LA DERIVA DEI CONTINENTI

Riporto qui gli appunti di una mia lezione di filosofia della scienza nel dottorato di Scienze della terra dell’Università di Urbino

1. Nel 1938 Hans Reichenbach, in Experience and prediction (pp. 6-7), distingue fra “contesto della scoperta” e “contesto della giustificazione”. Quando si discute di una teoria, di una legge o di un’ipotesi scientifiche, ci si può avvicinare al problema in due modi sostanzialmente diversi: o si esaminano i processi storici e psicologici che hanno portato all’enunciazione di quella tesi – e allora ci troviamo nel contesto della scoperta – oppure si esaminano le ragioni a favore o contro l’affermazione in esame senza tener conto di come si è arrivati a enunciarla – ovvero siamo nel contesto della giustificazione. La filosofia della scienza, in prima approssimazione, è interessata soprattutto al contesto della giustificazione.


2. All’idea che esista un contesto della giustificazione puro, che si occupi esclusivamente delle strutture logiche dell’argomentazione scientifica, senza tenere conto di come effettivamente si sviluppi la scienza, si può fare una facile obbiezione: chi stabilisce quelle regole della giustificazione a cui l’argomentazione a favore di una tesi scientifica dovrebbe sottostare? Attenzione, non sto parlando del metodo di scoperta della scienza, ma di come gli scienziati sostengono le proprie teorie.

3. Sappiamo ormai che non esiste un ubi consistam, un punto archimedeo sul quale costruire il nostro sapere. In realtà, come ha lucidamente mostrato Nelson Goodman (1953, pp. 73ss.), fra le norme che dovrebbero informare di sé l’argomentazione scientifica e la pratica di tale argomentazione deve sussistere una sorta di continuo feed back, che egli chiama “equilibrio riflessivo”: in sede filosofica proviamo a proporre alcune regole generali per la giustificazione; dopo di che le applichiamo e controlliamo se ci sembrano convincenti. Sulla base dei risultati andiamo ad aggiustarle e così progrediamo in una continua ricerca. Si tenga presente che nulla ci garantisce che le regole giustificative che funzionano in un ambito, ad esempio la filologia, debbano funzionare anche in un altro, ad esempio la geologia.

4. Dobbiamo allora chiederci che cosa significhi che l’applicazione di una regola per la giustificazione sia convincente. Contro molta filosofia contemporanea, mi sentirei di affermare che il parametro sul quale misurare la funzionalità delle regole nella ricerca di base è la loro capacità di produrre verità, dove la verità è, semplicemente, come già sostenuto da Aristotele, la corrispondenza con la realtà delle nostre teorie. Molti sociologi della scienza hanno mostrato in modo persuasivo che gli scienziati reali non sono guidati solo da motivi epistemici (vedi, ad esempio, Ziman, 2000), cioè che la loro attività non è dominata esclusivamente dall’interesse per la scoperta di come stanno le cose; ovvero che altri motivi – interessi professionali, credenze metafisiche, idiosincrasie di vario tipo – sono motivazioni altrettanto importanti per le loro scelte teoriche. Gli scienziati sono uomini e quindi, come tutti gli altri, hanno le loro debolezze. Il fatto che molti di noi agiscano in modo non conforme alla ricerca della verità non credo voglia dire che compito fondamentale della ricerca di base non sia proprio quello di stabilire la verità, per quanto è umanamente possibile.

5. La conclusione di questa premessa è dunque che la distinzione fra contesto della scoperta e della giustificazione non è così netta come pretendeva Reichenbach. Cioè per individuare al meglio le regole della giustificazione, che sono quelle che interessano al filosofo della scienza, dobbiamo guardare con attenzione anche a come gli scienziati di fatto procedono nella loro secolare indagine del mondo esterno.

6. Passiamo ora ad analizzare alcuni punti interessanti, dal punto di vista della giustificazione, nell’affermarsi della teoria della deriva dei continenti nel secolo scorso. Come è noto, Alfred Wegener fu il primo a sostenere con argomentazioni l’ipotesi della “deriva dei continenti” (1915). Gli argomenti a favore di questa tesi, che si ritrovano nel libro di Wegener (Die Entstehung der Kontinente und Ozeane) ristampato e ampliato fino al 1929, un anno prima della morte precoce dell’autore, sono di diversi tipi. Esaminiamoli brevemente. 1. La straordinaria somiglianza fra i profili dell’Europa e dell’Africa da un lato e delle Americhe dall’altro, per altro già notata da Bacone nel 1620 (Kearey e Vine, 1990, p. 1). 2. Il fatto che se facciamo combaciare questi continenti come i pezzi di un puzzle, ritroviamo somiglianze geologiche e paleontologiche fra i lembi che vanno a toccarsi. 3. Tracce di glaciazioni sono reperibili in zone oggi temperate. Esse verrebbero facilmente spiegate dalla deriva dei continenti.

7. L’argomentazione di Wegener segue in parte un andamento che i filosofi chiamano “ipotetico-deduttivo”. Si prendono alcuni dati sperimentali, che chiamiamo O1…..On, si formula un’ipotesi non direttamente osservabile, che chiamiamo H e si mostra che O1…..On sono deducibili da H. Questo conferma H. I filosofi e gli storici della scienza si sono divisi sulle ragioni per cui l’ipotesi di Wegener non sia stata accettata nonostante abbia suscitato un certo dibattito negli anni Venti. La mia sensazione è che non solo Wegener aveva ragione, come tutti sappiamo, ma aveva ragione già allora, cioè aveva trovato motivi sufficienti per giustificare la deriva dei continenti. Infatti, una delle debolezze di un’ipotesi non direttamente osservabile è che venga formulata per spiegare un solo tipo di dati. Già nella prima metà dell’800, ad esempio, il grande geografo Alexander von Humboldt aveva notato la somiglianza fra le coste dei due continenti e l’aveva spiegata con un evento catastrofico, una sorta di inondazione (Kearey e Vine, 1990, p. 1), che li avrebbe separati; ma tale spiegazione, oltre a essere sbagliata, è ad hoc per rendere conto di un solo tipo di dati, cioè la somiglianza morfologica fra i continenti. Per contro – e questo è decisivo – i dati sperimentali spiegati da Wegener con l’ipotesi della deriva dei continenti sono profondamente disomogenei, cioè geologici, paleontologici e paleoclimatici (vedi Fano, 2005, pp. 122ss.).

8. Spesso viene affermato che la buona ragione per cui l’ipotesi di Wegener non venne accettata è che sembrava incompatibile con la fisica di allora. Infatti si pensava che il mantello fosse rigido e non si capiva quale forza avrebbe potuto trascinare i continenti facendoli scivolare sul mantello. In realtà questo argomento è poco convincente (Laudan 1978, pp. 130-131), perché già Holmes nel 1929 aveva formulato l’ipotesi, che ancora oggi è alla base della spiegazione dinamica (tuttora solo parziale) della deriva, cioè i moti convettivi nel mantello. La differenza fondamentale è che adesso noi distinguiamo fra litosfera e astenosfera e non solo fra crosta e mantello: cioè sappiamo che una prima parte del mantello ha una viscosità molto più bassa e al suo interno si compiono quei moti convettivi che rendono possibile la deriva.

9. Ronald Giere, 1988, p. 385, sostiene invece che la buona ragione fu soprattutto che non si aveva una prova diretta del moto della crosta, cosa che invece avvenne con le indagini paleomagnetiche di Vine e Matthwes (1963). Questa tesi mi convince solo in parte, perché anche le prove paleomagnetiche, come vedremo, sono indirette. E inoltre neanche il lavoro di Vine e Matthews fu decisivo, come risulterà fra poco. Semplicemente, direi, già Wegener, pur non avendo la minima idea della ben più ricca e complessa teoria della tettonica delle placche, aveva dimostrato la deriva dei continenti e la comunità scientifica non solo aveva sbagliato, che può capitare, ma avrebbe avuto buoni motivi per accettare in linea di massima l’ipotesi dello scienziato tedesco.

10. Da questa prima storia, abbiamo già imparato qualcosa di filosofia della scienza. Veniamo ora a discutere i turbolenti anni Sessanta, che hanno portato al definitivo affermarsi della nuova teoria. Adesso esaminiamo con un po’ di dettaglio l’articolo di Vine e Matthews del 1963 uscito su Nature, che, nonostante sia lungo tre pagine, a detta di tutti, è stato un punto di svolta per l’affermarsi della nuova teoria. Prendiamo le mosse dal presupposto, recentemente formulato da Frederick Suppe (1998), secondo cui gli articoli scientifici vanno valutati soprattutto come esempi di giustificazione e quindi nel contesto della giustificazione e non in quello della scoperta. Il breve saggio è un’interpretazione dei dati magnetici raccolti da H.M.S. Owen nel 1962 sulla dorsale di Carlsberg nell’Oceano Indiano. Il primo grafico che incontriamo è una specie di istogramma in cui alle profondità dell’oceano vengono fatte corrispondere le intensità delle anomalie del campo magnetico terrestre per un tratto lungo un migliaio di chilometri perpendicolare alla dorsale.

11. Occorre qui una breve digressione su tali anomalie magnetiche. Proprio in quegli anni si cominciarono a raccogliere dati magnetici sul fondo dell’oceano. Si prendevano delle carote di roccia in diversi punti e a diverse profondità e si esaminava come era diretta la loro suscettibilità magnetica, cioè la loro reazione a un dato campo magnetico. Si era osservato che il fondo dell’Oceano, soprattutto in relazione alle dorsali, manifestava un magnetismo che aveva lievi, ma sistematiche, anomalie rispetto alla direzione attuale del campo magnetico terrestre. Sembrava che alcune rocce fossero orientate come se avessero ricevuto la magnetizzazione nel verso dell’attuale dipolo, mentre altre nel verso opposto. In un primo tempo questo ha portato all’ipotesi che tale inversione dipendesse dalla natura delle rocce stesse, ma tale spiegazione era stata scartata, perché in contrasto con altri dati sperimentali (vedi Cox e Hart, 1986, pp. 270-271), per cui si era giunti alla conclusione che con periodicità irregolari, dai 20.000 a quasi 1 milione di anni, il campo magnetico terrestre aveva subito delle vere e proprie inversioni. In questo campo gli americani e in particolare il gruppo di Allan Cox erano molto forti.

12. E’ interessante notare che nel 1962, a seguito di lunghe ricerche paleomagnetiche, alcuni fisici, fra i quali Blackett e Rumcorn, erano arrivati a dimostrare nuovamente in modo decisivo la realtà della deriva proposta da Wegener (si veda Giere, 1988, pp. 379ss.). Abbiamo appena parlato di inversione del polo magnetico; qui lasciamo perdere questo aspetto e misuriamo solo la direzione del campo magnetico terrestre e non il suo verso. Questi fisici si erano accorti che non solo il campo si inverte, ma i poli si muovono nel corso di milioni di anni. Confrontando dati e misurazioni da tutte le parti del mondo si arriva alla conclusione che la spiegazione migliore di queste anomalie magnetiche è la deriva dei continenti. Questa scoperta passò inosservata, probabilmente perché Runcorn era un fisico e non un geologo, tanto che neanche Vine e Matthwes sembrano esserne a conoscenza.

13. Torniamo al lavoro dei due geofisici inglesi. Tutta la prima pagina del loro articolo è dedicata a dimostrare che le anomalie dipendono in modo significativo dalla batimetria, cioè dal profilo della profondità del fondale. Questo serve a “ripulire” i dati, in maniera da mettere meglio in luce quella che secondo gli autori è la causa più significativa di tali anomalie, cioè il movimento dei fondali oceanici. Infatti nella seconda pagina troviamo un grafico in cui per un tratto di soli 100 km viene calcolato (al computer, siamo agli albori dell’uso di questa tecnologia nella ricerca scientifica) il profilo delle anomalie magnetiche che si vedrebbe se esse fossero causate solo dalla batimetria e il dato viene messo a confronto con quello osservato. I due profili non coincidono. Allora gli autori provano a calcolare come sarebbe il profilo delle anomalie se la crosta fosse divisa in blocchi (paralleli alla dorsale) larghi circa 20 Km, ognuno dei quali, in modo alternato avesse subito una magnetizzazione lungo l’attuale campo magnetico terrestre, oppure esattamente l’inverso. Il profilo delle anomalie così previsto coincide abbastanza bene con quello osservato. E arriviamo al punto culminante del breve capolavoro.

14. Proprio in quegli anni erano all’ordine del giorno anche le idee di Hess (1962) e soprattutto di Dietz (1961, citato da Vine e Matthwes), secondo cui esisterebbe un moto dei fondali oceanici legato alle dorsali. Una sorta di carrello trasportatore, che uscirebbe dalla crosta terrestre all’altezza della dorsale atlantica e si inabisserebbe nuovamente all’altezza della dorsale pacifica. Questo spiegherebbe anche perché i fondali oceanici presentano uno strato sedimentario così sottile rispetto a quello della terra ferma, che fa pensare che la loro generazione sia molto più recente.

15. Il nucleo centrale dell’argomentazione di Vine e Matthwes è quindi chiaro: viene data per acquisita l’inversione ricorrente del campo magnetico terrestre, che in effetti è in quel momento una teoria già abbastanza accettata, chiamiamola T, a essa viene aggiunta l’ipotesi di Dietz (e Hess) della migrazione dei fondali oceanici, chiamiamola H; da T e H si deduce il profilo di anomalie magnetiche che viene effettivamente osservato. Questo viene considerato una conferma di H. Dunque la struttura argomentativa ha ancora una volta un andamento ipotetico-deduttivo. Si noti però che qui è implicito anche un ragionamento probabilistico (di tipo bayesiano diremo oggi). Se siamo quasi sicuri di T, allora p(H) è circa uguale a p(H&T). Per cui, se i nuovi dati osservativi confermano la congiunzione H&T, allora aumenta p(H), cioè la probabilità della migrazione del fondale degli oceani.

16. Ma la deriva non venne accettata neanche questa volta. Ci sono voluti altri tre anni di fervidi studi e convegni affinché nell’inverno del 1966-67 la maggior parte degli scienziati della terra aderisse alla nuova teoria. Rachel e Larry Laudan (1989) forniscono un’interessante spiegazione di questo ulteriore ritardo. Io sono pronto ad accettare che oggetti diversi vanno trattati con regole metodologiche diverse, mentre i Laudan sostengono che addirittura gruppi di scienziati diversi, che si occupano dello stesso problema, possono legittimamente avere standard diversi. Secondo loro, nonostante la notevole varietà di dati sperimentali che l’ipotesi della deriva, fin dalla sua prima formulazione di Wegener, è stata in grado di inquadrare, si è sempre trattato di spiegazioni post hoc e non di nuove predizioni. Molti scienziati, per accettare la nuova ipotesi, avevano bisogno di predizioni. Questo sarebbe il loro diverso standard metodologico. Solo con la conferma che l’ipotesi di Vine e Matthews prevedeva, cioè una distribuzione simmetrica delle anomalie magnetiche sui due lati di una dorsale e con la conferma della previsioni di Wilson dell’esistenza di faglie trasformi accanto alle placche che si immergono e a quelle che emergono, tutti gli scienziati, anche quelli con diversi standard metodologici, avrebbero aderito alla teoria.

17. Però, come giustamente ha osservato Kaiser (1993), non si comprende la differenza epistemica fra nuove previsioni e spiegazioni di evidenze già note nel caso della geologia. Anche le nuove previsioni di Vine e Matthews e di Wilson, in realtà, sono delle “retrodizioni”. I dati erano lì, si trattava solo di andare a raccoglierli. Come nota Kitts (1978) in geologia ci si occupa quasi esclusivamente di retrodizioni. Che una certa evidenza sperimentale venga trovata prima o dopo la formulazione di un’ipotesi rispetto alla quale è epistemologicamente rilevante non sembra avere valore cognitivo. Ciò che conta è solo la diversità fra i diversi tipi di dati sperimentali che confermano una teoria. Al massimo entra in gioco un fattore psicologico. Ad esempio (vedi Garbolino, 1997, cap. 3), quando Einstein, mediante la teoria della relatività generale, riuscì a spiegare post hoc le anomalie nel moto di Mercurio, che la meccanica newtoniana non era ancora stata in grado di inquadrare, questa non fu una conferma minore della sua teoria rispetto alla nuova previsione della deflessione della luce poi confermata dalla famosa spedizione di Eddington del 1919. Certo quest’ultima fu impressionante dal punto di vista psicologico, tanto che uscì un articolo sulla prima pagina del New York Times e Einstein divenne una celebrità mondiale, ma entrambe le conferme, benché una sia post hoc e l’altra sia una nuova predizione, hanno lo stesso valore giustificativo. L’importante, dal punto di vista cognitivo, è la varietà dei dati osservativi spiegati, non quando li si è raccolti. La mia sensazione resta che, tutti gli scienziati che dopo il 1930 non hanno accettato la deriva dei continenti abbiano commesso uno sbaglio rispetto all’intero campo delle conoscenze allora disponibili. Questo non significa che il singolo comportamento cognitivo di ognuno di quegli scienziati sia stato irrazionale, perché ognuno potrebbe avere avuto delle carenze cognitive o altri motivi psicologici che gli avrebbero impedito di arrivare alle conclusioni corrette, come mostra con dovizia di particolari Ronald Giere (1988, cap. 8). Tuttavia uno scienziato disinteressato, che avesse potuto comprendere tutte le evidenze a disposizione, già nel 1930 avrebbe dovuto accettare la nuova teoria.

18. C’è da dire però che i dati paleomagnetici discussi e interpretati da Blackett, Rumcorn, Vine e Matthews hanno significato un punto di svolta che giustifica almeno in parte la lunga reticenza dei ricercatori e l’improvvisa accelerazione di consensi di quegli anni. Benché sia vero che tutti i fautori della deriva abbiano perlopiù argomentato a favore della loro ipotesi in modo ipotetico-deduttivo, resta il fatto che l’articolo di Vine e Matthwes costituisce una svolta. Vediamo perché. Possiamo provare a definire una nozione qualitativa che chiamiamo “distanza teorica”, che sarebbe una misura del numero di passaggi inferenziali che sussistono fra l’ipotesi e le conseguenze osservative da essa dedotte, che poi possono o confermarla o falsificarla. Ad esempio, è chiaro che l’ipotesi della dinamo auto-eccitata nella parte liquida del nucleo terrestre come causa del campo magnetico ha una distanza teorica dai dati osservativi ben più alta dell’ipotesi che la crosta terrestre sotto gli oceani sia molto più sottile che sotto la terra ferma. Ed è anche chiaro che maggiore è la distanza teorica di un’ipotesi, meno siamo disposti ad accettarla e abbiamo bisogno di più prove per avvallarla. Ora, detto questo, è chiaro che la distanza fra l’ipotesi del movimento del fondale oceanico di Hess e Dietz e la distribuzione delle anomalie magnetiche osservata da Vine e Matthwes è molto minore di tutte le precedenti conferme della deriva. Probabilmente è per questo che giustamente la nostra ipotesi ha subito un’accelerazione di consensi così impressionante proprio dopo il 1963.

19. Stiamo imparando sempre nuove nozioni di filosofia della scienza. Prima di concludere vorrei affrontare un’ultima questione. Frederick Suppe (1999), discutendo il classico articolo di Morgan del 1968, che costituisce la sintesi matura della deriva con la nuova teoria delle placche, nota che il grande geofisico non procede con metodo ipotetico-deduttivo, per il semplice fatto che tende a escludere dalla sua argomentazione i dati che sono recalcitranti rispetto alla nuova teoria. Anche per questa ragione, Suppe, da più di trenta anni, assieme ad altri autorevoli filosofi, sostiene che le teorie non sono aggregati logicamente ordinati di leggi e ipotesi con significato empirico (visione standard), ma modelli che possono o meno essere applicati per spiegare situazioni particolari. Per cui anche la tettonica sarebbe un insieme di modelli che a volte funziona e a volte no. Per questa ragione Morgan elimina dalle sue considerazioni, senza tanti scrupoli, i casi che non riesce a spiegare. Certo le teorie scientifiche nella pratica della scienza sono più vicine alla rappresentazione di Suppe, rispetto alla visione standard. Probabilmente in entrambi i modi di concepire le teorie, quello standard e quello di Suppe, che spesso viene chiamato “semantico”, c’è del vero. Si tratta di capire come i due approcci vanno conciliati e messi assieme. Tuttavia, più che cercare una giustificazione razionale nell’atteggiamento di Morgan di fronte ai dati recalcitranti – come fa Suppe – direi più semplicemente che egli non era ancora in grado di inquadrare tutti i dati nella nuova teoria. Alcuni di quei casi sono stati poi ricondotti nell’alveo della teoria tettonica, migliorandola e completandola; altre anomalie aspetteranno forse la loro spiegazioni in una nuova teoria che non siamo ancora riusciti a formulare.

Bibliografia

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R.S. Dietz, 1961, “Continent and ocean basin evolution by spreading of the seafloor”, Nature, 190, pp. 854-857.

V. Fano, 2005, Comprendere la scienza, Liguori, Napoli.

P. Garbolino, 1997, I fatti e le opinioni, Laterza, Bari.

R. Giere, 1988, Spiegare la scienza, Il Mulino, Bologna, 1996.

N. Goodman, 1953, Fatti, ipotesi e previsioni, Laterza, Bari, 1985.

H.H. Hess, 1962, “History of ocean basins”, in Petrologic Studies, a cura di A.E.J. Engel, H.L. James e B.F. Leonard, Boulder, Colo, Geological Society of America, pp. 599-620.

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D.B. Kitts, 1978, “Retrodiction in geology”, PSA, vol. 2, pp. 215-226.

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W. Morgan, 1968, “Rises, Trenches, Great Faults, and Crustal Blocks”, Journal of Geophysical Research 73/6, pp. 1959-1982.

H. Reichenbach, 1938, Experience and prediction, The University of Chicago Press, Chicago.

S.K. Rumcorn, 1962, “Paleomagnetic evidence for continental drift and its geophysical cause”, in Continental drift, a cura di S.K. Runcorn, Academic Press, New York, pp. 1-65.

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J. Ziman, 2000, La scienza reale, Dedalo, Bari, 2002.

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Una risposta a “LA DERIVA DEI CONTINENTI

  1. Why users still make use of to read news papers when in this technological world everything is available on web?

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