האזורים המאובקים אשר טלסקופים עם אור גלוי אינם יכולים לחדור נחשפים על ידי השקפות האינפרא אדום של מכשיר HAWK-I של ESO, המציגים את אתרי היווצרות הכוכבים החדשים והעתידיים שבהם האבק צפוף ביותר. קרדיט תמונה: ESO / H. Drass et al.

5 שיעורים חיוניים שמדענים לומדים שיכולים לשפר את חיי כולם

מדע הוא אולי אחד מהמאמצים האנושיים המורכבים ביותר, אולם ניתן ליישם את הלקחים שהוא מלמד הרחק מחוץ למדע.

"אני מעדיף את הביקורת החריפה ביותר על אדם אינטליגנטי על פני ההסכמה חסרת המחשבה של ההמונים." ג'והנס קפלר

פריצות דרך מדעיות עשויות להיות נדירות, אך הן לעולם אינן מתרחשות בוואקום אינטלקטואלי. ההכרה של ניוטון בכך שהוא עמד על כתפי ענקים מעולם לא הייתה נכונה ממה שהיא כיום, שם הטיטאנים של העבר הניחו את היסודות לנקודת התצפית שלנו כיום. עם זאת, ההיסטוריה של המדע איננה רק קו פשוט מלא בהתקדמות קדימה, אלא מערכת נתיבים מתפתלת המצטלבת, נרתעת לאחור, ללא מוצא ועוד. מדי פעם טיול חדש בשביל מוביל אותך ליעד חדש לגמרי, ואם אתה יכול להבין איפה אתה ואיך הגעת לשם, התגמול הוא תגלית חדשה לגמרי.

התפתחות מבנה רחב היקף ביקום, ממצב מוקדם ואחיד ליקום המקובץ שאנו מכירים כיום. קרדיט תמונה: אנגולו ואח '. 2008, דרך אוניברסיטת דוראם.

רובנו לא נהפכים למדענים, ורובנו שכן לעולם לא יגלו תגלית משתנה עולמית בסדר גודל של אלברט איינשטיין, צ'ארלס דארווין, ברברה מקלינטוק או אדווין האבל. אבל ההתקדמות הגדולה של העבר לא פשוט מקיימת שיעורים עבור מדענים. על ידי התבוננות באיך הם נוצרו, איזו מפגש אירועים והתחלות שווא קרה כדי לאפשר אותם, וכיצד המוחות המבריקים (ולעתים המאושרים מאוד) מרכיבים את היצירות הרלוונטיות, נוכל ללמוד כמה שיעורים בעלי ערך רב החלים על כל אחד מחיינו. לא צריך מדען טילים לעשות שימוש בחמשת השיעורים החשובים להפליא.

המנגנון הדרוויניסטי להתפתחות נשען על מוטציה ובחירה טבעית ויכול לגרום למינים חדשים לאורך זמן שנוצרו מאב קדמון משותף יחיד. קרדיט תמונה: Elembis מ- Wikimedia Commons.

1. רוב הרעיונות החדשים מתבררים כשגויים, אך בכל מקרה שווה להמשיך בהם. אסור להתבייש בכך שטעית. זה אחד הדברים הקשים ביותר ללמוד, במיוחד בחברה שערכיה צודקים כל כך. עם זאת, אף אחד לא נכנס לתחום מדעי בידיעה איך הכל עובד, וגם כשאתה יודע הכל כמו כל מי שחי עושה, רעיונות טובים הם עדיין נדיר. העובדה שאורגניזמים חיים המאכלסים פלנטה זו משתנים עם הזמן היא ברורה מאליה, אך המנגנון של שינויים אלה התלבט בחריפות במשך מאות שנים, ועדיין יש ויכוחים על הנקודות היותר טובות של אותם מנגנונים כיום.

אך הדבר החשוב ביותר שאפשר לדרווין לחשוף את המנגנון שלו לגבי המגוון הביולוגי, המוטציה והברירה הטבעית היו העדויות והרעיונות שהגיעו לפני ובמקביל לזו שלו. עבודותיהם של ז'ורז 'קובייה, ז'אן-בפטיסט למארק, אלפרד וואלאס ואחרים היו ידועים ומשפיעים, והעלו השערות ניתנות לבחינה לגבי מנגנונים שבאמצעותם יכול האבולוציה לעבוד. באמצעות הראיות שנאספו באיי גלפגוס, הרעיונות של דארווין (וגם של וואלאס) הופיעו כתיאוריה המובילה, אך ללא עבודתם של שאר המדענים המבריקים שרעיונותיהם התבררו כשגויים, אבולוציה כידוע יתכן שהיא לעולם לא תובנה זאת היטב.

כדור הארץ והשמש, לא כל כך שונים מאיך שהם עשויים להופיע לפני 4 מיליארד שנה. קרדיט תמונה: נאס

2. הגדרת הבעיה נכונה לעיתים קרובות קשה יותר מאשר לפתור אותה. כשאתה פותר בעיה במתמטיקה בבית הספר, לרוב אתה פשוט צריך לדעת מה הצעדים האריתמטיים, האלגבריים או הגאומטריים כדי להגיע לפיתרון. אבל בעולם האמיתי, המערכות מבולגנות ומורכבות. היכולת לחרוש את דרכך בבעיה היא החלק הקל, אך היכולת להניף את החלקים הלא-רלוונטיים של הבעיה לגורמים התורמים העיקריים זה החלק הקשה. אם היינו רוצים לדעת כיצד הכבידה משפיעה על כדור הארץ במדויק, היינו צריכים לדעת את המיקומים וההמונים של כל חלקיק ביקום כדי לבצע את החישוב הזה, ואז לחשב את המשיכה הכבידה בין כולם. זו רעיון אבסורדי, מכיוון שהוא ידרוש מחשב חזק ככל היקום עצמו. במילים אחרות, להגיע לפיתרון מדויק זה כמעט בלתי אפשרי.

אך על ידי דוגמנות כדור הארץ כאובייקט יחיד למסה ונפחו הנמדדים, ושאר ההמונים הרלוונטיים - השמש, כוכבי הלכת, הירח, הגלקסיה, שאר היקום - בהתאם לצורך, אנו יכולים להגיע לפיתרון מאוד בקלות. המפתח אינו מכריח את דרככם לפיתרון, אלא לזהות את התורמים הרלוונטיים לכל היבט שאתם מנסים למדוד ולהשאיר את השאר מאחור. עבור גאות ושפל אנו זקוקים רק לירח, לשמש ולאוקיינוסים של כדור הארץ; לתנועת כדור הארץ סביב השמש אנו זקוקים לתורת היחסות הכללית ולכל כוכבי הלכת; לתנועת כדור הארץ ביקום אנו זקוקים לשמש, לגלקסיה ומהירות הקבוצה המקומית. הגדרת הבעיה היא החלק הקשה. ברגע שאתה מבין כיצד לעשות זאת, להגיע לפיתרון מעשי אפשרי.

התנהגות הכבידה של כדור הארץ סביב השמש אינה נובעת משיכה כבידתית בלתי נראית, אלא היא מתוארת טוב יותר על ידי כדור הארץ הנופל בחופשיות דרך חלל מעוקל שנשלט על ידי השמש. קרדיט תמונה: LIGO / T. פייל.

3. התקדמות גדולה בדרך כלל דורשת לאתגר את הנחותיך. חוק הכבידה של ניוטון היה החוק הבלתי מעורער השולט ביקום במשך מאות שנים בזמן שאיינשטיין הגיע. עם זאת זו הייתה יכולתו של איינשטיין לדמיין יקום "מה אם" בו כוח המשיכה של ניוטון היה שגוי מיסודה, ורק קירוב ליקום הממשי. דגמים רבים של כוח משיכה אלטרנטיבי הוצגו וניסינו במהלך השנים, רק כדי ליפול בצד הדרך כשניוטון התגלה כמנצח. אבל חלופות מתמטיות לחלל אוקלידידי שטוח, תלת ממדי, היו קיימות, והעובדה המקובלת שהיקום היה כך נותרה הנחה לא מוכחת.

על ידי התייחסות לחלל כאל מרקם ארבעה ממדי, כזה שעוות את נוכחות החומר והאנרגיה, איינשטיין - בעזרת מספר מתמטיקאים ופיזיקאים אחרים - הצליח להגיע ליחסות הכללית. כדי לעשות זאת, היה עליו לזרוק מספר הנחות לא מדוברות: המרחב היה קבוע ומוחלט, הזמן הזה נקבע באותה קצב לכולם, כי אי פעם ניתן לסנכרן שעונים במיקומים שונים בצורה מושלמת. אלא אם כן אתה בוחר בעצמך את היחסות הכללית, לעיתים רחוקות אתה שומע על מדענים כמו הרמן מינקובסקי, סיימון ניוקומב, הנדריק לורנץ, ברנהרד רימן, מרסל גרוסמן או אנרי פוינקארה, ובכל זאת כולם תרמו תרומות מדהימות כדי לגרום לאיינשטיין להתגבר על ההנחות הניוטוניות הללו. בכך הוא עשה מהפכה בתמונתו של היקום.

המודל הסולידי האפלטוני של קפלר של מערכת השמש מ- Mysterium Cosmographicum (1596). קרדיט תמונה: יוהנס קפלר.

4. בעקבות האינטואיציה שלך לעולם לא יביא אותך לביצוע הרצון במתמטיקה. המציאה עם תיאוריה יפה, עוצמתית ומשכנעת היא חלומם של מדענים רבים ברחבי העולם, והיא הייתה כל עוד היו מדענים. כאשר קופרניקוס הציג את המודל ההליוצנטרי שלו, הוא היה אטרקטיבי עבור רבים, אך מסלוליו העגולים לא יכלו להסביר את התצפיות על כוכבי הלכת כמו גם את מחזורי החיים של תלמי - מכוערים ככל שהיו. כ -50 שנה לאחר מכן בנה יוהנס קפלר את הרעיון של קופרניקוס והעלה את המיסטריום קוסמוגרפיק: סדרה של תחומים מקוננים שיחסיהם יכולים להסביר את מסלולי הכוכבים. אלא שהנתונים לא התאימו. כשעשה את המתמטיקה, המספרים לא הסתכמו.

אבל מה שהוסיף למספרים היה באמצעות אליפס במקום מעגלים. העובדה שקפלר אכן ביצע את המתמטיקה, זרק את רעיון המעגלים שלו, תחומי קינון וגיאומטריה מושלמת כדי להחליף אותם באליפסות "מכוערות" אך מתאימות יותר, מובילים לחוקי התנועה הפלנטרית שתואמים את ההבנה הנוכחית שלנו. שלושת החוקים של קפלר נמצאים כיום בשימוש נרחב ועזרו להצמיח את חוק הכבידה של ניוטון. שום דבר מכל זה לא היה קורה אם הוא לא היה עושה את העבודה הכמותית - המתמטיקה - והלך לאן שהוביל.

התצפיות המקוריות משנת 1929 על התרחבות האבל של היקום, ואחריהן תצפיות מפורטות יותר, אך גם לא וודאות, לאחר מכן. קרדיט תמונה: רוברט פ. קירשנר (R), אדווין האבל (L).

5. לעולם לא תדע אם יש דרך טובה יותר לעשות משהו אלא אם תעמיד אותו במבחן. בתחילת שנות העשרים, אנשים הניחו שהיקום היה סטטי. אחרי הכל, נראה שזה לא מתרחב או מתכווץ; נראה שהוא נשאר זהה לאורך זמן. מדענים כמו אלכסנדר פרידמן וז'ורז'ה למיטרו גילו מודלים תיאורטיים בתחום היחסות הכללית, שם היקום התפשט, אך איינשטיין - חובב יקום סטטי - נותר ללא התייחסות, אפילו אמר ללמיטר, "החישובים שלך נכונים, אבל הפיזיקה שלך זוועתית." אבל הדרך היחידה לדעת היא להעמיד אותו במבחן.

רק כאשר האבל גילה את המרחק לגלקסיות, והוסיף במדידות המהירות שלהם ניתן היה לבדוק זאת בפועל. עם פרסום נתוניו משנת 1929 - והעבודה התיאורטית שבאה אחר כך של האוורד פרסי רוברטסון - נכנס היקום המתרחב (וחוק האבל) לאופנה. זה היה מבחן ביקורתי, וזה שהיה כה מוצלח, שהיקום המתרחב נותר פרגון להצלחות תיאורטיות ותצפיתיות גם בימינו.

היקום הוא מקום מדהים, ואיך שהוא היה היום זה משהו ששווה מאוד ללמוד למיטב היכולות שלנו. קרדיט תמונה: NASA, ESA, צוות מורשת האבל (STScI / AURA); ג'יי בלקסלי.

בעוד שרובנו לעולם לא נשיג פריצות דרך מדעיות כה נפלאות, אין סיבה שלא נצליח להצליח באותן חמש זירות אלה בכל תחומי חיינו. כישלון במשהו, רעיון רע או פשוט טועה אינם שליליים; הם פשוט צעדים נחוצים בדרך להצלחה, לא לעצמך או למטיילים איתך. פיתרון בעיה הוא דבר שיכול לקרות רק לאחר התגבשותו כראוי, ונקיטת צעדים לעבר ניסוח נכון זה בעל ערך בפני עצמו. זיהוי והאתגר של ההנחות שלך יכול לעתים קרובות להועיל בקידמה גדולה; ייתכן שהעולם לא יצטרך לעבוד באופן בו אנו מתגברים אליו כעת. עליך תמיד לעשות את המתמטיקה אם אתה רוצה לדעת בוודאות; לבטוח יותר מדי באינטואיציה שלך הוא מתכון לאסון. ואין שום תירוץ לא להתעמת אפילו עם הרעיונות המוחזקים ביותר שיש לך עם הנתונים שהיקום והעולם מספקים.

אתה לא צריך להיות מדען כדי להעריך את השיעורים המדעיים האלה. אכן, לימודם הוא הדרך היחידה למנוע את הבורות שמאיימת עלינו, או אפילו להכיר בה היכן שהוא קיים.

פוסט זה הופיע לראשונה בפורבס והוא מובא אליך ללא מודעות על ידי תומכי הפטרון שלנו. הגיבו לפורום שלנו, וקנו את ספרנו הראשון: מעבר לגלקסיה!