Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych

Transkrypt

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
Kategoria adaptacji biologicznej w perspektywie ewolucyjnej
wyjaśniania funkcjonalnego w ujęciu Martina Mahnera i Mario Bungego ..... 40
Kategoria redukcji we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej ........ 55
Koncepcja gatunku we współczesnej dyskusji filozoficzno-biologicznej ....... 74
Krótko o systemizmie Mario Bungego ............................................................. 96
Jan Czerniawski
Specyfika pomiaru kwantowego a natura kwantowego splątania.................. 113
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. 3.
13
Por. Pastuszka J., Dusza ludzka, jej istnienie i natura, Towarzystwo Naukowe
Katolickiego Uniwersytetu Lubelskiego, Lublin 1957, s. 9-10.
12
10
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
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.13.
20
Por. tamże.
21
22
Por. tamże, s.14.
19
12
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
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
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
42
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
18
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
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.
53
54
52
20
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. 90.
57
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
63
Por. tamże, s. 95.
64
Por. tamże.
60
22
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. 96.
67
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
38
Tamże.
36
33
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
44
Por. tamże.
45
46
40
34
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
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
51
Looijen R. C., dz. cyt., s. 245-246.
52
Por. Ayala F. J., Biology as an Autonomous Science…, s. 209.
48
35
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. 210-211.
55
56
Por. tamże.
57
Tamże.
58
Por. tamże.
54
36
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.
61
60
37
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. 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
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.
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
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
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
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
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
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
 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
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
„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
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




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
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
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
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
Tamże.
37
38
39
Tamże.
40
Tamże.
36
50
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.
43
Tamże.
44
Por. tamże.
42
51
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.
52
»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.
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
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
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
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
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
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
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
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. 212-213.
20
19
58
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
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
23
60
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
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
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. AyalaF. J., Biology as an Autonomous Science, American Scientist, 56 (1968), s. 208.
63
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
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. 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
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
43
66
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
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
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
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
58
Por. tamże.
56
69
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
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
71
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
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).
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
– 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
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
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
„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
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
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.),
Ereshefsky M., Introduction to Part I: Biological Concepts, [w:] Ereshefsky M.
Book/The MIT Pres, Cambridge/London 1992.
Ereshefsky M., Introduction to Part II: Philosophical Issues, [w:] Ereshefsky M.
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.
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
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.
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.
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.
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
94
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
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
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
96
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
10
8
97
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
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
99
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
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
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
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
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.
103
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. tenże, Dictionary of Philosophy…, s. 67.
34
Por. tamże, s. 180-183.
33
104
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
27
26
120
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
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. 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
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
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.
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
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
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
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.
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
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
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
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. Hull D. L., Are Species Really Individuals?, Systematic Zoology, 25 (1976), s. 176.
8
Por. Ereshefsky M., Species…
7
132
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.),
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
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
17
18
Por. Ereshefsky M., Introduction to Part II: Philosophical Issues…, s. 180.
19
Por. tamże, s. 191-192.
20
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
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
W odniesieniu do indywiduum Hull posługuje się terminem „linia rodowodowa”; Williams
preferuje termin „ewolwer”.
24
25
Por. Rosenberg A., The Structure of Biological Science, Cambridge University Press,
26
23
135
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.
29
30
Por. Tamże.
28
136
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
33
Tamże, s. 320.
32
137
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
Tamże, s. 320-321.
36
37
Por. tamże.
38
35
138
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. 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
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
40
139
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
Tamże, s. 354.
47
Tamże.
48
Por. tamże.
46
140
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. 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
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
Tamże.
55
54
142
„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
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
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
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 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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
(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
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
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
169
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
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
37
171
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. 127-128.
172
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
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
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

Filozoficzne problemy nauk przyrodniczych

Transkrypt

Podobne dokumenty