Fizikai Szemle nyitólap |
Tartalomjegyzék |
Szamosi Géza
Science College
Concordia Egyetem, Montreal
Közismert, hogy igen tisztelt õseink - akik ki tudja, hol éltek sok tízezer évvel ezelõtt - nem tudtak sem írni, sem olvasni, és az elméleti fizikában is elég gyengék lehettek. Ennek ellenére a termodinamika második fõtételének a lényegét jól értették. Honnan tudjuk ezt? Abból a sok - gyakran prehisztorikus - legendából, amelyek túlélték a közbeesõ generációkat, és fennmaradtak. Mindezen legendáknak örök témája az a kérdés, hogy mi az eredete azoknak a szabályos folyamatoknak, amelyeket olyan gyakran látunk a természetben. Hogy van az, hogy a nap-éj ciklus olyan megbízhatóan állandó? Miért van, hogy a Hold fázisai teljesen elõreláthatóak? Miért olyan törvényszerû az évszakok váltakozása? Honnan az a sok szabály, amely meghatározza a növények és állatok életét? Miért van az élõlényeknek két nemük és nem egy vagy három? Mi az eredete a társadalom törvényeinek?
Az a tény, hogy az ilyenfajta kérdések egyáltalán felmerültek, mutatja, hogy az emberek nagyon régen megértették a természet egy alapvetõ tulajdonságát. Azt tudniillik, hogy rend soha nem keletkezik spontán módon, magától. A rendnek mindig speciális oka van. Ezzel ellentétben a káosz, a rendetlenség, a zûrzavar természetes. Létrejöttéhez nem kell speciális ok.
Mint jól tudjuk, a termodinamika második fõtétele - precízebb és elegánsabb formában - pontosan ugyanezt mondja.
Õseink már nincsenek itt, de a törvényszerûség és szabályosság problémái továbbra is velünk maradtak, és állandóan foglalkoztatnak bennünket. Egy fontos és aránylag új felismerés a rendrõl, hogy amíg a rend keletkezésének a megmagyarázása régi, de tipikusan emberi szükséglet, addig a rend felkutatása egy még sokkal régebbi tevékenység: egyetemes szükséglete nemcsak az embernek, hanem minden élõlénynek. Miért?
A válasz valószínûleg a következõ: amióta az élet kialakult, az élõlények nemcsak egy örökké változó, hanem erõsen kaotikus környezetben élnek. Az élõlények teste mindig ki van téve különféle molekulák bombázásának. A molekulák vagy rendezetlenül mozognak (ezt érzi sok élõlény hõnek), vagy szervezett csoportban támadnak mint szél, hang vagy vízhullámok, elképesztõ változatosságban. Más molekulák az élõlényt azzal támadják, hogy kölcsönhatásba lépnek a szövetekkel - azaz kémiai módon rombolják, változtatják õket. A fotonok különbözõ frekvenciákkal ütköznek a sejtekkel, vagy abszorbeálódnak beléjük. Nagy számú molekulák élõlényekké szervezik magukat, és akár mint vírusok, vagy tigrisek léphetnek támadásba - a választék nagy.
Ezek a támadások sohasem szünetelnek. És ebbõl adódik az élet egyik alapvetõ problémája: hogyan védje meg magát az élõlény-e mindig komplex és törékeny szigete a rendnek - környezete örökös romboló, kaotikus támadásaitól? Hogyan biztosítja a túlélés lehetõségét: azaz a termodinamika második fõtételének ideiglenes elnyomását?
Az egyetlen ismert megoldása ennek a problémának, amelyik - legalább ideiglenesen - segíthet, az, hogy az élõlények olyan jelenségeket találnak a környezetben, amelyek szabályosságot mutatnak az általános káoszon belül. Az ilyen jelenségek lehetõvé teszik az élõlények számára, hogy olyan viselkedést fejlesszenek ki magukban, amely az észlelt szabályszerûségekhez tud alkalmazkodni. Rendhez, struktúrához, regularitáshoz lehet - ha nehezen is - alkalmazkodni, mert ezek a tulajdonságok lehetõvé teszik az elõrelátást. Káoszban nem lehet elõrelátni, és ezért a káoszhoz nem lehet alkalmazkodni sem.
Két példa talán világosabbá teszi, amit mondani akarok. Az elsõ svábbogarakról szól: a svábbogár egy õsi állatfajta, amely 250 millió éven át sikeresen harcolt a fennmaradásért. E bogarak hátán nõtt egy pár érzékeny szõrszál, amelyek úgy vannak "hangolva", hogy észrevesznek gyenge szelet is, ha a szél gyorsulásának az értéke 16 cm/sec2 körül van. Felmerül a kérdés, hogy miért pont a gyorsulás érdekli a svábbogarat (és nem, mondjuk, a sebesség) és miért pont ez az érték (egy tizenhatoda a g értékének)?
Kiderült, hogy ez az a levegõgyorsulás, amit egyfajta béka nyelve produkál, mikor a szájából hirtelen kilövell. Ez a béka a svábbogár legveszélyesebb ragadozó ellensége a trópusi erdõkben (innen származnak tudniillik a svábbogarak és nem bérházak konyhájából, ahogy a felületes megfigyelõk hinnék), és ezért a svábbogarak számára ez az érték a természet fontos állandója. Állandó alatt a természetnek egy megbízható, szabályos és stabil tulajdonságát értem. Eléggé szabályos és fontos ahhoz, hogy a svábbogárban a genetikus fejlõdés külön érzékszervet fejlesszen ki a felismerésére.
Egy másik - kicsit komplikáltabb, de sokkal híresebb - példa az alkalmazkodásra Pavlov híres kutyája. Amint tudjuk, az állat idegrendszere alkalmazkodott ahhoz a szabályossághoz, hogy az ennivaló megjelenik a csengõ megszólalása után. Ez a regularitás nem része a természetnek, de a fejlett idegrendszerrel bíró állat minden nehézség nélkül ezt is megtanulta.
Ilyen állandók és szabályosságok nagy szerepet játszanak az élõlények fejlõdésében, mert ezekhez lehet alkalmazkodni, vagyis adaptálódni. A svábbogarak például kifejlesztettek egy olyan viselkedést - tudniillik a gyors futást egy speciális hatásra -, ami segíti az életben maradásukat. A kutyának megindul a gyomorsav- és nyálképzõdése, amikor meghallja a csengõt.
Amint ezekbõl a példákból látjuk - és ezernyi más hasonlóból, amelyeket élõlények, életfunkciók és környezetek kombinációiban megfigyelhetünk -, minden élõlény számára fontos a törvényszerût, a rendszerest, az elõrelátás lehetõségét felkutatni. Ez a tevékenység már az egysejtûeknél mutatkozik, és megtalálható minden élõlénynél. Ezért ez az aktivitás az élet egyik legfontosabb tevékenysége. A táplálkozással és szaporodással együtt ez képezi az élet három alapvetõ funkcióját. Másszóval: az, hogy itt és most létezünk, az nemcsak annak köszönhetõ, hogy õseink eleget ettek és szorgalmasan szaporodtak, hanem annak is, hogy sikerült olyan viselkedésmódokat kialakítaniuk, amelyek jó hasznát vették a környezet "állandóinak".
Mindebbõl arra következtethetünk, hogy az az erõ, ami az embert arra készteti, hogy a körülötte levõ világban törvényeket és szabályszerûségeket kutasson, az nem kizárólag társadalmi-kulturális eredetû. Legalábbis jó része egyszerûen onnan ered, hogy élõlények vagyunk. És noha nagy - nagyon nagy - különbségek vannak aközött, ahogy egy bogár vagy egy kutya berendezi az életét a természet bizonyos szabályai alapján, avagy ahogy emberek sajátosan emberi módon keresnek törvényeket és átfogó elméleteket, ezek a különbségek nem mondanak ellent a közös biológiai eredetnek. Tekintsük a költészet példáját. Szerelmesverset írni emberi tevékenység, ami nagyon különbözik például a kutyák párosodási szertartásától. Mégis nyilvánvaló, hogy a két tevékenységnek közös biológiai gyökere van.
Más okokból is érdemes a tudományokat (1) a biológiai fejlõdés perspektívájából is szemügyre venni. Ha tudomásul vesszük például, hogy az embereket saját biológiai történetük, vagyis ösztöneik is vezették arra, hogy törvényeket és szabályszerûségeket keressenek a természetben megérjük, hogy miért volt ez a tevékenység jelen minden emberi civilizációban. A tudományok keletkezése elõtt - minden civilizációban, minden idõben - az emberek vallások, mitológiák és más hasonló antropomorf teóriák segítségével akarták a természet rendjének kulcsát megszerezni. Az utolsó pár száz évben - körülbelül a reneszánsz óta - sokan laboratóriumokban és racionális-matematikai gondolkodással akarják ugyanezt elérni. Az eszközök változnak, de a cél megmaradt.
A fejlõdéstani látásmód
még filozófiai problémáknál
is hasznos lehet. Vegyük az egyik legrégebbi ilyen
problémát: hogy lehet az, hogy a világ (legalábbis
egy része) érthetõnek látszik. Több
mint fél évszázaddal ezelõtt Albert
Einstein probléma megoldását reménytelennek
tartotta, amikor kijelentette: "a világ örök
rejtélye az, hogy meg lehet érteni ". Nem
nehéz elképzelni a nagy fizikus megdöbbenését,
amit akkor érezhetett, amikor olyan alapvetõ törvényeket
fedezett fel, melyek kimutatták az összefüggést
a tér, idõ, anyag és mozgás között
az egész Világegyetemben. Mégis, az evolúciós
perspektíva azt mutatja, hogy - Einstein gondolataival
teljes ellentétben - talán az egyetlen dolog, ami
nem rejtélyes a világban, az az, hogy meg lehet
érteni. Ha a világ nem volna érthetõ,
senki sem volna itt, aki erre rámutasson, vagy ellene panaszt
emeljen.
Egy élõlény "megérti" a környezõ világot, ha a viselkedésének biológiailag értelme van. A svábbogár például értelmesen viselkedik, amikor megszökik a béka nyelve elõl, és a béka értelmesen viselkedik, amikor azt a sötét mozgó pontot, ami számára a svábbogarat jelenti, megpróbálja elfogni a nyelvével. Ezek az akciók mindig bizonyos belsõ folyamatok következményei. Ezek részletei csak néhány speciális esetben ismertek, de nem kell sok ismeret ahhoz, hogy megértsük: egy élõlény csak akkor reagálhat helyesen bármilyen külsõ jelre, ha elõször megérti, hogy a jel mit jelent. Mielõtt a svábbogár helyesen reagálhat a szél kritikus gyorsulására, már elõzõleg tudnia kell, hogy ez a szélgyorsulás releváns az életében. Tapasztalatból nem tudhatja, mert mire erre rájönne, már rég nem élne. Az igazság az, hogy az állatok - és az emberek - agya és idegrendszere egyáltalában nem az az - empirikus filozófusok által elképzelt - üres papírlap, amire csak a tapasztalatok írják rá, amit tudni kell.
Az élõlények rengeteg ismerettel születnek. Az ilyen ismereteket sokáig rejtélyesnek találták, és ráaggatták az ösztön nevet. A svábbogár "ösztönösen" elfut az említett szélgyorsulás elõl. Ez az ösztöne persze abból áll, hogy vannak érzékszervei (a szõrszálak), amelyek a kérdéses levegõgyorsulás hatására aktiválják azokat a motor-neutronokat, amelyek a futást idézik elõ. Más - és a legtöbb ember által talán jobban ismert - példái a tapasztalat elõtti ismeretnek: majdnem minden csecsemõ képes szopni az anyamellet, minden gyakorlat nélkül; a kiscsirkék másodpercekkel azután, hogy kibújtak a tojásból, meg tudják különböztetni a magokat a nagyon hasonló külsejû kis kövektõl. A listát akármeddig lehet folytatni.
Minden ilyen jelenségnek szükséges elõfeltétele, hogy az élõlény születésekor a természet bizonyos "állandói" (az elõzõ példákban: a levegõgyorsulás a svábbogárnál, a magok bizonyos jellemzõi a csirkénél, a nõi mell alakja és hidraulikája a csecsemõknél stb.) már születéskor valahol reprodukálva vannak az újszülöttben. Ha ezek nem lennének, az újszülött csak céltalanul vonaglana. Ugyanakkor, hacsak nem akarunk hinni speciális anyag nélküli szellemekben, akkor azt is el kell fogadnunk, hogy ezeknek a jelenléte az organizmus testében, valószínûleg valahol az idegrendszerében találhatók, vagy az idegsejtekben, vagy a közöttük lévõ kapcsolódásokban, vagy némelyik idegfunkcióban. Bizonyos élõlényeknél az ilyen reprezentációk helye már jól ismert, sõt egyes esetekben a sejt teljes aktivitását is - amely megteremti õket - megfejtették.
Sok ilyen reprezentáció már együtt születik az élõlénnyel, de nem mindegyik. Pavlov kutyája aligha láthatta elõre, hogy egy csengõvel fogják szekírozni, mikor felnõ, és ezért nyilvánvaló, hogy az a reprezentáció, amelyik nyálmirigyeit megindította a csengõ megszólalásakor - amelyik megtalálta az összefüggést a csengõ és az ennivaló között -, az késõbb, a tapasztalat során fejlõdött ki. Az emberekkel sincs másképp. Tudunk szopni, amikor megszületünk, de a Dirac-egyenletnek vagy az Allegro Barbaro kottájának reprezentációi csak késõbb kerülhetnek az idegrendszerünkbe.
Azt a biológiai folyamatot, amelyik létrehozza ezen reprezentációkat, "tanulás"-nak szoktuk nevezni. Tanulás tehát az a folyamat, amelyben a környezet egy állandó, stabil tulajdonságának valamilyen reprezentációja alakul ki egy élõlényben. Ez vagy új tapasztalatok következményeként jön létre, vagy régebbi reprezentációk új elrendezésének (manipulációjának) eredménye.
A természet világában háromféle tanulást ismerünk. 1. genetikus tanulás (amit a biológiai fejlõdés hoz létre, mint a svábbogár szõrszálainak tulajdonságát) 2. egyéni tanulás (például Pavlov kutyája) és 3. szimbolikus tanulás (csak emberek képesek rá a nyelv vagy más szimbólumrendszer segítségével). A következõkben jórészt genetikus tanulásról fogok írni, noha a valóságban nehéz - vagy lehetetlen - a hármat egymástól elválasztani. A szimbolikus nyelvet, amit beszélünk egyénileg tanuljuk, de a gyors és könnyed tanulásra való képesség a génjeinkben van.
Érdekes jellemzõje a tanulásnak, hogy ez az egyetlen biológiai folyamat, amely az embereket nagyon megkülönbözteti az élõvilág többi részétõl. Táplálkozásunk nagyon hasonlít minden más fejlettebb állat táplálkozásához, és ahogy reprodukáljuk magunkat, annak technikája sem igen különbözik a természetben kialakult más technikáktól. De az emberi tanulás nagyon is különbözik minden más élõlény tanulásától, és ezért a külsõ világ reprezentációi az emberben egészen mások, mint az állatokban kialakult modellek.
A nagy különbséget az emberi és nem-emberi tanulás között túlnyomó részben a nyelv (és talán más olyan szimbolikus formák, mint például rajzolás) használata okozza. A természetrõl kialakult elméleteink - a mítoszoktól a standard modellig - mind a nyelv (és más szimbolikus formák, például matematika) segítségével jöhettek létre. De van egy érdekes és fontos különbség a modern (matematikai-kísérleti) tudományok és a pusztán nyelven alapuló régi mitológiai módszerek között. A modern kísérleti tudományok tanulási módszerei nagyon hasonlóak - néha azonosak - azokkal a tanulási módszerekkel, amelyeket a biológiai fejlõdés teremtett. Másszóval: azoknak a módszereknek, amiket a tudományokban használunk, sok fontos eleme régebbi, mint a nyelv és az emberi társadalom, és valószínûleg genetikus alapjai vannak.
Ezt abból lehet látni, hogy az elmúlt húsz-harminc év alatt kísérleti eredmények egész sorozata mutatta, hogy az állatvilágban sok a kiváló (noha nyelv nélküli) "természettudós". Ez csak úgy lehetséges, hogy a biológiai fejlõdés sok tudományos elvet belekalapált az élõlények génjeibe millió évekkel azelõtt, mielõtt ezeket az elveket az emberek felfedezték volna. A következõkben néhány egyszerû példát fogok erre bemutatni.
Talán az elsõ amit érdemes említeni, az a nagy számú kísérlet, amely azt mutatja, hogy eléggé fejlett emlõsállatok meg tudják érteni a számfogalmat, ha a szám kicsi. Az állatok megértik a számfogalmat, noha szavuk nincs rá: számokat ismernek, de nem nevük szerint. Tipikus kísérlet mosómedvékkel mutat erre egy egyszerû példát. Plasztik dobozokban a tárgyak száma egy és öt között van. Az állat jutalmat kap, ha olyan dobozt választott, amiben három tárgy volt. Így hamar megtanulta, hogy azt a dobozt válassza, amiben például három szõlõszem volt. Ezután variálták a tárgyat (szõlõszem helyett játékgolyót vagy labdát vagy cukrot és így tovább tettek a dobozba) és a tárgyak elrendezését. Az állatok konzekvensen három (vagy más elõírt számú) tárgyat választottak. Mivel a különbözõ módon elhelyezett három szõlõnek, három labdának, három golyónak stb. nincs más közös tulajdonsága, mint, hogy hárman vannak, arra kell következtetni, hogy az állatok meg tudják ismerni a világnak azt a tulajdonságát, amit mi számnak nevezünk.
Ha a számok nem egyszerre, hanem idõben vannak adva például három fényjel vagy két hangjel vagy más különbözõ kombinációk vannak elõkészítve, az állatok ismét jól megértik a szám fogalmát.
Mindebbõl majdnem logikusan várható, hogy a számok valamilyen megértése az emberi idegrendszerben is elõ van készítve. Ez így is van. A kísérletek arra mutatnak, hogy egy része azon képességeknek, amelyek megengedik nemcsak a számok fogalmának megértését, hanem a számok manipulációját is, genetikusan belénk vannak szerelve. Karen Wynn az Arizonai Egyetemen egy csoport 4-5 hónapos csecsemõvel folytatott kísérleteket [1]. A technika, amit használt, a pszichológiában jól ismert és csecsemõknél gyakran használatos. Talán úgy hívják magyarul, hogy a "figyelés-idõ módszer". A kisbabák, ha ránéznek valami látnivalóra, akkor tovább nézik, ha a látnivaló új nekik, mintha már ismerték régebbrõl. Ha sokáig néznek egy piros babát, egy idõ múlva megunják, és ha megint mutatják nekik, rövid ideig nézik csak, de ha zöld baba jön, azt megint hosszabb ideig figyelik.
Az elsõ kísérletben a csecsemõk láttak egy kezet, ami egy tárgyat tett az asztalra. Ezután a tárgyat egy függönnyel takarták el. A kisbabák ugyanazt a kezet látták, amint még egy tárgyat tett a függöny mögé és azután üresen visszahúzódott. A függönyt ezután elhúzták, és a teljes asztal láthatóvá vált. Az elrendezés olyan volt, hogy a kisbabák fele azt látta, hogy két tárgy volt az asztalon, míg a másik fele csak egyet látott. A második csoportbeli csecsemõk sokkal tovább nézték az asztalt, mint az elsõ csoportbeliek. A figyelés-idõ elve szerint a második csoportbeli kisbabák jobban meg voltak lepve, mint az elsõ csoportbeliek, ami összefér azzal a feltevéssel, hogy a csecsemõk tudják, hogy 1 + 1 = 2 kell legyen és meglepõdtek, mikor azt találták, hogy 1 + 1 = 1.
Hasonló kísérletekkel mutatták ki, hogy a csecsemõk meglepõdtek akkor is, amikor a 2 - 1 = 2 eredményt láttak 2 - 1 = 1 helyett, és hogy ugyancsak meglepõdtek az 1 + 1 = 3 eredménytõl is. Fontos megjegyezni, hogy az már régóta tudott dolog volt, hogy a csecsemõk meg tudtak különböztetni "vizuális pattern"-eket egymástól. Itt azonban gondos kontroll-kísérletekkel megállapították, hogy a csecsemõk reakciója nem az elrendezés különbözõ látható vonásaira, hanem kifejezetten az aritmetikára vonatkozott.
Mechanikában sem voltunk rosszak, mikor kicsik voltunk. Egy érdekes kísérletsorozatban a Cornell Egyetemen Elisabeth Spelke a következõ kísérletet [2] végezte csecsemõkkel. Egy labda egy függöny mögé gurult balról. Pár pillanattal késõbb egy másik labda elõbukkant a függöny mögül jobbról, és továbbgurult. Néhányszori ismétlés után a csecsemõk megunták a látványosságot, és nem nagyon figyeltek a folyamatra. Ekkor a függöny felment, és a csecsemõk azt látták, hogy az elsõ labda megüt egy másodikat, a második pedig folytatja a gurulást. A csecsemõket ez megint egy kicsit jobban érdekelte, de azért ezt is hamar megunták. Ha azonban - egy másik kísérletcsoportban - a függöny felhúzása után az történt, hogy az elsõ labda minden látható ok nélkül megállt, nem is érintette a második labdát, amelyik ennek ellenére elindul, ezeket az eseményeket a csecsemõk megint sokáig nézték.
Lehetséges tehát, hogy bizonyos mechanikai
elvek ismeretei ugyancsak az idegrendszerünkbe van beszerelve,
és egyéni tanulás nélkül is ismerjük
õket.
Az eddigiekben azt láthattuk, hogy elsõ elemista matematikánknak van egy genetikus komponense is. Sok állat ennél többet tud. Madarak: egy kis tavon volt 33 kacsa. Két ember jött minden nap, hogy etesse õket. Mindkettõnél volt egy-egy zsák, amiben 2 grammos kenyérdarabkák voltak. Az emberek 20 méterre egymástól megálltak, és dobálni kezdték a darabkákat. A dobálás gyakoriságát szabálytalanul váltogatták. A kacsák száma mindegyik ember elõtt arányos volt a dobás gyakoriságával. Ha A kétszer olyan gyorsan dobott, mint B, akkor kétszer annyi kacsa gyûlt össze elõtte, mint B elõtt. A meglepõ dolog az volt, hogy ha a dobás gyakorisága változott, alig egy perc múlva a kacsák száma is proporcionálisan változott. Ezen idõ alatt az emberek 12-18 darabot dobtak összesen, úgyhogy a kacsák helyzete korrektül mutatta a dobások relatív gyakoriságát, mielõtt a legtöbb kacsa képes lett volna csak egyetlen darabkát is lenyelni.
Még egy példa: ha a dobás gyakorisága ugyanaz volt mindkét embernél, de az egyik ember kétszer akkora darabokat dobált, mint a másik, a kacsáknak körülbelül öt perc kellett ahhoz, hogy felismerjék az új helyzetet és kétszer annyian gyülekezzenek a nagyobb darabkákat dobó ember elõtt.
Emlõsök, sõt halak is gyakran
képesek magasabb matematikára. Kísérleteket
folytattak gyûjtögetõ állatokkal, többek
között mókusokkal. Ezek ennivalót gyûjtögetnek,
mert energiára van szükségük, hogy fennmaradjanak,
és hogy utódaikat táplálják.
Azonban a gyûjtögetés maga is energiába
kerül. Tegyük fel, hogy bizonyos ennivaló 400
méterre található, és ebben van bizonyos
mennyiségû kalória. Egy másik élelmiszerforrás
2500 méterre van és tízszer annyi kalória
van benne. Melyikhez megy az állat és milyen gyakran?
Ezek az alkalmazott matematikai problémák igen nehezek
szoktak lenni, és még egyszerû esetekben (gondoljunk
az utazó ügynökök híres példáira)
sem nagyon lehet megoldani komputerek nélkül. A fejlõdés
elmélete szerint az állatoknak a legjobb megoldást
- legtöbb energianyereség legkevesebb veszteséggel
- kell megtalálniuk, mert a természetes kiválasztódás
ezeket az állatokat részesíti elõnyben.
És ez tényleg így is van. Az egyre pontosabb
megfigyelések egyre jobban egyeznek a számításokkal.
Az állatok más tudományos technikát is használnak. Vegyük az asszociatív tanulás példáját. Régóta ismert tény, hogy az állatok megtanulnak egy biológiailag érdektelen eseményre is felfigyelni, ha azt tapasztalják, hogy az egy érdekes biológiai esemény bekövetkezését jelzi elõre. Pavlov kutyája megtanulta, hogy figyeljen a csengésre - ami magában teljesen érdektelen a kutya számára -, ha az nem az ennivaló érkezését jelzi.
Az asszociatív tanulás képessége nagyon elterjedt az élõlények között, ami azt mutatja, hogy ez a képesség nagyon hasznos. De nem csak hasznos, hanem valószínûleg igen régi is, mivel még egész primitív többsejtû élõlényekben is megtalálható. A Pavlov-kísérlet leírható úgy, hogy a kutya nyáladzik, mert a csöngetésbõl meg tudja jósolni az ennivaló megjelenését. Ezt a feltevést megerõsíti az a tény, hogy ha az ennivaló megjelenése megelõzi a csengetést, a kutya a legkisebb érdeklõdést sem tanúsítja a csengés iránt. Sõt, ha a kísérletet úgy hajtjuk végre, hogy a csengetés után - szabálytalan eloszlásban - az esetek felében van ennivaló, felében pedig nincs - a kutya közömbös marad. Világos, hogy az ilyen eloszlások esetében a csengõ semmit sem segít az elõrelátás lehetõségének létrejöttéhez.
Mindezekbõl elég logikus azt következtetni, hogy az okság elvének - és ezzel együtt az induktív következtetés elvének is - biológiai eredetét láthatjuk az asszociatív tanulásra való képesség kialakulásában. Vagyis - hasonlóan a számokhoz - a világ eseményeinek az ok-okozattal való bemutatását is a biológiai fejlõdés jóval a filozófusok elõtt ültette fejünkbe.
A számok és az okság elve mellett a logika elemi törvényei nélkülözhetetlenek a tudományos kutatásban. Érdekes ezért szemügyre venni a következõ kísérletet, amit 1972-ben végzett a Pennsylvaniai Egyetemen R. Rescorla és R. Rizley. A kísérleti állatok egy ketrecben voltak, amelynek feneke egy drótháló volt. Ha a hálóba elektromos áramot vezettek, az állatok könnyû, de kellemetlen áramütést kaptak.
A kísérlet elején nem folyt áram a dróthálóban. Az állatok viszont egyidejû fényhatásnak és csengetésnek voltak kitéve. Mivel egyiknek sem lett semmi következménye, rövid idõ után az állatok egyikkel sem törõdtek. Majd egy kis szünet következett, ami után csak a fényt kapcsolták be, és egy pár pillanattal késõbb az állatok áramütést kaptak. Rövid idõ után az állatok a félelem minden jelét mutatták, amikor a fény felvillant: reszkettek, összekuporodtak. Egy idõ múlva aztán a hang szólalt meg, fény nélkül. Az állatok ugyanúgy féltek, mintha a fény lett volna bekapcsolva.
Ez a kísérlet igen nevezetes lett, mert világosan mutatta - amit akkor még a többség tagadott --, hogy az állatok nemcsak reflexszerûen reagálnak a külsõ világ eseményeinek összefüggéseire, hanem ezen eseményeket megjelenítik az idegrendszerükben, és e megjelenítéseket manipulálják - vagyis gondolkodnak. Hogyan lehet másképp megmagyarázni, hogy az állatok féltek a hangtól? Semmilyen tapasztalatuk nem volt arra, hogy a hangnak kapcsolata volt az áramütéssel. Valami mechanizmus kell legyen az idegrendszerükben, ami átalakítja a tapasztalt fény-hang és fény-áramütés kapcsolatát egy feltételezett hangáramütés kapcsolatává. Ebbõl nem túlzás arra következtetni, hogy amikor az emberek szimbolikus logikát kezdtek használni, és rájöttek, hogy hasznos tudni, hogy ha A = B és B = C akkor A = C, talán nem is õk voltak, akik ezt elõször felfedezték.
Más érdekes kísérletek: az állatok egyidejû fény- és hangjel után áramütést kapnak. Az összefüggést gyorsan megtanulják, aztán ha a fény magában érkezik, félnek tõle, és ha a hang magában érkezik, félnek tõle. Másik kísérlet: az állatok megtanulják, hogy fény felvillanása után áramütést kapnak, és félnek a fénytõl. Utána ki vannak téve egyidejû fény- és hanghatásnak, ezután is bekövetkezik az áramütés, úgyhogy a fény-hang kombinációtól is félnek, mint feljebb. Aztán a hang hallatszik, egyedül. Az állatok nem mutatják semmi jelét a félelemnek. Miért?
Az elsõ kísérletbõl kiderül, hogy ha fény és hang egyszerre okoznak bajt, akkor az állatok mindkettõtõl félnek. De ha - a második kísérletben - elõször megtanulják, hogy a fény okozza a bajt, az már elég, hogy megmagyarázza a fény és a hang együttes hatását. A feltevés, hogy a hang még külön is okoz áramütést, felesleges.
Ennek a természetes mechanizmusnak nyelvi formát adott a tizennegyedik század nagyhírû skolasztikusa, William of Occam. Ma is a tudomány-filozófia egyik fontos elvét fogalmazta meg, melyet "Occam's razor"-nak nevezünk, és lényegében azt mondja ki, hogy egy jelenség megmagyarázására nem szabad több feltevést tenni, mint amennyi szükséges.
Az élõlényeknek egyik alapvetõ funkciója, hogy a környezetben lévõ szabályos jelenségeket a maguk módján "megtanulják", és fajtájuk fennmaradására hasznosítják [3]. Ebbõl nyilvánvaló, hogy a természetes kiválasztódás azokat az élõlényeket részesítette elõnyben, amelyeknek agya a külsõ világnak elég pontos modelljét volt képes létrehozni. A rossz modellek hordozóinak nem volt sok lehetõsége a szaporodásra. Azok a zebrák, amelyek - például valamely mutáció következményeképpen - az oroszlán megjelenését nem párosították menekülési mechanizmussal, aligha hagytak sok leszármazottat maguk után.
A biológia tehát arra tanít, hogy van egyfajta tanulási módszer, amelyik a külsõ világnak megbízható reprezentációit teremti. Egy módszer, amelyik sok esetben képes az igazat a nem igaztól megkülönböztetni. A módszer, amelyiket a sikeres élõlények - azok, amelyek fennmaradnak - használnak. Ugyanakkor néhány példából azt is látjuk, hogy a sikeres élõlények tanulási módszere sokszor azoknak az elveknek a csíráit használja, amelyeket a tudomány késõbb fedezett fel szimbolikus, azaz emberi formákban.
Ez az analógia sokkal általánosabban
érvényes, mint ahogy mi itt egynéhány
példa segítségével fel tudtuk vázolni.
De amit itt felvázoltunk, az sem kevés. Tegyük
fel, hogy valaki egy könyvben le próbálná
írni azokat az elveket, amelyeknek csíráit
a génekben megtalálhatjuk. Még, ha csak a
fentebb vázolt néhány példára
szorítkoznék: tehát nem írna másról,
mint az okság elvérõl, az induktív
következtetésrõl, a számokról,
a statisztika és a maximum-minimum módszerek ösztönös
alkalmazásról. Ugyancsak logikáról
és olyan elvekrõl mint Occamé. Ha ezt tényleg
mind megírta, akkor egy tudományos módszerrõl
szóló tankönyvnek jó része a
kezében van.
Nemcsak nyilvánvaló, hanem fontos és aktuális is a következõ két megállapítás: 1. az évmilliók során a biológiai fejlõdés olyan élõlényeket részesített elõnyben, amelyek képesek voltak a külvilág eléggé megbízható modelljeit konstruálni. 2. ez a konstrukció jórészt azokon az elveken alapszik, amelyeket a tudományok kialakulása óta az emberek tudatosan használnak.
Ez a két megállapítás azért fontos és aktuális, mert jelenleg a természettudományok a nyugati világban szokatlanul nehéz helyzetben vannak, és nem csak gazdasági okokból. Ahogy sokan hangsúlyozzák, talán a felvilágosodás kora óta nem volt a tudomány ilyen hosszan tartó, koncentrált és veszélyes támadásoknak kitéve. A támadók között vannak megszokott figurák, mint például az USA déli részén aktív baptista egyházak, amelyek be akarják tiltani a darwini elmélet tanításait. Továbbá a dús fantáziával rendelkezõ különbözõ kultuszok - spiritizmus, kristálynézés, indiai meditáció, reinkarnáció, ESP (= érzékszerveken kívül esõ percepció), asztrológia, számmisztika, és sok más hasonló, amelyeknek célja mindig az, hogy valahogy kibúvót keressenek a természet törvényei alól.
Bár elképesztõen sok ember hisz ezekben az abszurd "teóriákban", ezek a hívõk általában sem nem képzettek, sem nem túl értelmesek, és - legfõképpen - ritkán vannak az egyetemeken, ezért ritkán vesznek részt a jövõ generációk vezetõinek képzésében. Az elmúlt két évtized során azonban komoly és veszélyes szövetségeseket kaptak az úgynevezett társadalom- és szellemtudományok sok mûvelõjében. Az új szövetségesek képzettek és intelligensek, sokan közülük nagyon jól írnak, és egy nagy részük a nagytekintélyû egyetemeken tanít, úgyhogy ezek nevelik a társadalom jövendõ vezetõit.
Ezen tudományellenes ideológiáknak egyik kiindulópontja az az észrevétel, hogy a tudományok a társadalom produktumai, és aktív mûvelésük a társadalom erre a célra létrehozott szervezeteiben történik. Ebbõl az következik, hogy ahhoz, hogy a tudományokat - módszereiket és eredményeiket - megismerjük, hasznos lehet õket a társadalomtudományok vizsgáló módszereinek alávetni. Vagyis, mivel a tudományok szociális és kulturális jelenségek, ezért éppúgy lehet vizsgálni a módszereiket és eredményeiket, mint más kulturális és szociális jelenségeket, mint például a francia belpolitikát, a pápaság intézményét, a svéd városok szervezõdését, vagy az értéktõzsde kialakulását.
Mindez elég ésszerû. Az a megállapítás sem látszik butaságnak, hogy mivel minden társadalmi aktivitás emberek közötti tárgyalások, viták, alkudozások, egyéni indulatok gyakran hatalmi harcok eredményei - ez alól a tudomány sem lehet kivétel. Éppen úgy, ahogy a francia - vagy bármilyen más - belpolitika ilyen tárgyalások és harcok eredményeképpen alakul ki olyannak, amilyen a tudomány politikája - szervezete, gazdasági alapjai, gyakran még módszerei is - komplex társadalmi aktivitások hatására alakul ki olyannak, amilyen.
Egy hajmeresztõ logikai bakugrással azonban az úgynevezett radikális szociológusok mindebbõl arra következtetnek, hogy a tudomány eredményei is emberi tárgyalások, alkudozások és hatalmi harcok következményei. A tudomány tehát nem fedezi fel a természet tulajdonságait, hanem társadalmi kölcsönhatás keretében megkonstruálja õket. Ahogy tömören megfogalmazzák: a természet törvényei társadalmi konstrukciók. Ez a megállapítás ma már jóformán alapaxiómája sok és befolyásos tudományelméleti könyvnek és egyetemi kurzusnak.
Ez azonban csak az elsõ lépés. Ha a természet törvényei társadalmi konstrukciók, akkor a tudományokat társadalmi tényezõk produkálják, és nem sok közük van a külvilághoz. Mivel különbözõ társadalmak különbözõ törvényeket konstruálnak, semmi ok nincs arra, hogy az egyik társadalom által konstruált tudományos törvények bármivel "jobbak" lennének egy másikénál. Nem lehet azt mondani, hogy a buddhista vallás szervezeti formái "jobbak" vagy "rosszabbak", mint például a katolicizmusé, mivel mindegyik más társadalomban alakult ki és más társadalmi szükségleteket szolgál. Ugyanúgy a természettudományok eredményeirõl sem lehet mondani, hogy jobbak vagy megbízhatóbban írják le a természet tulajdonságait, mint bármilyen más világfelfogás következtetései.
Egy naiv kémikus ilyenkor megkérdezheti, hogy a felfedezés, hogy a víz hidrogénbõl és oxigénbõl áll, társadalmi konstrukció-e? Vagyis lehetséges-e, hogy más társadalmi viszonyok között a víz mondjuk nitrogénbõl és kénbõl állna. A válasz erre az, hogy egyik állítás sem igazán bizonyítható. Azt, hogy a vizet szét tudjuk bontani hidrogénre és oxigénre, azért igazolja a tudomány felfogását, mert a tudomány mûvelõi abban állapodtak meg, hogy a szétbonthatóság bizonyíték. Egy másik társadalmi csoport - például a spiritiszták - abban állapodhatnak meg, hogy a víz kompozícióját asztaltáncolás kopogja ki, és ha az kénnek és nitrogénnek jön ki, akkor az is igaz, mert ezek az emberek ezt fogadják el bizonyítéknak.
Az, hogy mindezen okos teóriák teljesen irracionálisak, nemigen izgatja ezen iskolák híveit. Hiszen egyik alapítójuk szerint [4] egyik célja ezeknek a szociológiai iskoláknak, hogy "...eltöröljön minden különbségtételt a természettudományok és a regényirodalom között". Más szóval a cél a tudományos ismeretek relativitása, és ezzel együtt a világról való tudás lehetõségének tagadása. George Orwell jut az ember eszébe, aki hasonló diszkussziók során azt mondta fél évszázaddal ezelõtt: "csak értelmiségiek hihetnek el ilyen dolgokat. Egyszerû ember soha nem lehet ilyen bolond. "
Sok példát - és közöttük nem egy igazán hajmeresztõt - lehetne annak bemutatására hozni, hogy milyen befolyásuk van ezeknek az úgynevezett "post-modernist" doktrínáknak hangadó irodalmi és politikai körökben. Éppen ezért fontos rámutatni, hogy a biológiai fejlõdés ténye nem összeférhetõ a relativizmussal. Ha minden reprezentációja a külvilágnak egyformán jó volna, akkor aligha pusztult volna el mostanáig több, mint kilencvenkilenc százaléka mindazon élõlénynek, amely valaha élt.
Mi - emberek - ahhoz a kisebbséghez tartozunk,
amelyiknek fejlõdése nem szakadt meg. Azoknak az
emlõs gerinces és még másmilyen élõlényeknek
a leszármazottai vagyunk, amelyeknek a külvilágról
való reprezentációi lényegében
jók és megbízhatóak voltak. Mi itt
vagyunk, mert ahogy Carl Sagan írta utolsó
könyvében: "A világ azoké, akik
legalább valamennyire meg tudják érteni.
"
Irodalom