej strukturą). Przedstawione zostają trzy interpretacje niemożliwości sformułowania praw zachowania (energii-pędu) w Ogólnej Teorii Względności i odniesione zostają do trzech stanowisk w sprawie ontologicznego statusu czasoprzestrzeni. Stanowiska te zostają wyłożone z perspektywy preferowanych w nich struktur czasoprzestrzeni. Uzasadniona zostaje teza, że nie we wszystkich spośród wymienionych stanowisk da się rozstrzygnąć, którą filozoficzną interpretację braku praw („autentycznych”) zachowania w Ogólnej Teorii Względności można preferować i używać jako argumentu na rzecz określonego poglądu odnośnie do sposobu istnienia czasoprzestrzeni. 161 Aleksander A. Ziemny1 Zagadnienie wyjaśniania mechanicystycznego w kontekście zjawisk biologii molekularnej 1. Wprowadzenie W ramach przedstawionego tutaj tekstu rozważane zostaną pewne ogólne zagadnienia, związane z problematycznością wyjaśniania w naukach biologicznych – szczególnie w zakresie genetyki molekularnej. W pierwszym rzędzie nakreślone zostanie zagadnienie wyjaśniania, klasycznie pojawiające się w filozofii nauki, oraz wskazane zostaną jego ograniczenia, wynikające ze specyfiki nauk biologicznych. W kolejnej części rozważona zostanie specyfika genetyki – pewien jej dualistyczny wymiar; podział na genetykę klasyczną oraz genetykę molekularną. W ramach tych dwóch dyscyplin korzysta się bowiem z odrębnych konceptualizacji pojęcia genu oraz w różny sposób wyjaśniane są zjawiska i procesy biologiczne. Na zakończenie wskazane zostanie podstawowe stanowisko mechanicyzmu – wyjaśniania poprzez opisy mechanizmów biologicznych – oraz pewne ograniczenia tego podejścia, zwłaszcza w zakresie bardziej złożonych – systemowych – oddziaływań molekularnych. Problemy te wynikają w dużym stopniu z redukcjonistycznego charakteru tego rodzaju wyjaśnień. Wskazana zostanie również propozycja przejścia na poziom systemowy – interakcji między różnymi mechanizmami molekularnymi. Praca ma na celu przedstawienie zarysu problematyki związanej z wyjaśnianiem mechanicystycznym zjawisk molekularnych; wskazanie, iż stanowisko to pozwala na stosunkowo skuteczną reprezentację badanych przez biologów układów empirycznych. 1 E-mail: [email protected], Zakład Filozofii Nauki, Instytut Filozofii, Wydział Nauk Społecznych, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, www.filozof.amu.edu.pl. 162 Zagadnienie wyjaśniania mechanicystycznego w kontekście zjawisk biologii molekularnej 2. Problem wyjaśniania w naukach biologicznych Tradycja neopozytywistyczna w dużym stopniu wpłynęła na rozwój wielu koncepcji wyjaśniania, które charakteryzować się miały formalnie konstrukcją logiczną. Zaproponowany przez Carla Hempla i Paula Oppenheima klasyczny już model nomologiczno-dedukcyjny spełnia właśnie taki warunek logiczności. Model N-D zamyka się w stosunkowo prostym schemacie, Rysunek 1. Dedukcyjno-nomologiczny model wyjaśniania Hempla-Oppenheima2 gdzie, C1, C2,…,Cn oznaczają warunki początkowe, L1, L2,…, Ln ogólne prawa naukowe, zaś E opis zjawiska wyjaśnianego; w założeniu explanandum wynika logicznie z explanansa3. C. Hempel zaproponował całą rodzinę dedukcyjnych modeli wyjaśniania – poza dedukcyjno-nomologicznym powstały także dedukcyjno-statystyczne i indukcyjno-statystyczne4. Niemniej klasycznie przedstawiane zagadnienie wyjaśniania w naukach biologicznych od zawsze stanowiło problem. Wiąże się to z wieloma cechami prowadzenia badań w tej dziedzinie, wśród których wyróżnić można: innego typu teoretyczność (opartą na modelach mechanizmów) oraz kontrowersyjność postulowania praw biologicznych, ale równie istotne są: wysoki poziom skomplikowania układów biologicznych, zakłóceń stochastycznych, wiele poziomów organizacji itp.5 Kwestionowanie istnienia praw biologicznych wydaje się jak najbardziej zasadne. Niezwykle rzadko w ramach biologii możliwe jest sformułowanie jakiegoś uogólnienia, które traktowałoby o szerokiej klasie zjawisk6 – innymi słowy, kontrowersyjne jest postulowanie praw ściśle 2 Por. Hempel C. G., Aspects of Scientific Explanation, The Free Press, New York, NY 1970, s. 336. 3 Por. tamże, s. 336-337. 4 Por. tamże, s. 380, 381. 5 Por. Mayr E., Cechy istot żywych, [w:] Ontologia. Antologia tekstów filozoficznych, Hempoliński M. (red.), Wydawnictwo Zakładu Narodowego im. Ossolińskich, Wrocław 1994, ss. 426-433. 6 Takim wyjątkiem (najmniej kontrowersyjnym) można byłoby uznać pewne sformułowania darwinowskiej teorii ewolucji (w ramach genetyki populacyjnej). 163 Aleksander A. Ziemny ogólnych. Kolejny problem, związany z kompleksowością zjawisk biologicznych, utrudnia zasadne wskazanie odpowiednich warunków początkowych – ma to szczególne znaczenie na poziomie molekularnym, gdzie występują niezwykle złożone systemy sprzężeń zwrotnych oraz duża zmienność7. Wymienione tutaj zależności wydają się w sposób wystarczający sugerować, iż model N-D nie jest odpowiedni dla wyjaśnień dokonywanych w biologii. Problematyczne są także modele statystyczne – ich szeroką krytykę przeprowadza Wesley Salmon8. W dużym uproszczeniu argumentuje on, iż założone przez C. Hempla wysokie prawdopodobieństwo jest znacznie mniej ważne, niżeli istotność statystyczna rozpatrywanych zjawisk. W. Salmon podaje przykład następujący: „(…) jeżeli tempo remisji jakiegoś rodzaju syndromu neurologicznego zaraz po, lub w niedługim czasie, psychoterapii jest wysokie, lecz nie wyższe niż przy spontanicznej remisji, byłoby nieuzasadnionym wskazywać tę terapie jako wyjaśnienie (lub część wyjaśnienia) zniknięcia tego syndromu [przekład własny – A. A. Z.]”9. Zaczęto w związku z tym sugerować inne schematy wyjaśnień, bardziej odpowiednich dla zjawisk biologicznych. Na gruncie genetyki powstało wiele propozycji, jednakże w ramach niniejszego tekstu zostaną omówione przede wszystkim koncepcje mechanizmów. 3. Specyfika nauk o genach Rozważając podejmowane tutaj zagadnienie w kontekście genetyki, należy zwrócić uwagę na stosunkowo dualistyczny charakter tej dyscypliny. Zasadne wydaje się postulowanie istotnej odrębności pomiędzy genetyką klasyczną a genetyką molekularną – z powodu podobnych argumentów, jakie stały za uznaniem bezzasadności wielkich projektów redukcji nauk biologicznych do fizykochemicznych. W pierwszej kolejności należy zwrócić uwagę na przyjęte pojęcia genu. Istnieją bowiem zasadnicze różnice pomiędzy genetyką molekularną a genetyką klasyczną w propozycjach konceptualizacji tego pojęcia. Rozważone zostaną także różne specyficzne dla obu podejść zależności, uniemożliwiające zredukowanie klasycznego pojęcia genu do genu w sensie molekularnym. 7 Aczkolwiek również na poziomie funkcjonowania populacji trudno wskazać, przykładowo, warunki początkowe zmienności środowiska, będące katalizatorem dla zmienności populacji. 8 Por. Salmon W. C., Four Decades of Scientific Explanation, University of Pittsburgh Press, Pittsburgh 2006. 9 Tamże, s. 59. 164 Zagadnienie wyjaśniania mechanicystycznego w kontekście zjawisk biologii molekularnej 3.1. Genetyka klasyczna Powstanie klasycznej genetyki wiązane jest zwyczajowo z ponownym odkryciem badań Gregora Mendla – duże zasługi w tym względzie należą do Hugo de Vriesa, Carla Corrensa, Erika Tschermaka oraz Thomasa Hunta Morgana. Badania ostatniego w znaczący sposób rozwinęły ustalenia dokonane przez G. Mendla. Jednakże warto zwrócić uwagę, iż pojęcie genu, które upowszechniło się, począwszy od nagłośnienia badań prowadzonych przez T. H. Morgana, zostało ukute przez Wilhelma Johannsena – podobnie terminy genotypu i fenotypu. Pojęcie genu przedstawione przez W. Johannsena, a także późniejszych genetyków, odnoszone było w sposób jednoznaczny do obiektu abstrakcyjnego. Johannsen pisał: „»Gen« jest niczym więcej jak bardzo wygodnym słówkiem, (…), chociaż może być użyteczne dla określenia »czynników jednostkowych«, »elementów« czy »allelomorfów« [obecnych] w gametach, opisywanych w ramach współczesnych badań mendlowskich (…). Jeśli zaś chodzi o naturę »genów«, to nie warto na razie proponować żadnej hipotezy; ponad to, że pojęcie »genu« odnosi się do rzeczywistości przedstawianej przez Mendelizm [przekład własny – A. A. Z.]”10. W odniesieniu do struktury fizycznej genu, podobnie negatywnie wypowiadał się w swojej mowie noblowskiej T. H. Morgan: „Nie istnieje konsensus wśród genetyków, dotyczący tego, czym są geny – czy istnieją, czy są ledwie fikcją – ponieważ na poziomie, na którym są przeprowadzane eksperymenty genetyczne, nie ma najmniejszego znaczenia, czy geny są hipotetyczną jednostką, czy materialną cząstką [przekł. własny – A. A. Z.]”11. Klasyczne pojęcie genu w założeniu miało odpowiadać pewnej dyskretnej jednostce, o nierozpoznanej strukturze fizykochemicznej, powiązanej z jakimś efektem fenotypowym. Geny zostały przestrzennie zlokalizowanie właściwie jedynie w obrębie chromosomu12 – kluczowa była cecha dyskretności genu. W taki sposób zreinterpretowane zostały obserwacje G. Mendla na grochu siewnym. Podejście to przyjęte zostało również w ramach badań prowadzonych przez zespół T. H. Morgana na D. melanogaster. Taka też interpretacja jednostek genetycznych została w późniejszym okresie wykorzystana na gruncie genetyki populacyjnej, co pozwoliło na odpowiednie zmatematyzowanie tej gałęzi biologii. Genetyka populacyjna korzysta 10 Cyt. za: Keller E. F., The Century of the Gene, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, 2000, s. 2. 11 Cyt. za: Griffiths P. E., Stotz K. C., Gene, [w:] The Cambridge Companion to the Philosophy of Biology, ed. by Hull D. L. and Ruse M. E., Cambridge University Press, Cambridge 2007, pp. 85-102, s. 86. 12 Nieznany pozostawał dokładny skład chemiczny tych obiektów. 165 Aleksander A. Ziemny bowiem w dużym stopniu z klasycznej charakterystyki genów – jako dyskretnych jednostek, traktowanych instrumentalnie. Lenny Moss skonstruował pojęcie genu-p (gene-p); „-p” odnosi się do założonego preformizmu13 i służy do wskazania obserwowalnego fenotypu, który jest powiązany z działaniem odpowiedniego genu lub genów. Ma charakter instrumentalnego narzędzia, pozwalającego na ograniczone (w zależności od stopnia wyidealizowania modelu matematycznego) przewidywanie zmienności w populacji14 i kwestia odniesienia do fizykochemicznego składu genów nie jest kluczowa. 3.2. Genetyka molekularna Ogromnym sukcesem genetyki klasycznej było wyrugowanie z dyskursu biologicznego spekulacji dotyczących pozafizycznych komponentów układów żywych – różnych wersji witalizmu. Poprzez zidentyfikowanie fragmentów chromosomów i powiązanie ich z obserwowalnymi cechami istot żywych wzmocniono przekonanie o fizykalnej naturze organizmów – pomimo niechęci samych ówczesnych genetyków do wskazywania jakichś konkretnych struktur fizykochemicznych. Rozwój biologii i genetyki molekularnej jest historycznie niezwykle bogaty. Przejście od genetyki klasycznej do molekularnej jest zasługą ogromnej liczby badaczy; w postaci wielu uczniów T. H. Morgana, którzy pozostawali nieusatysfakcjonowani brakiem rozwiązania problemu struktury genu, ale także fizycy zaczęli w dużym stopniu interesować się zagadnieniami biologicznymi15 – np. Max Delbrück rozpoczął swe badania z inspiracji Nielsa Bohra16. Hermann Muller, uczeń T. H. Morgana, zainicjował intensywne badania, których celem było poszukiwanie fizykochemicznej struktury genów; wiele propozycji było rzecz jasna ślepymi zaułkami17, niemniej zwieńczenie przyszło dzięki modelowi podwójnej helisy DNA, opracowanej przez 13 Jest to w zasadzie pewna forma neopreformizmu; miejsce homunkulusa, w rozważaniach osiemnastowiecznych zwolenników owizmu i spermizmu, zastąpiły geny, które są traktowane jako ostateczna przyczyna rozwoju osobnika. 14 Por. Moss L., What Genes Can't Do, MIT Press, Cambridge, Massachusetts 2004., s. 45-46. 15 Przykładowo, Erwin Schrödinger podjął w swojej książce Czym jest życie wiele problemów związanych z zgodnością biologii i fizykalizmu. (por. E. Schrödinger, Czym jest życie?, przeł. P. Amsterdamski, Wydawnictwo Prószyński i S-ka, Warszawa 1998.) 16 Por. Mazzocchi F., Complementarity in biology, EMBO Reports, 2010, t.11, No. 5, pp. 339-344. 17 Spekulowano przykładowo, iż geny są specjalnymi enzymami konstruującymi białka (następował tutaj klasyczny problem ad infinitum, ze względu na to, iż nie potrafiono wyjaśnić skąd te geny-enzymy powstały). 166 Zagadnienie wyjaśniania mechanicystycznego w kontekście zjawisk biologii molekularnej Francisa Cricka, Jamesa Watsona, przy współudziale Rosalind Franklin oraz Maurice‟a Wilkinsa. W momencie publikacji wyników F. Cricka i J. Watsona rozważano stosunkowo prosty model ekspresji genów; F. Crick zawarł to w dwóch stwierdzeniach: (i) Centralnego Dogmatu: „(...) gdy informacja przejdzie do białka, nie jest możliwe, by się̨ z niego wydostała. Dokładniej ujmując, transfer informacji z kwasu nukleinowego do innego kwasu nukleinowego lub z kwasu nukleinowego do białka może zajść́ , lecz transfer [informacji – A.A.Z.] z białka do białka lub z białka do kwasu nukleinowego jest niemożliwy. Informacja oznacza tutaj ściśle zdeterminowaną sekwencje, bądź́ to zasad w kwasie nukleinowym , bądź́ to reszt aminokwasowych białka . [przekład własny – A. A. Z.]”18 (ii) Hipotezy sekwencyjnej: „W swojej najprostszej formie hipoteza sekwencyjna zakłada, że specyficzność fragmentu kwasu nukleinowego podlega ekspresji wyłącznie według swojej bazowej sekwencji (kolejności nukleotydów), a także że ta sekwencja jest prostym kodem dla sekwencji aminokwasów jakiegoś białka. [przekład własny – A. A. Z.]”19 Sądzono, że prosty model ekspresji genów na poziomie molekularnym pozwoli na połączenie lub zredukowanie genetyki klasycznej do genetyki molekularnej20. Z wielu względów (zarówno metodologicznych, jak i praktycznych) idee te okazały się fiaskiem. Richard Burian wskazuje, że koncepcje klasyczne oraz molekularne genu nie odnoszą się do tych samych zjawisk/obiektów – o ile gen klasyczny jest pewnym abstrakcyjnym tworem bez rozpoznanych zależności na poziomie molekularnym, o tyle pojęcie genu w sensie molekularnym odnoszone jest do materiału genetycznego21. Paul Griffiths i Karola Stotz wskazali, iż w ramach genetyki molekularnej występują trzy ogólne pojęcia genu22: 18 Crick F. H. C., Central Dogma of Molecular Biology, 1970, t. 227, pp. 561-563, s. 562; jest to późniejsza wersja CD, gdzie F. Crick dopuszcza transfer informacji także z RNA. 19 Crick F.H.C., On Protein Synthesis, Symposia of the Society for Experimental Biology, 1958, t.12, pp. 138-163, s. 152-153 20 Wiele na ten temat pisał Kenneth F. Schaffner (por. Schaffner K. F., Approaches to Reduction, Philosophy of Science, 1967, t. 34, no. n, pp. 137-147; tenże, Discovery and Explanation in Biology and Medicine, University of Chicago Press, Chicago, Illinois 1993). 21 Por. Burian R. M., The Epistemology of Development, Evolution, and Genetics, Cambridge Unviersity Press, Cambridge 2005, pp. 1–289, s. 166-182. 22 Por. Griffiths P. E., Stotz K. C., Gene…, s. 99-101. 167 Aleksander A. Ziemny (i) Geny w sensie klasycznym – pozostają w dużej mierze zgodne z pojęciem genu-P, wypracowanym przez L. Mossa; (ii) Geny w sensie postgenomicznym – jak określają to pojęcie autorzy: „geny te są tym, co możesz zrobić ze swoim genomem” 23. W dużej mierze odpowiadają temu, co L. Moss określa jako geny-D24; są także najbardziej kontrowersyjną ze wskazanych koncepcji25. (iii) Geny w sensie nominalnym – wyznaczanie takich genów ma charakter pragmatyczny. Określić je można jako te fragmenty DNA, które genetycy uznają za geny i które są wystarczająco podobne do innych genów; w zależności od celów badawczych poświęcona może zostać ich struktura na rzecz funkcjonalności lub odwrotnie. Wynika stąd, że konceptualizacje genu, wykorzystywane w różnych dyscyplinach biologicznych, znacząco się różnią. Genetyka molekularna właściwie nie rozwinęła powszechnie uznawanej definicji genu, zaś najczęściej w użyciu pozostają geny w sensie nominalnym. Jak wskazują P. Griffiths i K. Stotz: „Pozostaliśmy aktualnie z raczej abstrakcyjną, otwartą i ogólną koncepcją genu, pomimo tego, że nasze zrozumienie struktury i organizacji materiału genetycznego znacząco wzrosło [przekład własny – A. A. Z.]”26. Stąd zasadne wydaje się stwierdzenie, iż genetyka klasyczna oraz genetyka molekularna odnoszą się do różnych znaczeń tego pojęcia. Genetyka klasyczna rozpatrywała geny jako instrumentalne jednostki, użyteczne dla modelowania matematycznego zmienności w populacjach. Natomiast genetyka molekularna rozpatruje pewne struktury fizykochemiczne w kontekście działania lokalnego (wpływu na metabolizm, fizjologię, struktury komórkowe, itd.) – osobnika lub grupy klonów, np. w ramach badań laboratoryjnych. Wydaje się, że można postulować, iż geny są pewnymi konceptualizacjami badanego układu empirycznego – DNA – i modelowane są mechanizmy ich działania. 4. Wyjaśnianie w genetyce Przenosząc problem wyjaśniania na genetykę, wydaje się, że największa problematyczność leży w zakresie zainteresowań badawczych genetyki 23 Por. tamże, s. 100. Pojęcie „gene-D” odnosi się do genu w sensie rozwojowo-epigenetycznym; ma dostarczać pewnego szablonu dla RNA i syntezy białek bez jednoznacznego wpływu na obserwowalny fenotyp (por. Moss L., What Genes Can't Do..., s. XIV, 46). 25 Jest to związane z tym, iż brakuje konsensusu odnośnie do zakresu działania takich genów oraz zakresu procesów wpływających na ich działanie. 26 Griffiths P. E., Stotz K. C., Gene…, s. 97. 24 168 Zagadnienie wyjaśniania mechanicystycznego w kontekście zjawisk biologii molekularnej molekularnej. Ogólna idea wykorzystywania genów w genetyce populacyjnej używana jest w dobrze ugruntowanych modelach matematycznych; za pomocą mniej lub bardziej skonkretyzowanych modeli dokonywane są zarówno wyjaśnienia zmienności w populacjach, jak i do pewnego stopnia przewidywania. Jak zostało wskazane wcześniej, w kontekście molekularnym brak jest jednoznacznych reguł wyznaczania genów, stąd genami nazywane są różne odcinki DNA. Niemniej należy przyznać, iż skuteczność biologii i genetyki molekularnej jest spektakularna. Najczęściej rekonstrukcje wyjaśnień dokonywane są za pomocą pojęcia mechanizmu, co zostanie objaśnione. Zostaną wskazane także pewne ograniczenia podejścia mechanicystycznego w zakresie wyjaśniania i wskazana propozycja wyjaśniania systemowego. 4.1. Mechanicyzm w genetyce molekularnej Pojęcie mechanizmu w kontekście biologii pojawiło się wraz z pismami Kartezjusza27 i takie rozumienie wpłynęło w znaczący sposób na rozwój biologii w XVIII i XIX wieku. Jak bardzo to podejście okazało się ograniczające, pokazują chociażby koncepcje preformizmu w embriologii28. Współczesne rozumienie mechanizmów (również biologicznych) rozwijane jest w zupełnie inną stronę. Peter Machamer, Lindley Darden oraz Carl Craver proponują odmienne spojrzenie na mechanizmy, gdzie wskazują iż „opisanie mechanizmu zjawiska to tyle, co wyjaśnienie tego zjawiska” 29. Mechanizmy w koncepcji wspomnianych autorów są rozpoznawane ze względu na działanie (activities) przyczynowe oraz obiekty (entities) je konstytuujące, ich warunki początkowe i końcowe (start and finish conditions) i funkcjonalną rolę, jaką w układzie odgrywają30. Można wskazać stosunkowo prostą egzemplifikację wyjaśniania za pomocą mechanizmów molekularnych zjawiska bioluminescencji bakterii z gatunku V. fischeri. 27 Przykładowo, opisywał on działanie serca w kategoriach mechanicznej pompy (por. Descartes R., Namiętności duszy, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1986, s. 70). 28 Koncepcje preformistyczne były rozwijane w ramach klasycznego mechanicyzmu. Zakładano, iż zarodek jest mikroskopijną wersją osobnika dorosłego (homunkulus), zaś rozwój oznacza tyle, co wzrost całego osobnika zgodnie z prawami mechaniki. Zwolennikiem tej tezy był Charles Bonnet, który wszedł w spór z Casparem F. Wolffem, proponującym ówcześnie witalistyczną epigenezę (por. Maienschein J., Competing Epistemologies and Developmental Biology, [w:] Biology and Epistemology, ed. by Creath R., Maienschein J., Cambridge University Press, Cambridge 2000, Cambridge studies in philosophy and biology, pp. 122-137). 29 Por. Machamer P., Darden L., Craver C.F., Thinking About Mechanisms, Philosophy of Science, 2000, t. 67, No. 1, pp. 1-25, s. 3. 30 Por. tamże, s. 6-8. 169 Aleksander A. Ziemny Poniższa grafika wskazuje schemat działania mechanizmu bioluminescencji w ramach wymiany informacji w quorum sensing: Rysunek 2. Schemat działania mechanizmu biolumienscencji u gatunku V. fischeri31 Czerwone trójkąty symbolizują autoinduktor (AHL), wysyłany przez inne osobniki w środowisku. Autoinduktory przechwytywane są przez receptory LuxR, które regulują działanie genu luxICDABE, w konsekwencji gen ulega ekspresji i niezależnie koduje enzym lucyferazy (odpowiedzialny za utlenianie luceferyny) oraz białko LuxI, kodujące wspomniany autoinduktor. Aby zjawisko nastąpiło, musi dojść do odpowiedniej koncentracji autoinduktora w lokalnym środowisku; całość zaś działa na zasadzie dodatniego sprzężenia zwrotnego32. Tego typu opisy mechanicystyczne wydają się być powszechnie stosowane w różnych wyjaśnieniach procesów biologicznych – mogą mieć bardziej ogólną formę lub zupełnie jednostkową (skonkretyzowaną względem badanego układu empirycznego). Mają jednakże znaczące ograniczenia z perspektywy bardziej złożonych procesów, w których problematycznym elementem jest kwestia przyczynowości – utrudnione jest jednoznaczne wskazanie związków przyczynowych. Mechanicystyczne opisy procesów biologicznych często podejmują perspektywę genocentryczną, gdzie geny stają się przyczynowo najistotniejsze. Jason Robert wskazuje, że takie podejście jest 31 Por. Waters C. M., Bassler B. L., Quorum sensing: cell-to-cell communication in bacteria, Annual Review of Cell and Developmental Biology, 2005, t.21, pp. 319-346, s. 321. 32 Por. tamże, s. 320-322. 170 Zagadnienie wyjaśniania mechanicystycznego w kontekście zjawisk biologii molekularnej nazbyt uproszczoną heurystyką i prowadzić może częstokroć do niepoprawnych wniosków33. 4.2. Problem systemów molekularnych Wspomniane ograniczenia mechanicyzmu uwidaczniają się w przypadku zjawisk opisywanych przez Frédérique‟a Théry‟ego, związanych z funkcjonowaniem miRNA (microRNA)34. Autor ten proponuje w pierwszym rzędzie rozszerzenie podejścia mechanicystycznego: dodanie składnika ilościowego dotyczyć może np. granicznej koncentracji jakiejś molekuły wywołującej pewien efekt biologiczny. W tym kontekście wyjaśnianie ilościowe może pełnić rolę uzupełniającą dla schematu mechanistycznego35, co zresztą ma miejsce w przypadku podawanego wcześniej przykładu V. fischeri, bowiem wywołanie całego mechanizmu doprowadzającego do bioluminescencji zależy wyłącznie od ilości autoinduktora (stężenie odpowiednie następuje przy ok. 1010-1011 komórek/ml). Sprawa w znacznym stopniu komplikuje się w kontekście bardziej złożonych układów. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę, iż w przypadku miRNA zaczyna się pojawiać istotna zmiana językowa: mówi się o tym, że dyrygują one funkcjami komórkowymi, są zintegrowane w sieci sygnalizacyjnej komórek, koordynują sieci sygnałów wewnątrzkomórkowych itp.36 W zakresie badań nad miRNA rozpatruje się w znacznie większym stopniu relacje funkcji regulacyjnych zapośredniczonych przez miRNA, przechodząc od aparatu pojęciowego mechanizmów w stronę podkreślenia tego, w jaki sposób procesy przyczynowe współdziałają ze sobą. Innymi słowy, podejście to polega raczej na integracji rozpoznanych mechanizmów w złożoną sieć przyczynową, co w sposób intuicyjny określić można systemem. Sposób działania miRNA jest wielozakresowy – wpływają one na wiele genów jednocześnie, łącząc ekspresje genów w ramach tych samych funkcji biologicznych lub pozornie zupełnie ze sobą niezwiązanych37. Zachodzi wtedy także niepewność wobec możliwości wyróżnienia jakiegoś konkretnego łańcucha przyczynowego – z tego 33 Por. Robert J. S., Embryology, Epigenesis and Evolution, Cambridge University Press 2004, s. 17. 34 Jest to klasa małych (długości 20-25 nukleotydów), niekodujących RNA, które odgrywają prawdopodobnie dużą rolę w zakresie regulacji ekspresji materiału genetycznego i procesów biologicznych – proliferacji komórek, odpowiedzi immunologicznych, procesów metabolicznych i tym podobnych. 35 Por. Théry F., Explaining in Contemporary Molecular Biology: Beyond Mechanisms, [in:] The Philosophy of Biology, ed. by Kampourakis K., Springer Netherlands, Dordrecht 2015, vol. 11, History, Philosophy and Theory of the Life Sciences, pp. 113-133, s. 121-124. 36 Por. tamże, s. 113. 37 Por. tamże, s. 125. 171 Aleksander A. Ziemny powodu rozpatrywanie tych procesów na sposób mechanistyczny wydaje się mocno utrudnione. F. Théry opisuje te zależności w sposób następujący: „(…) miRNA oddziałują na funkcje komórkowe, w których biorą udział regulowane przez nie geny. Wpływ ten nie jest przypadkowy, jest to powszechne zjawisko, ze względu na dużą liczbę genów, które są regulowane przez miRNA. Opisy interakcji pomiędzy miRNA a funkcjami komórkowymi nie są szczegółowymi opisami mechanicystycznymi. Raczej obejmują wiele mechanizmów i charakteryzują relacje przyczynowe w komórkach na poziomie systemu [przekład własny – A. A. Z.]”38. Jak dalej argumentuje autor, opisy działania miRNA mają na celu wyjaśnić, w jaki sposób różne procesy biologiczne oddziałują między sobą, aby wskazać pełniejszy obraz funkcji, np. wyjaśnić wpływ miRNA na pewne funkcje komórkowe. Istotne jest przede wszystkim to, w jaki sposób miRNA reguluje ekspresje genów wpływających na te funkcje. Kluczowa jest koncepcja sieci (network) dla opisywania tych interakcji pomiędzy poszczególnymi mechanizmami39. Idea sieci w przedstawionym kontekście wydaje się jednakże pewnym ogólnym rozwinięciem mechanicyzmu (jako schematu wyjaśniającego). Podstawowym zastrzeżeniem, jakie jednak należy poczynić, jest brak wskazania jednoznacznych reguł dotyczących tego, co należy wyróżnić w kontekście istotnych czynników działających w obrębie tych sieci. Pewną możliwością mogłaby być propozycja idealizacji badanego układu empirycznego i każdorazowe ustalanie czynników istotnych i mniej istotnych. 5. Zakończenie Istnieje dość poważny problem określenia adekwatnego schematu wyjaśniania w genetyce oraz biologii molekularnej. Zależy on w głównej mierze, jakie efekty, zjawiska czy zdarzenia podlegają wyjaśnieniu i na jakim poziomie organizacji to wyjaśnienie ma nastąpić. Wyjaśnianie wyłącznie na poziomie ekspresji genów jest zasadniczo niewystarczające, jeżeli istotną rolę zaczynają grać obiekty (czy to RNA, białka, czy jeszcze inny kontekst pozagenetyczny), które regulują tę ekspresje. Jak zostało wskazane, powstają wtedy bardzo złożone sieci zależności między tymi układami. Pewne znaczenie na to mają także zróżnicowane konceptualizacje pojęcia genu, używane w ramach różnych dyscyplin i subdyscyplin biologicznych. Wskazane tutaj przykłady nie wyczerpują z pewnością wielu, często niewspółmiernych, podejść do prób 38 39 Por. tamże, s. 125. Por. tamże, s. 127-128. 172 Zagadnienie wyjaśniania mechanicystycznego w kontekście zjawisk biologii molekularnej zdefiniowania genu. W związku z czym spodziewać się można wielu rodzajów wyjaśnień procesów i zjawisk biologicznych. Jednakże kwestia wyjaśniania zjawisk w schemacie mechanicystycznym pełni wciąż istotną rolę w ramach wielu rekonstrukcji działań naukowych biologów. Propozycja przedstawiona przez F. Théry‟ego, aby do klasycznego schematu dodać także czynnik ilościowy, nie wydaje się godzić w podstawową ideę i może pogłębić poziom informacyjny wyprowadzany z takich rekonstrukcji – tak jak w przypadku mechanizmu bioluminescencji V. fischeri, gdzie ilość autoinduktora jest kluczowa do zajścia zjawiska i adekwatny empirycznie model mechanizmu powinien tę kwestię uwzględniać. Niemniej wprowadzenie metafory sieci biologicznych generuje już pewne problemy, chociaż trzeba mieć też na uwadze, że metafora sieci biologicznych jest coraz chętniej w literaturze stosowana40. Wątpliwości można żywić przede wszystkim ze względu na ograniczenia poznawcze, uniemożliwiające rozszerzanie takiej sieci o zbyt wiele elementów. Potrzebne jest prawdopodobnie uznanie jakichś warunków idealizacyjnych, wyznaczanych przez potrzeby badawcze biologa-praktyka. Przykładowo, w kontekście działania miRNA na nowotwory modele sieci (złożenia mechanizmów) będą ograniczały się do działania tej molekuły na ów wyróżniony obiekt i warunki idealizacyjne w takiej rekonstrukcji powinny zostać uwzględnione. 40 Przykładowo E. Fox Keller przedstawia swoje propozycje zgodnie z właśnie taką sieciową interpretacją działania maszynerii komórkowej (por. Keller E.F., From gene action to reactive genomes, The Journal of Physiology, 2014, t. 592, No. 11, pp. 2423-2429). 173 Aleksander A. Ziemny Literatura Burian R. M., The Epistemology of Development, Evolution, and Genetics, Cambridge Unviersity Press, Cambridge 2005, pp. 1-289. Crick F. H. C., On Protein Synthesis, Symposia of the Society for Experimental Biology, 1958, t. 12, pp. 138-163. Crick F. H. C., Central Dogma of Molecular Biology, 1970, t. 227, pp. 561-563. Descartes R., Namiętności duszy, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1986. Griffiths P. E., Stotz K. C., Gene, [in:] The Cambridge Companion to the Philosophy of Biology, ed. by Hull D. L., Ruse M. E., Cambridge University Press, Cambridge 2007, pp. 85-102. Hempel C. G., Aspects of Scientific Explanation, The Free Press, New York, NY 1970. Keller E. F., The Century of the Gene, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts 2000. Keller E. F., From gene action to reactive genomes, The Journal of Physiology, 2014, t. 592, No. 11, pp. 2423-2429. Machamer P., Darden L., and Craver C. F., Thinking About Mechanisms, Philosophy of Science, 2000, t. 67, No. 1, pp. 1-25. Maienschein J., Competing Epistemologies and Developmental Biology, [in:] Biology and Epistemology, ed. by Creath R., Maienschein J., Cambridge University Press, Cambridge 2000, Cambridge studies in philosophy and biology, pp. 122-137. Mayr E., Cechy istot żywych, [w:] Ontologia. Antologia tekstów filozoficznych, Hempoliński M. (red.), Wydawnictwo Zakładu Narodowego im. Ossolińskich, Wrocław 1994, ss. 426-433. Mazzocchi F., Complementarity in biology, EMBO Reports, 2010, t. 11, No. 5, pp. 339-344. Moss L., What Genes Can't Do, MIT Press, Cambridge, Massachusetts 2004. Robert J. S., Embryology, Epigenesis and Evolution, Cambridge University Press 2004. Salmon W. C., Four Decades of Scientific Explanation, University of Pittsburgh Press, Pittsburgh 2006. Schaffner K. F., Approaches to Reduction, Philosophy of Science, 1967, t. 34, No. n, pp. 137-147. Schaffner K. F., Discovery and Explanation in Biology and Medicine, University of Chicago Press, Chicago, Illinois 1993. Schrödinger E., Czym jest życie?, przeł. Amsterdamski P., Wydawnictwo Prószyński i S-ka, Warszawa 1998. 174 Zagadnienie wyjaśniania mechanicystycznego w kontekście zjawisk biologii molekularnej Théry F., Explaining in Contemporary Molecular Biology: Beyond Mechanisms, [in:] The Philosophy of Biology, ed. by Kampourakis K., Springer Netherlands, Dordrecht 2015, vol. 11, History, Philosophy and Theory of the Life Sciences, pp. 113-133. Waters C. M., Bassler B. L., Quorum sensing: cell-to-cell communication in bacteria, Annual Review of Cell and Developmental Biology, 2005, t. 21, pp. 319-346. Zagadnienie wyjaśniania w genetyce Streszczenie Zagadnienie wyjaśniania w naukach przyrodniczych wyeksplikowane zostało przez Carla G. Hempla oraz Paula Oppenheima w pracy Studies in the Logic of Explanation. Propozycja w postaci modelu dedukcyjno-nomologicznego opierała się na wykorzystaniu niestatystycznych praw ściśle ogólnych dla uzasadnienia obserwowanych zjawisk. Koncept ten konstruowany był w oparciu o nauki fizykalne, gdzie badane obiekty są niezróżnicowane i możliwe jest wyróżnienie klasy wymaganych praw naukowych. Znaczna problematyczność modelu Hempla i Oppenheima ujawniła się na gruncie nauk biologicznych – brak możliwości wyróżnienia wymaganej klasy praw naukowych oraz stosunkowo słabe uteoretyzowanie nauk biologicznych (na wzór fizyki). Wpłynęło to na mocną krytykę klasycznej koncepcji wyjaśniania i zaproponowania alternatywnych podejść. Dodatkowym czynnikiem w kontekście genetyki było to, iż brakuje jednorodnej konceptualizacji pojęcia genu, w związku z czym w ramach różnych dyscyplin biologicznych podejście do wyjaśniania zjawisk oraz procesów może znacząco się różnić. 175 Indeks autorów Bogdanowski Ł. .................................................................................................. 7 Czerniawski J. ................................................................................................. 113 Luty D.............................................................................................................. 146 Twardowski M. ................................................................. 26, 40, 55, 74, 96, 131 Ziemny A. A.................................................................................................... 162 176