Lielais nezināmais: lasītāji atbild

Savā nāves gultā, kā stāsta viņas sekretāre Alise B. Toklasa, Ģertrūde Šteina jautāja: Kāda ir atbilde? Nesaņēmusi atbildi, viņa turpināja: Kāds tad ir jautājums?

Cilvēka zinātkāre un mūsu negausīgais impulss uzdot jautājumus virza zinātnisko izpēti. Tehnoloģiju apskata jūlija numurā lasītājiem bija iespēja formulēt savu svarīgāko neatbildēto zinātnisko jautājumu sarakstu. Uzrādīts ar 14 jautājumu sarakstu, par kuriem Kārnegija institūta prezidente Maksīna Singere un es apgalvojām, ka tie ir vieni no svarīgākajiem mūsu grāmatā Kāpēc melnie caurumi nav melni? Neatbildētie jautājumi zinātnes robežās, gandrīz 200 lasītāju komentēja sarakstu, aizstājot savus iecienītākos jautājumus ar mūsu jautājumiem. l Lielākā daļa respondentu piekrita mūsu pieņēmumam, ka zinātne, ko izaicina neskaitāmi aizraujoši neatbildēti jautājumi, nebūt nav beigusies. Taču daudzi lasītāji arī uzskatīja to, ko viņi uzskatīja par nopietnu izlaidību, un daži pamatoti nosodīja mūsu sarakstu kā maldīgu, elitāru vai naivu. Īsāk sakot, aptauja parādīja, ka, lai gan zinātnieki parasti ir pārliecināti, ka atbildes tiek iegūtas ar zināmu objektivitātes pakāpi, mūsu jautājumu izvēle ir ļoti subjektīva. Lūk, ko Technology Review lasītāji identificēja kā vispievilcīgākos jautājumus, ar kuriem šodien saskaras zinātne.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 1997. gada novembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Visbiežāk uzdotais jautājums

Tehnoloģiju apskata lasītāji uzdeva vairāk nekā 100 dažādus jautājumus, bet gandrīz trešdaļa no visiem respondentiem, kas ir līdz šim lielākās grupas jautājumus par prātu, smadzenēm un apziņas dabu, saraksta augšgalā. Starp dažādiem jautājumiem saistībā ar šo tēmu bija šādi: Kā darbojas prāts? Kas ir emocijas? Kas ir mīlestība? Vai mēs varam izveidot apzinātu mašīnu? Kas ir radošuma izcelsme? Ko nozīmē sapņi? Kāpēc mēs reaģējam uz mūziku?

Šie jautājumi ir pretrunā ar mūsu šaurāk fokusēto jautājumu: kāda ir atmiņas fiziskā izcelsme? ko kāds lasītājs raksturoja kā gandrīz smieklīgi vienkāršu salīdzinājumā ar mēģinājumu izprast apziņu. Daudzi zinātnes dziļākie domātāji, tostarp Nobela prēmijas laureāti Frensiss Kriks un Džeralds Edelmans un matemātiķis Rodžers Penrouzs, piekristu Technology Review lasītājiem, ka pēdējam Kas ir apziņa? ir vissvarīgākais neatbildētais jautājums par smadzenēm. Kriks, kurš apziņu definē kā uzmanību un īstermiņa atmiņu, savā grāmatā The Astonishing Hypothesis ir aicinājis veikt intensīvākus pētījumus.

Taču atšķirība starp jautājumiem par atmiņu un jautājumiem par apziņu rada galveno jautājumu par zinātnes būtību. Lai jautājums būtu zinātnisks, uz to ir jāatbild, izmantojot reproducējamu novērošanas, eksperimenta un teorijas procesu. Vai apziņas izpēte pretstatā fiziskajām smadzenēm ir zinātniska? Daudzi pētnieki, tostarp Stenfordas datorzinātnieks Terijs Vinograds un nelaiķis fiziķis Ričards Feinmans, nav pārliecināti, ka tuvākajā laikā ir iespējams atrast konkrētu apziņas fizioloģisko definīciju, vēl jo mazāk nepārprotamu eksperimentālo protokolu tās izpētei. Viņi apgalvo, ka, tā kā trūkst skaidras pētniecības stratēģijas, apziņai pagaidām jāatrodas ārpus zinātnes jomas.

Patiešām, lielākā daļa neatbildēto jautājumu par cilvēka domāšanu, šķiet, atrodas kaut kur miglainā sfērā starp filozofiju un zinātni. Kas ir ideja? Kas ir emocija? Ko nozīmē būt zinātkāram vai kaut ko zināt? Ir grūti saprast, kā šos abstraktos jautājumus var kaut kādā glītā veidā reducēt uz smadzeņu audu kolektīvu īpašumu, kā arī nav skaidrs, kā veikt milzīgu lēcienu no domas jēdziena uz reproducējamu eksperimentu laboratorijā.

Par apziņas problēmu ir domājuši neskaitāmi zinātnieki un filozofi, sākot no atzītiem redukcionistiem, kuri sagaida, ka domas un emocijas var izskaidrot tikai ar neironiem, līdz skeptiķiem, kuri noliedz jebkādas cerības uz fizisko izpratni. Kalifornijas universitātes filozofs Deivids Čalmerss pieņem noderīgu starpskatu, sadalot jautājumu Kas ir apziņa? tajā, ko viņš sauc par vieglo problēmu un grūto problēmu.

Vienkāršā problēma ir vērsta uz apziņas mehāniku: kā cilvēki var izolēt ārējos stimulus un reaģēt uz tiem? Kā smadzenes apstrādā informāciju, lai kontrolētu uzvedību? Kā mēs varam formulēt informāciju par mūsu iekšējo stāvokli? Neirobiologi jau sen ir pievērsušies šo jautājumu aspektiem, kurus var sistemātiski pētīt tādā pašā veidā, kā pētnieki pārbauda atmiņas fiziskos mehānismus. Iespējams, ar daudzu gadu desmitu intensīvu pētījumu palīdzību uz šādiem jautājumiem var atbildēt.

No otras puses, smagā problēma ir saistīta ar nemateriālām saiknēm starp fiziskajām smadzenēm un pašapziņu, emocijām, uztveri un spriešanu. Kā mūzika var izraisīt ilgas vai dzejoli – dziļas skumjas? Kā grāmatas lasīšana veicina zinātkāri vai vilšanos? Kādas ir fiziskās struktūras un procesi, kas rada mīlestību, bailes, melanholiju vai alkatību?

Daži pētnieki uzskata, ka noteiktā laikā apziņas izpratne dabiski izrietēs no fizisko smadzeņu pētījumu. Citi iestājas par radikāli jaunu perspektīvu. Piemēram, Čalmerss izsaka pārsteidzošu apgalvojumu, ka apziņa ir jāuztver kā Visuma īpašība, kas pilnībā atšķiras no iepriekš atzītajām fiziskajām īpašībām, piemēram, matērijas, enerģijas, spēkiem un kustībām. Iespējams, viņš saka, ka apziņa ir (vēl neatpazīta) informācijas īpašība.

Kas ir apziņa? Pagaidām zinātnieki pat nevar vienoties par to, ko īsti nozīmē jautājums, un vēl jo mazāk iedomāties, kādā formā varētu būt atbilde. Jo tik tālu nākotnē, cik kāds vēlas paredzēt, šis cilvēka prāta lielākais noslēpums var palikt.

Atmiņas ir dažādas; tie ir taustāmāki un stingrāki. Vienā līmenī atmiņas ir sava veida informācija, ko var saglabāt, atsaukt, mainīt vai dzēst — visi datoru laikmetā pazīstami uzdevumi. Var iedomāties, ka katra atmiņa smadzenēs tiek glabāta kā molekula vai molekulu kopa, kas nes ziņojumu. Alternatīvi, atmiņas var būt cieši savienotas smadzeņu šūnu tīklos vai varbūt tās sastāv no elektriskiem potenciāliem, kas caurstrāvo visas smadzenes. Neatkarīgi no atmiņu rakstura mēs varam cerēt, ka atbildes sniegs gudrai un neatlaidīgai izpētei.

Ir vēl viens iemesls, kāpēc centieni izprast atmiņu ieņem centrālo vietu cilvēka smadzeņu izpētē. Apziņa, uztvere un domāšana ir atkarīga no informācijas saņemšanas caur mūsu maņām un šīs informācijas analīzes kontekstā ar apgūtajiem pieredzes modeļiem, kas ierakstīti kā atmiņas. Mēs nevaram apzināties sevi bez atcerēta esamības un personīgās vēstures konteksta. Tāpēc atmiņu fiziskā pamata izpratne ir būtisks solis, lai uzzinātu, ko nozīmē būt cilvēkam — apzināties atmiņas.

Vienu soli tālāk

Aptaujas atbildēs vairākas reizes parādījās vairāki aizraujoši jautājumi par Visuma fizisko uzbūvi: Kas ir gravitācija? Kas ir laiks? Kāda ir saikne starp kvantu un makroskopisko pasauli? Kādas ir attiecības starp matemātiku un fizisko pasauli? Tie ir labi jautājumi. Visi ir aktuālu pētījumu un diskusiju priekšmets, un jebkurš no tiem varētu iekļūt top 20 sarakstā.

Bet citi jautājumi, kas ir diezgan līdzīgi pēc toņa un satura, ir problemātiskāki. Vai mēs varam attīstīt antigravitāciju? Vai mēs varam attīstīt ceļošanu laikā? Vai matēriju var pārvietot kosmosā citādi, nekā fiziski? Katrs no šiem jautājumiem postulē tehnoloģijas, kas ir ārpus pašreizējiem fiziskajiem likumiem. Tas nenozīmē, ka šādas tehnoloģijas nav iespējamas. Vienkārši zinātne pašlaik nevar risināt šādas spekulācijas.

Vēl citi jautājumi attiecas uz telpu un laiku no filozofiskākas perspektīvas: kāda ir kvantu mehānikas nozīme? Kāpēc gaismas ātrums ir tāds, kāds tas ir, vai kāpēc gaismas ātrums ir tik lēns? Kāpēc fundamentālās konstantes ir tādas, kādas tās ir? Robeža starp zinātni un filozofiju bieži ir izplūdusi, kad mēs jautājam, kāpēc daba uzvedas tā, kā tā rīkojas. Zinātnieki var izmērīt gaismas ātrumu ar izcilu precizitāti, bet kāpēc tam ir šī īpašā vērtība, tas var neatbilst pašreizējai teorijai.

Līdzīgā veidā vairāki lasītāji jautāja, vai varētu pastāvēt alternatīvi Visumi, iespējams, ar dažādām fiziskajām konstantēm. Bez īpašiem novērojumiem, lai atbalstītu vai noliegtu šīs idejas, alternatīvie Visumi ir ārpus mūsdienu zinātnes jomas.

Sociālās bažas

Diezgan daudzi lasītāji mūs nosodīja par to, ka neesam atzinuši sociālās zinātnes. Kāds lasītājs jautā: Kur ir lielie jautājumi attiecībā uz cilvēka [sabiedrības] jomu? Cits atzīmē, ka, pievēršoties dabaszinātnēm un pilnībā ignorējot sociālās zinātnes, abi autori novārtā piemin mūsu lielākās neziņas jomas: socioloģijas, ekonomikas, politikas zinātnes, sociālās psiholoģijas neatbildētos jautājumus.

Atzīts par vainīgu. Izņemot mūsu robežjautājumu par uzvedības ģenētiku (Vai uzvedību nosaka gēni?), mēs aprobežojāmies ar fiziskajām un dzīvības zinātnēm. Aptauja, kas līdzīga mūsējai no sociālo zinātņu perspektīvas, būtu aizraujoša, īpaši spriežot pēc šādiem jautājumiem: vai karš ir neizbēgams? Vai mēs varam panākt mieru pasaulē? Kā rodas sabiedrības? Kāds ir labākais veids, kā audzināt bērnu? Kādas ir dabas un kopšanas relatīvās lomas? Kāds ir reliģiskā impulsa avots? Kādi ir ekonomikas noteikumi? Kādas ir darba un brīvā laika lomas? Lai gan šādi jautājumi nav iekļauti zinātniskās pētniecības darba kārtībā, lasītāji, kas tos uzdeva, var pārliecināties, ka šie jautājumi tagad ir socioloģisko pētījumu galvenā virziena.

Specializētas zināšanas

Vairāki lasītāju jautājumi šķiet šauri koncentrēti un konkrēti. Piemēram: Kāda ir turbulences būtība? Kāpēc cilvēku mātītes ir mazākas par tēviņiem? Kā tiek ģenerēts Klusā okeāna ziemeļu augstums? Kāda ir Saules tipa zvaigžņu īstermiņa dinamika? Vai mēs varam attīstīt sintētisko fotosintēzi? Vai mēs varam saprast katalizatoru pamatprincipus? Kas izraisa ledus laikmetus? Kā darbojas spogulis? Kas izraisa lodveida zibeni?

Visi šie jautājumi ir aizraujoši, taču es tos neliktu sava saraksta augšgalā. Tomēr šādu klasifikāciju noteikšana ir subjektīvs process, ar kuru zinātniskā sabiedrība saskaras visu laiku. Ikdienas pasaulē ranžēšana ir visefektīvākā, piešķirot balvas un pētniecības stipendijas. Akadēmiskās balvas un ar tām saistītais prestižs parasti tiek piešķirtas par darbu, kas tiek uzskatīts par fundamentālu un pamata darbu. Ernesta Rezerforda atklājums par atoma kodolu, Linusa Polinga skaidrojums par ķīmisko saiti un Džeimsa Vatsona un Frensisa Krika DNS struktūras atšķetināšana tika atzīti ar Nobela prēmijām. Prestižos periodiskajos izdevumos, piemēram, Zinātne un Daba, var būt vieta tikai 10 procentiem no visiem iesniegtajiem materiāliem. Tādējādi pieņemšana lielā mērā ir balstīta uz risināmā jautājuma uztverto svarīgumu.

No otras puses, pētniecības stipendijas parasti piešķir valdības aģentūras, piemēram, Tirdzniecības, Veselības un cilvēkresursu, Aizsardzības un Enerģētikas departaments, kurām ir konkrēti pragmatiski mērķi. Attiecīgi daudzi zinātnieki kļūst lietpratīgi, lai racionalizētu savu fundamentālo pētījumu veikšanu, parādot, kā šis pētījums ir būtisks lietišķo problēmu risināšanā.

Skaidrs, ka relatīvā nozīme, ko mēs piešķiram jautājumiem, ir ļoti subjektīva. Katra kultūra uzdod dažādus jautājumus, atspoguļojot viņu atšķirīgos uzskatus un pieredzi. Visas kultūras kādreiz brīnās par Visuma plašo mērogu un dzīvības seno izcelsmi. Tomēr ne visās kultūrās tiek jautāts, cik daudz zvaigžņu eksistē vai par precīzu fosilo sugu vecumu, un vēl jo mazāk, kā šie objekti attīstās. Galu galā pareiza jautājuma uzdošana īstajā laikā ir galvenā zinātnes mākslas daļa.

Ceļš ārpus zinātnes

Iespējams, visvairāk aizraujošās lasītāju atbildes bija daudzie jautājumi, kas pēc plašas vienprātības ir ārpus zinātnes jomas. Daži piemēri: Vai ir dievs? Kas notika pirms Lielā sprādziena? Kas notiek pēc nāves? Kāda ir ļaunuma būtība? Vai Visums ir bezgalīgs? Vai ir apziņas vai realitātes sfēras, kuras mēs parasti neuztveram?

Zinātne pievēršas tikai tiem jautājumiem, uz kuriem var atbildēt ar atkārtojamiem novērojumiem, kontrolētiem eksperimentiem un matemātiskās loģikas vadītu teoriju. Šī atšķirība starp zinātnisko un nezinātnisko izpēti, kaut arī dažreiz ir neskaidra, nav ne vieglprātīga, ne patvaļīga.

Zinātne var atklāt, vai glezna ir veca, bet tā nevar noteikt, vai glezna ir skaista. To var izmantot, lai secinātu par fiziskā Visuma izcelsmi, bet tas nevar racionāli izskaidrot, kāpēc mēs esam šeit, lai apdomātu tā esamību. Daudzi no svarīgākajiem jautājumiem, ar kuriem mēs saskaramies – kāda ir dzīves jēga? Ar ko man precēties? Vai ir Dievs? - tātad atrodas ārpus tā domēna. Šāda atziņa lika ekonomistam un filozofam Kenetam Boldingam tikai daļēji jokojot piezīmēt: Zinātne ir māksla aizstāt nesvarīgus jautājumus, uz kuriem var atbildēt ar svarīgiem jautājumiem, uz kuriem nevar atbildēt.

Dažus jautājumus, kas atrodas uz zinātnes robežām, ir grūtāk klasificēt. Zinātnieku domas dalās, piemēram, attiecībā uz jautājumiem, ko vairāki lasītāji ierosināja par ekstrasensoro uztveri, iepriekšēju izziņu, numeroloģiju un psihokinēzi. Lai gan daudzi pētnieki šīs idejas apvieno plašajā pseidozinātnes kategorijā, var veikt reproducējamus eksperimentus, lai pārbaudītu personas, kuras apgalvo, ka tām piemīt šādas spējas.

Cilvēka vajadzības un jaunās tehnoloģijas

Vairāki respondenti mūs pārmeta par to, ka mēs atstājām novārtā jautājumus, kas attiecas uz neatliekamām cilvēku vajadzībām. Nozīmīgākā cilvēku veiktā zinātne, pēc kāda lasītāja domām, būs savienojama ar cilvēka mērogu, kaut kādā ticamā veidā ietekmēs cilvēku sabiedrību. Heizena jautājumi šajā testā neiztur.

Starp šādiem lasītāju uzdotajiem jautājumiem ir: vai mēs varam pagarināt cilvēka mūža ilgumu? Vai nāve ir neizbēgama? Kā mēs varam palielināt pārtikas ražošanu? Kāds ir Zemes globālais ūdens cikls? Vai zemes ekosistēma pati koriģējas? Vai mēs varam izstrādāt sintētiskos ķermeņa orgānu aizstājējus? Kas izraisa laikapstākļus? Vai mēs varam virzīt evolūciju? Vai mēs varam turpināt atveseļošanos no nākamā tumšā laikmeta, pieņemot, ka ir nākamais tumšais laikmets?

Citi ierosināja jautājumus, kas saistīti ar jaunu tehnoloģiju izstrādi: vai mēs varam izstrādāt jaunas enerģijas tehnoloģijas? (Tas bija arī mūsu piektā jautājuma pamatā. Vai mēs varam attīstīt cilvēku ceļošanu kosmosā? Kādi ir datora ātruma ierobežojumi? Kas kļūs iespējams, izmantojot nanotehnoloģijas?

Grūtības novērtēt lietišķo jautājumu relatīvo nozīmi labi ilustrē centieni atrast zāles pret AIDS. Piemēram, pamata atklājumi, kas saistīti ar vīrusiem, DNS un imūnsistēmu, var nedot tiešu labumu nevienam, kas tagad ir inficēts ar HIV, bet galu galā tie būs būtiski, lai atrastu zāles pret daudzām slimībām, iespējams, arī AIDS. Turpretim īpašas AIDS vakcīnas atklāšana varētu neradīt nekādu fundamentālu jaunu izpratni par bioloģiskajām sistēmām, bet tai būtu tūlītēja un dziļa ietekme uz miljoniem cilvēku. Tāpēc šķiet saprātīgi jebkurā AIDS pētniecības finansēšanas stratēģijā panākt līdzsvaru starp pamata un lietišķajiem centieniem.

Tas arī mainīsies

Pēc kāda vērīga lasītāja teiktā, Heizena un Singera jautājumi ir dīvaini nešķiroti jautājumi, kas nesistemātiskā veidā attiecas uz dažādiem līmeņiem. Šis saraksts ir pārāk daudz no mūsu pašreizējām rūpēm; tas nav būvēts, lai izturētu laika pārbaudi.

Mēs nevarējām vairāk vienoties. Saraksts mainīsies trīs iemeslu dēļ. Pirmkārt, zinātniskie jautājumi pēc savas būtības ir atbildami, tāpēc uz jautājumiem faktiski var atbildēt. Pirms diviem gadsimtiem viens no lielākajiem jautājumiem zinātnē bija, kā panākt uzticamu garuma noteikšanas metodi. Pirms pusgadsimta ģenētikas molekulāro mehānismu meklējumi patērēja tūkstošiem biologu. Tagad rodas jauni jautājumi, lai aizstātu vecos.

Otrkārt, dziļi jautājumi ne vienmēr ir acīmredzami jautājumi, tāpēc var tikt atklāti jauni jautājumi. Lai gan Visuma rašanās, dzīvības izcelsme un novecošanas un nāves neizbēgamība tūkstošiem gadu ir rosinājusi spekulācijas, citi pārliecinoši jautājumi, piemēram, enerģijas raksturs, gēnu darbība un tumšās matērijas noslēpums, ir daudz smalkāki, kas izriet no nepāra novērojumu un anomālu datu fragmentu nemierīgās noturības. Pakāpeniski, gadu desmitiem vai pat gadsimtiem, mēs apzināmies fundamentālu mūsu izpratnes par fizisko pasauli trūkumu, un pilnībā atklājas dziļš noslēpums — jauns jautājums.

Treškārt, daži jautājumi šobrīd nav zinātniski, bet kādreiz var būt. Pirms Edvīna Habla tālo galaktiku atklāšanas jautājums par to, kā Visums sākās, bija ārpus novērošanas zinātnes. Bez attiecīgiem datiem tas bija filozofisku spekulāciju jautājums. Bet, tiklīdz astronomi saprata, ko meklēt, Visuma izcelsme iekļuva zinātniskās izpētes galvenajā virzienā. Tāpat: Kas ir laiks? un, manuprāt, Kas ir apziņa? Mūsdienās vairāk ir filozofijas nekā zinātnes jautājumi, lai gan šī situācija var mainīties, jo mēs uzzinām vairāk par matēriju, enerģiju un smadzenēm. Un kas zina, kādus jautājumus mēs vēl neesam domājuši uzdot? Bet tā ir jautrākā daļa.

paslēpties