Studenti i znanost (02. srpnja 2011. godine)

Postoji li nešto kao "znanstvena inklinacija", sklonost karaktera prema pristupu problemima na znanstveni način? Ovdje mislim na način na koji mozak pojedinca radi, na koji razmatra konkretni problem, otvara njegove dodatne aspekte, postavlja ga u odnos prema nekom drugom sličnom problemu i određuje put prema njegovom razrješenju.

Znanstveni način rješavanja problema nije, naravno, jedini mogući. Znanstvenici, ipak, znaju što predstavlja zadovoljavajuće rješenje ili dokaz. Ne broje se tu umjetničke varijante. Evo primjera: Ako, kao znanstvenik, primijetite da kos u zatočeništvu pjeva manji broj različitih pjesama (uzoraka) nego kad je slobodan, onda, kao znanstvenik, nećete reći da je kosu za raznolikost izvedbe potrebna inspiracija koja dolazi iz prirode, otvorenog prostora, slobode. Naravno, to je sasvim zadovoljavajuće objašnjenje za umjetnika, ali kao znanstvenik ćete reći da uvjeti iz okoline, potrebni za raznolikost pjesme kosa nisu ispunjeni. Npr, kos nema ženku ili konkurenciju drugog mužjaka, i slično. Znanstvenik time postavlja hipotezu za konkretni problem koji se pojavio i samim time otvara put prema daljnjoj razradi problema. Naprimjer, u gornjem slučaju, pokušat će u eksperimentalne uvjete uvesti konkurenciju ili ženku ili oboje. Ako ni to ne uspije, postavit će drugu "razumnu" hipotezu i nastaviti s razradom problema dalje.

(Inače, o kosu i znanstveniku pišem jednu kratku priču, a za početak sam napravio ilustraciju olovkom koju prikazujem ispod.)

No, prvo je pravo pitanje, što se smatra razumnom hipotezom ili pretpostavkom? Hipoteza da je kosu za širinu interpretacije potrebna inspiracija iz njegove slobode, koliko god bila lijepa, a možda čak i točna, jednostavno nije dovoljno precizna da bi se smatrala znanstvenom hipotezom. Kako ćete definirati "inspiraciju"? Kako ćete definirati "slobodu"? Takve hipoteze su nekorisne u znanstvenom smislu. Ne samo to, takve "umjetničke" hipoteze obično je nemoguće dokazati znanstvenom metodom.

Drugo je pravo pitanje, što smatramo zadovoljavajućim dokazom ili pobijanjem razumne hipoteze? To je mnogo teže pitanje, a svaka znanost (matematika, fizika, kemija i biologija) ima svoju varijantu odgovora na ovo pitanje. Stvari postaju još kompleksnije ako npr. psihologiju, sociologiju i slično, smatramo znanostima u prethodnom smislu. Njihova zamisao o zadovoljavajućem dokazu hipoteze obično je vrlo različita od zamisli koje postoje u tvrdim, egzaktnijim znanostima. No, realno govoreći, koliko god se znanstvenici zaklinjali u nešto što zovu "znanstvenom metodom", određivanje načina dokazivanja i kvalitete dokaza koji se u pojedinoj znanosti smatraju adekvatnim je u velikoj mjeri stvar konsenzusa unutar konkretne znanstvene (pod)zajednice.

Naprimjer, vrlo je različito kad fizičar razmatra probleme elastičnosti i kad ih razmatra matematičar. Fizičara će, najprije, zanimati drukčiji problemi i postavljat će drukčije hipoteze. Fizičar će, recimo, razmatrati probleme tipa, koliko je određeni objekt elastično stabilan i događaju li se katastrofalni kolapsi tog objekta u uvjetima u kojima se on tipično nalazi (npr. u uvjetima koji su unutar stanice, ako je objekt mikrotubul ili slično). Matematičar će tipično pitati drukčija pitanja o istom problemu. Npr, on bi mogao pitati kojoj klasi nestabilnosti pripada kolaps ili da li problem ima jednoznačno rješenje u uvjetima u kojima je postavljen. Naravno, i vrste "dokaza hipoteze" koje će se smatrati adekvatnim od kolega fizičara i kolega matematičara bit će potpuno različite u dva slučaja. Fizičari će se obično zadovoljiti s dobrim modelom, varijacijskom ocjenom, razumno pojednostavljenom reprezentacijom konkretnog problema, dok će matematičari tipično tražiti svođenje problema unutar apstraktnih teorijskih okvira te dokazivanjem da se problem ili uklapa u otprije poznate i dokazane teoreme ili da zahtijeva drugu pod-varijantu matematike koju je onda potrebno teorijski utemeljiti i dokazati. Ovakvi, matematički odgovori na probleme su fizičarima često vrlo malo korisni, osim možda u apstraktnijim granama fizike koje imaju malo doticaja s bilo kakvom "stvarnošću" i eksperimentima.

Problem definiranja zadovoljavajućeg znanstvenog odgovora na pitanja, zadovoljavajućeg "dokaza hipoteze" može se odvesti u još apstraktnije i čudnije vode, a ja sam o njemu diskutirao i u >> "Problemu promatrača". Ispod navodim jedan odlomak o tome:

Uh, što sam zabrazdio. A htio sam u stvari pitati postoji li karakterna crta koja bi se mogla opisati znanstvenom sklonošću pristupa problemu. Ako takvo što postoji, onda bi se to moralo opaziti još u studentskoj dobi, tj. nije nešto što se (isključivo) razvija i postavlja radom na znanstvenim problemima i učenjem onoga što se smatra znanstvenim pristupom u određenoj znanstvenoj zajednici. Ako takvo što postoji, onda se to mora vidjeti i kod ljudi koji nemaju formalni znanstveni treninig.

Pitao sam se to jer sam u zadnje vrijeme dosta razgovarao sa studentima fizike i uočio sam da mnogi od njih ne znaju što je to (i) originalno postavljeni problem i (ii) zadovoljavajuće razrješenje tako postavljenog problema. Nisam ih zbog toga kritizirao, nego sam to pripisao njihovoj dobi i činjenici da još nisu "inicirani" u "tajne" svoje struke. No, svejedno, pitao sam se kako sam ja razmišljao u njihovoj dobi i jesam li možda imao tu "karakternu crtu" znanstvene inklinacije. Da donekle odgovorim na ovo pitanje, prošao sam kroz svoju arhivu u potrazi za jednim radom koji sam napravio kao student. To je bio rad za Rektorovu nagradu iz 1995. godine (huh... prije 16 punih godina, kako samo vrijeme leti...) koji sam napravio sa svojim kolegom studentom Hrvojem Buljanom s kojim i danas surađujem. Rad se zove >> "Principi kvantne mehanike na primjeru rezonantnog tuneliranja" i za njega smo Hrvoje i ja i dobili Rektorovu nagradu te godine. Slika ispod je jedna od ilustracija iz tog rada.

Nas dvojica smo taj rad napravili potpuno samostalno, uz nekoliko kratkih brbljanja na hodniku s tadašnjim asistentima prof. Šunjića od kojih smo dobili pokoju sugestiju za literaturu (nitko od njih, inače, više nije na fakultetu, a mislim i da su svi otišli iz fizike). Ali osim toga, baš sve je unutra naše. Stoga rad predstavlja dobar uvid u to kako smo nas dvojica kao studenti razmišljali i jesmo li imali tu "karakternu crtu" o kojoj sam u prethodnom tekstu nadugo i naširoko razglabao. A vama ostavljam da procijenite o tome i nudim vam svježi sken tog požutjelog papira i >> DOWNLOAD rada za Rektorovu nagradu "Principi kvantne mehanike na primjeru rezonantnog tuneliranja" iz te davne 1995. godine. Eto, o tome je trebao biti post, a kako je samo ispao na kraju... Kosovi, umjetnici, znanstvenici, čudovišta u obliku jajeta napravljena od ljudskih neurona....

Inače, tematika kojom smo se Hrvoje i ja bavili radeći na tom problemu ostala mi je nekako u podsvijesti i 2006. godine objavio sam jedan, pa recimo obrazovno-znanstveni članak o donekle sličnoj tematici u časopisu American Journal of Physics. Članak >> "Dynamics and (de)localization in a one-dimensional tight-binding chain" možete downloadirati OVDJE.

Zadnji put osvježeno: 02. srpnja 2011. godine