Вы часто слышите, как люди говорят, что «наука устоялась». С научной точки зрения, может ли это когда-нибудь быть?
“Все проблемы мира можно было бы легко решить, если бы люди только хотели думать. Беда в том, что мужчины очень часто прибегают к разным ухищрениям, чтобы не думать, ведь думать - это такая тяжелая работа».
- Томас Дж. Уотсон
Гравитация. Эволюция. Большой взрыв. Теория микробов. Глобальное потепление.
Все это научные теории, и все они в различных кругах называются примерами «устоявшейся науки». И все же, возможно ли это? В конце концов, одним из важнейших краеугольных камней науки является готовность бросить вызов общепринятому мнению. Наука продвигается вперед не только за счет принятия наилучших нынешних объяснений как предрешенного вывода, но и за счет их проверки, исследования, расширения их границ и поиска пробелов. В конце концов, то, что когда-то было принято как общепринятая позиция, смехотворно неадекватно в свете наших нынешних знаний и понимания.
Но подождите. Тот факт, что что-то открыто для пересмотра, если-и-когда появится новая информация, не означает, что нет аспектов, которые были так тщательно протестированы и настолько научно обоснованы , что их можно считать “установленными” или “достаточно правильными”.” независимо от того, что еще мы узнаем.
Многие примеры на изображении выше, на самом деле, не являются хорошими примерами «устоявшейся науки» по этому показателю: идея плоской Земли никогда не была научной теорией, равно как и описательная теория. геоцентрической модели (поскольку наука также предписывает), а идея о неизбежности глобального похолодания , несмотря на широкое распространение , никогда не была единой позицией. Но то, что наука постоянно бросает себе вызов, усваивает новую информацию и пересматривает свои выводы, не означает, что не так много аспектов, которые можно считать решенными, по крайней мере, в настоящее время. Давайте углубимся внутрь.
1.) Гравитация. Верно, что идея Аристотеля -«о том, что более тяжелые предметы падают быстрее, чем более легкие - , не самая лучшая, наиболее универсальное описание гравитации. Но если бы Галилей поднялся на вершину Пизанской башни и действительно провел свой знаменитый эксперимент, сбросив с вершины два шара разной массы, более тяжелый шар действительно упал бы на землю первым! Это, конечно, не потому, что более тяжелые объекты испытывают другое гравитационное притяжение, чем более легкие, а скорее потому, что замедление из-за атмосферного сопротивления зависит от отношения площади поверхности к массе объекта, а у более тяжелых объектов это отношение меньше, чем у более легких. те.
Но будет справедливо сказать, что у нас не было удовлетворительной модели гравитации, пока не появился Ньютон и не объяснил, как объекты во Вселенной действуют гравитационно друг на друга. От объектов на Земле до планет и звезд во Вселенной теория Ньютона была одновременно и предсказательной, и ретроспективной. Это означает, что она количественно объяснила гравитационные явления, которые происходили в прошлом, а также позволила нам успешно предсказать гравитационные явления, которые произойдут в будущем. На самом деле именно уравнения Ньютона позволили нам успешно проложить путь к Луне.
И все же ньютоновская гравитация - не лучшая из наших теорий гравитации. У него есть свои ограничения, и у него есть области, в которых он уже не может точно предсказать гравитационные явления. В частности, в сильных гравитационных полях и при скоростях, приближающихся к скорости света, ньютоновская гравитация должна быть заменена общей теорией относительности Эйнштейна, которая опирается на кривизну пространства. На самом деле именно во время полного солнечного затмения теория Эйнштейна была подтверждена, поскольку положение звезд, видимых в это время, соответствует предсказанию теории Эйнштейна, а не Ньютона.
Тем не менее, даже теория Эйнштейна наверняка когда-нибудь будет заменена лучшей. Общая теория относительности дает бессмысленные ответы о том, что находится в центре черной дыры, и ничего не говорит о Вселенной в масштабах ниже определенного порога расстояния.
Значит ли это, что считать гравитацию «устоявшейся» наукой неправильно?
Конечно, нет! Даже ньютоновскую гравитацию можно считать устоявшейся наукой в том смысле, что в своей области достоверности она всегда предсказывает правильный ответ с определенной степенью точности. Научные революции случаются, но до тех пор, пока наука была надежно проверена и подтверждена до этого момента, то, что было до этого, не столько неправильно, сколько неполно. Таким образом, наука может быть как устоявшейся - в том смысле, что объяснения многих вещей могут быть хорошо поняты - , так и открытыми для уточнения и роста.
2.) Эволюция. Так что это относится и к эволюции. На протяжении тысячелетий известно, что физические характеристики организмов меняются и варьируются от поколения к поколению, и что в течение длительных периодов времени могут меняться и черты всей популяции. Тем не менее механизм эволюции был плохо понят до тех пор, пока не появился Дарвин, который определил два взаимодополняющих аспекта: мутации, когда последующие поколения не могли унаследовать черты, которые ни одно из их поколений не могло унаследовать. обладали предки, и естественный отбор, когда вымирали организмы, наименее приспособленные к выживанию. Со временем эти две вещи - в сочетании - вылились в феномен эволюции, который наблюдался так долго.
Это тоже решено в том смысле, что было убедительно продемонстрировано правильное описание того, как практически вся жизнь на Земле развилась до своего нынешнего состояния от общего предка. Хотя это тоже не полная история. Эволюционно градуализм и прерывистое равновесие рассказывают более тонкую историю эволюции, чем дарвинизм в его исходной форме. Менделевская генетика еще больше улучшила Дарвина, объяснив, как информация передавалась от одного поколения к другому, а открытие ДНК и РНК обеспечило еще более глубокое понимание молекулярного кода, стоящего за этой генетикой. Несомненно, текущие и будущие разработки еще больше увеличат наше тонкое понимание, но ни в коем случае мы не должны ожидать, что дарвиновская эволюция с течением времени останется чем-то иным, чем установившимся в своей области достоверности..
3.) Большой взрыв. Вы начинаете понимать, к чему я клоню. Есть часть этого, которую следует считать «урегулированной» из-за набора доказательств, которые мы собрали, и подавляющей силы теории для точного предсказания и ретроспективного предсказания явлений в этой Вселенной. Вселенная - в далеком прошлом - находилась в горячем, плотном состоянии, полном материи и излучения, и она расширялась и охлаждалась, образуя атомные ядра, нейтральные атомы и, в конце концов, звезды, галактики и скопления. После того, как многие поколения звезд жили и умирали, тяжелые элементы и сложные молекулы стали обычным явлением, как и звезды со скалистыми планетами и ингредиентами для жизни.
Но это тоже было (и, вероятно, будет продолжаться) улучшаться. В дополнение к этой истории мы думаем, что Вселенная наполнена темной материей и темной энергией, и что период космической инфляции предшествовал и создал то, что мы называем горячим Большим взрывом. Ничто из этого не опровергает теорию Большого Взрыва и не опровергает ее, но служит напоминанием о том, что даже наши лучшие, самые успешные научные теории ограничены в своих масштабах и диапазоне применимости.
4.) Микробная теория. Идея о том, что некоторые болезни вызываются микроскопическими организмами, была чрезвычайно тревожной, когда она была впервые предложена, но это также было одним из самых полезных медицинских открытий во всей истории человечества. Ни в коем случае микробная теория не является полным описанием болезни или микроскопического мира, но, учитывая эффективность современной медицины в борьбе с целым рядом болезней и их предотвращении, трудно представить, что микробная теория когда-либо будет признана недействительной.
И все же науке еще многое предстоит узнать! Огромное разнообразие микроорганизмов, включая бактерии, грибки, протистов и вирусы, некоторые из которых являются паразитическими, а некоторые - симбиотическими (а некоторые - и теми, и другими), противоречат невероятно сложному и тонкому миру. Болезни могут быть вызваны рядом других факторов, которые имеют очень мало общего с микроорганизмами, такими как некоторые аутоиммунные заболевания, летальные генетические мутации, химические вещества или другие яды. Эти теории не являются полными (на самом деле ни одна научная теория не является таковой), но, безусловно, в них есть некоторые аспекты, которые можно считать устоявшимися.
5.) Глобальное потепление. И это, пожалуй, самый политически спорный научный вопрос в современном мире. Вероятно, вы уже составили свое мнение относительно того, что думаете по этому вопросу, еще до того, как прочитали эти слова. Действительно, мысль о том, что наука может когда-либо решить этот вопрос, действительно раздражает некоторых людей, и люди быстро навешивают ярлык на тех, кто придерживается мнения, отличного от их собственного, как на «алармистов» или «отрицателей», в зависимости от обстоятельств.
Тем не менее, есть некоторые научные факты, связанные с климатом, которые устоялись: один из них заключается в том, что Земля нагревалась и продолжает значительно нагреваться, а второй заключается в том, что концентрация удерживающих тепло газов в Земле Атмосфера также увеличилась на значительный процент за последние два столетия из-за деятельности человека. С научной точки зрения вероятность того, что наблюдаемое потепление является случайностью, составляет всего 0,002%, а это означает, что мы на 99,998% уверены в том, что Земля сегодня на законных основаниях теплее, чем столетие назад. Было бы несправедливо по отношению к науке - как научному процессу, так и научной совокупности знаний - не считать эти две части головоломки «решенными».
Но есть и другие вещи, которые остаются открытыми вопросами. Климат Земли остается в пределах (квази)стабильного диапазона, при котором климат остается относительно стабильным с течением времени. Было замечено (в исторических записях) естественные причины и вариации, которые смещали эту стабильную точку с течением времени; мы считаем, что человеческие причины могут сделать это хорошо. Но где тот «переломный момент», когда мы перейдем к новой стабильной точке, отличной от старой? И как будет выглядеть эта стабильная точка, и каковы будут последствия? В этих вопросах наука продолжает продвигаться вперед, но она непока не решена. Мы слишком многого еще не понимаем.
Но в этом сила и потенциал науки, и это то, что мы все должны любить в ней.
Идея о том, что основы науки могут быть так легко поколеблены неожиданным, воспроизводимым наблюдением или экспериментом, важна, но она важна лишь в той мере, в какой помогает отделить науку от не-науки. (Или, если хотите, преднауку.) На данном этапе нашего понимания Вселенной научные революции должны охватывать успех предыдущих теорий, которые были до нее, вот почему общая теория относительности включает ньютоновскую гравитацию, и вот почему любой жизнеспособный кандидат на квантовую теорию гравитации должен обязательно включать общую теорию относительности (и все ее успешные предсказания).
Когда мы говорим, что наука устоялась, мы не имеем в виду, что перестали учиться. На самом деле, мы имеем в виду прямо противоположное: что мы действительно узнали что-то ценное.«Устоявшаяся наука» - это не конец знаний, это знак того, что мы начали что-то понимать на законных основаниях. Но помните, что расшатывание устоявшейся науки всегда возможно, и мы должны всегда держать свой разум открытым для этой возможности. Если завтра перестанет действовать земное притяжение и мы все полетим в космос, если животные начнут рождаться генетически идентичными своим родителям, если Вселенная начнет сжиматься, если микробы будут уничтожены, но болезни, которые они вызывают, сохранятся, или если следующие несколько лет на Земле будь глобально на несколько градусов прохладнее, любой из этих «устоявшихся» научных фактов немедленно перестал бы быть таковым. Быть «урегулированным» не означает, что мы на 100% уверены, что это правильно, но это означает, что это лучший вывод, который мы можем сделать, учитывая то, что мы знаем на данный момент. И по мере того, как то, что мы знаем, меняется и растет, меняется и широта и глубина того, что на самом деле включает в себя «устоявшаяся наука».
Есть что сказать? Почему бы не посетить форум Starts With A Bang в Scienceblogs и не высказать свое мнение?