Οι σκονισμένες περιοχές που δεν μπορούν να διαπεράσουν τα τηλεσκόπια ορατού φωτός αποκαλύπτονται από τις υπέρυθρες προβολές του οργάνου HAWK-I της ESO, προβάλλοντας τις τοποθεσίες νέων και μελλοντικών σχηματισμών αστεριών όπου η σκόνη είναι πιο πυκνή. Πιστωτική εικόνα: ESO / H. Drass et al.

5 ζωτικά μαθήματα που μαθαίνουν οι επιστήμονες που μπορούν να βελτιώσουν τη ζωή όλων

Η επιστήμη μπορεί να είναι μια από τις πιο περίπλοκες ανθρώπινες προσπάθειες, αλλά τα μαθήματα που διδάσκει μπορούν να εφαρμοστούν πολύ έξω από την επιστήμη.

«Προτιμώ πολύ την πιο έντονη κριτική ενός μεμονωμένου ευφυούς ανθρώπου από την απρόσεκτη έγκριση των μαζών». -Johannes Kepler

Οι επιστημονικές ανακαλύψεις μπορεί να είναι σπάνιες, αλλά δεν πραγματοποιούνται ποτέ σε πνευματικό κενό. Η αναγνώριση του Νεύτωνα ότι στεκόταν στους ώμους των γιγάντων δεν ήταν ποτέ πιο αληθινή από ό, τι σήμερα, όπου οι τιτάνες του παρελθόντος έθεσαν τα θεμέλια για το πλεονεκτικό σημείο μας σήμερα. Ωστόσο, η ιστορία της επιστήμης δεν είναι απλώς μια απλή γραμμή γεμάτη με πρόοδο, αλλά μια μαιευτική σειρά μονοπατιών που τέμνονται, βρόχους πίσω, αδιέξοδα και πολλά άλλα. Κάθε λίγο, ένα νέο ταξίδι σε ένα μονοπάτι σας οδηγεί σε έναν ολοκαίνουργιο προορισμό και αν μπορείτε να καταλάβετε πού βρίσκεστε και πώς φτάσατε εκεί, η ανταμοιβή είναι μια ολοκαίνουργια ανακάλυψη.

Η εξέλιξη της μεγάλης κλίμακας δομής στο Σύμπαν, από μια πρώιμη, ομοιόμορφη κατάσταση μέχρι το σύμπαν που γνωρίζουμε σήμερα. Πιστωτική εικόνα: Angulo et al. 2008, μέσω του Πανεπιστημίου Durham.

Οι περισσότεροι από εμάς δεν θα γίνουμε επιστήμονες και οι περισσότεροι από εμάς δεν θα έχουμε ποτέ μια παγκόσμια ανακάλυψη του μεγέθους των Albert Einstein, Charles Darwin, Barbara McClintock ή Edwin Hubble. Αλλά οι μεγάλες προόδους του παρελθόντος δεν έχουν απλά μαθήματα για τους επιστήμονες. Κοιτάζοντας πώς έγιναν, τι συμβολή συμβάντων και ψευδείς εκκινήσεις συνέβη για να τα καταστήσει δυνατά και πώς αυτά τα λαμπρά (και μερικές φορές πολύ, πολύ τυχερά) μυαλά συνθέτουν τα σχετικά κομμάτια, μπορούμε να μάθουμε μερικά πολύτιμα μαθήματα που ισχύουν για κάθε μια από τις ζωές μας. Δεν χρειάζεται ένας επιστήμονας πυραύλων για να χρησιμοποιήσει αυτά τα πέντε εξαιρετικά πολύτιμα μαθήματα.

Ο Δαρβινικός μηχανισμός για την εξέλιξη εξαρτάται από τη μετάλλαξη και τη φυσική επιλογή και μπορεί να οδηγήσει σε νέα είδη με την πάροδο του χρόνου που δημιουργούνται από έναν κοινό πρόγονο. Πιστωτική εικόνα: Elembis του Wikimedia Commons.

1. Οι περισσότερες νέες ιδέες αποδεικνύονται λανθασμένες, αλλά αξίζει να τις ακολουθήσετε. Δεν πρέπει να ντρέπεσαι να κάνεις λάθος. Είναι ένα από τα πιο δύσκολα πράγματα που πρέπει να μάθεις, ειδικά σε μια κοινωνία που εκτιμά το να είσαι πολύ σωστή. Ωστόσο, κανείς δεν μπαίνει σε ένα επιστημονικό πεδίο που ξέρει πώς λειτουργεί όλα, και ακόμη και όταν τα γνωρίζετε όλα όπως και όποιος ζει, οι καλές ιδέες εξακολουθούν να είναι σπάνιες. Το γεγονός ότι οι ζωντανοί οργανισμοί που ζουν σε αυτόν τον πλανήτη αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου είναι προφανές, αλλά ο μηχανισμός αυτών των αλλαγών συζητήθηκε έντονα για αιώνες και εξακολουθούν να υπάρχουν συζητήσεις σχετικά με τα καλύτερα σημεία αυτών των μηχανισμών σήμερα.

Αλλά το πιο σημαντικό πράγμα που επέτρεψε στον Δαρβίνο να αποκαλύψει τον μηχανισμό του σχετικά με τη βιοποικιλότητα, τη μετάλλαξη και τη φυσική επιλογή ήταν τα στοιχεία και οι ιδέες που ήρθαν πριν και ταυτόχρονα με τις δικές του. Τα έργα των Georges Cuvier, Jean-Baptiste Lamarck, Alfred Wallace και άλλων ήταν όλα γνωστά και επιρροή, και παρουσίασαν δοκιμαστικές υποθέσεις για μηχανισμούς με τους οποίους θα μπορούσε να λειτουργήσει η εξέλιξη. Μέσα από τα στοιχεία που συγκεντρώθηκαν στα νησιά Γκαλαπάγκος, οι ιδέες του Ντάργουιν (και του Γουάλας) προέκυψαν ως η κορυφαία θεωρία, αλλά χωρίς το έργο των άλλων λαμπρών επιστημόνων των οποίων οι ιδέες αποδείχθηκαν λανθασμένες, η εξέλιξη, όπως γνωρίζουμε, μπορεί να μην είναι ποτέ τόσο καλά κατανοητή.

Η Γη και ο Ήλιος, δεν είναι τόσο διαφορετικοί από το πώς θα μπορούσαν να εμφανιστούν πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια. Πιστωτική εικόνα: NASA / Terry Virts.

2. Η σωστή ρύθμιση του προβλήματος είναι συχνά δυσκολότερη από την επίλυση του. Όταν επιλύετε ένα μαθηματικό πρόβλημα στο σχολείο, συχνά απλά πρέπει να γνωρίζετε τα αριθμητικά, αλγεβρικά ή γεωμετρικά βήματα για να φτάσετε στη λύση. Αλλά στον πραγματικό κόσμο, τα συστήματα είναι ακατάστατα και περίπλοκα. Το να είσαι σε θέση να περάσεις το πρόβλημα είναι το εύκολο μέρος, αλλά το να μπορείς να αποκτήσεις τα άσχετα μέρη του προβλήματος στους βασικούς συντελεστές είναι το δύσκολο. Εάν θέλαμε να μάθουμε πώς η βαρύτητα επηρεάζει ακριβώς τη Γη, θα πρέπει να γνωρίζουμε τις θέσεις και τις μάζες κάθε σωματιδίου στο Σύμπαν για να κάνουμε αυτόν τον υπολογισμό και, στη συνέχεια, να υπολογίσουμε τη βαρυτική έλξη μεταξύ όλων αυτών. Είναι μια παράλογη έννοια, καθώς θα απαιτούσε έναν υπολογιστή τόσο ισχυρό όσο το ίδιο το Σύμπαν. Με άλλα λόγια, η επίτευξη μιας ακριβούς λύσης είναι πρακτικά αδύνατη.

Αλλά με μοντελοποίηση της Γης ως ένα μοναδικό αντικείμενο της μετρούμενης μάζας και όγκου της, και των άλλων σχετικών μαζών - του Ήλιου, των πλανητών, της Σελήνης, του γαλαξία, του υπόλοιπου Σύμπαντος - ανάλογα με την περίπτωση, μπορούμε να φτάσουμε σε μια λύση πολύ εύκολα. Το κλειδί δεν είναι η βίαιη επιβολή του δρόμου σε μια λύση, αλλά ο εντοπισμός των σχετικών συντελεστών σε όποια πτυχή προσπαθείτε να μετρήσετε και αφήνοντας τα υπόλοιπα πίσω. Για παλίρροιες, χρειαζόμαστε μόνο τη Σελήνη, τον Ήλιο και τους ωκεανούς της Γης. για την κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο χρειαζόμαστε γενική σχετικότητα και όλους τους πλανήτες επίσης. για την κίνηση της Γης μέσω του Σύμπαντος χρειαζόμαστε τον Ήλιο, τον γαλαξία και την ταχύτητα της τοπικής ομάδας. Η ρύθμιση του προβλήματος είναι το δύσκολο μέρος. Μόλις καταλάβετε πώς να το κάνετε, είναι δυνατή η επίτευξη μιας πρακτικής λύσης.

Η βαρυτική συμπεριφορά της Γης γύρω από τον Ήλιο δεν οφείλεται σε μια αόρατη βαρυτική έλξη, αλλά περιγράφεται καλύτερα από τη Γη να πέφτει ελεύθερα μέσω καμπύλου χώρου που κυριαρχείται από τον Ήλιο. Πιστωτική εικόνα: LIGO / T. Πιλ.

3. Η πραγματοποίηση μιας μεγάλης προόδου συνήθως απαιτεί αμφισβήτηση των υποθέσεων σας. Ο νόμος της βαρύτητας του Νεύτωνα ήταν ο αδιαμφισβήτητος νόμος που διέπει το Σύμπαν για αιώνες τη στιγμή που ο Αϊνστάιν ήρθε. Ωστόσο, ήταν η ικανότητα του Αϊνστάιν να φανταστεί ένα σύμπαν «τι εάν» όπου η βαρύτητα του Νεύτωνα ήταν θεμελιωδώς λάθος, και μόνο μια προσέγγιση του πραγματικού Σύμπαντος. Πολλά μοντέλα εναλλακτικής βαρύτητας παρουσιάστηκαν και δοκιμάστηκαν με την πάροδο των ετών, μόνο για να πέσουν στο δρόμο καθώς ο Νεύτωνας αναδείχθηκε θριαμβευτικός. Όμως, υπήρχαν μαθηματικές εναλλακτικές λύσεις για τον επίπεδο, τρισδιάστατο ευκλείδειο χώρο, και το καλά αποδεκτό γεγονός ότι το Σύμπαν ήταν έτσι δεν παρέμεινε αποδεδειγμένη υπόθεση.

Αντιμετωπίζοντας τον χωροχρόνο ως ένα τετραδιάστατο ύφασμα, που παραμορφώθηκε από την παρουσία ύλης και ενέργειας, ο Αϊνστάιν - με τη βοήθεια ορισμένων μαθηματικών και άλλων φυσικών - κατάφερε να φτάσει στη Γενική Σχετικότητα. Για να το κάνει αυτό, έπρεπε να πετάξει μια σειρά από ανεπιθύμητες υποθέσεις: ότι ο χώρος ήταν σταθερός και απόλυτος, εκείνος ο χρόνος σημειώθηκε με τον ίδιο ρυθμό για όλους, ότι τα ρολόγια σε διαφορετικές τοποθεσίες θα μπορούσαν ποτέ να συγχρονιστούν τέλεια. Αν δεν μελετήσετε τη Γενική Σχετικότητα, σπάνια ακούτε για επιστήμονες όπως ο Hermann Minkowski, ο Simon Newcomb, ο Hendrik Lorentz, ο Bernhard Riemann, ο Marcel Grossman ή ο Henri Poincare, αλλά όλοι τους έκαναν απίστευτη συμβολή στο να ωθήσει τον Αϊνστάιν να ξεπεράσει αυτές τις Νευτώνιες υποθέσεις. Με αυτόν τον τρόπο, επανάσταση στην εικόνα μας για το Σύμπαν.

Πλατωνικό στερεό μοντέλο του Κέπλερ του ηλιακού συστήματος από το Mysterium Cosmographicum (1596). Πιστωτική εικόνα: Johannes Kepler.

4. Ακολουθώντας τη διαίσθησή σας δεν θα σας οδηγήσει ποτέ στο να κάνετε τα μαθηματικά. Η δημιουργία μιας όμορφης, ισχυρής και συναρπαστικής θεωρίας είναι το όνειρο πολλών επιστημόνων σε όλο τον κόσμο και υπήρξε για όσο διάστημα υπήρχαν επιστήμονες. Όταν ο Κοπέρνικος παρουσίασε το ηλιοκεντρικό μοντέλο του, ήταν ελκυστικό για πολλούς, αλλά οι κυκλικές τροχιές του δεν μπορούσαν να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις των πλανητών, καθώς και τους επίκυκλους του Πτολεμαίου - άσχημοι όπως ήταν -. Περίπου 50 χρόνια αργότερα, ο Johannes Kepler βασίστηκε στην ιδέα του Copernicus και παρουσίασε το Mysterium Cosmographicum: μια σειρά από ένθετες σφαίρες των οποίων οι αναλογίες θα μπορούσαν να εξηγήσουν τις τροχιές των πλανητών. Εκτός, τα δεδομένα δεν ταιριάζουν σωστά. Όταν έκανε τα μαθηματικά, οι αριθμοί δεν αυξήθηκαν.

Αλλά αυτό που πρόσθεσε στους αριθμούς ήταν η χρήση ελλείψεων αντί για κύκλους. Το γεγονός ότι ο Κέπλερ έκανε πραγματικά τα μαθηματικά, έριξε την ιδέα του για κύκλους, ένθετες σφαίρες και τέλεια γεωμετρία για να τα αντικαταστήσει με «άσχημο» αλλά καλύτερα προσαρμοσμένο έλλειμμα οδηγεί στους νόμους της πλανητικής κίνησης που ταιριάζουν με την παρούσα κατανόησή μας. Οι τρεις νόμοι του Κέπλερ εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα και βοήθησαν στη δημιουργία του νόμου της βαρύτητας του Νεύτωνα. Κανένα από αυτά δεν θα συνέβαινε αν δεν είχε κάνει την ποσοτική δουλειά - τα μαθηματικά - και ακολούθησε εκεί που οδήγησε.

Οι αρχικές παρατηρήσεις του 1929 σχετικά με την επέκταση του Σύμπαντος στο Χαμπλ, ακολουθούμενες από πιο λεπτομερείς, αλλά και αβέβαιες, παρατηρήσεις. Πιστωτική εικόνα: Robert P. Kirshner (R), Edwin Hubble (L).

5. Δεν θα ξέρεις ποτέ αν υπάρχει καλύτερος τρόπος να κάνεις κάτι, εκτός αν το δοκιμάσεις. Στις αρχές της δεκαετίας του 1920, οι άνθρωποι υπέθεσαν ότι το Σύμπαν ήταν στατικό. Σε τελική ανάλυση, δεν φαίνεται να επεκτείνεται ή να συρρικνώνεται. φαίνεται να παραμένει το ίδιο με την πάροδο του χρόνου. Επιστήμονες όπως ο Alexander Friedmann και ο Georges Lemaître είχαν βρει θεωρητικά μοντέλα στο πλαίσιο της Γενικής Σχετικότητας, όπου το Σύμπαν επεκτάθηκε, αλλά ο Αϊνστάιν - ένας στατικός ανεμιστήρας του Σύμπαντος - παρέμεινε ασυγκίνητος, ακόμη και λέγοντας στον Lemaitre, "Οι υπολογισμοί σας είναι σωστοί, αλλά η φυσική σας είναι τρομερή." Αλλά ο μόνος τρόπος να το ξέρεις είναι να το δοκιμάσεις.

Μόνο όταν ο Χαμπλ ανακάλυψε την απόσταση από τους γαλαξίες, και πρόσθεσε στις μετρήσεις της ταχύτητάς τους θα μπορούσε πραγματικά να δοκιμαστεί. Με την κυκλοφορία των δεδομένων του 1929 - και το επακόλουθο θεωρητικό έργο του Χάουαρντ Πέρσι Ρόμπερτσον - έγινε το μόδα του διευρυμένου Σύμπαντος (και του Νόμου του Χαμπλ). Ήταν μια κρίσιμη δοκιμασία και ήταν τόσο επιτυχημένη που το επεκτεινόμενο Σύμπαν παραμένει πρότυπο των θεωρητικών και παρατηρητικών επιτυχιών ακόμη και σήμερα.

Το Σύμπαν είναι ένα καταπληκτικό μέρος και ο τρόπος που έγινε σήμερα είναι κάτι που αξίζει πολύ να μάθουμε όσο καλύτερα μπορούμε. Πιστωτική εικόνα: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI / AURA); J. Blakeslee.

Ενώ οι περισσότεροι από εμάς δεν θα επιτύχουμε ποτέ τέτοιες θαυμάσιες επιστημονικές ανακαλύψεις, δεν υπάρχει κανένας λόγος για τον οποίο δεν μπορούμε να είμαστε επιτυχημένοι σε αυτές τις πέντε αρένες σε όλες τις πτυχές της ζωής μας. Η αποτυχία σε κάτι, η κακή ιδέα ή απλά το λάθος δεν είναι αρνητικά. είναι απλά απαραίτητα βήματα στην πορεία προς την επιτυχία, είτε για εσάς είτε για όσους ταξιδεύουν μαζί σας. Η επίλυση ενός προβλήματος είναι κάτι που μπορεί να συμβεί μόνο όταν έχει διατυπωθεί σωστά και η λήψη μέτρων για τη σωστή διατύπωση είναι πολύτιμη από μόνη της. Ο εντοπισμός και η αμφισβήτηση των υποθέσεων σας μπορεί συχνά να συμβάλει στην επίτευξη μιας μεγάλης προόδου. ο κόσμος μπορεί να μην χρειάζεται να δουλεύει με τον τρόπο που τον αντιλαμβανόμαστε. Πρέπει πάντα να κάνετε τα μαθηματικά εάν θέλετε να ξέρετε σίγουρα. Η υπερβολική εμπιστοσύνη στη διαίσθησή σας είναι μια συνταγή για καταστροφή. Και δεν υπάρχει δικαιολογία για να μην αντιμετωπίσετε ακόμη και τις πιο ιερά ιδέες που έχετε με τα δεδομένα που παρέχει το Σύμπαν και ο κόσμος.

Δεν χρειάζεται να είστε επιστήμονας για να εκτιμήσετε αυτά τα επιστημονικά μαθήματα. Πράγματι, η εκμάθησή τους είναι ο μόνος τρόπος για να αποτρέψουμε την άγνοια που μας απειλεί ή ακόμα και να την αναγνωρίσουμε όπου υπάρχει.

Αυτή η ανάρτηση εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο Forbes και σας προσφέρεται χωρίς διαφημίσεις από τους υποστηρικτές του Patreon. Σχολιάστε το φόρουμ μας και αγοράστε το πρώτο μας βιβλίο: Beyond The Galaxy!