Luận đề Duhem và Quine nói rằng một giả thuyết khoa học không bao giờ được đem ra thử một mình. Để rút ra dự đoán, ta luôn cần thêm những giả định khác về dụng cụ đo, điều kiện ban đầu, các lý thuyết nền. Khi dự đoán sai, logic chỉ cho biết trong cả chùm giả định có ít nhất một chỗ sai, chứ không chỉ ra là chỗ nào.
Chào bạn, đây là Nhà Học Thuật. Năm một nghìn tám trăm bốn mươi sáu, các nhà thiên văn tìm thấy một hành tinh mới đúng ở chỗ toán học đã chỉ. Ít năm sau, cùng phương pháp ấy dự đoán một hành tinh khác, và hành tinh ấy không bao giờ được tìm thấy. Tập này mình kể vì sao hai câu chuyện ấy là cùng một bài học triết học.
Duhem: không có thí nghiệm quyết định trong vật lý
Pierre Duhem là nhà vật lý, nhà hoá học và nhà sử học khoa học người Pháp. Trong cuốn sách về lý thuyết vật lý đầu thế kỷ hai mươi, ông chỉ ra rằng nhà vật lý không bao giờ kiểm tra được một giả thuyết riêng rẽ.
Muốn kiểm tra một giả thuyết về ánh sáng, ta cần lý thuyết về thấu kính, về dụng cụ đo, về cách tia sáng truyền qua không khí. Khi kết quả không như mong đợi, có thể giả thuyết sai, nhưng cũng có thể một trong những giả định đi kèm sai.
Từ đó Duhem cho rằng trong vật lý không có thí nghiệm quyết định, theo nghĩa một thí nghiệm duy nhất loại bỏ dứt khoát một giả thuyết và xác lập giả thuyết đối lập. Việc chọn sửa chỗ nào đòi hỏi phán đoán của nhà khoa học, cái ông gọi là lương tri.
Duhem giới hạn luận điểm này trong vật lý. Nửa thế kỷ sau, một triết gia Mỹ mở rộng nó ra toàn bộ tri thức.
Quine: mạng lưới niềm tin
Năm một nghìn chín trăm năm mươi mốt, Willard Van Orman Quine công bố bài tiểu luận Hai giáo điều của chủ nghĩa kinh nghiệm, một trong những bài viết triết học có ảnh hưởng nhất thế kỷ hai mươi.
Quine hình dung toàn bộ hiểu biết của ta như một tấm lưới, chỉ chạm vào kinh nghiệm ở mép ngoài. Khi một quan sát mâu thuẫn với lưới, ta phải sửa đâu đó, nhưng có rất nhiều cách sửa. Về nguyên tắc, không mệnh đề nào miễn nhiễm hoàn toàn với việc bị sửa, kể cả logic, nếu ta sẵn sàng thay đổi đủ nhiều ở chỗ khác.
Thực tế, ta thường sửa những chỗ gần mép, ít ảnh hưởng tới phần còn lại, và giữ nguyên những phần trung tâm như toán học và logic. Đó là lựa chọn thực dụng, không phải bắt buộc logic.
Ý tưởng này gọi là chủ nghĩa toàn thể nhận thức. Nó cũng dẫn tới một luận điểm mạnh hơn: với cùng một tập dữ liệu, luôn có thể có nhiều lý thuyết khác nhau cùng khớp, gọi là tính chưa được xác định của lý thuyết bởi dữ liệu.
Sao Hải Vương: khi giữ lý thuyết là đúng
Đầu thế kỷ mười chín, các nhà thiên văn nhận thấy sao Thiên Vương không đi đúng quỹ đạo mà cơ học Newton dự đoán. Có hai lựa chọn: cơ học Newton sai ở khoảng cách xa, hoặc có một giả định phụ sai, chẳng hạn giả định rằng không còn hành tinh nào khác ảnh hưởng tới sao Thiên Vương.
Urbain Le Verrier ở Pháp, và độc lập là John Couch Adams ở Anh, chọn giữ Newton và nghi ngờ giả định phụ. Họ tính toán vị trí của một hành tinh chưa biết đủ để giải thích độ lệch.
Tháng chín năm một nghìn tám trăm bốn mươi sáu, nhà thiên văn Johann Galle ở Berlin nhận được thư của Le Verrier, hướng kính về vị trí được chỉ, và tìm thấy sao Hải Vương ngay trong đêm đầu tiên, rất gần chỗ dự đoán.
Đây được xem là một trong những thắng lợi lớn nhất của cơ học Newton. Một dị thường không làm sụp đổ lý thuyết, mà trở thành bằng chứng cho nó.
Vulcan: khi giữ lý thuyết là sai
Le Verrier sau đó xem xét một dị thường khác: điểm gần Mặt Trời nhất trên quỹ đạo sao Thuỷ dịch chuyển nhanh hơn một chút so với dự đoán. Ông dùng đúng chiến lược cũ: đề xuất một hành tinh chưa biết nằm gần Mặt Trời hơn sao Thuỷ. Hành tinh giả định được đặt tên Vulcan.
Trong nhiều thập niên, đã có những người báo cáo nhìn thấy Vulcan, nhưng không quan sát nào được xác nhận chắc chắn. Vulcan không tồn tại.
Lời giải đến năm một nghìn chín trăm mười lăm, khi thuyết tương đối rộng của Einstein tính ra chính xác độ lệch của sao Thuỷ mà không cần hành tinh nào. Lần này, chính lý thuyết nền, cơ học Newton, mới là chỗ cần sửa.
Cùng một loại dị thường, cùng một chiến lược, một lần thành công rực rỡ, một lần thất bại. Logic không cho biết trước lần nào sẽ là lần nào. Đó chính là luận điểm Duhem và Quine.
Neutrino nhanh hơn ánh sáng và bài học hôm nay
Một ví dụ gần đây: năm hai nghìn không trăm mười một, một nhóm thí nghiệm lớn ở châu Âu công bố đo được hạt neutrino dường như bay nhanh hơn ánh sáng, điều mâu thuẫn với thuyết tương đối.
Chính nhóm nghiên cứu đã thận trọng, mời cộng đồng tìm lỗi. Vài tháng sau, nguyên nhân được tìm ra: một đầu nối cáp quang bị lỏng và một vấn đề về đồng hồ trong hệ thống đo. Giả thuyết phụ về dụng cụ, chứ không phải thuyết tương đối, là chỗ sai.
Luận đề Duhem và Quine không có nghĩa là khoa học tuỳ tiện. Nó có nghĩa là việc quyết định sửa chỗ nào cần phán đoán, bằng chứng độc lập, và kiểm tra thêm. Khi một giả thuyết phụ được đưa ra để cứu lý thuyết, nó nên dẫn tới dự đoán mới kiểm tra được, như hành tinh mới phải được nhìn thấy.
Lần tới thấy một kết quả gây sốc, bạn có thể tự hỏi: trong chùm giả định đứng sau kết quả ấy, mắt xích nào yếu nhất.
Câu hỏi thường gặp
Giả thuyết phụ trợ là gì?
Đó là những giả định đi kèm cần thiết để một lý thuyết đưa ra dự đoán cụ thể, như giả định về dụng cụ đo hoặc về điều kiện ban đầu. Chúng thường không được nói ra nhưng luôn có mặt.
Luận đề Duhem và Quine có làm tiêu chí bác bỏ của Popper mất giá trị không?
Nó làm cho việc bác bỏ phức tạp hơn, vì luôn có thể đổ lỗi cho giả định phụ. Popper chấp nhận điều này và đòi các nhà khoa học không được cứu lý thuyết bằng những sửa đổi chỉ nhằm né bằng chứng.
Ai tìm ra sao Hải Vương?
Johann Galle là người quan sát thấy đầu tiên, dựa trên tính toán của Le Verrier. John Couch Adams ở Anh cũng tính toán độc lập, và việc ghi công cho hai người từng gây tranh cãi giữa giới thiên văn hai nước.
Tính chưa được xác định của lý thuyết có nghĩa là mọi lý thuyết đều ngang nhau không?
Không. Dù nhiều lý thuyết có thể khớp cùng dữ liệu, các nhà khoa học vẫn so sánh chúng theo độ đơn giản, sức dự đoán điều mới và sự ăn khớp với các hiểu biết khác.
Quine còn nổi tiếng với điều gì khác?
Ông nổi tiếng với việc đặt lại câu hỏi về sự phân biệt giữa mệnh đề đúng nhờ nghĩa của từ và mệnh đề đúng nhờ kinh nghiệm, và với ý tưởng tự nhiên hoá nhận thức luận, xem nó như một phần của tâm lý học.
