Vì sao giả thuyết khoa học cần có khả năng bác bỏ?

Khả năng bác bỏ, hay falsifiability, là khả năng một giả thuyết đưa ra những dự đoán hoặc hệ quả quan sát được mà nếu chúng không xảy ra, hoặc nếu quan sát được một kết quả trái ngược phù hợp với điều kiện kiểm tra, thì giả thuyết đó có thể bị chứng minh là sai.

Điểm quan trọng nằm ở chữ “có thể”. Một giả thuyết không nhất thiết phải đã bị bác bỏ. Nó chỉ cần cho phép xác định trước một số kết quả có thể khiến chúng ta phải từ bỏ hoặc sửa đổi giả thuyết.

Ví dụ, giả thuyết:

“Tất cả thiên nga đều màu trắng”

có khả năng bị bác bỏ. Chỉ cần tìm thấy một thiên nga thực sự không màu trắng, với điều kiện quan sát và nhận dạng phù hợp, mệnh đề phổ quát này không còn đúng.

Ngược lại, một khẳng định như “mọi kết quả quan sát đều phù hợp với giả thuyết này” không tạo ra một tình huống quan sát cụ thể nào có thể chống lại nó. Khi đó, giả thuyết không cho chúng ta biết điều gì sẽ khiến nó sai.

Đây là điểm cốt lõi trong quan niệm của Karl Popper về khoa học: một lý thuyết khoa học phải tạo ra những rủi ro kiểm chứng thực sự. Nó phải có khả năng xung đột với một số quan sát có thể xảy ra, thay vì được xây dựng sao cho mọi kết quả đều có thể được diễn giải là phù hợp.

Vì sao không thể chỉ yêu cầu một giả thuyết “được chứng minh là đúng”?

Vấn đề nằm ở sự bất đối xứng giữa xác nhận và bác bỏ.

Giả sử có giả thuyết:

“Tất cả kim loại đều dẫn điện”

Việc quan sát 10, 100 hay 1 triệu mẫu kim loại đều dẫn điện không thể chứng minh một cách tuyệt đối rằng mọi kim loại trong mọi trường hợp đều dẫn điện. Vẫn còn khả năng tồn tại một trường hợp chưa được quan sát.

Nhưng nếu tìm thấy một vật thực sự thuộc phạm vi của giả thuyết mà không dẫn điện trong đúng điều kiện mà giả thuyết quy định, trường hợp đó có thể tạo ra một phản ví dụ trực tiếp đối với mệnh đề phổ quát.

Theo cách tiếp cận của Popper, đây là một trong những lý do quan trọng khiến khoa học không nên được hiểu đơn giản là quá trình tích lũy ngày càng nhiều quan sát “ủng hộ” để cuối cùng chứng minh một lý thuyết là đúng. Các lý thuyết khoa học luôn có tính giả thuyết và có thể bị sửa đổi.

Một giả thuyết càng đưa ra nhiều dự đoán cụ thể, nó càng đặt mình trước nhiều khả năng thất bại. Chính việc chấp nhận rủi ro đó tạo điều kiện cho kiểm chứng nghiêm khắc.

Kiểm chứng sai giúp khoa học hoạt động như thế nào?

Một giả thuyết có khả năng bác bỏ tạo ra một quy trình nhận thức rõ ràng:

Giả thuyết → dự đoán → kiểm tra → kết quả → đánh giá lại giả thuyết

Ví dụ, một nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng một hiện tượng chỉ xuất hiện khi điều kiện X và Y đồng thời tồn tại. Từ giả thuyết đó, họ có thể thiết kế một phép kiểm tra trong đó X và Y được kiểm soát.

Nếu hiện tượng xuất hiện như dự đoán, giả thuyết chưa bị bác bỏ và đã vượt qua một phép kiểm tra.

Nếu hiện tượng không xuất hiện, kết quả đó tạo ra một vấn đề cần giải thích: giả thuyết có thể sai, điều kiện thí nghiệm có thể chưa phù hợp, phép đo có thể có sai số hoặc một giả định phụ có thể không đúng.

Vì vậy, “kiểm chứng sai” không có nghĩa là nhà khoa học luôn cố tình tìm cách chứng minh mọi giả thuyết sai bằng một thí nghiệm đơn giản. Ý nghĩa sâu hơn là giả thuyết phải được đặt vào một tình huống mà kết quả thực nghiệm có khả năng đi ngược lại dự đoán của nó.

Đây là khác biệt giữa một phép kiểm tra có rủi ro và một cách giải thích có thể thích nghi với mọi kết quả.

Một giả thuyết không thể bị bác bỏ sẽ gặp vấn đề gì?

Nếu không có kết quả nào có thể khiến một giả thuyết bị xem là sai, thì rất khó dùng thực nghiệm để phân biệt giả thuyết đó với những cách giải thích khác.

Hãy hình dung một giả thuyết được phát biểu theo cách:

“Hiện tượng này xảy ra vì một nguyên nhân nào đó, nhưng nguyên nhân ấy có thể biểu hiện theo bất kỳ cách nào cần thiết để giải thích kết quả quan sát.”

Nếu hiện tượng xảy ra, giả thuyết nói rằng nó đã dự đoán được.

Nếu hiện tượng không xảy ra, giả thuyết lại được điều chỉnh để giải thích rằng có một điều kiện đặc biệt khiến nó không xảy ra.

Khi mọi kết quả đều có thể được hấp thụ vào cùng một hệ thống giải thích, giả thuyết không còn tạo ra một dự đoán đủ rủi ro để kiểm tra.

Theo tiêu chuẩn Popper, vấn đề không nhất thiết là một khẳng định không thể bác bỏ hoàn toàn vô nghĩa. Một ý tưởng không thể bác bỏ vẫn có thể có giá trị triết học, lịch sử hoặc gợi mở. Vấn đề là không thể dùng riêng khả năng bác bỏ như vậy để xem nó là một giả thuyết khoa học có thể kiểm nghiệm bằng thực nghiệm.

Khả năng bác bỏ không có nghĩa là chỉ cần một kết quả trái ngược là bỏ ngay lý thuyết

Đây là một giới hạn rất quan trọng.

Trong logic đơn giản, một phản ví dụ có thể mâu thuẫn trực tiếp với một mệnh đề phổ quát. Nhưng trong khoa học thực tế, một phép kiểm tra thường không chỉ kiểm tra duy nhất một giả thuyết.

Kết quả thực nghiệm còn phụ thuộc vào:

·         Thiết bị đo

·         Phương pháp thực nghiệm

·         Điều kiện ban đầu

·         Các giả định phụ

·         Mô hình dùng để xử lý dữ liệu

·         Độ chính xác của phép đo

·         Các yếu tố gây nhiễu

Vì vậy, khi một dự đoán thất bại, nhà khoa học phải xác định thành phần nào trong toàn bộ hệ thống giả định đã gặp vấn đề.

Điều này giải thích tại sao một kết quả bất thường không nhất thiết khiến một lý thuyết khoa học lập tức bị loại bỏ. Có thể vấn đề nằm ở phép đo hoặc một giả định phụ. Quan trọng hơn, việc điều chỉnh để giải thích kết quả mới vẫn phải tạo ra những dự đoán có thể tiếp tục kiểm tra.

Một ví dụ kinh điển là những sai lệch trong chuyển động của Sao Thiên Vương từng không phù hợp với dự đoán từ cơ học Newton. Thay vì lập tức kết luận cơ học Newton sai, các nhà thiên văn đã xem xét khả năng tồn tại của một hành tinh chưa được quan sát. Giả thuyết bổ sung này dẫn đến những dự đoán mới và có thể kiểm tra được.

Vì vậy, khả năng bác bỏ không phải là một quy tắc máy móc kiểu “sai một lần là vứt bỏ toàn bộ lý thuyết”. Nó là yêu cầu rằng quá trình sửa đổi lý thuyết vẫn phải giữ được khả năng kiểm nghiệm thực nghiệm.

Một giả thuyết càng dễ bị bác bỏ có phải càng “yếu” không?

Không nhất thiết. Theo cách tiếp cận của Popper, điều ngược lại thường đúng ở một khía cạnh quan trọng: một giả thuyết có nội dung thông tin và khả năng kiểm nghiệm cao thường phải loại trừ nhiều trạng thái có thể xảy ra của thế giới.

Ví dụ:

·         “Ngày mai sẽ có một sự kiện nào đó xảy ra” loại trừ rất ít khả năng

·         “Ngày mai tại địa điểm X, trong khoảng thời gian Y, hiện tượng Z sẽ xảy ra dưới điều kiện A” loại trừ nhiều khả năng hơn

Mệnh đề thứ hai dễ gặp thất bại hơn vì nó cụ thể hơn. Nhưng chính vì vậy, nếu nó vượt qua một phép kiểm tra nghiêm khắc, chúng ta thu được nhiều thông tin hơn.

Do đó, một giả thuyết khoa học tốt không phải là giả thuyết “an toàn” nhất, tức là khó bị sai nhất. Một giả thuyết có giá trị kiểm nghiệm phải đủ cụ thể để có khả năng thất bại.

Đây cũng là lý do việc thêm các ngoại lệ tùy tiện để cứu một giả thuyết sau mỗi kết quả bất lợi có thể làm giảm khả năng kiểm nghiệm của nó. Một sửa đổi chỉ có giá trị khoa học khi nó giải thích được vấn đề đồng thời tạo ra những hệ quả mới có thể kiểm tra.

Khả năng bác bỏ có phải là tiêu chí duy nhất để xác định khoa học?

Không.

Khả năng bác bỏ là một đóng góp rất quan trọng của triết học khoa học thế kỷ XX, đặc biệt trong tư tưởng của Karl Popper, nhưng khoa học thực tế phức tạp hơn một tiêu chí duy nhất.

Một lý thuyết còn cần được xem xét thông qua chất lượng bằng chứng, thiết kế thực nghiệm, khả năng tái kiểm tra, độ phù hợp với dữ liệu, sức mạnh giải thích, khả năng dự đoán và sự so sánh với các lý thuyết cạnh tranh.

Ngay cả trong cách hiểu của Popper, việc một lý thuyết có khả năng bác bỏ không có nghĩa là nó đã bị bác bỏ. Một lý thuyết có thể vượt qua nhiều phép kiểm tra nghiêm khắc mà vẫn không được xem là đã được chứng minh chắc chắn là đúng.

Vì thế, nên hiểu khả năng bác bỏ như một điều kiện quan trọng của khả năng kiểm nghiệm khoa học, chứ không phải một công thức đơn giản để phân loại mọi phát biểu thành “khoa học” hoặc “không khoa học”.

Khi một giả thuyết có thể bị chứng minh là sai, nó buộc người đề xuất phải chỉ rõ: dự đoán nào được đưa ra, điều kiện nào phải thỏa mãn, kết quả nào sẽ khiến giả thuyết thất bại và bằng chứng nào có thể phân biệt nó với các cách giải thích khác. Chính rủi ro bị sai đó làm cho giả thuyết trở nên có giá trị kiểm nghiệm.

Nói ngắn gọn, khoa học không mạnh vì mọi giả thuyết đều được chứng minh đúng. Khoa học mạnh vì các giả thuyết có thể được đưa vào những phép kiểm tra có khả năng cho kết quả bất lợi, từ đó cho phép con người phát hiện sai lầm, sửa đổi lý thuyết và loại bỏ những cách giải thích không còn phù hợp với bằng chứng.