科学は人間にとっての約束事にすぎない『科学と仮説』

10進数が一般的なのは、手の指が10本だからだ。

指の数が8本なら8進数だったろうし、四足歩行のままなら20進数かもしれない。〇進数の〇の中にどの数字が入ったとしても、表記が違うだけで、数は同じだ。単に10が人にとって自然に見えるだけである。10進数なら真で、8進数なら偽なんてことはない。

ポアンカレは、ユークリッド幾何学で同じことを考える。

三次元に座標がマッピングされた空間で、個体として運動する生命にとって、最も使い勝手の良い幾何学が、ユークリッド幾何学の空間になる。非ユークリッド幾何学が今の人間に支配的ではないのは、単純に、ユークリッド幾何学のほうが便利だからにすぎない。

ユークリッド幾何学と、非ユークリッド幾何学の、どちらが真かを考えるのは、メートル法とヤードポンド法のどちらが正しいかを議論するようなもので、ナンセンスだという。

人間が空間を認識する上で、三次元で、一様かつ連続的であるといった性質を前提としている。その性質を本質として備えているのがユークリッド幾何学のため、人間に採用されている規約にすぎないのだ。

ただし、人間が意図的に採用したというのであれば、適切ではないだろう。人間が数学を始めるとき、ユークリッド幾何学と非ユークリッド幾何学の2つがあって、どちらにするかを選べたわけではないのだから。

ヒトが存在する環境だとか、ヒトの身体や認知のデザインによって、ほとんど必然的にユークリッド幾何学になったというのが実際のところだろう。

偽装された定義

この「人間にとっての規約」を出発点として、幾何学から力学、電磁気学にまで及ぶ幅広い分野に共通する客観性を掘り下げたのが、『科学と仮説』だ。人間がする営みであるにもかかわらず、人間が抱く主観を取り去った「客観」なるものの存在が疑わしくなる。

科学理論とは、人間というフィルターで濾された観察の蓄積から、人間が把握しやすい約束事の移り変わりに見えてくる。科学とは、自然の真理なんてものではなく、観察結果を上手に説明できたり、再現させるのに使いやすい約束事に過ぎないのだ。

ポアンカレはこれを、偽装された定義と呼ぶ。

例えば、ニュートンの運動法則がある。世界を統べる原理のように扱われてきたが、これは物理現象を統一的に説明するための約束事にほかならないという。

あるいは、「エーテル」という媒体は、光の性質を説明するために導入された後、捨てられた。宇宙の質量を説明するために導入された「ダークマター」は、それが本当にあるかどうかはどうでもよく、人が理解できる範囲の理屈に合わせるための約束事なのだ。

「力とは何か」を形而上学で語ろうとすると議論は終わらない。だからいったん、質量と加速度の積だと定義して、そのフィルターで世界を観察しなおすのだ。そこで再現性のあるもの、定義の組み合わせで矛盾なく説明できそうなものを選び取って体系化したものが、その時代の科学になる。科学がトートロジカルに見えるのは、こうしたわけなのだ。

しかし、時代と共に技術が洗練され、より細かく、より遠く、より精密に観察できるようになるほど、定義の組み合わせでは説明するのが困難になる。

なぜ科学は複雑化するのか

あたりまえだ。人間が理解できる範囲に留めるべく、単純な定義とシンプルな組み合わせで始まった理屈のため、より精密な観察結果を説明しようとすると、辻褄が合わなくなる。

だから、パラメーターを追加したり、定数を加えることをくり返し、なんとか理論を存続させようとする。結果、オッカムの剃刀はどこへやら、複雑怪奇な体系ができあがる。

この体系を存続させるため、体系に合わないデータは捨てられることになる。

例えば、CERNの大型ハドロン衝突型加速器（LHC）が象徴的だ。

ホッセンフェルダー著『数学に魅せられて、科学を見失う』によると、この実験では莫大なデータが捨てられているという。

高エネルギー下での粒子を観測する実験では、毎秒10億回もの陽子-陽子衝突が起こる。CERNのスパコンでも、全ての衝突データは保存できない。衝突が起きている間、リアルタイムで選別され、アルゴリズムが「興味深い」と判断したものが保存される。その数はせいぜい100～200程度だという。

著者はこれを、悪夢のシナリオと呼ぶが、仕方がないだろう。別に科学者の怠慢なのではなく、今の技術ではこれが限界であり、人間が説明できる範囲での理屈に合わせるためには、こうした取捨選択が必須となる。結果、現在の理論に基づいて説明できそうなデータを集めたものが「エビデンス」となる。

理論を逆算する

技術とともに複雑化する科学を、逆手に取ることもできる。

この100年で、どれほど遠くまで観測することができ、どれほど小さいものまで観察することができるようになったかを考えてみよう。言い換えるなら、宇宙の果てから素粒子の奥まで、どれくらいのスピードで把握できるようになったか。

『ズームイン・ユニバース』が参考になる。極大だと10^27まで、極小だと10^-35になる。これは、観測可能な宇宙の果てから、「場」に満ちた世界までになる。

一人の科学者のキャリアを四半世紀とすると、25年後に観測・説明可能な極大・極小の範囲は、これまでの技術のスピードから推計できる。そして、その世界で立証できる範囲で理屈を組み立てるのだ。

このとき、ポアンカレの偽装された定義を思い出そう。あくまで、25年後の人間に理解できる範囲での約束事にするのだ。科学者としてのキャリアの間に立証できない絵空事は描けない。一方、複雑怪奇な理屈の正当性を擁護すべく弥縫策に奔走するのも馬鹿馬鹿しいだろう。

科学を、客観的な事実の集積としてではなく、人間が取り決めた規約の集積とみなす。そうすることによって、「科学」の見通しはうんと良くなるだろう。