הקפיצות הלוגיות בתגליות המדעיות

פרנסיס בייקון (1626-1561), שהיה משפטן לפי הכשרתו, תרגם את חוקי הראיות שהיו מקובלים בימיו במשפט האנגלי לשיטה בחקירה מדעית. בעשותו זאת, הוא קעקע את הלמדנות האריסטוטלית שהעדיפה פרשנויות והסתמכות על סמכויות על פני ניסויים ותצפיות. בייקון נחשב לאבי השיטה הניסויית במדע. אם נקבל את רעיון הגישה הניסויית בפשטותה, נחשוב שהידע המדעי מתגלה רק בתצפיות ורק על ידי תצפיות, ולא היא.

בלימודיי בפילוסופיה של המדע באוניברסיטה העברית בירושלים בשנות ה-50, למדתי שבהבנת תיאוריות מדעיות, צריך להבחין בין שני סוגי מושגים (רעיונות) – בין מושגים תצפיתיים לבין מושגים היפותטיים. מושגים תצפיתיים הם רעיונות הנגזרים מתצפיות ומוגדרים על ידי תצפיות או על ידי מושגים תצפיתיים. לדוגמה, מושג ליקוי החמה וכמוהו מושג ליקוי הירח הם מושגים תצפיתיים. גם מעבר נוגה על פני השמש הוא מושג תצפיתי. מושגים היפותטיים הם רעיונות שאינם מוגדרים ממושגים תצפיתיים, אם כי תפקידם לספק הסברים לתופעות המתגלות בתצפיות, כמסקנות שנבחנות על ידי תצפיות. התבהר לי שמושגים מדעיים חשובים רבים התחילו את דרכם במדע על ידי פתיחת צוהר לחלקים של התופעות המדעיות שאינם ניתנים לתצפית אך בכל זאת, מושגים אלה, מסבירים אותן בדרכים מפתיעות שאינן ניתנות לתצפית.

הדוגמה ההיסטורית הידועה ביותר למושג היפותטי הייתה, למעשה, מושג המסלול של כוכבי הלכת. אנו לא יכולים לראות את המסלולים הללו עצמם, ולכן, עד לקפלר ואפילו עד לאיינשטיין, המדענים לא ידעו בבירור מהו המסלול המדויק של כל כוכבי הלכת במערכת השמש שלנו. הדוגמה הבאה היא ייסוד האופטיקה הגיאומטרית (בידי איבן אל-היית'ם שנולד בערך בשנת 965 ונפטר בשנת 1040) כמבוססת על ההנחה בדבר קיומן של קרני אור ישרות היוצאות ממקורות אור ומוחזרות על ידי עצמים שונים בדרכן אל עינינו. את מקורות האור ואת העצמים המוארים אנו יכולים לראות. אנו לא יכולים לראות, לא את האור עצמו ולא את קרניו, כי הראייה, כך הסביר אל-היית'ם לראשונה, נוצרת מקליטת קרני האור ברשתית בעיניים. כך הומצאה גם הלשכה האפלה שאחרי שנים הייתה הבסיס להמצאת המצלמה האופטית.

גילוי הגנים (על ידי גרגור מנדל בסוף המאה ה-19) התחיל בתצפיות על תכונות של השתלשלות של דורות של צמחי אפונה ריחנית בתקופה שהגנים עצמם לא היו ניתנים לצפייה. כך נוצרה הגנטיקה. גילוי האטומים והמולקולות, בכימיה דווקא, התחיל בתצפיות על תכונות של תהליכי הרכבה של תרכובות כימיות ובמדידות שלהן (כמו "חוק המנות השלמות" שנוסח לראשונה על ידי ז'וסף פרוסט בשנת 1806 והוסבר על ידי ג'ון דאלטון שכבר בשנת 1803 קידם את התורה האטומית של החומר), בשעה שלא היה סיכוי לצפות לא באטומים ולא במולקולות. תופעות רבות הוסברו לראשונה על ידי התורה האטומית של החומר, מלבד חוק המנות השלמות: מושג היסוד הכימי, מושג המשקל האטומי, מושג הערכיות של יסודות שונים, ההבדל בין תערובת לתרכובת כימית ותופעת האיזוטופים, ועוד.

הדוגמה של התגלית של דאלטון ממחישה היטב את עוצמת התגלית המדעית. חוק המנות השלמות מתאר את יחסי הכמויות של חומרים היוצרים בתרכובת חומר חדש. למשל חמצן ומימן ביצירת מים. החוק ניתן לבדיקה תצפיתית וכל תוכנו הוא כזה. ההשערה האטומית איננה ניתנת לבדיקה ישירה על ידי תצפיות וגילויה היה הישג מדעי מרשים.

אם כך, התפתחויות מרשימות רבות במדעי הטבע נבעו כהשערות שאינן ניתנות לתצפית ואולם בדיקתן המדעית התאפשרה מבדיקת המסקנות התצפיתיות שלהן בהסברים על תופעות רבות. פירושו של דבר שבמדע הניסיוני היה מקובל מראשיתו לחרוג מתוכני התצפיות כי השערות כאלה אפשרו לנבא ולהסביר טווח רחב של תצפיות גם מבלי שהן בעצמן תהיינה מסקנות פשוטות של נתוני התצפיות.

כפי שכתבתי בתחילת המאמר, על המושגים ההיפותטיים למדתי בתוכנית הלימודים לתואר ראשון "היסטוריה ופילוסופיה של המדעים" מסוף שנות ה-50 באוניברסיטה העברית בירושלים. תוכנית זאת הייתה חדשנית והמורה המוביל בה היה פרופ' יהושע בר-הלל ז"ל (1975-1915). מושגים אלה נתפסו אז כחלק מהבנת מהות התיאוריות המדעיות.

לאחר שחזרתי ארצה בשנת 1969 מלימודיי לתואר שלישי נפל לידי לקט מאמרים נבחרים מ"מחשבות" בהוצאת י.ב.מ. ישראל בע"מ (משנת 1967) בעריכת צבי ינאי ובו נכלל דיווח על ריאיון עם מורי פרופ' יהושע בר-הלל "מבט חדש על מותר האדם מן המחשב". בריאיון זה הצהיר בר-הלל כי היכולת האנושית לבחון תצפיות וליצור מתוכן מושגים היפותטיים שאינם ניתנים להגדרה על ידי התצפיות, היא יכולת אנושית יצירתית מפתיעה המקבילה בעוצמתה ליכולת למידת שפת אם.

בר-הלל ניסח את תובנתו כך: "וכאן מתעוררת שאלה: מכיוון שאנו יודעים לפתח תורות חדשות המכילות מונחים שאינם ניתנים לפירוש – גם המחשב צריך לדעת עקרונית לעשות את זה. וזה נכון. אבל אח"כ באה ההנחה השנייה: מכיוון שהמחשב מסוגל לכך עקרונית – תפתח בתוכנית מחקר למצוא את הדרך. אך זו הבעיה החמורה השולטת בכל התחום הזה של אינטליגנציה מלאכותית: מזה שאתה יכול לעשות משהו באופן עקרוני לא נובע דבר, גם אם אתה משקיע זמן, כסף ומרץ. … מה שעדיין מגזימים בהערכת המחשב ביכולת שלו לבדוק ולאמת תורות מדעיות חדשות. גם אני באופן אישי תליתי בזה הרבה תקוות, אבל בעקבות מחשבותיי האחרונות אני מפקפק בכך יותר ויותר…" (שם, בעמ' 47).

בין שמדובר ביכולת הנדירה שיש ליחידי סגולה, בפיתוח תורות מדעיות חדשות, על ידי עקיפת התצפיות וחשיבה בכיוון המנוגד לכיוון הסקת מסקנות, לגילוי הנחות חדשות, ובין שמדובר ביכולת השכיחה שיש לרובנו, שהצלחנו ללמוד את שפת האם שלנו, ובתווך נכללים גם אלה שהצליחו להמשיג את מושג המספר ואת מושג האלגוריתם. המושגים ההיפותטיים, בכללותם, מציבים אתגר משמעותי ואולי אפילו עקרוני לאלה המנסים לתכנת בינה מבלי להעריך כראוי את מוטת הכנפיים של התבונה האנושית.