27.4.2024 | Svátek má Jaroslav


SROVNÁNÍ: Vědecká metoda vs. teorie systémů

2.1.2024

Vědecká metoda je jedním z největších příspěvků západní civilizace. Na jejím teoretickém základě vznikla průmyslová revoluce, stejné principy však stojí i za principy zvyšování produktivity manuální práce, které objasnil F. W. Taylor počátkem 20. století (toto období bývá někdy označováno jako druhá průmyslová revoluce).

Asi nejvýznamnější roli na jejím zformulování měl Francis Bacon, zejm. pak v díle Nové organon, jehož názvem se úmyslně odkazuje na Aristotela. V něm Bacon nabádá, aby vědci spíše než z prací klasiků studovali přírodu přímo, zdůrazňuje potřebu shromažďování faktů, na základě nichž je možné formulovat hypotézy a ty dále rozvíjet (ale i zamítnout či opravit), a to prostřednictvím nových faktů získaných dalšími pozorováními v přírodě nebo v rámci řízených experimentů, jejichž směr a smysl může z formulované hypotézy vycházet. Výsledky těchto experimentů by měly být zaznamenány a zveřejněny, aby je kterýkoliv jiný vědec mohl zopakovat, potvrdit, popř. rozvinout. Bacon, který za svého života mj. zastával i funkci Lorda kancléře, což by dnes odpovídalo premiérovi vlády, byl zastáncem kumulativního navršování znalostí pro „lidstvo“.

Dalším, kdo významně ovlivnil vývoj vědecké metody, byl Galileo Galilei, a to svým požadavkem, aby teorie i popisy experimentů byly pokud možno vyjádřeny pomocí jazyka matematiky. Smyslem studia matematiky tedy není jen matematika sama o sobě, ale potřeba umět využívat matematický aparát, tj. symboly, zápisy, postupy, i výpočty, i pro jiné vědní obory.

Vědecká metoda se obvykle popisuje jako iterace pěti kroků. Protože je popis těchto kroků na Wikipedii poněkud strohý, použiji popis z jiných zdrojů:

1 (redukcionismus) určitá část okolního světa, předmět vědcova zkoumání, je vyčleněna od zbytku a pozorována,

2 (hypotéza) na základě mnoha pozorování je zformulována hypotéza, ideálně s pomocí matematické terminologie, která stanovuje, jak se některé proměnné, které jsou součástí pozorované reality, budou chovat,

3 (indukce) posun od konečného počtu pozorování k všeobecně platnému zákonu,

4 (dedukce) na základě výše zmíněného zákona se formuluje predikce, jak se určité proměnné budou chovat v budoucnu,

5 (ověření) připraví se experiment, který má potvrdit predikce a ověřit hodnoty měřených proměnných. Experiment musí být navržen tak, aby jej bylo možné opakovat. Výsledky jsou analyzovány, zda se daná hypotéza potvrdila či nikoliv.

Pokud jde o matematický aparát, deterministické rovnice s exaktními výsledky bylo nutné doplnit o statistiku (např. Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení popisující termodynamické chování plynů), jinak se ovšem zdálo, že úspěch vědecké metody je definitivní a je jen otázkou času, kdy věda přinese úplné pochopení přírodních zákonů a kdy se metoda prosadí i do jiných oborů, jako jsou vědy o životě či umění.

Nakolik nereálné bylo toto očekávání, se ukázalo po objevu nových vědeckých disciplín na začátku 20. století, ať už šlo o teorii relativity, kvantovou mechaniku, či teorii chaosu. Zájemcům o více detailů na toto téma doporučuji knihu Co nemůžeme vědět od Marcuse du Sautoy.

Ve společenských vědách mechanisticko-deterministické pojetí světa jako první odmítl Immanuel Kant už koncem 18. století. I on sice uznával zásadu Sapere aude (neboj se užívat svůj vlastní rozum), odmítal však jak ryzí Descartův racionalismus, tak ryzí empirismus. Omezení vědy spatřoval především ve schopnosti vyjadřovat se k otázkám zahrnujícím morálku či etiku, popř tam, kde hraje významnou roli „svobodná vůle“, o které věřil či předpokládal, že je jí lidstvo vybaveno a jejíž existence je pro jakoukoliv smysluplnou debatu o morálce či etice nutným předpokladem.

Teorie systémů

Prvními vědci, kdo začal být omezován limity vyplývajícími ze striktního dodržování vědecké metody, byli vědci zkoumající různé aspekty života. Hlavním problémem byl redukcionismus. Organisté zastávali názor, že život je natolik specifický fenomén, že jej není možné popsat pouze prostřednictvím fyzikálních zákonů. Skutečně neprůstřelné základy však položil až francouzský lékař Claude Bernard, průkopník experimentální medicíny a fyziologie, a to svým konceptem homeostázy.

Tato linie pokračovala a jejím dalším představitelem byl rakouský biolog Karl Ludwig von Bertalanffy, který se později stal jedním ze zakladatelů Obecné teorie systémů. Bertalanffy prohlašoval, že živé systémy jsou za určitých okolností schopny překonat Druhý termodynamický zákon. Těmito okolnostmi byly příjem a vylučování energie a hmoty mezi organismy, co by otevřenými systémy, a jejich okolním prostředím, za účelem dosažení vnitřní dynamické rovnováhy. Mezi klíčové vlastnosti těchto systémů patří schopnost uchovávat si vlastní integritu tváří v tvář rušivým vlivům z okolí či schopnost dosáhnout stejného koncového stavu z různých počátečních podmínek.

Významným přispěvatelem námětů pro teorii systémů byla molekulární biologie, která sama o sobě má konceptu holismu velmi blízko - na jedné straně zkoumá jednotlivé vlastnosti rozličných buněk, na druhé musí mít na paměti, jak tyto buňky zapadají do celku. Jedním z milníků bylo zformulování termínu autopoiéze chilskými autory Humbertem Maturanou a jeho žákem Franciscem Varelou v roce 1973. Autopoietické systémy jsou definovány svojí strukturou, spíše než vnějšími vlivy. Tuto strukturu však dokáží měnit prostřednictvím interakcí s okolím, přičemž povaha těchto změn vychází z historické zkušenosti z předchozích změn (“učení se“), nikoliv od „nezávislého vnějšího agenta“. Koncept autopoiéze dokáže plně nahradit, či spíše doplnit koncept přirozeného výběru.

Odtud už byl vlastně jen krůček ke společenským vědám, ať už šlo o sociologii (Niklas Luhmann), pedagogiku a psychologii (Jean Piaget), či teorii managementu (Peter Senge). Byť sám Maturana s touto analogií nikdy příliš nesouhlasil, Luhmann navrhoval nahradit pro společenské vědy vzájemnou výměnu energie a hmoty komunikací.

Vstupem do oblasti společenských věd se však začaly vynořovat i další problémy, které byly z přírodních věd neznámé. Byly jimi, nakolik může být pozorovatel oddělen a nakolik dokáže zachovat neutrální hledisko vůči zkoumanému objektu. Pokud u geologa či entomologa toto problém zpravidla nebývá, u zaměstnance Národního pedagogického institutu lze asi jen stěží očekávat, že při práci na redukci Rámcových výukových programů bude ochoten označit většinu učiva svého předmětu za zbytečnou či zastaralou.

Jiným typem problémů jsou pak ty, které by mohly vést k neetickým závěrům - např. ponechat část populace při pandemii jako „kontrolní vzorek“ bez léčby, pokud by se dalo předpokládat, že smrtnost v dané vyčleněné skupině bude díky tomuto rozhodnutí výrazně vyšší.

V neposlední řadě je to i možnost opakování experimentu - některé experimenty mohou vést k poučení, takže při jejich opakování už se vlastně jedná o zcela nový experiment.

Všechny tyto problémy vedly k tomu, že namísto zkoumání reálného světa je systémový teoretik často nucen pracovat pouze s modelem reality, který je z podstaty vždy přinejmenším trochu nepřesný.

Abychom ale tak snadno neopustili otázku nezaujatosti, jak model, tak metody práce s ním budou vždy reflektovat přesvědčení či filozofické pozadí tvůrce modelu. Může se pak samozřejmě stát, že různé modely dojdou ke značně různých závěrům. V praxi to spíše vypadá, že určité modely pracují dobře v určitých situacích, jsou však zcela nepoužitelné v jiných, pro které se naopak hodí jiné modely, které jsou nevhodné pro první typ situací. Russell L. Ackoff používal čtyřstupňovou kategorizaci: 1) komponenty, které samy nejsou systémy, které však mohou být komponentami jiných systémů, 2) systémy, které mohou obsahovat komponenty, avšak nikoliv jiné systémy, které se však mohou stát součásti dalších systémů, 3) systémy, které mohou obsahovat systémy a které se mohou stát součástí dalších systémů a 4) prostředí, které systémem není, které však může systémy obsahovat. Ackoff varoval především před přenášením metod fungující pro systémy 2. stupně na 3. stupeň a naopak. Jiný pohled může být prostřednictvím typu složitosti, kterou má daná metodologie řešit. Těchto typu je definováno šest: 1) technická či technologická složitost, 2) procesní složitost, 3) strukturální složitost, 4) organizační složitost, 5) složitost způsobená různými názory na věc a 6) složitost, kdy je optimální řešení deformováno užitím moci. Není asi překvapením, že většina společenských problémů bude patřit do posledních dvou kategorií.

I když na rozdíl od vědecké metody prosazuje teorie systémů namísto redukcionismu holismus, i teorie systémů má za cíl predikovat, jak se určité proměnné, které jsou součástí pozorované reality, budou chovat, snad i s tím rozdílem, že počítá i s tím, že se i tyto zákonitosti mohou časem změnit, zejména tam, kde do značné míry závisí na svobodné vůli zúčastněných. Není nic snazšího, než si predikce i dostupná data, na základě kterých byly učiněny zaznamenat a pak je porovnat se skutečnými výsledky. V neposlední řadě je třeba zdůraznit, že cílem jen málokdy může být absolutní jistota - cílem je snížení nejistoty, tj. aby tam, kde bez modelu a systémových metod byl správný odhad jeden ze tří, byl s těmito nástroji správný alespoň jeden ze dvou.

Vědecká metoda byla myšlenkovým pohonem pro první a druhou průmyslovou revoluci. Dnes se hovoří o znalostní ekonomice či čtvrté průmyslové revoluci, jejíž hlavním hnacím motorem mají být data. Data jsou však tím, čím pro průmyslovou revoluci byly parní či vodní pohon. Myšlenkovým pohonem by mohla být právě teorie systémů.

Článek vychází především z knihy Michaela C. Jacksona Critical Systems Thinking and the Management of Complexity