12 май 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Как случайността управлява науката (и обратното)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 12 април 2021 в 10:56 34210
Александър Бел със съпругата си. Public domain

Лесно можем да си помислим за някакво научно откритие, че е било планирано или че учените са знаели какво правят още от началото. Живеем обаче в сложен и труден за предсказване свят и в историята на науката може да се открият немалко случаи, които се отдалечават от тази идея.

Редица изследвания подсказват, че лутанията и промените играят значително по-голяма роля в научните открития, отколкото вероятно мнозина допускат. И контролираното “мърлячество” до голяма степен движи прогреса.

В тази статия можете да разберете накратко за различните начини, по които случайността и безредието се срещат в науката. И защо те далеч не са “дефект”, от който би следвало да се бяга.

Безредието, дебнещо в сенките

Ако разгледаме някакво изследване, е вероятно да се впечатлим от последователната и ясна мисъл на автора. Но в същото време за нас неминуемо остават скрити всичките лутания, обърквания, отхвърлени хипотези и пр., през които авторът може да е преминал, докато е правил изследването си.

Макар че обикновено се дават описания, с които други учени да повторят изследването (използвани методи, процедура, извадка и т.н.), те пропускат съществена част от реално станалото и ни внушават една “изкуствена” картина, изпълнена със сигурност и яснота.

Вероятно не личи от стандартния вид на научните изследвания, но да се рееш и да правиш неочаквани открития се среща често. При все това дума, която да обхване сложностите, които се случват на практика, докато подготвяш експериментите си, се измисля чак през 19 век. И тя е “serendipity”, или серендипност.

Думата със сигурност е странна (и звучи като нещо, което не е преведено като хората), но следва да се отчете, че тя произлиза от човек, който и без другото обичал да си измисля нови думи за какво ли не. Тъй като не “намира какво по-добро да разкаже”, в едно от писмата си философът Хорас Уолпоул предлага да запознае братовчед си с идеята за планираното непланирано откритие, която (иронично) му хрумнала, докато се ровел насам-натам.

Уолпоул открива вдъхновението си за термина “серендипност”, с който да оправдае щастливото си безделие, от приказка, озаглавена “Тримата принцове на Серендип”. В приказката трима благородници кръстосват пътищата на страната Серендип и благодарение на случайността, но и на своята прозорливост, съумяват все да открият неща, които не са търсили. За Уолпоул например се оказал особено въздействащ епизодът, когато един от тези благородници установил, че “муле, което е сляпо с дясното око, е минало наскоро по същия път, понеже тревата е изядена само от лявата страна, но там тревата е по-зле, отколкото от дясната” (Merton & Barber, 2006).

Под слънцето има място за всеки

Два века по-късно изследователят Охид Ягуб прави една значително по-формална класификация на видовете серендипност, които се срещат най-често в науката. За целта той разгледал обстойно стотици примери, събрани в архивите на американския социолог Робърт Мертън (който също доста се вълнувал от темата за серендипността) и ги подложил на статистически анализ.

Проучването му, публикувано в журнала Research Policy, потвърждава, че действително има тенденции при неочакваните открития и че много от тях попадат в общи категории. Той установява, че откритието може да бъде описано според това дали учените са търсели нещо конкретно и колко далечен е проблемът, който решават (Yaqub, 2017).

По-долу можете да видите и кратка схема с примери от науката, които Ягуб привежда в изследването си (отчитайки, че около случаите има много исторически подробности, които затрудняват класифицирането). От тях може да се забележи, че неочакваните открития не следват един строго зададен шаблон, а е вероятно да настъпят в условия на свободни заигравки и безцелност (което отговаря на класическата представа за това как се прави наука), но и когато проучванията имат ясна цел и са свързани с практиката.

Нещо повече, топката лесно може да мине от фундаменталната, абстрактна наука към приложната, но и откритие от приложната област може да се окаже, че е от значимост за фундаменталната. В този смисъл проучването му показва, че научният напредък в действителност се отдалечава доста от представата, според която фундаменталната и абстрактна наука предшества приложната и “приземена” наука (или обратното). Връзките са двупосочни и както абстрактните модели изведнъж намират приложения в живота, така и някакво практическо занимание или изобретение ни връща към фундаментални и откъснати от ежедневието въпроси.


Серендипност 1: Откриваш нещо, което е неочаквано за теб, и откритието ти не решава проблема, който си имал предвид, а някакъв различен проблем. Тук можем да припознаем откритието на иприта. Експлозия през Втората световна война изложила група войници на отровен газ (иприт). Били изпратени екипи, за да се провери дали причината за случилото се не е вражеско нападение. Но вместо това те установили, че броят на белите кръвни телца при войниците е спаднал. Така била направена връзката, че вероятно ипритът или неговите производни би могъл да се приложи при лечението на рак, предизвикан от свръхекспресия на бели кръвни телца. И съвременната химиотерапия се появила на бял свят.

Серендипност 2: Решаваш си поставения проблем, но просто пътят, по който става това е необичаен и изненадващ. Самоукият химик Чарлз Гудиър търси близо десетилетие начин да направи каучука стабилен, когато през 1837 г., по невнимание, оставя смес от каучук и сяра върху котлона. Сместа се нагряла доста и така открил вулканизацията – гума, която издържа както на високи, така и на ниски температури и не пропуска вода. През 1948 г. Кейд допускал, че маниите се предизвикват от проблеми с метаболизма на пикочната киселина. За да провери хипотезата си, той инжектирал пикочна киселина под формата на литиева сол и установил, че в пациентите му са настъпили значителни подобрения. При все това, по-късно се разбрало, че пикочната киселина няма нищо общо с подобренията. Влиянието се дължало единствено на литиевата сол, която била инжектирана на пациентите.

Серендипност 3: Чудиш се какво да правиш и решаваш внезапен проблем. Възможно е ученият да няма някакъв проблем наум, защото все още опознава терена и му е необходимо да разработи по-добре идеите си (преди да се хване да тества някакви подробни хипотези). Или може би зададените цели и резултати на проучването са толкова далеч, че то е на практика свободно реене. През втората половина на 19 век, докато работел в изследователска програма, посветена на свойствата на захарта, Фалберг открил захарина (това е изкуствен подсладител), след като усетил сладък вкус върху ръцете си. Първо забелязал, че сандвичът му бил по-сладък от обичайното. После се върнал в лабораторията си и пробвал всичко на масата – стъклениците и съдовете, които използвал за експериментите си. Преди този инцидент, той вече бил успял да синтезира съединението, но просто не виждал причина да го опита. След като го пробвал, решил да го патентова. Откриването на много лекарства се вписва също в тази категория серендипност. През 1844 Уелс видял човек, който си ранил крака, но бил под влиянието на райския газ и не усетил болка. После той решил да започне да го прилага в анестезията. През 40-те пък д-р Гай предписал нов антихистамин на пациент, страдащ от обрив. Щом пациентът се върнал, съобщил, че за първи път не се чувства замаян и не му се е гадело по пътя към кабинета на доктора. Впоследствие драмаминът започнал да се прилага против гадене.

Серендипност 4: Вятър те вее на бял кон, но изпреварваш времето си. Докато Оерстед нагрявал жица с ток, забелязал, че всеки път, когато включвал тока, иглата на близкия компас се раздвижвала. Щом съобщил наблюдението си, то предизвикало доста шум, но било сметнато за безполезно. Въпреки това то било на път да разреши проблеми, които още не били формулирани – десетилетие по-късно Фарадей и Морз разпознават електромагнитната индукция и разработват телеграфната система. Или случая на Бенедикт. През 1903 г. Бенедикт изпуснал стъкленица на пода. Стъкленицата се строшила, но за негово учудване парчетата стъкло не се разпръснали и стъкленицата останала почти в първоначалната си форма. Той установил, че от вътрешната й страна имало филм, който крепял парчетата стъкло, и осъзнал, че се е образувал при изпаряването на разтвор на колодий. След инцидента Бенедикт чул за автомобилни катастрофи, при които имало сериозни поражения след падането на стъклата. Това бил проблемът, който неговото решение очаквало, и работата му довела до създаването на безопасни стъкла.

Има го, но го няма

Разбира се, науката е сложен процес, който със сигурност не е освободен от концептуални капани или неявни допускания. Не бива да забравяме и че науката се развива в парадигми – цялости, които са несъизмерими една с друга, подобно на диагонала със страната на квадрата.

Теориите, които използваме за да опишем света, ни разкриват определени негови страни, но е вероятно и да скрият от погледа ни други и да попречат при правенето на открития (Oberheim & Hoyningen-Huene, 2018). Една такава смяна на перспективата вдъхновява талантливия теоретичен физик Томас Кун да остави всичко, за да отиде във философията.

Още студент, Кун се хваща да чете за физиката на Аристотел. Проблемът бил, че той често се натъквал на странни и безсмислени пасажи, което го карало да се чуди как някой толкова изключителен като Аристотел е могло да ги напише. Постепенно обаче започнал да забелязва определени тенденции в пасажите, докато изведнъж не успял да схване за какво става въпрос. Един ден умът му просто превключил, щом сменил значението на част от основните термини.

Кун осъзнал, че при по-ранните си опити да разбере текста е проектирал съвременни значения върху думите и че за да разбере какво действително се твърди, ще трябва да се освободи от тях.

Например когато попадал на думата “движение” (стандартен превод на гръцкото kinesis), той си мислел как обектите променят позицията си в пространството. Но за да се доближи до употребата на Аристотел, трябвало да разгърне смисъла на движението така, че да обхване много повече явления, които включват различни видове промяна. Като например растеж и намаляване, редуване, пораждане, разложение и др., което прави движението на обектите в пространството просто специален случай на движението.

Кун стигнал до прозрението, че подобни разлики в значенията вероятно имат връзка с темата за природата на знанието и начина, по който знанието напредва.

В този смисъл използването на научни инструменти от хора, които не са запознати с преобладаващите теоретични предсказания, може да бъде добър източник на серендипност.

Откриването на чревните бактерии и пептичните язви от Уорън и Маршъл например се случило въпреки преобладаващите убеждения на гастроентеролозите. Астрономите Бааде и Звики предсказват пулсарите около три десетилетия преди откриването им, а физикът Гамов предсказва космическата микровълнова фонова радиация две десетилетия преди откриването й.

Именно непознаването на предишните теоретични предсказания е онова, което прави такива открития серендипови. От друга страна, разбира се, в науката се срещат и открития, които са предсказани от теорията, но просто отнема значително време, за да се установят емпирично – като частицата Хигс бозон, например.

“Мърлячеството” като идеология

Още в своя “Теетет” Платон критикува стремежа към прецизност и отбелязва, че да използваш “думи и изрази свободно, без да ги анализираш твърде строго, не е като цяло белег на лошо възпитание. Но от друга страна, определено има нещо невъзпитано в това да бъдеш твърде прецизен”.

Живеем в пазарни времена и прецизността и бюрокрацията лесно може да се превърнат в решаващ фактор при научните проекти. Все пак за какво да се финансират начинания с неясен изход или да се толерират грешки, завои и несъвършенства, когато може да се “заложи на сигурно” и да се работи по нещо, което ще донесе предсказуеми ползи.

В приложната наука сама по себе си, както отбелязахме по-горе, няма нищо лошо. Някои случаи обаче подсказват, че ограничаването на научните интереси е очаквано при навлизането на пазарни механизми и превръщането на образованието в стока (Myhrvold, 2016).

Анализ от 2014 г. за Румъния например потвърждава, че в университетите започва все повече да доминира “една нова, постоянна административна класа – “академичният капитализъм” оказва натиск върху преподавателите и учените да се отдалечат от традиционните си занимания и да се захванат с административни, мениджърски и предприемачески дейности” (Nicolescu & Neaga, 2014).

Оказва се, че заниманието с административни и мениджърски дейности вече играе сериозна роля за напредването в кариерата на румънските преподаватели и оценяванията на работата им, като се натрупват най-много точки ако си написал, координирал или редактирал книги. А междувременно в румънските университети се случва и друго: департаментите по управление на европейски средства се умножават.

Крайният резултат от всичко това – обобщават авторите – е, че “румънските държавни университети се преориентираха от преподаването и научните изследвания към преследването на възможности за средства, обикновено произтичащи от европейските структурни фондове, което на свой ред доведе до засилване на бюрокрацията и на правомощията на мениджърския персонал”.

В противовес на тези съвременни тенденции, можем да говорим за учени, издигнали “небрежността” в свой водещ похват. Правенето на тънки сметки и икономически анализ на приходите и разходите е в разрез с историята на науката и с подходите, които редица случаи са потвърдили, че работят добре в практиката (Flexner & Dijkgraaf, 2017).

Има логика да си “разхвърлян”, или систематично несистематичен, защото когато ученият се движи в широки рамки, той може да допусне едни или други грешки в дизайна на експериментите си, но с надеждата тези грешки да се окажат източник на серендипност. Така някои учени оставят материалите си изложени на разнообразни условия, допускат замърсяване, разпиляване и после отчитат как различните контексти влияят на нещата. Физикът Макс Делбрук нарича това принципа на “ограничената небрежност”.

Или както Хардинг разказва, много учени са “облъчвали бактерии и фаги с ултравиолетова светлина и са измервали нивата на оцеляване. Оказва се, че ако измерите оцеляването на дневна светлина, тогава ще получите съвсем други стойности, отколкото ако измерите оцеляването в тъмното или на червена светлина. Причината да не се открие е, че който и да е правил измерванията, ги е правил много прецизно, при контролирани условия, винаги на същата светлина. Келнер и Дълбеко направили експериментите по по-небрежен начин, понякога поставяли плочите тук, понякога там, понякога водната баня била близо до прозореца, а понякога не била близо до прозореца…”

По думите на микробиолога Салвадор Лурия, обикновено “се отплаща да си разхвърлян в експериментите си, стига да си наясно с елемента на небрежност. По този начин неочакваните резултати получават възможността да се появят. Когато се появят, мога да проследя техния източник до разхвърляните, но известни за мен, особености на експеримента.”

Заключение

Науката е изпълнена с несигурност и обрати. Затова не бива да се изненадваме, ако понякога не откриваме онова, което сме търсили, или го откриваме след много лутания или намесата на случайността. В стремежа си да опознаят по-добре света някои учени решават да се отдръпнат от прецизността или ясно формулираните цели и понякога това се отплаща добре. В други случаи те тръгват срещу правилата или убежденията на своите колеги и попадат на аномалии, които преобръщат нещата.

Понякога обаче цялото лутане не води до нищо значимо. И това е всъщност приемливо, защото науката не напредва само когато прави открития, но и когато откритията липсват. Или както проф. Борис Минчев отбелязва, “поне 5 процента от всичко не е боклук”. Но именно боклуците, в своето пъстро многообразие, ни позволяват да разпознаем тези 5 процента като ценни!


Използвани източници

Flexner, A., & Dijkgraaf, R. (2017). The usefulness of useless knowledge. Princeton University Press.

Merton, R. K., & Barber, E. G. (2006). The travels and adventures of serendipity: A study in sociological semantics and the sociology of science (2. print., 1. paperback print). Princeton Univ. Press.

Myhrvold, N. (2016). Even Genius Needs a Benefactor. Scientific American, 314(2), 11–11. https://doi.org/10.1038/scientificamerican0216-11

Nicolescu, V. Q., & Neaga, D. E. (2014). Bringing the Market in, Letting the Science out. Neoliberal Educational Reform in Romania. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 142, 104–110. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2014.07.595

Oberheim, E., & Hoyningen-Huene, P. (2018). The Incommensurability of Scientific Theories. В E. N. Zalta (Ред.), The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2018). Metaphysics Research Lab, Stanford University. https://plato.stanford.edu/archives/fall2018/entries/incommensurability/

Yaqub, O. (2017). Serendipity: Towards a taxonomy and a theory. Research Policy, 47. https://doi.org/10.1016/j.respol.2017.10.007


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.