Den vackra vetenskapen

Text Johannes Malmgren | Illustration Niklas Berg

Ibland sägs det att den samtida intellektuella kulturen har klyvts i två: en naturvetenskaplig, och en litterär kultur. Medlemmarna i dessa två kulturer antas ha lite gemensamt med varandra och tenderar att te sig totalt illitterata i den motsatta kulturens ögon. Litteraturprofessorn förfasar sig över fysikerns brist på litterär bildning, men själv kan han inte beskriva en enda av termodynamikens huvudsatser. Medan naturvetare antas vara objektiva, analytiska och rationella, framställs det litterära lägrets medlemmar som subjektiva och intuitiva. [1] Fantasin och skönheten, två saker som hör samman med konstnärligt skapande, ges med den uppdelningen ingen roll i den naturvetenskapliga kulturen.

Därför har konstens och vetenskapens [2] gemensamma drag förbisetts i många sammanhang. De senaste decennierna har vetenskapens estetiska dimensioner väckt intresse inom vetenskapsfilosofin just för att ämnet tidigare försummats. Så vilken roll har då dessa estetiska dimensioner i vetenskaplig verksamhet?

Många framstående forskare har framhållit skönhet som en egenskap som kännetecknar god vetenskap

Enligt en utbredd rationalistisk bild av vetenskapen så värderar forskaren teorier enligt strikt logiska–empiriska kriterier. Överensstämmelse med existerande empirisk data, samstämmighet med andra väl underbyggda teorier, förmåga att förklara de företeelser teorin berör, är alla exempel på sådana kriterier. Ett problem med den bilden av hur teorier värderas är att vetenskapshistorien är full av exempel på hur forskare både utvecklat och antagit teorier efter helt andra överväganden. Särskilt iögonfallande sådana överväganden, som varken ter sig strikt logiska eller empiriska, är när forskare övertygas av en teori därför att den uppfattas som vacker. Många framstående forskare har framhållit skönhet som en egenskap som kännetecknar god vetenskap. Matematikern och fysikern Hermann Weyl menade att om han blir tvungen att välja mellan det sanna och det sköna i sin forskning så väljer han oftast det sköna. [3] Fysikern Paul Dirac tyckte att det var viktigare att ekvationerna var vackra än att de överensstämde med experiment. [4]

Att estetiska överväganden spelar en roll i vetenskapen utmanar den traditionella föreställningen att vetenskap och konst skulle styras av helt motsatta principer. Root-Bernstein, professor i fysiologi och vetenskapsteoretiker, har visat att framgångsrika forskare ofta också ägnar sig åt konstnärligt skapande och närmar sig vetenskapen som en kreativ verksamhet. Root-Bernstein menar att vetenskapen och konsten rentav delar samma kreativa estetik. Skickliga forskare använder, enligt Root-Bernstein, olika tillvägagångssätt för att lösa samma problem. Det finns exempelvis över fyra hundra giltiga versioner av det periodiska systemet, allt från enkla diagram till komplicerade tredimensionella uppställningar, och nya versioner tillkommer med jämna mellanrum. [5] Fysikern Ludwig Bolzmann ansåg att en välskriven vetenskaplig text har samma stilelement som en väl framförd symfoni. [6]

Ett annat hot mot den rationalistiska bilden av vetenskapen är de vetenskapliga revolutionerna. Sådana perioder av kontrovers, kris och övergivande av en världsbild till förmån för en annan underminerar nämligen föreställningen om en tidlös vetenskaplig metod. Thomas Kuhn erkänner i De vetenskapliga revolutionernas struktur att det inte bara är argument rörande ett nytt paradigms förmåga att lösa problem ett gammalt paradigm misslyckats med som leder till att det förra vinner anhängare från det senare. Ibland övertygas forskare i stället av att en teori är vackrare, eller elegantare än en annan. [7]

Vetenskapsfilosof och historikern James W. McAllister har på ett uppslagsrikt sätt försökt ta sig an dessa två hot mot den rationalistiska bilden av vetenskapen. I motsats till Kuhn menar McAllister att vetenskapliga revolutioner sker när teorier antas på empiriska grunder trots att de är synnerligen fula. [8]

Så vad menar egentligen forskare när de säger att en teori är vacker, och vad spelar det för roll i vetenskapliga framsteg och revolutioner? De estetiska kriterierna varierar över tid och mellan olika vetenskaper. I McAllisters framställning reflekterar forskarnas estetiska värderingar gemensamma egenskaper hos empiriskt framgångsrika teorier. Det vetenskapliga samfundet är tämligen konservativt när det gäller estetiska preferenser. Därför leder vetenskapliga revolutioner till en gradvis förändring av forskarnas estetiska värderingar, tills den fula, men empiriskt välgrundade teorin framstår som vacker. Detta innebär att estetiska värderingar har en indirekt koppling till teorier som visat sig empiriskt framgångsrika. Ifall de estetiska värderingarna avviker alltför mycket från empiriska överväganden, så sker en vetenskaplig revolution. På så sätt kan vi säga att det sköna i någon mån faktiskt är det sanna. Med denna syn på vetenskapliga teorier så innebär det att varken Einsteins relativitetsteorier eller den kopernikanska revolutionen var egentliga vetenskapliga revolutioner., eftersom McAllister menar att dessa nyskapande teorier stämde väl överens med respektive tids dominerande estetiska uppfattningar. När Kepler visade hur planeterna rör sig i ellipser, snarare än cirklar runt solen skedde däremot en revolution i McAllisters mening. Under 1600-talet uppfattades ellipsen som en förvrängd cirkel, medan cirkeln tillerkändes högt estetiskt värde. Med andra ord avvek Keplers upptäckter från det dåtida vetenskapliga samfundets estetiska preferenser. Efter att Keplers teori visat sig överlägsen konkurrenternas skedde en omärklig nedtoning av samfundets förkärlek för cirklar. [9]

Vetenskapliga teoriers estetiska egenskaper kan delas in i fem klasser, föreslår ­Mc­Allister.­­­ Den första klassen av egenskaper är sådana som kan ge teorin en symmetrisk uppbyggnad. Den andra klassen utgörs av egenskaper som innebär att teorin åberopar en modell, det vill säga att teorin innehåller en analogi mellan de företeelser den förklarar, och andra företeelser. Den tredje klassen är de egenskaper som möjliggör att teorin är visualiserbar och den fjärde klassen är sådana egenskaper som gör teorin förenlig med rådande metafysiska föreställningar om världens uppbyggnad. Om forskarsamfundet till exempel delar astrologins uppfattning att himlakroppars rörelser i fjärran kan påverka människors öden kommer forskarna lättare acceptera teorier som är förenliga med den uppfattningen. Den femte klassen egenskaper är sådana som innebär att teorin är enkel i sin uppbyggnad. En teori som utgör en enkel förklaring av en företeelse är alltså vackrare än en teori som är en mer invecklad förklaring av samma sak. [10]

Det går emellertid att diskutera ifall de egenskaper som ingår i de fem klasserna verkligen är estetiska egenskaper. McAllister menar att motsvarande egenskaper återfinns hos estetiskt tilltalande konst, och att forskare själva uppger att de erfar just estetiska upplevelser när de exponeras för teorier som i hög grad har dessa egenskaper. Det är å andra sidan möjligt att det finns andra skäl än estetiska till att forskare föredrar enkla teorier. Exempelvis att de är mer praktiska än komplexa teorier. Det är vidare möjligt att de föredrar sådant som stämmer överens med metafysiska föreställningar på grund av att teorierna inte bryter mot rådande konventioner, snarare än på grund av estetiska skäl.

Filosofen Peter Kivy har noterat att de estetiska värden forskare själva hänvisar till apropå vetenskapliga teorier nästan alltid varit “klassicistiska” värden som enkelhet, elegans, och symmetri. Det är enligt Kivy oerhört ovanligt att forskare uttrycker uppskattning för en teoris barocka komplexitet eller romantiska ambivalens. [11] Enligt vetenskapsfilosofen Ulianov Montano är vissa av de estetiska egenskaper som McAllister menar präglar forskares estetiska överväganden snarast historiska konstanter. Redan i antikens Grekland föredrog matematikerna de enkla teorierna, inte de komplexa. Trots att en lång rad komplexa teorier visat sig vara empiriskt välgrundade kan inte Montano se att preferensen för enkelhet i någon större utsträckning utmanats genom vetenskapshistorien. Detta kan innebära problem för McAllisters syn på de estetiska preferensernas roll i vetenskapliga framsteg, eftersom framstegen borde leda till förändringar av preferenserna. [12]

Det är enligt Kivy oerhört ovanligt att forskare uttrycker upp­skattning för en teoris barocka ­komplexitet eller romantiska ­ambivalens

Det finns emellertid utrymme för vidare historiska undersökningar av vilken roll estetiska överväganden haft, och hur dessa förändrats över tid bland forskare. Hur skiljer sig den vetenskapliga estetiken åt mellan olika vetenskapliga discipliner under olika tidsperioder? Vilket samband finns egentligen mellan förändringar i den konstnärliga och den vetenskapliga estetiken?

En alternativ roll för skönheten i vetenskapliga teorier föreslås exempelvis i vetenskapsfilosofen Ivanovas analys av Henri Poincarés förståelse av skönhet. För Poincaré är vetenskapens mål inte sanningen, utan istället en förståelse av relationerna mellan olika fenomen. Estetiska värden som enkelhet, harmoni och enhetlighet är därför relaterade till vetenskapens yttersta mål eftersom de möjliggör förståelse för fenomens relationer. Med den ingången ges det sköna en positiv roll i vetenskapliga teorier, medan många av de svårigheter som försök att sammanlänka det sköna med det sanna medför undviks. [13]

… historiska förändringar gör att forskare får lära sig nya sätt att uppskatta enkelhet på

Även de estetiska dimensionerna i andra vetenskapliga praktiker än värdering av teorier har på senare år blivit föremål för vetenskapsfilosofers intresse. Parsons och Rueger har undersökt hur estetiska preferenser för vetenskapliga experiment utvecklats över tid. För Parsons och Rueger är den estetiska uppskattningen av enkelhet en konstant i de experimentella vetenskaperna, men historiska förändringar gör att forskare får lära sig nya sätt att uppskatta enkelhet på. Fram till 1700-talet ansågs experiment vara vackra ifall de reflekterade enkelheten och enhetligheten i naturen. Under 1800-talet skedde ett skifte där forskare alltmer började uppskatta det estetiska värdet i enkel planering och genomförande av ett experiment. Forskarna började då uppskatta hur mänsklig påhittighet reflekteras i experimentet. Parsons och Rueger beskriver denna övergång som ett steg från en ordningsorienterad till en designorienterad estetisk uppskattning. Denna förändring ska ha framtvingats av metodologiska landvinningar i de experimentella vetenskaperna. Under 1800-talet vann den hypotetiskt-deduktiva metoden terräng på bekostnad av en äldre, mer induktiv inställning till experimenterande, nu skulle experiment hellre illustrera en teori än reflektera ordningen i naturen. [14] Andra filosofer har intresserat sig för exempelvis de litterära kvalitéerna i tankeexperiment, eller för de estetiska faktorer som påverkar paleontologers bearbetning av fossiler och rekonstruktionen av det förflutna. [15] [16]

Gemensamt för alla ovan nämnda ansatser att förklara estetiska dimensioner av vetenskaplig verksamhet är att de ger det sköna en tydlig roll i vetenskapen. På så sätt kan vi se på estetiska upplevelser och vetenskapliga erfarenheter med nya ögon: Vi kan erkänna att en upplevelse ofta är bådadera. Teoretiska ramverk ger oss möjligheter att tänka oss var i vetenskapen estetiska dimensioner förekommer, men de återstår att kartläggas. Djupare förståelse av en vetenskaplig estetik skulle också göra det möjligt att se med nya ögon på förhållandet mellan vetenskapen och konsten. Därför bjuder de vetenskapsfilosofiska ingångarna som översiktligt beskrivits ovan in till vidare studier av den vackra vetenskapens historia.

Noter

1. Charles Percy Snow, The two cultures and the scientific revolution (Cambridge: Cambridge University Press, 1959).

2. I resten av texten kommer »vetenskap«, om inget annat anges, användas som kortform för »naturvetenskap«.

3. Citerad i Subrahmanyan Chandrasekhar, Truth and beauty: Aesthetics and Motivations in ­Science (Chicago: University of Chicago Press, 2013), 52.

4. Robert Root-Bernstein, »The sciences and arts share a common creative aesthetic«, i The elusive synthesis: Aesthetics and science, red. Alfred I. Tauber (Dordrecht: Springer, 1996), 62.

5. Root-Bernstein, »The sciences«, 62.

6. Root-Bernstein, »The sciences«, 57.

7. Thomas S. Kuhn, De vetenskapliga revolutionernas struktur (Stockholm: Bokförlaget Thales, 1992), 128.

8. James W. McAllister, Beauty and revolution in science (Ithaca: Cornell University Press, 1999), 125–140.

9. McAllister, Beauty and revolution, 163–182.

10. McAllister, Beauty and revolution, 39–59.

11. Se Peter Kivy, »Science and aesthetic appreciation«, Midwest Studies in Philosophy 16 (1991): 185. Se även motexempel som Scott F. Gilbert och Marion Faber, »Looking at embryos: the visual and conceptual aesthetics of emerging form«, i The elusive synthesis: aesthetics and science (Dordrecht: Springer, 1996), 125–151. Den senare artikeln framställer embryologin som bärare av en delvis romantisk estetik, där holism, komplexitet och mångfald är positiva estetiska värden.

12. Ulianov Montano, Explaining beauty in mathematics: An aesthetic theory of mathematics (New York: Springer Science & Business Media, 2013), 45–56.

13. Milena Ivanova, »Poincaré’s aesthetics of science«, Synthese 194.7 (2017), 2581–2594 DOI:10.1007/s11229-016-1069-1.

14. Glenn G. Parsons och Alexander Rueger, »The epistemic significance of appreciating experiments aesthetically«, The British Journal of Aesthetics 40 no.4 (Oktober 2000): 407–423.

15. Catherine Z. Elgin, »Fiction as thought experiment«, Perspectives on Science 22 no. 2 (2014): 221–241.

16. Derek D. Turner, Paleoaesthetics and the Practice of Paleontology (Cambridge: Cambridge University Press, 2019).