Природа едина. Науки тоже должны быть.
Ключевые выводы
- Границы между научными дисциплинами могут затруднить сотрудничество между группами ученых.
- Эти границы никогда не были такими жесткими, пока наука не стала профессиональной в 19 веке.
- Природа есть единое целое, и она не разделяется на совершенные дисциплины. Нам нужно стремиться к большему единству.
Мы много говорим о границах науки. Обычно мы говорим о пределах того, что может объяснить наука.
Что мы часто упускаем из виду, так это влияние границ внутри самой науки. Под этим я подразумеваю стены, которые существуют между различными дисциплинами. Если вы хотите узнать о жизни, вы идете на факультет биологии. Но если вы хотите узнать о материи, вы идете на физический факультет. Эти границы никогда не были очень жесткими до 19th века, когда наука начала профессионализироваться. Сейчас они начинают несколько разрушаться благодаря новым инструментам, таким как большие данные. Но остаются серьезные проблемы, связанные с тем, чтобы заставить разные домены взаимодействовать друг с другом. Я вспоминаю об этих проблемах, когда на этой неделе иду на собрание, на котором соберутся специалисты четырех различных дисциплин.
Лазерный фокус на изучении языка науки
5-6 мая исследователи со всей страны соберутся в Рочестере, штат Нью-Йорк, на встречу Центра изучения вещества при атомном давлении (CMAP). Центр является совместным проектом университетов и лабораторий, финансируемых Национальным научным фондом через их центры Physics Frontiers.
Целью CMAP является изучение материи с плотностью, обнаруженной глубоко внутри планет. Для этого исследователи используют большие лазеры, подобные тем, которые используются для исследования термоядерной энергии. Лазеры могут сжимать образцы настолько сильно, что в течение нескольких наносекунд они становятся такими же плотными, как внутри, скажем, экзопланеты суперземли. CMAP базируется в Лаборатории лазерной энергетики, лаборатории термоядерного синтеза Департамента энергетики Университета Рочестера.
Самое интересное в этом проекте то, что большая часть наших усилий направлена на то, чтобы заставить исследователей из разных дисциплин изучать языки друг друга. В команду входят экспериментаторы с плазмой, которые знают глубокие и сложные детали того, как лазеры создают небольшие области горячего и плотного материала. У нас также есть специалисты по теории конденсированного состояния, которые запускают компьютерные коды, чтобы понять, что происходит, когда вещество так сильно сжимается. Затем есть планетологи, которые понимают, как собираются планеты. Наконец, у нас есть астрофизики, которые изучают такие объекты, как экзопланеты за пределами Солнечной системы.
Основные проблемы
Вы можете подумать, что, поскольку все участники хотя бы разбираются в физике, у нас не должно возникнуть проблем с пониманием друг друга. Удивительно, но это не так. В каждой области есть свои традиции, свои методы и свои подходы к предмету. Чтобы преодолеть эти разногласия, может потребоваться некоторое время, если мы действительно собираемся работать вместе.
Проблемы могут быть такими же базовыми, как понимание того, на какие вопросы область считает, что она ответила, и как, с другой стороны, эти вопросы рассматриваются вне дисциплины. Я понял это во время обсуждения ядра Юпитера, которое, согласно моим вводным учебникам, было маленьким и каменистым. Разговоры с планетологами научили меня, что этот вывод до сих пор вызывает большие сомнения.
Наука должна следовать примеру природы
За последний год или около того мы, исследователи CMAP, добились большого прогресса в обучении разговаривать друг с другом. Благодаря этому прогрессу мы формируем конкретные исследовательские вопросы, которые можно решить в лазерных экспериментах. Я действительно взволнован, чтобы увидеть, что из этого получится на этой неделе. Но наш опыт показывает, сколько работы требуется, чтобы преодолеть границы между научными дисциплинами, даже если науки тесно связаны между собой. Представьте себе, как трудно заставить биологов и физиков или физиков и социологов полезно общаться друг с другом. Я использую эти два примера, потому что я участвовал в проектах на стыке обоих (физика жизни и социальная физика).
Вопрос о границах между науками может быть столь же важен, как и границы наук, потому что барьеры между дисциплинами коренятся в иллюзии. Природа - это целое, и она не разделяется на чистые и совершенные дисциплины. По мере совершенствования наших инструментов мы находим новые виды единства между дисциплинами. (В этом весь смысл чего-то вроде социальной физики.) Но чтобы сделать эту науку единства следующим шагом, мы сначала должны перелезть через стены, разделяющие дисциплины. Мой опыт работы с CMAP показывает, насколько захватывающе взбираться на эти стены и сколько усилий это требует.