FEL202U-BİLİM FELSEFESİ
Ünite 4: Bilimsel Teorilerin Yapısı
Giriş
Bu ünitede amaçlanan, “bilimsel teori” kısaca “teori” kavramını ortaya koymaktır. Bir teori bilimsel yasalardan oluşur. Bu nedenle ünitenin birinci bölümünde kısaca bilimsel yasalar incelenecektir.
Ünitenin ikinci bölümünde ise;
• Bilimsel teorilere ilişkin teorilerin sözdizimsel yaklaşımı ve • Teorilerin anlambilimsel yaklaşımı olmak üzere iki yaklaşım ele alınacaktır.
Bilimsel Yasalar
Gözlem Terimleri ve Deneysel Yasalar
Herhangi bir bilim dalında güdülen amaç, o dalın konusuna giren olguların bilgisine erişmek ve bu olguları açıklamaktır. Öte yandan olguların açıklanması düzenlilikler yardımıyla, düzenliliklerin açıklaması da daha genel düzenlilikler yardımıyla yapılabilmektedir.
Evrenin her yerinde her zaman geçerli olan düzenliliklere yasa, yasaları dile getirebilecek nitelikte önermelere de yasa-görünümlü önerme denildiği daha önce ifade edilmişti. Belli bir bilim dalının konusuna giren yasalar bir bilimsel teori, kısaca teori, çerçevesinde dizgeleştirilir. Böylece yasaların birleştirici modeline göre bir arada açıklanıp daha iyi anlaşılmaları sağlanmış olur.
Teorik Terimler ve Teorik Yasalar
“Gözlem terimi” ile “teorik terim” ayrımı “gözlemlenebilir” ile “gözlemlenemez” ayrımına koşuttur. Oysa bu son ayrım tartışmalıdır. Gerçekçilik karşıtlığını benimseyen bilim felsefecileri yalnız duyu organlarıyla gözlem aygıtı kullanmadan doğrudan algılanan nesne ve özelliklerin gözlemlenebilir olduğunu ileri sürerler.
Hiçbir gözlem aygıtıyla ilkece saptanamayan bir özellik bilimsel bir özellik olamaz.
Dolayısıyla gözlemlenebilirlik, herhangi bir gözlem aygıtıyla saptama anlamına gelseydi, tüm bilimsel özellikler gözlemlenebilir özellik, tüm bilimsel terimler de gözlem terimi sayılırdı. Gözlemlenebilir-gözlemlenemez ayrımını kabul eden bilim felsefecilerinin çoğu yalın gözlem aygıtlarıyla saptanabilen nesne ve özellikleri gözlemlenebilir, elektron mikroskobu gibi karmaşık aygıtlarla saptanabilen nesne ve özellikleri gözlemlenemez saymaktadır.
Belli bir teorinin ilişkin olduğu gözlemlenemezleri gösteren terimlerin, o teoriye ait teorik terimler olduğu söylenir. Örneğin “molekül”, “molekül kütlesi”, “molekül hızı”, “molekül kinetik enerjisi” ve “molekül sayısı” kinetik gaz teorisine ait teorik terimlerdir.
İçinde geçen mantıksal-olmayan terimlerinin tümü teorik terim olan önermeye teorik önerme denir. Buna göre teorik önermelerde hiçbir gözlem terimi bulunamaz. Dolayısıyla teorik önermeler gözlemlenebilirlere değil
gözlemlenemezlere ilişkin önermelerdir. Teorik önermelerin dile getirdiği yasalara teorik yasa denir.
Yasa-Görünümlü Önermeler
Bilim insanları bilgisine eriştikleri yasaları bilim diline ait yasa-görünümlü önermelerle dile getirirler. Her yasa evrendeki bir düzenliliktir, ama her düzenlilik bir yasa değildir. Bilgisine erişilen bir düzenliliğin yasa olduğunu saptamak için o düzenliliği dile getiren önermenin bir yasa-görünümlü önerme olup olmadığına bakılır. Bu kavramın başlıca özellikleri şunlardır:
• Herhangi bir yasa-görünümlü önerme doğru ise bir yasayı gösterir. Bir yasayı gösteren önermeye de, daha önce belirtildiği gibi, yasa-önermesi denir. • Her yasa-görünümlü önerme (ister doğru ister yanlış olsun) tümel-koşullu önerme biçimindedir. • Hiçbir yasa-görünümlü önermenin kapsamı yalnız bir veya yalnız belli sonlu sayıda nesne dizgesine, zaman anına veya uzay yerine sınırlı değildir.
Bilimsel Teoriler
Her bilimsel teori, kısaca teori, aksiyom veya postulat olarak adlandırılan yasa-görünümlü önermeler içerir. Teorinin aksiyomları, doğru olduklarında, ilgili bilim dalının temel yasalarını ifade ederler. Buna göre, aksiyomlardan tümdengelimsel çkarımla türetilebilen yasa-görünümlü önermeler, bilim dalının öbür yasalarını ifade ederler. Teoriler genellikle gözlemlenemez nesne dizgelerine ve bunların özelliklerine de ilişkindir. Dolayısıyla aksiyomlarda teorik terimler geçer.
Bilim felsefecileri teorilere yapıları bakımından;
• Biri sözdizimsel (sentaktik), • Diğeri anlambilimsel (semantik) olmak üzere iki farklı biçimde yaklaşmışlardır.
Sözdizimsel yaklaşımda her teori aksiyomlar (postulatlar) ile onlardan türetilebilen önermelerden oluşan aksiyomlaştırılmış dizgeden başka bir şey değildir.
Anlambilimsel yaklaşımda ise her teori aksiyomlar ile onlardan türetilebilen önermelerin yanı sıra teorinin konusu olan nesne dizgeleri ile bunların özelliklerini temsil eden model denilen matematiksel yapılar içerir.
Her iki yaklaşımda teori kurmanın başlıca amaçları;
• Önceden bilinen deneysel yasaları açıklamak, • Daha önce bilinmeyen deneysel ya da teorik yasaları ortaya çıkarmak ve • Daha önce bilinmeyen yalın olgulara ve/veya (deneysel ya da teorik) yasalara ilişkin öndeyilerde bulunmaktır.
Bilimsel Teorilerin Sözdizimsel Yaklaşımı
Bilimsel Teorilerin Sözdizimsel Yaklaşımı, XX. yüzyılın ilk yarısında mantıkçı empirist bilim felsefecileri
tarafından geliştirilmiştir. Genellikle gerçekçilik karşıtlığı görüşünü benimseyen bu felsefeciler bilimin konusu olan nesne dizgeleri ile onlara ilişkin özellikleri, olayları ve olguları, daha önce belirttiğimiz gibi, gözlemlenebilir ve gözlemlenemez olmak üzere iki kategoriye ayırıp yalnız gözlemlenebilir kategorisine ait bireylerin var olduğunu ileri sürmüşlerdir. Gözlemlenebilirleri gösteren terimler gözlem terimidir. Öte yandan bilimde sözü edilen “molekül”, “atom”, “elektron”, “proton”, “nötron” gibi en azından dolaysız olarak gözlemlenebilirleri göstermeyen terimler de teorik terimlerdir.
Mantıkçı empiristlere göre, teorik terimler ile gözlem terimleri arasında kurulan bağlantılar, teorik terimlerin kısmen yorumlanmasını sağlar. Söz konusu bağlantılar, bağlantı postulatları aracılığıyla olur. Bağlantı postulatları, içinde hem teorik terimler hem de gözlem terimleri geçen önermelerdir. Yorumlama, anlam verme demektir. Teorik terimlerin, bağlantı postulatlarına dayanarak kısmen yorumlanması, o terimleri tam anlamlı değil de kısmen anlamlı kılar. Teorik terimleri kısmen yorumlanmış olan teorilere kısmen yorumlanmış teoriler denir.
Genel olarak Θ ile gösterdiğimiz belli bir kısmen yorumlanmış teori şu öğelerden oluşur:
• Teorinin dili • Teorik postulatlar • Teorinin bağlantı postulatları (correspondence postulates) • Teorinin açıklamaları ve öndeyileri
Teorinin Dili
Teorinin dili, teorinin terimleri ile bu terimlerden oluşan önermeleri kapsar. Teorinin terimleri;
• Mantıksal terimler ile • Mantıksal-olmayan terimler
olmak üzere ikiye ayrılır.
Mantıksal terimler, bir yandan “değil”, “ve”, “veya”, “ise”, “bütün”, “bazı” gibi temel mantık değişmezlerini, öbür yandan teoride kullanılması gereken tüm matematiksel terimleri kapsar.
Mantıksal-olmayan terimler, daha önce belirtildiği gibi;
• Gözlem terimleri ile • Teorik terimler
olmak üzere ikiye ayrılır.
Teorik Postulatlar
Bir teorinin teorik postulatları, o teorinin diline ait teorik önermeler olup, diğer teorik önermelerden türetilemez. Öte yandan bu diğer teorik önermeler, teorik postulatlardan tümdengelimsel çıkarımlarla türetilebilir.
Bağlantı Postulatları: Bağlantı postulatları, daha önce belirtildiği gibi, içinde hem teorik terimler hem de gözlem terimleri geçen önermeler olup teorik terimlere dolayısıyla da teorik önermelere kısmi bir anlam verir. Bu nedenle
teorik terimler, tam anlamlı olan gözlem terimlerinin tersine, daha önce belirtildiği gibi, ancak kısmen anlamlıdırlar. Bağlantı postulatlarına karma teorik önerme diyebiliriz. Böylece teorik postulatların salt teorik önermeler, bağlantı postulatlarının da karma teorik önermeler olduğunu söyleriz.
Teorinin Açıklamaları ve Öndeyileri
Teorinin teorik postulatları ile bağlantı postulatları bir arada teorinin postulatlarını veya başka bir deyişle teorinin aksiyomlarını oluşturur. “Postulat” sözcüğü teorilerin sözdizimsel yaklaşımını ortaya koyan mantıkçı-empirist bilim felsefecileri tarafından kullanılmıştır. Ancak bilim insanları bu felsefeciler tarafından “postulat” olarak nitelenen bilimsel önermeleri “temel yasa” veya “aksiyom” olarak nitelemişlerdir.
Daha önce belirttiğimiz gibi teorinin amaçları;
• Önceden bilinen deneysel yasaları (birleştirici açıklama biçiminde) açıklamak ve • Önceden bilinmeyen deneysel veya teorik yasaların ve/veya olguların var olduğunun öndeyisinde bulunmaktır.
Bu açıklamalardan ve öndeyilerden her biri teorinin diline ait bir önermeyle dile getirilir. Böyle bir önerme;
• Birinci durumda bir açıklama-önermesi, • İkinci durumda ise bir öndeyi önermesidir.
Her açıklama-önermesi ya da öndey önermesi;
a. Teorinin aksiyomlar›ndan (yani teorik postulatlar ile bağlantı postulatlarından) ve b. Teorinin diline ait önceden doğrulanmış gözlem önermelerinden tümdengelimsel çıkarımlarla türetilebilmelidir.
Teorilerin Anlambilimssel Yaklaşımı
Teorilerin anlambilimsel yaklaşımını benimseyen görüşte teori aksiyomlaştırılmış önermeler dizgesinin yanı sıra, matematiksel yapılar olan modeller kapsamaktadır. Önce “model” kavramını genel olarak ele alalım.
Model, gerçek (yani evrende var olan) bir nesne dizgesini ve/veya özelliklerini temsil eden maddesel ya da matematiksel bir nesnedir. Örneğin biyolojide DNA molekülünün yapısını temsil eden metal parçalarından yapılmış nesne DNA molekülünün bir maddesel modelidir. Buna karşılık tek-atomlu Helyum-4 gaz molekülü topluluğunun noktasal tanecikler olarak temsil edilmesi, evrende var olan gerçek nesne dizgeleri sayılan bu molekül topluluğunun bir matematiksel modelini oluşturur. Bu matematiksel modeli teorilerin sözdizimsel yaklaşımına ilişkin önceki bölümde ele almamızın gerekçesi, örnek olarak seçtiğimiz kinetik teorinin postulatlarını okuyucu için anlaşılır kılmaktı. Yoksa bu modelin sözdizimsel yaklaşımda hiçbir işlevi yoktur. Bu yaklaşımın sözdizimsel olarak adlandırılması da tam bu nedenden ötürüdür. Buna karşılık bu bölümde
incelediğimiz anlambilimsel yaklaşımda matematiksel modellerin temel bir işlevi vardır.
“Model” kavramını aydınlatmak amacıyla tek postulatı (5**), yani ideal gaz yasası, olan teoriyi ele alıyoruz. Bu teoriyi “ideal gaz teorisi” olarak adlandırıp θ ile gösteriyoruz. θ teorisinin konusu olan ideal gaz kitlelerinin kimyasal olarak saf olduklarını, dolayısıyla her birinin MA gibi belli bir mol kütlesi olduğunu var sayıyoruz.
İdeal gaz kitlelerini temsil eden modelleri tanımlamak için, önce (geçmişte şimdiki zamanda veya gelecekte) var olan tüm ideal gaz kitlelerini sıralayarak her birine belli bir sıra sayısı verilir. Buna göre a gaz kitlesinin sıra sayısı a– ile gösteriyoruz. a– sayısının a ideal gaz kitlesini temsil
ettiğini söyleyeceğiz.
Bir teorinin doğru olması için, bu teorinin herhangi bir uygulamasını temsil eden model, bu teorinin temel yasasını ya da öbür yasalarını yerine getirmesi gerekir. Örneğin eğer ideal gaz teorisi doğru ise, ideal gaz teorisinin herhangi bir uygulamasını temsil eden model, belirtilen zaman aralığında ideal Gaz Yasasını yerine getirir.