Okolice nauki

Rewolucja liczby i pomiaru przyczyniła się nie tylko do narodzin nowożytnych nauk przyrodniczych, ale także nauk społecznych, a nawet pewnych dziedzin humanistyki.

Jan Kozłowski

Licz to, co policzalne, mierz to, co mierzalne, a to, co niemierzalne, uczyń mierzalnym – powiedział Galileusz. Ta cytowana często sentencja mogłaby być dewizą epoki nowożytnej. To od Galileusza, a nawet jeszcze wcześniej, najpierw kraje europejskie, a później cały świat, wszedł w epokę liczby i pomiaru. Ujęcie ilościowe stało się znamieniem współczesności, ze wszystkimi tego dodatnimi i ujemnymi konsekwencjami. Dzisiaj dokonujemy pomiaru z niewiarygodną dla człowieka pierwszej połowy ubiegłego wieku dokładnością. Staramy się także mierzyć czynniki kiedyś uznawane za niemierzalne, takie, jak zaufanie, efektywność czy też kapitał intelektualny organizacji.

NOWY JĘZYK

Początki tej nowej epoki sięgają XVI wieku. Wówczas to zmieniło się pojęcie wiedzy: cechy jakościowe utraciły znaczenie na rzecz ilościowych, możliwych do zmierzenia i ilościowego porównania. Jakości obiektywne i mierzalne uznano na najważniejsze, a subiektywne i niemierzalne (jak kolor, zapach i smak) za mniej istotne (choć i te stopniowo starano się uczynić mierzalnymi). Przed rewolucją naukową problem pomiaru i ujęć ilościowych znajdował się na marginesie ontologii, epistemologii i metodologii nauki. Obiekty i zjawiska interpretowano w aspekcie jakościowym, w ramach ich organicznych powiązań z wszechświatem. Rozpatrywano je w kategoriach celu, użyteczności, wewnętrznej natury i przeznaczenia. Pomiar, istotny w działaniach praktycznych, takich, jak: budownictwo, nawigacja, pobór podatku, ocena wartości towaru i usługi czy też ustalenie wielkości gruntu, był na ogół nieistotny w interpretacjach naukowych.

Awans cech ilościowych stał się zarówno znamieniem nowej nauki, jak i nowego porządku gospodarczego. Rozwój miast, handlu, przemysłu i transportu, a przede wszystkim upowszechnienie gospodarki rynkowej powodowały stopniową zmianę kategorii, w jakich widziano świat. Zarówno w sferze poznania naukowego, jak i życia zawodowego, rodził się nowy język, opierający się na wyraźnym wyodrębnieniu podmiotu i przedmiotu, celu i mechanizmu, faktu i wartości. Systematycznie przeprowadzana obserwacja i eksperyment stawały się stopniowo wyróżnikiem nie tylko nowej nauki, ale także praktyki zawodowej w handlu dalekomorskim, górnictwie, sztuce wojennej czy zarządzaniu dużymi miastami.
Przedmioty użytkowe, jak soczewki, przekształcono w instrumenty naukowe, jak teleskop i mikroskop. Np. w początkach XVII w. Galileusz wykorzystał wynaleziony w tym czasie teleskop do obserwacji nieba (zamiast obserwacji mórz, jak to zakładali jego holenderscy wynalazcy). Stopniowo doskonalone, instrumenty zyskiwały coraz ważniejszą pozycję w nauce. Pozwalały na nieosiągalną przedtem dokładność pomiaru i obserwacji zjawisk astronomicznych, fizycznych i biologicznych. Wynaleziony przez Christiana Huygensa w roku 1656 (i wykonany w roku następnym) zegar wahadłowy otworzył erę instrumentów budowanych na podstawie ustaleń nauki.

Przyrządy naukowe (obserwacyjne i pomiarowe) nie tylko rozszerzyły ludzkie zmysły, ale także pozwoliły na badanie i pomiar zjawisk niedostępnych poznaniu naocznemu, a zatem nieobecnych w myśli starożytnych. Dzięki temu przyczyniły się one do zwycięstwa idei, że drogą dochodzenia do ważnych ustaleń nie jest poleganie na autorytecie, tylko możliwa do zweryfikowania teza oraz jej dowód, polegający na pomiarze zjawisk dzięki obserwacji i eksperymentowi.

REWOLUCJA NAUKOWA

Wzrostowi precyzji pomiaru i obserwacji (możliwej m.in. dzięki uzyskiwanym za pomocą instrumentów obrazom, zapisom danych i wskazaniom) towarzyszyło zwiększenie szczegółowości opisu świata fizycznego i biologicznego, czy to w tekstach wydawnictw, czy w ilustracjach. W następstwie rewolucji liczby i pomiaru nawet cechy jakościowe starano się odtąd opisywać w sposób dokładny, systematyczny i analityczny.

Już w XVII wieku wielu uczonych uznało matematykę za ideał nauki. Dyscypliny oparte na zastosowaniach matematyki, jak mechanika i astronomia, stały się szybko wzorcem dla innych dziedzin. XVII-wieczną myśl społeczną i filozoficzną zdominowało rozumowanie more geometrico. Matematyzacja pozwalała wznieść się na poziom abstrakcji niedostępny codziennemu doświadczeniu. Precyzja zastąpiła „mniej więcej”.

Jednak także od XVII wieku nauka, obierająca sobie matematyczną ścisłość za ideał, rodziła opozycję, dowodzącą, że redukcja świata do wymiaru ilościowego zubaża jego poznanie o ważne niemierzalne aspekty. „antynaukowe” ostrze poezji nie jest wynalazkiem romantyzmu.

Gwałtowny rozwój zastosowań matematyki, zwłaszcza w fizyce, technice i statystyce ludności, wpłynął zwrotnie na jej rozwój. Wiek XVII uznaje się za początek nowożytnej matematyki. Autorami największych osiągnięć byli Newton i Leibniz. Wielkim odkryciem, które wstrząsnęło ówczesną matematyką, było odkrycie funkcji, czyli wyrażenia y = f (x). Stopniowo matematyka i dyscypliny kwantyfikowalne torowały sobie drogę w programach szkolnych (pełne zwycięstwo odniosły jednak dopiero w ostatnich dekadach XIX wieku).

Rewolucja precyzji pomiaru i obserwacji miała ważne konsekwencje dla środowiska naukowego. Aż do XVI w. głównym źródłem informacji zarówno o człowieku, jak i naturze była lektura książek, a obserwacja rzeczywistości zyskiwała uznanie bardzo powoli. Świat uczonych i świat praktyków były oddzielone od siebie – społecznie i intelektualnie – nieprzekraczalnymi barierami. Kultura uczonych oraz kultura techników, artystów i rzemieślników istniały obok siebie. Przepaść tę przełamali po raz pierwszy ludzie odrodzenia, tworząc powiązania pomiędzy światem wiedzy naukowej oraz praktyki i techniki w budownictwie, medycynie, górnictwie czy sztuce artystycznej. 

Już w XV wieku włoskie warsztaty malarzy były nieraz jednocześnie pracowniami, w których studiowano anatomię i optykę oraz geometrię perspektywy. Dzieła techniczne powstałe w tym i w następnych wiekach nie powstałyby bez rozmów i podpatrywania pracy górników, architektów, budowniczych fortyfikacji, konstruktorów statków oraz żeglarzy. W XVI i XVII wieku wielu miłośników przyrody, jak Aldrovandi, sięgało w sposób systematyczny do doświadczenia rybaków, myśliwych, sokolników, łowców ptaków, zbieraczy runa leśnego, rolników, ogrodników, młynarzy, piekarzy, piwowarów, producentów nabiału, zielarzy i aptekarzy. Kolejnym ważnym polem współdziałania stała się konstrukcja nowych i doskonalenie istniejących instrumentów naukowych. Od XVII w. współpracowali tu ze sobą rzemieślnicy zgłębiający arkana (choćby elementarnej) matematyki z uczonymi poznającymi tajniki produkcyjne.

Bez tego wielkiego transferu i konwersji wiedzy – od zawodowego i często pozasłownego know-how do ścisłości zmatematyzowanych rozpraw – nie byłoby rewolucji naukowej. Leibniz pisał, że gdyby Galileusz nie prowadził rozmów z budowniczymi wodociągów i nie dowiedział się od nich, że pompy, która zasysa wodę, nie można podnieść wyżej niż na wysokość 30 stóp, nie poznałby sekretu ciężaru powietrza, maszyny próżniowej i barometru. Harvey nie wpadłby na pomysł obiegu krwi, gdyby nie badał przewiązek, którymi chirurdzy przewiązywali żyły. Matematyka była narzędziem, które zarówno wzmocniło rolę doświadczenia (gromadzenie i opracowanie danych empirycznych), jak i teorii (modele matematyczne).

REWOLUCJA TECHNICZNA

Jeszcze w XVII w. produkcja instrumentów na potrzeby nauki i praktyki stała się prawdziwym przemysłem. W połowie XVII w. w samym tylko Londynie miały pracować dziesiątki wytwórców instrumentów: zegarów, kompasów, astrolabiów, barometrów, mikroskopów i teleskopów. W Anglii instrumenty upowszechniły się nie tylko w nauce i praktyce zawodowej, w żeglarstwie, wojsku, handlu i przemyśle, ale także stały się narzędziem edukacji i przedmiotem kolekcjonerskiego snobizmu. Rozwój ich pobudzał kulturę techniczną oraz matematyczną społeczeństwa. Jak sądzą historycy, miało to znaczenie dla narodzin rewolucji przemysłowej. Nie jest dziełem przypadku, że najsłynniejszymi twórcami urządzeń przemysłowych, jak maszyna parowa, byli producenci przyrządów naukowych (m.in. James Watt i John Smeaton).

Podobnie było w Stanach Zjednoczonych. Jednego z najważniejszych źródeł amerykańskiego przodownictwa w nauce i technice Derek de Solla Price upatruje w trwającej przez dziesięciolecia współpracy rzemieślników konstruujących instrumenty naukowe oraz uczonych amatorów. Od XVII w. instrumenty naukowe stały się jedną z branż przemysłu o największych powiązaniach z nauką oraz o wyjątkowo wysokiej stopie innowacyjności. Z grona konstruktorów coraz bardziej pomysłowych przyrządów wyszli przedstawiciele niemal wszystkich zawodów rewolucji przemysłowej w Ameryce, a także wybitni amerykańscy wynalazcy.

Produkcja instrumentów naukowych nie utraciła swojej roli rewolucjonizowania zarówno nauki, jak i przemysłu, do dziś. Wiele radykalnych innowacji w dziedzinie instrumentów badawczych dokonanych przez fizyków eksperymentalnych przeobraziło badania w innych dziedzinach. Np. geofizycy skorzystali z (opartej na danych satelitarnych) interferometrii do pomiaru dryfu kontynentów.

Transfer przyrządów naukowych z dyscypliny do dyscypliny lub z badań podstawowych do stosowanych to tylko część ich historii. Przyrządy rozwinięte w nauce akademickiej przenikały także do wielu dziedzin przemysłu. Większość wyposażenia dzisiejszego przemysłu elektronicznego powstała w laboratoriach uniwersyteckich; dawne instrumenty naukowe stały się urządzeniami przemysłowymi. Np. interferometr, wynaleziony w l. 1880. przez amerykańskiego fizyka A.A. Michelsona w celu zbadania klasycznego Newtonowskiego pojęcia ruchu absolutnego, został wykorzystany w litografii przesunięcia fazowego. Produkcję wielu przyrządów przejęły następnie firmy przemysłowe; dzięki produkcji przemysłowej przyrządy te upowszechniły się nie tylko w laboratoriach naukowych, ale i w przemyśle, najczęściej jako aparatura do testowania, pomiarów i standaryzacji.

PRZEŁOM STATYSTYCZNY

Pomiar nie upowszechniłby się na taką skalę w laboratoriach, bankach, biurach, fabrykach i sklepach, gdyby (od XVIII wieku) nie nastąpiło przejście od miar znaczeniowych, opartych na jednostkach zaczerpniętych z doświadczenia codziennego ludzi – jak przeciętny rozstaw rąk lub wielkość obszaru możliwego do zaorania w ciągu dnia – do konwencjonalnych. Te pierwsze były zróżnicowane lokalnie i regionalnie. Powstawanie narodowych i ponadnarodowych rynków oraz rozwój współpracy międzynarodowej w nauce, transporcie czy telekomunikacji zmusiły do unifikacji i standaryzacji miar i metod pomiaru. Bez precyzyjnego pomiaru czasu, wspólnego dla różnych obszarów geograficznych, nie byłoby kolei. Przed epoką kolei w miejscowościach położonych na różnych szerokościach geograficznych obowiązywał różny czas.

Epoka liczby i pomiaru, w której żyjemy, przyniosła nie tylko narodziny przyrządów naukowych, ale także statystyki. Statystyka ukształtowała się w latach 60. i 70. XVII stulecia. Jej punktem wyjścia były rozważania nad życiem i zamożnością ludności miejskiej oraz potrzeba racjonalnej regulacji finansów przez administrację scentralizowanego państwa. Systematyczną rejestrację narodzin, małżeństw i zgonów podjęto w Anglii i we Francji jeszcze w XVI wieku, w Szwecji w wieku XVII, a w Norwegii w wieku XVIII. We Francji od roku 1664 Colbert, generalny inspektor finansów, zarządzał resortem na podstawie raportów nadsyłanych z całego kraju przez komisarzy królewskich. Dużą rolę we wczesnych zastosowaniach statystyki do badania ludności odegrali astronomowie (Edmund Halley w XVII w., Adolphe Quetelet w XIX w.), inżynierowie wojskowi (de Vauban) oraz matematycy (Bernoulli). Na dużą skalę statystyka stała się narzędziem sprawowania władzy przez aparat państwowy od wieku XIX.

Rewolucja liczby i pomiaru przyczyniła się nie tylko do narodzin nowożytnych nauk przyrodniczych, ale także nauk społecznych, a nawet pewnych dziedzin humanistyki. Jeśli za istotę rewolucji naukowej uznać zasadę ustalania niezmiennych cech określonych, porównywalnych klas zjawisk, to zasadę tę zaczęto stosować nie tylko w fizyce, chemii, anatomii czy astronomii, ale także mechanice, nawigacji, dyplomatyce, numizmatyce i paleografii (ustalanie autentyczności dokumentów przez porównywanie ich ze sobą pod względem pewnych ściśle określonych cech). Już ludzie oświecenia wierzyli, że metodę Newtona można wykorzystać w celu odkrycia praw regulujących wszystkie aspekty zachowania człowieka. Francuscy fizjokraci sądzili, że odkryli prawa rządzące gospodarką. Najbardziej znane „prawo” dotyczyło relacji między popytem a podażą. Tableau economique Fran?oise Quesnaya (1758) wyrażało przekonanie, że cały system wymiany gospodarczej można odzwierciedlić w postaci precyzyjnego diagramu wskazującego wszelkiego rodzaju przepływy wartości i środków (E. Bendyk). Rozwój statystyki ludności i ich dochodów miał duży wpływ na narodziny nauk społecznych w II poł. XIX w. Zastosowania statystyki odpowiadały pozytywistycznemu ideałowi wiedzy. Ustalenia nauk społecznych miały być zgodne z uchwytnymi ilościowo danymi empirycznymi, wolnymi od wartościowania, a ich tezy formułowano często w języku korelacji.

Statystyka wcześnie wkroczyła do niemal wszystkich dziedzin nauki oraz praktyki, by wspomnieć teorię podejmowania decyzji (markiz Jean Antoine de Condorcet, 1785), diagnozę i terapię medyczną (Philippe Penel, 1792), statystykę na potrzeby produkcji masowej (Daniel Edward Ryan, 1880) oraz podniesienia efektywności pracy robotnika (Frederick Winslow Taylor, lata 1880.), badania rynkowe prasy (1896), standardy w gospodarce (amerykańskie National Bureau of Standards, 1901), statystyczną kontrolę jakości (Walter A. Shewhart, lata 1920.), badania opinii publicznej (lata 1930.), a po II wojnie światowej – zarządzanie jakością, wskaźniki efektywności organizacji w biznesie i administracji publicznej, statystykę sprzedaży jako podstawę zarządzania (WalMart), pomiar kapitału intelektualnego (Skandia, lata 1990.). Jeszcze pod koniec wieku XIX w koncernach amerykańskich utworzono specjalne pomieszczenia do pokazywania tablic z diagramami i wykresami ilustrującymi trendy rynkowe oraz parametry rozwoju przedsiębiorstwa. Z chwilą powoływania ministerstw nauki, w początkach lat 1960., narodziła się statystyka nauki i techniki. Biblioteki stosują statystykę jako środek zarządzania (w Polsce od ostatnich lat).

TEORIA I EMPIRIA

Same urządzenia pomiarowe przeszły kilkakrotnie okresy rewolucyjnych zmian, by wspomnieć paradygmaty ich rozwoju – mechaniczny, elektryczny i informatyczny. Dziś coraz częściej mówimy o rewolucji pomiaru (measurement revolution), mając na myśli ciągle nowe zastosowania informatyki w tych urządzeniach.

Warto dodać, że w miarę ewolucji nauki zmieniało się pojęcie obserwacji i eksperymentu dokonywanych za pomocą aparatury. Rozróżnienie na teorię i doświadczenie nie tylko w fizyce coraz bardziej zaciera się. Z teorii wyłoniły się w XX wieku idee budowy np. licznika Geigera, spektrografu, radioteleskopu czy akceleratora cząstek. Także wyłącznie w ramach teorii możliwe jest odczytanie wyników badań i pomiarów wymienionych instrumentów. W XVII w. wyniki te były zrozumiałe w świetle codziennego doświadczenia. Dziś „dane empiryczne” to nie proste odczyty, tylko rezultaty niezmiernie skomplikowanych analiz statystycznych i wskazań matematycznych pochodzących nieraz z dwóch lub więcej różnych aparatów. Pomiędzy tymi końcowymi rezultatami a wskazaniami nie ma żadnego związku, który byłby dostrzegalny „gołym okiem”. Wspomniane przyrządy nie są poszerzeniem naszych zmysłów, tylko narzędziem poznania efektów swego oddziaływania z badanym przedmiotem. Efekty te – obrazy i zespoły parametrów – są zrozumiałe tylko na podstawie teorii.

Podsumowując, wzrost społeczeństw oraz skali powiązań między ludźmi spowodował, że przed kilkoma wiekami ujęcia ilościowe okazały się niezastąpionymi narzędziami opisu, analizy, modelowania oraz tworzenia symulacji rozwoju rozmaitych układów społecznych, fizycznych i biologicznych. Ekspansja ujęć ilościowych poszła z pewnością zbyt daleko. Dziś dla wielu menedżerów i polityków czynniki niemierzalne nie mają wartości (lub nawet nie istnieją). Ponieważ jednak czynniki niemierzalne (a nawet nie uświadamiane) działają, ich wpływ na życie społeczne bywa nieraz ogromny. Jednak, choć nigdy dość zwracania uwagi na jednostronności redukcjonizmu, nic nie zapowiada końca dominacji liczby i pomiaru.

Dr Jan Kozłowski jest radcą w KBN.

Komentarze