quarta-feira, 15 de outubro de 2008

Sobre a parcimônia nas ciências - parte I

Existem infinitas maneiras de se chegar à Buenos Aires saindo da cidade de São Paulo. Para tornar a tarefa de contar todas as alternativas um pouco menos hercúlea, vamos limitar as possibilidades às viagens de avião. Há quantas formas de se chegar à capital argentina via área? O número de possibilidades continua tão alto que a restrição praticamente não facilitou muito o trabalho de contagem. Pode-se, por exemplo, tomar um avião em São Paulo com destino à Buenos Aires sem nenhuma parada – essa parece a solução mais inteligente (e, com certeza, mais rápida). No entanto, se o vôo tiver como destino Buenos Aires, mas antes passar no aeroporto de Miami, nos Estados Unidos, descer em Chicago, voltar para o Brasil até Manaus, com escala em Brasília, de lá para o Rio de Janeiro, parando em Porto Alegre antes de descer, finalmente, na capital portenha? Há um sem número de possíveis combinações de vôos partindo de São Paulo até Buenos Aires. Nesse exemplo, se o viajante desejasse tomar seu desjejum no Brasil e almoçar na calle Florida, em algum café ao lado da enorme loja argentina das sandálias Havaianas, certamente escolheria o primeiro cenário proposto, a combinação mais parcimoniosa entre as duas hipóteses apresentadas.

Parcimônia vem do latim parcos e significa frugalidade, moderação, simplicidade. Nas ciências, esse conceito é comumente associado à economia de suposições em teorias. O uso da parcimônia remonta ao filósofo grego Aristósteles (384 a.C.–322 a.C.), que supostamente teria afirmado que “Deus e a natureza nunca operam de maneira supérflua, mas sempre com o mínimo esforço”. Desde o início da ascensão do pensamento científico como a mais poderosa maneira de se compreender a natureza, ainda na Idade Média, tem havido uma demanda crescente pela simplicidade nas proposições científicas. Não é exagero dizer que a parcimônia é um componente essencial da ciência moderna.

Para a biologia comparada, e especialmente para a sistemática biológica, o conceito de parcimônia é utilizado de duas formas diferentes, uma ontológica e uma metodológica.

A forma ontológica supõe que o processo evolutivo é econômico, o que significaria dizer que o caminho aparentemente mais simples que pode ter sido tomado durante a evolução de qualquer grupo corresponde ao processo real. A descendência com modificação sempre representaria, portanto, a quantidade mínima de evolução. Assim, em reconstruções da história evolutiva dos organismos, hipóteses de surgimento independente ou convergente de características (as homoplasias, que são proposições inicias de homologia não congruentes com a maioria das outras proposições, quando analisadas em conjunto) devem ser evitadas, pois vão contra o conceito de parcimônia ontológica, em prol de proposições de origem comum para os atributos (as homologias, quando dois atributos, presentes em grupos distintos, são modificações de uma mesma característica presente no ancestral comum dos grupos considerados). Respeitada a parcimônia ontológica, as hipóteses genealógicas preferidas são aquelas que apresentam a menor quantidade de homoplasias.

A sugestão de que o processo evolutivo é parcimonioso, entretanto, carece de evidência empírica, e talvez possa se derivar da convicção de que a natureza é intrinsecamente ordenada, muito mais do que da análise do que de fato ocorre no mundo natural. Há inúmeros casos de convergências na evolução das espécies – o formato hidrodinâmico fusiforme, por exemplo, surgiu muitas vezes de forma independente (entre os vertebrados: nos répteis ictiossauros, em peixes e em mamíferos), provavelmente relacionado à pressões seletivas semelhantes sofridas pelos ancestrais desses grupos. A evolução chegou à forma hidrodinâmica várias vezes e por diferentes caminhos em cada um desses grupos, não uma única vez no ancestral comum dos peixes, ictiossauros e golfinhos. O mesmo vale para estruturas como os olhos, que têm mais de vinte surgimentos independentes durante a evolução dos animais.

Ainda dentro dessa idéia de parcimônia ontológica no processo evolutivo caem vários dos cenários adaptacionistas levantados para explicar a origem de praticamente qualquer estrutura, comportamento ou característica biológica (e até do fenótipo extendido, no termo cunhado por Richard Dawkins, que considera a cultura como extensão necessária do acervo genético humano) através da seleção natural. Seria o processo evolutivo tão simples a ponto de todo o mundo natural ter se originado a partir de um único mecanismo?

A forma metodológica de se abordar a parcimônia na sistemática é atribuída ao escolástico do século XIV William de Ockham (ou Occam, ou ainda Ockam). Apesar dele não ter formulado o princípio que leva seu nome (a “navalha de Ockham”), e de provavelmente não ter dito a frase a ele apregoada “Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem” (as entidades não devem se multiplicar além da necessidade), Ockham é explicitamente associado ao nominalismo e a seu apego à simplicidade na metafísica, o que levou à sua identificação com o princípio da parcimônia.

Entre várias proposições, a parcimônia metodológica estipula que se deve aceitar aquela que melhor se adequa à todas as observações relevantes para a hipótese considerada, isto é, aquela que necessitar do menor número de pressupostos ad hoc (explicações individuais ou caso-a-caso) para explicar os dados. Em suma, a hipótese X é preferível em relação à hipótese Y, se X é mais simples que Y. Nesse sentido, uma hipótese não deve ser considerada, ou uma entidade postulada, se ela não for absolutamente necessária para explicar alguma coisa. A “navalha de Ockham” advoga o minimalismo na ciência e nos diz para remover o desnecessário.

Partindo dessas duas visões a respeito da parcimônia, o filósofo da ciência Lewis White Beck (1913-1997) levantou dois pontos fundamentais quanto à sua utilização: (1) o princípio da parcimônia pode ser aplicado de uma forma definitiva e única, permitindo decidir sobre o valor conflitante entre duas teorias científicas? e (2) o princípio da parcimônia tem alguma implicação realista (objetiva ou cosmológica) para o material ao qual ele é aplicado? Para ele (em seu artigo “O princípio da parcimônia na ciência empírica”, de 1943, página 618):

A demanda pela simplicidade nas formulações científicas é, pelo menos nos tempos modernos, uma conseqüência histórica de uma teoria metafísica particular, na qual a doutrina cristã da unidade do mundo e a crença grega na sua inteligibilidade formaram o palco sobre o qual novos interesses matemáticos e empíricos produziram um renascimento da ciências. Originalmente, a demanda pela simplicidade não era anti-metafísica; ela era um princípio dentro da filosofia especulativa, e Ockham estava atacando particularmente uma teoria sobre a realidade que ele considerava uma metafísica extravagante.

Dessa forma, como corolário à essa particular percepção medieval de que a natureza era simples, explicações e conceitos sobre ela deveriam ser igualmente simples. A renúncia do físico Isaac Newton (1643-1727) às hipóteses metafísicas segue a mesma linha de raciocínio (Newton em Beck, 1943, páginas 618–619):

Não devemos admitir outras causas das coisas além daquelas que sejam ambas verdadeiras e suficientes para explicar as características [dessas coisas]. Para tal propósito, os filósofos dizem que a natureza não faz nada em vão, e tanto é mais inútil quanto menor sua serventia; porque a natureza está satisfeita com a simplicidade (...)

5 comentários:

Mini disse...

Olá Charles! Venho a algumas semanas acompanhando seu blog, apenas como leitora, mas esse assunto me incita a comentar. Existe um sem-número de cientistas que praticamente idolatram o princípio da parcimônia na explicação dos fatos e formulação de suas hipóteses. Eu, particularmente, não vejo consistência nessa "natureza parcimoniosa". Como você bem enumerou em seu texto, são vários os exemplos de caracteres que surgiram independentemente em diversos grupos. Partir da premissa que a parcimônia guie os fenômenos naturais seria quase como admitir uma intencionalidade ao processo. Acho que as raízes desse pensamento têm a ver com a visão romântica que Rousseau fazia da natureza e que se difundiu bastante pelo mundo; lembra-se do "bom selvagem"? Eu, particularmente penso que a natureza não é parcimoniosa, não é sábia nem boazinha, assim como também não é má nem cruel. Os processos simplesmente ocorrem, sem nenhuma preocupação em economizar passos. É antiga essa tentativa de "humanizar" a natureza, o homem gosta mesmo de explicar tudo somente segundo sua percepção superficial das coisas. Esse seu texto está me lembrando uma briga das boas sobre o assunto, entre o Gould e o Dawkins...

Charles Morphy disse...

Olá, Mini!
Obrigado pelo comentário!
Também não acredito que o processo evolutivo seja parcimonioso (da forma que muitos crêem).
As explicações biogeográficas, por exemplo, não são sempre tão "simples" (ou seria "simplórias"?). Há um sem número de eventos que são responsáveis pela distribuição dos organismos (dispersão, vicariância, aumento da área de distribuição por expansão secundária, extinções). Da mesma forma, a evolução da forma no tempo - os outros dois componentes da síntese evolutiva segundo León Croizat, juntamente com o espaço - também é cheia de exemplos de convergências e surgimentos independentes.
A parcimônia como opção metodológica para as ciências me parece, no entanto, interessante. Buscar teorias mais abrangentes, que expliquem o maior número possível de casos, eventos e situações, com a menor quantidade de premissas caso a caso (ad hoc), é uma caminho válido para o desenvolvimento do conhecimento científico. Essa não deve ser, entretanto, uma perspectiva a ser seguida sem criticismo. Devemos buscar hipóteses mais parcimoniosas para tentar explicar a natureza, mas levando em consideração a possibilidade (nunca remota) de que o mundo natural não segue nenhum tipo de rota ou "regra de simplicidade" e não responde aos nossos desejos de sistematização...

João Carlos disse...

Curioso... É exatamente estudando a Cosmologia que se percebe que a tal "parcimônia" - se existe - é um fenômeno bem "local". O universo parece ser um local bem cheio de diversidade (basta ver a diversidade das órbitas dos Planetas Gigantes Gasosos até agora detectados).

Embora a "Navalha de Ockham" seja um lema muito bom para a pesquisa científica, não pode ser tomado como axioma. Da mesma forma que era um axioma baseado em uma suposta "sabedoria divina", hoje continua sendo apenas um raciocínio simplista, onde o velho "Deus" não escreve mais "por linhas tortas", mas por "geodésicas"...

Recentemente eu topei com a constatação, feita por paleo-biólogos, que os dedos "estavam implícitos" na evolução de nadadeiras para pernas, mas ainda não me apareceu um que me explicasse a pergunta que faço no título do post: Dedos, sim!... Mas para que?...

Osame Kinouchi disse...

Charles, tem papers "filosofo]icos" do Chaitin, muito interessante, em:

http://arxiv.org/abs/math/0210035

http://arxiv.org/abs/math/0506552

Outros papers de Chaitin podem ser interessantes.

Bom, Chaitin mostra os limites de aplicabilidade da navalha de Occan em Matemática e Física.

Então, concluir que ela tem aplicabilidade e limites em Biologia me parece trivial. A questão é: que limites são esses.

Charles Morphy disse...

Caro Osame,
Obrigado pelas sugestões dos artigos. Realmente me parecem interessantes.
Essa é a primeira parte do post. Vou discutir outras coisas na continuação...