Wróżby czy naukowe prognozy?

Dlaczego w dawnych czasach korzystano nagminnie z różnych wróżbitów uciekających się do rytualnego uboju zwierząt ofiarnych albo dążono do zdobycia przepowiedni astrologów? I dlaczego także dziś tak usilnie oczekujemy naukowych prognoz dotyczących pogody, gospodarki, technologii, cywilizacji?

Czynimy tak, ponieważ nieznana przyszłość niepokoi. Budzi lęk podobny do tego, jaki towarzyszy nam gdy musimy wejść do ciemnego pokoju. Mogą nas tam czekać różne wartościowe rzeczy i wspaniałe doznania - ale mogą też kryć się niemiłe niespodzianki i groźne niebezpieczeństwa. Dlatego usilnie szukamy najwątlejszego nawet promyka światła, żeby coś w tej ciemności dostrzec. Chcemy wykryć, gdzie się kryją korzyści, żeby ku nim podążyć. Pragniemy też zauważyć ukryte zagrożenia, żeby się ich wystrzegać. Potrzebujemy tej wiary i tej nadziei, jaka zawsze towarzyszy wróżbom. Potrzebujemy także bardzo tej determinacji i otuchy, którą budzi studiowanie horoskopów albo analizowanie mętnych "objawień" różnych Wieszczów, żeby odważniej działać i stawiać sobie zuchwalsze cele.

Ale setki przykładów nietrafnych wróżb, całkowicie chybionych przepowiedni, nie spełnionych obietnic i niepotrzebnie porzuconych szans – zraziły nas do wszelkich intuicji, wróżb i prognoz opartych wyłącznie na (rzekomo) niezwykłej przenikliwości umysłu ferujących te przewidywania osób. Dlatego porzuciwszy wróżbitów i astrologów wierzymy obecnie, że to Nauka będzie tym snopem światła rozjaśniającym mroki, jakie rozciąga przed nami zagadkowa przyszłość.

Tym z Państwa, którzy wolą słuchać, niż czytać, polecam moją pogadankę na ten temat, której będzie można posłuchać na antenie Radia Kraków w dniu 26.01.2014 (niedziela) w audycji (dostępnej w intrenecie już teraz) zatytułowanej "W kręgu Nauki" (początek o 12:05). Pogadanki tej można też posłuchać w dowolnym miejscu i czasie korzystając z podcastu na mojej stronie (zakładka Prof. Tadeusiewicz - Naukowe prognozy). Przyszłość była, jest i będzie tajemnicą, zagadką, wyzwaniem, ale uzbrojeni w naukowe narzędzia możemy czasem uchylić rąbka tajemnicy, rozwiązać niektóre zagadki, stawić czoła niektórym wyzwaniom. Bo Nauka ma w tym zakresie potężne narzędzia i ścisłe metody wypracowane przez najtęższe umysły.

Naukowe prognozy oparte są na tym, że znając stan obecny a także pewne dane z historii oraz mając do dyspozycji naukowe prawa, wiążące przyszłość z przeszłością, możemy próbować za pomocą tych praw wysuwać wnioski, co do tego, jak będzie wyglądała przyszłość. Najlepiej, jeśli opis stanu obecnego daje się wyrazić za pomocą dobrze określonych liczb (na przykład wyników dokładnych pomiarów), a związki przyszłości z przeszłością mogą mieć formę matematycznych równań. Wtedy komputery mogą nam pomóc w ujawnieniu przyszłości drogą kolejnego obliczania, jak stan obecny (który znamy) zmieni się w nowy stan, który wystąpi w następnej chwili. Właśnie ten nowy stan próbujemy przewidzieć. Gdy to się uda, to proces można powtórzyć, biorąc za podstawę obliczoną w poprzednim kroku prognozę tego co (zapewne) zdarzy się za chwilę i wyliczając w ten sam sposób, co się zdarzy się w kolejnej następnej chwili – tak dalej. Używam tu określenia „chwila” bo zależnie od tego, jakie zjawisko chcemy przewidywać, może nas interesować to, co się zdarzy za godzinę, za minutę, za sekundę, albo idąc w przeciwną stronę: następnego dnia, za miesiąc, a może także za sto lat. Różne budujemy naukowe prognozy do różnych zagadnień je odnosimy, jednak ta zasada wyznaczania prognozy krok po kroku, chwila po chwili – jest stale aktualna. Jak łatwo się domyślić – im więcej kroków wykonamy, czyli im więcej chwil w przyszłości próbujemy przewidzieć, tym większy jest błąd prognozy. Widać to na rysunku poniżej, bo w prawej stronie u góry tego rysunku widoczna jest czerwona przerywana linia (to właśnie jest prognoza), ale widoczna jest też cała różowa smuga rozszerzająca się tym bardziej, im dalej od chwili obecnej się znajdziemy. Ta smuga pokazuje, w jakim zakresie dane rzeczywiste mogą odbiegać o teoretycznych naukowych przewidywań. W statystyce mówi się w tym momencie o tak zwanym przedziale ufności.

Na rysunku widać jeszcze jedno: Na podstawie tych samych danych historycznych można uzyskać różne prognozy w zależności od tego, jakiego modelu się użyje.Okazuje się bowiem, że przy prognozowaniu przyszłości - podobnie jak w wielu innych zagadnieniach przy których korzystamy z podejścia naukowego – najtrudniej jest postawić właściwe pytanie, czyli przyjąć odpowiedni model. Jeśli możliwych modeli jest niewiele - na rysunku pokazano tylko dwa - to możemy zbudować prognozy dla wszystkich tych modeli, a potem odczekawszy jakiś czas możemy sprawdzić, który model trafniej przewidział to, co się naprawdę zdarzyło (na rysunku jest to czerwona kropka wskazana małą zieloną strzałką. Taka konfrontacja prognozy z tym, co się naprawdę zdarzyło, pozwala wybrać ten właściwy model, a odrzucić ten błędny.

Jednak mimo przeprowadzenia wielu takich sondażowych badań (pracują nad tym liczne zespoły naukowe na całym świecie) - do pełnej orientacji w tym, co się wydarzy w nadchodzącym roku jest nam bardzo daleko. Te promienie wiedzy naukowej wydobywają z mroku przyszłości pewne elementy. Dostrzegamy już fragmenty, które w ten lub inny sposób wbudują się w tkankę przyszłości i zdeterminują nasze życie. Nie wiemy jednak, które z dostrzeganych dziś elementów będą ważne, a które odegrają jedynie marginalną rolę. Nie wiemy które będą trwałe, a którym pisany jest żywot łątki jednodniówki.

W dodatku każda prognoza, nawet ta oparta na najbardziej naukowych podstawach może się okazać zawodna, bo w komputerowym modelu niepodobna uwzględnić wszystkich mogących się pojawiać czynników, zwłaszcza tych, które mają charakter losowy. Modele używane do prognoz też nie są całkowicie pewne i niezawodne, bo są oparte na naszej wiedzy o związkach przyszłości z przeszłością, a ta wiedza nigdy nie jest doskonała.

Co więcej, matematycy dowiedli, że na skutek zjawiska chaosu (chodzi o termin naukowy, a nie o to, co na przykład obserwujemy obecnie na kolei), często występującego nawet w najlepszych modelach prognostycznych, niepodobna dokładnie przewidzieć przyszłych zdarzeń nawet wtedy, gdy czynniki przypadkowe nam nie przeszkadzają, a używany opis matematyczny jest idealnie dokładny. Po prostu im dłużej prowadzimy pewne obliczenia, tym większy powstaje błąd, od którego nie jest w stanie nas uchronić nawet precyzja i szybkość komputerów. Ten błąd może sięgać setek procent i może uczynić prognozę całkiem nieprzydatną!

Dlatego może najtrafniejszą prognozą dla naszej bliższej i dalszej przyszłości okaże się ta, jaką dał kiedyś Sławomir Mrożek:

Jutro to dziś, tyle tylko, że jutro…