Tolmused piirkonnad, kuhu nähtava valgusega teleskoobid ei pääse, selguvad ESO instrumendi HAWK-I infrapunavaadetest, näidates uute ja tulevaste tähtede moodustumise kohti, kus tolm on kõige tihedam. Pildikrediit: ESO / H. Drass jt.

5 elutähtsat õppetundi, mille teadlased õpivad, saab kõigi elu paremaks muuta

Teadus võib olla üks keerukamaid inimlikke ettevõtmisi, kuid selle õpetatavaid õppetunde saab kasutada väljaspool teadust.

"Ma eelistan palju ühe intelligentse inimese teravat kriitikat masside mõtlematule heakskiitmisele." -Johannes Kepler

Teaduslikud läbimurded võivad olla haruldased, kuid need ei toimu kunagi intellektuaalses vaakumis. Newtoni tõdemus, et ta seisis hiiglaste õlgadel, pole kunagi olnud tõesem kui praegu, kus mineviku titaanid on aluse pannud meie tänasele vaatepunktile. Kuid teaduse ajalugu pole pelgalt edasiliikumisega täidetud joon, vaid keerduv teedekogu, mis ristub, pöördub tagasi, viib läbi tupikud ja palju muud. Iga aeg-ajalt viib uus teekond mööda uhiuut sihtkohta ja kui saate aru, kus te olete ja kuidas te sinna sattusite, on preemia uhiuus avastus.

Suuremahulise struktuuri evolutsioon universumis, alates varasest, ühtlasest olekust kuni tänapäeval tuttava rühmitatud universumini. Pildikrediit: Angulo et al. 2008, Durhami ülikooli kaudu.

Enamik meist ei saa teadlasteks ja enamikul meist, kes seda teevad, ei saa kunagi maailmamuutvat avastust Albert Einsteini, Charles Darwini, Barbara McClintocki või Edwin Hubble'i suurusjärgust. Kuid mineviku suured edusammud ei korralda lihtsalt teadlastele õppetunde. Vaadates, kuidas neid tehti, milline sündmuste ja valede alguste kokkusattumus juhtus nende võimaldamiseks ja kuidas need säravad (ja vahel ka väga, väga õnnelikud) mõistus asjassepuutuvad tükid kokku panid, saame õppida väga väärtuslikke õppetunde, mis kehtivad iga meie elu. Need viis uskumatult väärtuslikku õppetundi ei vaja raketiteadlaselt.

Darvini evolutsioonimehhanism sõltub mutatsioonidest ja looduslikust valikust ning selle tulemuseks võivad aja jooksul olla uued ühised esivanemad. Pildikrediit: Wikimedia Commonsi Elembis.

1. Enamik uusi ideid osutub valedeks, kuid neid tasub igal juhul teostada. Te ei tohi häbeneda eksida. See on üks raskemaid asju õppida, eriti ühiskonnas, kus väärtustatakse õigust nii kõrgele. Kuid keegi ei astu teaduse valdkonda, teades, kuidas see kõik töötab, ja isegi kui teate seda kõike nii hästi kui keegi teine, elavad head ideed endiselt haruldus. Fakt, et seda planeeti asustavad elusorganismid aja jooksul muutuvad, on ilmne, kuid nende muutuste mehhanismi üle arutati sajandeid tuliselt ja nende mehhanismide peenemate punktide üle arutatakse täna veel.

Kuid kõige olulisem asi, mis võimaldas Darwinil avastada oma bioloogilise mitmekesisuse, mutatsioonide ja loodusliku valiku mehhanismi, olid tõendid ja ideed, mis tulid enne ja samaaegselt tema endaga. Georges Cuvieri, Jean-Baptiste Lamarcki, Alfred Wallace'i ja teiste tööd olid kõik tuntud ja mõjukad ning püstitasid kontrollitavad hüpoteesid mehhanismidele, mille abil evolutsioon võiks toimida. Galapagose saartele kogutud tõendite kaudu kerkisid Darwini (ja Wallace'i) ideed juhtivaks teooriaks, kuid ilma teiste hiilgavate teadlaste tööta, kelle ideed osutusid valedeks, ei pruugi evolutsioon, nagu me teame, kunagi seda nii hästi mõista.

Maa ja Päike, mis pole nii erinevad sellest, kuidas nad võisid ilmneda 4 miljardit aastat tagasi. Pildikrediit: NASA / Terry Virts.

2. Probleemi õigesti seadistamine on sageli raskem kui selle lahendamine. Kui lahendate matemaatikaülesande koolis, peate lahenduse leidmiseks sageli teadma aritmeetilisi, algebralisi või geomeetrilisi samme. Kuid reaalses maailmas on süsteemid räpane ja keerulised. Võimalus probleemist läbi käia on lihtne osa, kuid raske on see, kui suudate probleemi ebaolulised osad peamistest toetavatest teguritest eemale peletada. Kui me tahaksime teada, kuidas gravitatsioon Maale täpselt mõjub, peaksime selle arvutuse tegemiseks teadma kõigi osakeste asukohti ja masse Universumis ja arvutama seejärel gravitatsioonilise külgetõmbe nende kõigi vahel. See on absurdne mõte, kuna selleks oleks vaja sama võimsat arvutit kui Universum ise. Teisisõnu, täpse lahenduse leidmine on praktiliselt võimatu.

Kuid modelleerides Maad kui selle mõõdetud massi ja ruumala üksikut objekti ning teisi olulisi masse - Päike, planeedid, Kuu, galaktika, ülejäänud Universum - saame vastavalt vajadusele lahenduse lihtsalt. Võti ei ole lahenduseni sundimine, vaid asjassepuutuvate panustajate kindlakstegemine ükskõik millises asjas, mida proovite mõõta, ja ülejäänud mahajätmine. Loodete jaoks on vaja ainult Kuud, Päikest ja Maa ookeane; Maa liikumiseks ümber Päikese vajame üldist relatiivsustegurit ja ka kõiki planeete; Maa liikumiseks läbi Universumi vajame Päikest, galaktikat ja kohaliku grupi kiirust. Probleemi seadistamine on raske osa. Kui olete aru saanud, kuidas seda teha, on võimalik jõuda praktilise lahenduseni.

Maa gravitatsiooniline käitumine Päikese ümber ei tulene nähtamatust gravitatsioonilisest tõmbejõust, vaid seda saab paremini kirjeldada sellega, et Maa langeb vabalt läbi Päikese domineeriva kaardus ruumi. Kujutise krediit: LIGO / T. Pyle.

3. Suure ettemakse tegemine nõuab tavaliselt oma eelduste vaidlustamist. Newtoni gravitatsiooniseadus oli vaieldamatu seadus, mis valitses Universumit sajandeid sel ajal, kui Einstein tuli. Kuid see oli Einsteini võime ette kujutada “mis oleks kui” universumit, kus Newtoni gravitatsioon oli põhimõtteliselt vale, ja ainult ligikaudne väärtus tegelikule Universumile. Aastate jooksul oli välja pakutud ja proovitud palju alternatiivse gravitatsiooni mudeleid, et vaid Newtoni võidukäigul tõustes mööda minna. Kuid tasase, kolmemõõtmelise eukleidilise ruumi matemaatilised alternatiivid olid olemas ja hästi aktsepteeritud fakt, et universum oli selline, jäi tõestamata eelduseks.

Käsitledes kosmoseaega neljamõõtmelise kangana, mida moonutas mateeria ja energia olemasolu, suutis Einstein - paljude matemaatikute ja teiste füüsikute abiga - jõuda üldisele relatiivsusele. Selleks pidi ta viskama mitu lausetut eeldust: see ruum oli fikseeritud ja absoluutne, selle aja märgistas kõigi jaoks sama tempo, et eri asukohtades olevad kellad võiksid kunagi ideaalselt sünkroonida. Kui te ise üldist relatiivsust ei uurita, kuulete harva sellistest teadlastest nagu Hermann Minkowski, Simon Newcomb, Hendrik Lorentz, Bernhard Riemann, Marcel Grossman või Henri Poincare, kuid nad kõik andsid uskumatu panuse Einsteini jõudmiseks nendest Newtoni eeldustest üle saama. Seejuures tegi ta pöörde meie Universumi pildi jaoks.

Kepleri päikesesüsteemi platooniline kindel mudel ettevõttest Mysterium Cosmographicum (1596). Pildikrediit: Johannes Kepler.

4. Oma intuitsiooni järgimine ei vii kunagi matemaatika tahte saavutamiseni. Ilusa, võimsa ja köitva teooria tulek on paljude teadlaste unistus kogu maailmas ja seda on olnud nii kaua, kui on olnud teadlasi. Kui Copernicus esitas oma heliotsentrilise mudeli, oli see paljudele atraktiivne, kuid tema ümmargused orbiidid ei suutnud seletada nii planeetide vaatlusi kui Ptolemaiose epitsüklid - koledad, nagu nad olid. Umbes 50 aastat hiljem tugines Johannes Kepler Koperniku ideele ja esitas oma müsteeria Cosmographicum: terve rea pesastunud sfääre, mille vahekorrad võiksid selgitada planeetide orbiite. Välja arvatud andmed ei sobinud õigesti. Kui ta tegi matemaatikat, siis numbrid ei tulnud kokku.

Mis aga numbritele lisandus, oli ringide asemel ellipside kasutamine. Fakt, et Kepler tegi tegelikult matemaatikat, loobus ringide, pesakujuliste kerade ja täiusliku geomeetria ideest, asendades need “koledate”, kuid paremini sobivate ellipsidega, viib planeedi liikumise seaduste juurde, mis vastavad meie praegusele arusaamale. Kepleri kolme seadust kasutatakse tänapäevalgi laialdaselt ja need aitasid tekitada Newtoni gravitatsiooniseaduse. Midagi sellest poleks juhtunud, kui ta poleks teinud kvantitatiivset tööd - matemaatikat - ja järginud sinna, kuhu see viis.

Algsed 1929. aasta tähelepanekud universumi Hubble'i laienemise kohta, millele järgnesid hiljem üksikasjalikumad, kuid samas ka ebakindlad tähelepanekud. Pildikrediit: Robert P. Kirshner (R), Edwin Hubble (L).

5. Sa ei saa kunagi teada, kas on parem viis millegi saavutamiseks, kui sa seda proovile ei pane. 1920. aastate alguses eeldasid inimesed, et Universum on staatiline. Lõppude lõpuks ei näi see laienevat ega lepingut; näib, et see jääb aja jooksul samaks. Teadlased, nagu Alexander Friedmann ja Georges Lemaître, olid tulnud välja teoreetiliste mudelitega üldrelatiivsuse piires, kus Universum laienes, kuid Einstein - staatiline Universumi fänn - jäi liikumatuks, öeldes isegi Lemaitreile: "Teie arvutused on õiged, kuid teie füüsika on kohutav." Kuid ainus viis teada saada on see proovile panna.

Seda saab tegelikult katsetada alles siis, kui Hubble avastas galaktikate kauguse ja lisas nende kiiruse mõõtmisse. Oma 1929. aasta andmete - ja sellele järgnenud Howard Percy Robertsoni teoreetilise töö - avaldamisega sai laienev universum (ja Hubble'i seadus) moes. See oli kriitiline test ja see oli nii edukas, et laienev universum jääb teoreetilise ja vaatlusliku edu eeskujuks ka tänapäeval.

Universum on hämmastav koht ja viis, kuidas see tänapäeval välja kujunes, on midagi, mis on meie parimate võimaluste järgi väärt õppimist. Pildikrediit: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI / AURA); J. Blakeslee.

Ehkki enamik meist ei saavuta kunagi selliseid imelisi teaduslikke läbimurdeid, pole põhjus, miks me ei saaks kõigil oma elualadel edu saavutada nendel viiel areenil. Millegi ebaõnnestumine, halva idee omamine või lihtsalt eksimine ei ole negatiivsed; need on lihtsalt vajalikud sammud eduteel kas endale või teiega koos reisijatele. Probleemi lahendamine on asi, mis saab toimuda alles siis, kui see on õigesti formuleeritud, ja sammud selle õige sõnastamise suunas on iseenesest väärtuslikud. Oma eelduste tuvastamine ja vaidlustamine võib sageli suure edasimineku jaoks olla abiks; võib-olla ei pea maailm toimima viisil, nagu me seda praegu ette näeme. Kui soovite kindlalt teada, peate alati matemaatikat tegema; liiga palju oma intuitsiooni usaldades on katastroofi retsept. Ja pole mingit vabandust, et mitte puutuda kokku isegi kõige pühalikumalt peetud ideedega andmetega, mida universum ja maailm pakuvad.

Nende teadustundide hindamiseks ei pea te olema teadlane. Tõepoolest, nende õppimine on ainus viis meid ähvardavast teadmatusest eemale hoida või seda isegi seal, kus see olemas on, ära tunda.

See postitus ilmus esmakordselt Forbes ja meie Patreoni toetajad on teile reklaamivabad. Kommenteerige meie foorumit ja ostke meie esimene raamat: Beyond The Galaxy!