בחיפוש אחר ההסבר המושלם
בהינתן כמה הסברים אפשריים לתופעה מסוימת או לאירוע מסוים אנו נוטים לבחור את ההסבר שנראה לנו הטוב ביותר. ואולם מהם הקריטריונים לקביעת היותו של הסבר טוב יותר?
מי שאינו בקיא במאפייני ההתפתחות המדעית במאות השנים האחרונות עשוי לקבל את הרושם המוטעה שמדובר בגידול ידע מתמיד, בגילויים חדשים שמתווספים לישנים ומעשירים בהתמדה את תמונת העולם המדעית שלנו. אולם האמת שונה לחלוטין.
ההתפתחות המדעית אינה לינארית אלא תזזיתית למדי: לעתים קרובות גילויים חדשים אינם מתיישבים עם מסקנות שנתקבלו מגילויים קודמים, ועקב כך השערות ישנות מופרכות ואחרות תופסות את מקומן.
לעתים תיאוריות שלמות מתמוטטות כמו בניין קלפים ובמקומן מוצעות תיאוריות חדשות (כפי שתורת היחסות החליפה את המכניקה הניוטונית), ואף אלו עשויות לקרוס בהמשך תחת כובד משקלן של ראיות חדשות.
נוסף על כך, פעמים רבות מוצעות כמה תיאוריות כדי להסביר אותה תופעה, ותיאוריות אלו, שלרוב אינן מתיישבות זו עם זו, עשויות להתחרות ביניהן לאורך שנים עד ששיקולים שונים יביאו להעדפתה של אחת מהן על פני האחרות.
במקרים רבים אף אין הסכמה גורפת בקהילה המדעית לגבי איזו מהתיאוריות טובה יותר, ובהיעדר די ראיות להטות את הכף לטובת אחת מהן, הטיעונים בעד או נגד תיאוריה מסוימת מסתמכים על עקרונות מטאפיזיים או אסתטיים, ולעתים אף על אמונה אישית.
כך, למשל, איינשטיין, שהתקשה לקבל את אי-הדטרמיניזם של הטבע שנובע מתורת הקוואנטים, כתב לאחד מעמיתיו: "נראה שקשה להציץ בקלפיו של האל, אבל זה שהוא משחק בקוביות ומשתמש בשיטות 'טלפתיות'... זהו משהו שאינני יכול להאמין בו אף לרגע אחד."
הסברים מתחרים
במצב שבו מוצעים כמה הסברים אפשריים לתופעה מסוימת או לאירוע מסוים, המדע נוקט עיקרון שמכונה "היסק להסבר הטוב ביותר". משמעותו של עיקרון זה היא, שאם אפשר להסביר תופעה מסוימת ביותר מדרך אחת, אזי רוב הסיכויים שההסבר הטוב ביותר (על פי קריטריונים שנבחן בהמשך) הוא גם ההסבר האמיתי.
אין הדבר שונה בהרבה מהאופן שבו אנו מבכרים הסבר אחד על פני אחרים ביום-יום. כך, למשל, אם אני מתארח בבית חברים, ומבחין ברסיסי זכוכית שבורה על רצפת המטבח, אוכל לשער כמה הסברים לעובדה זו:
1. רסיסי הזכוכית הם תוצאה של כלי זכוכית שנשבר שם לפני זמן קצר.
2. רסיסי הזכוכית נשאר על רצפת המטבח עוד מאז שחברי קבלו לידיהם הבית.
3. חברי פיזרו במכוון את רסיסי הזכוכית על רצפת המטבח לקראת הגעתי.
4. אין רסיסי זכוכית על הרצפה. אני רואה דברים שאינם באמת שם.
בנסיבות אלו או אחרות כל אחד מהסברים אלו עשוי להיות אמיתי: הסבר 2 עשוי להיות ההסבר הנכון אם חברי קיבלו לידיהם את הבית מוקדם יותר באותו יום, ועדיין לא הספיקו לנקותו; הסבר 3 עשוי להיות הנכון אם אני יודע שחברי נוהגים להתל באופן זה באורחיהם; וההסבר הרביעי עשוי להיות הנכון אם אני מודע להיותי נתון להשפעתו של סם מעורר הזיות.
ואולם בתנאים רגילים נראה שלהסבר הראשון יש הסיכוי הרב ביותר להיות ההסבר האמיתי, אף שאינני יכול להיות משוכנע בכך לחלוטין.
כמובן שייתכן גם שאף אחד מהסברים אלו אינו ההסבר הנכון, כך שהשימוש בעקרון ה"היסק להסבר הטוב ביותר" מוגבל לאוסף ההסברים העומדים לרשותי, והוא אינו כלי למציאת ההסבר הטוב ביותר באשר הוא. כך גם במדע.
לשאלות כמו: "מדוע נכחדו הדינוזאורים?" או "כיצד נוצר הירח?" או "מדוע היקום מאיץ את התפשטותו?" הוצעו הסברים מסוגים שונים, והגם שלאף אחת משאלות אלו אין תשובה ודאית, הרי מדענים נוטים להעדיף מתוך מבחר ההסברים הזמינים את זה שסיכוייו להיות נכון הם הגבוהים ביותר. אולם מהם הקריטריונים להיותו של הסבר מסוים טוב יותר מהסבר אחר?
הקריטריונים להסבר טוב יותר
העדפת הסבר מדעי מסוים על פני הסבר אחר, או תיאוריה מסוימת על פני תיאוריה אחרת, נעשית בדרך כלל על בסיס כמה קריטריונים, שלפחות אחדים מהם מעוררים קשיים, ואלה הם:
דיוק – אם תיאוריה מסוימת מספקת ניבויים מדויקים יותר מתיאוריה אחרת, אזי הנטייה היא להעדיף את התיאוריה המדייקת יותר. כך, למשל, מסוגלת תורת היחסות לנבא טוב יותר מהמכניקה של ניוטון את הקינמטיקה של גופים הנעים במהירויות גבוהות ואת הדינמיקה של גופים הנמצאים בכבידה גבוהה.
בשל כך מועדפת כיום תורת היחסות על פני המכניקה של ניוטון, אף שזו האחרונה אינטואיטיבית יותר ופשוטה יותר. הדבר נראה אולי מובן מאליו, אולם ויתור על תפישת המרחב והזמן הנאיבית ששלטה בפיזיקה במשך מאות שנים לא היה דבר של מה בכך.
תורת היחסות הציעה תפישת מרחב וזמן מאוד לא אינטואיטיבית, ובשל כך לא אומצה מיד על-ידי הקהיליה המדעית. רק העובדה שניבוייה נתגלו כמדויקים באותם מקומות שהמכניקה הניוטונית נכשלה הביאה בסופו של דבר לקבלתה.
כלליות – תיאוריה שמסוגלת להסביר כמה תופעות נחשבת לטובה יותר מאשר תיאוריות שמספקות הסברים אד הוק. כך, למשל, הצליחו חוקי המכניקה של ניוטון להסביר גם את עקרונות התנועה של גופים על כדור הארץ, כולל נפילה חופשית (חוקים שגילה גליליאו), וגם את תנועתם המסלולית של גופים שמימיים (חוקי קפלר). עובדה זו הביאה לביסוס המודל ההליוצנטרי וקיבעה את המכניקה הניוטונית כתיאוריה המועדפת במשך למעלה משלוש מאות שנה.
כימות – במדעים כמו פיזיקה וכימיה, הסברים מילוליים שאינם מלווים בתיאור מתמטי (משוואות, נוסחאות וכיוצא באלו) נחשבים להסברים זמניים בלבד, ורק תיאור מתמטי מלא של התופעה המוסברת ייחשב להסבר מספק.
מחפשים הסבר מדעי (צילום: Index open)
מנגנון – הסבר סיבתי, שמציע מנגנון המתאר את האופן שבו תופעה מסוימת נגרמת, מועדף על פני הסבר החסר מנגנון כזה. בתחילת המאה ה-20 הציע הגאופיזיקאי אלפרד וֶגֶנר (Wegener) כי היבשות היו בעבר הרחוק יבשת אחת, וזו התפצלה לכמה יבשות שהתרחקו זו מזו בקצב אטי (בתהליך שמכונה "נדידת יבשות").
וגנר סבר שיש בהנחה זו כדי להסביר את ההתאמה בקווי החוף כמו גם התאמות בתצורות גאולוגיות ובמאובנים של היבשות השונות, אולם טענתו נתקבלה בספקנות רבה משום שלא היה ביכולתו להציע מנגנון סביר לתופעה:
וגנר הציע את האפשרות שהתופעה נגרמת על-ידי סיבוב כדור הארץ סביב צירו, אולם חישובים הראו שהשפעת סיבוב כדור הארץ אין בה די כדי לגרום לתופעה. רק באמצע המאה ה-20, כאשר הוצע מנגנון לנדידת היבשות המבוסס על לוחות טקטוניים, אימצה הקהיליה המדעית את התיאוריה של וגנר.
איחוד – כאשר אפשר לאחד כמה תופעות תחת תיאוריה אחת, תיאוריה זו נחשבת כבעלת כוח הסברי רב יותר מאשר כל אחת מהתיאוריות הנפרדות המסבירות תופעות אלו. כך, למשל, אפשר להסביר את תופעות התרמודינמיקה באמצעות חוקי המכניקה תחת ההנחה שטמפרטורה אינה אלא ממוצע האנרגיה הקינטית של מולקולות.
היכולת להכניס את התרמודינמיקה תחת קורת הגג של המכניקה, מוסיפה לכוחה ההסברי של זו האחרונה, מבססת את מעמדה, ומביאה לדחיית תיאוריות מתחרות, שמסוגלות לספק הסברים חלקיים בלבד.
ודוגמה אקטואלית מחזית המחקר הפיזיקלי: תורת היחסות ותורת השדות הקוואנטיים, שהן שתי התורות הפיזיקליות המובילות כיום, מסתמכות על הנחות יסוד שונות, ומספקות הסבר לתופעות בקני מידה שונים:
תורת היחסות מסבירה את התנהגותם של גופים מאקרוסקופיים, ותורת השדות הקוואנטיים מתארת את התנהגות החלקיקים האלמנטריים. השילוב ביניהן במתכונתם הנוכחית הוא בלתי אפשרי, ועל-כן נעשים כיום מאמצים קדחתניים כדי למצוא תיאורית על, כזו שתוכל לאחד את שתיהן (ואשר תהיה בבחינת "התיאוריה של הכול").
בחינוּת – תיאוריה מדעית נדרשת להיות נתונה לבחינה אמפירית, כלומר, שאפשר יהיה לבצע ניסויים או תצפיות שיאששו או שיפריכו אותה. אם לתיאוריה מדעית יש כוח הסברי אך היא אינה בחינה, אזי אין היא בעלת ערך מדעי רב ויש אף שלא יראו בה כלל תיאוריה מדעית.
חזית המחקר של הפיזיקה המודרנית עשירה מאוד בתיאוריות הנוגעות למרכיבי היסוד של החומר ואף ליקום כולו, ואף שיש ביכולתן של תיאוריות אלו להסביר דברים רבים, הקהיליה המדעית אינה מקבלת אותן כהסברים מספקים, אלא כרעיונות מעניינים בלבד.
קריטריונים לבחינת הסבר מדעי: דיוק, כלליות, כימות, לכידות, מנגנון, יופי, בחינות, איחוד ופשטות (צילום: Index Open)
לכידות – הסבר שמתיישב עם הסברים מקובלים אחרים, ובשילוב איתם אף יכול להסביר תופעות נוספות הוא הסבר מועדף. כך, למשל, הטענה שהתנהגות בלתי-שפויה של אדם נובעת מכך שישות זדונית השתלטה עליו ("נכנס בו השד") אינה מתיישבת עם תובנות המדע המודרני, אשר אינו עושה שימוש הסברי בישויות על-טבעיות. לכן, הסברים אחרים, המתבססים למשל על פתולוגיה של המוח יועדפו על פני הסבר זה.
פשטות – נוכחנו שתורת היחסות מועדפת על פני המכניקה הניוטונית כהסבר לתנועת גופים אף שזו האחרונה פשוטה יותר, וזאת משום שתורת היחסות מניבה ניבויים מדויקים יותר בנסיבות מסוימות.
ואולם כאשר לשתי תיאוריות מתחרות יש אותו כוח ניבויי, מדענים נוטים להעדיף את התיאוריה הפשוטה יותר. קריטריון זה להעדפת הסברים מעורר כמה בעיות: ראשית, מהם הקריטריונים לפשטות? הנטייה לרוב היא להעדיף תיאוריות שמשתמשות בפחות הנחות יסוד ובפחות מושגי יסוד (עיקרון שנקרא "התער של אוקאם"); אולם מספרם של אלו תלוי לעתים באופן ניסוח התיאוריה.
תיאוריה אף עשויה להיות פשוטה יותר או מסובכת יותר בהתאם לכלים המתמטיים שבהם משתמשים. בעיה נוספת לגבי קריטריון זה היא בעיית ההצדקה: האם זה מוצדק להניח שחוקי הטבע הם פשוטים, בייחוד לאור העובדה שניסוחם המתמטי הוא לעתים כה מסובך? ובכן, הטעם להעדפת הסברים פשוטים וחסכוניים הוא ניסיון העבר.
הניסיון מראה שכשהידע שלנו גדל אנחנו מצליחים לפשט תיאוריות ולהסביר תופעות באופן חסכני יותר. אלא שהדבר מחזיר אותנו לבעיית האינדוקציה, שלפיה ההצדקה להסתמך על ניסיון העבר היא מעגלית:
אנו מסתמכים על ניסיון העבר משום שניסיון העבר מראה שזה נכון לעשות זאת. העדפתם של הסברים פשוטים מעוגנת בדרכי עבודתם של מדענים, אך הצדקתו התיאורטית של קריטריון זה בעייתית.
יופי – תיאוריות "יפות" מועדפות על פני תיאוריות מתחרות "יפות פחות", וגם כאן אנו נתקלים באותם קשיים שנתקלנו בקריטריון הפשטות: מצד אחד הקושי לאפיין את המושג הסובייקטיבי "יופי", ומצד שני בעיית ההצדקה של קריטריון זה.
לעתים היופי של תיאוריה נובע מפשטותה, ולעתים מהסימטריה שבאה בה לידי ביטוי, אבל אין זה פשוט למצוא מאפיינים כלליים לכל מה שמדענים יראו אותו כ"יפה". ומה מבטיח שהטבע הוא "יפה"? האם יש הצדקה להניח זאת? נראה שגם במקרה זה יש הסתמכות על נסיון העבר, ובמידה מסוימת גם על הנטיות האסתטיות של מדענים.
מהי השאלה ומיהו השואל?
למושג "הסבר נכון" יש גם פן אפיסטמולוגי, הכולל התייחסות לשואל עצמו ולכוונת השאלה. אם מישהו שואל מדוע הכספית עולה במדחום שמתחמם, הרי התשובה הסבירה תהיה לרוב: משום שהתחממות הכספית מביאה להתפשטותה. אולם אפשר שהשואל מכיר הסבר זה, והתכוון בעצם לשאול מדוע במדחום שמתחמם הכספית (שמתפשטת) עולה במקום לנפץ את הזכוכית.
במקרה כזה ההסבר הנכון צריך לכלול פרטים לגבי חוזק הזכוכית ועוביה וקיום ריק מעל הכספית. כך גם ההסבר לשאלה "מדוע פני הים עולים?" אם השאלה נשאלה על-ידי אדם שחושש שמדובר בצונאמי, אזי ההסבר הנכון יהיה: "משום שזו שעת גאות". ואולם אם אותו אדם מכיר את מחזוריות הגאות והשפל המקומית, אך רוצה להבין את הגורם לה, ההסבר יהיה בעל אופי מדעי ויכלול פרטים לגבי כוח הכבידה ותפקידי השמש והירח בגרימת תופעה.
ולבסוף: הסבר טוב הוא הסבר שמביא בחשבון לא רק את הכוונה שמאחורי השאלה אלא גם את השואל עצמו. אם התשובה לשאלה "איך לחיצה על המפסק מפעילה מכשיר" הוא הסבר פיזיקלי הכולל מושגים כמו "מתח", "זרם" ו"אלקטרונים", זהו מן הסתם הסבר טוב לנער סקרן, אולם הסבר גרוע לילד בן שלוש.
ולסיכום, בסך הכול לכל תופעה או אירוע אפשר לספק כמה הסברים, וכשם שביום-יום אנו מפעילים את שיקול דעתנו כדי לבחור את ההסבר הזמין הטוב ביותר, כך גם מדענים, לנוכח מספר הסברים אפשריים, מפעילים שיקול דעת (בהתאם לקריטריונים שהוצגו לעיל) ומאמצים את זה שסיכוייו הם הגבוהים ביותר להיות ההסבר הנכון: זהו "ההיסק להסבר הטוב ביותר".
ד"ר מריוס כהן מלמד פילוסופיה באוניברסיטת בן-גוריון.
הכתבה התפרסמה בגיליון מרץ של המגזין "גליליאו".
לפנייה לכתב/ת 
