Bir Sınıra İsabet Ettiğinde, Farklı Sorular Sormayı Öğrenin

Bir Sınıra İsabet Ettiğinde, Farklı Sorular Sormayı Öğrenin

Lise öğrencilerinin fen sınavlarına hazırlandıkları için konuşun; muhtemelen iki şey duyacaksınız: fizikten korktukları ve biyolojiden nispeten rahat oldukları. Garip, bu çoğu araştırmacının görüşüne aykırı.

Lise öğrencilerinin fen sınavlarına hazırlandıkları için konuşun; muhtemelen iki şey duyacaksınız: fizikten korktukları ve biyolojiden nispeten rahat oldukları. Garip, bu çoğu araştırmacının görüşüne aykırı. Bilimsel zeitgeist, fiziğin kolay olmasıdır. Sadeliği, atomaltı parçacıkların varlığından ışığın yıldızların etrafında nasıl kıvrıldığına kadar her şey için güçlü bir şekilde öngörüsel olan kristal teorileri oluşturma yeteneğinden geliyor. Öte yandan, biyoloji, zarif teoremlere ve matematiksel denklemlere damıtmak için çok daha zordur. Bu nedenle, bazı ünlü düşünürlerin savundu Hücrelerin ve ormanların anlaşılması zor, uzak ve gözlenmesi zor kara deliklerden daha zor.

Fakat belki de kolay ya da zor bir disiplin diye bir şey yoktur. Belki sadece kolay ve zor sorular vardır. Sadece biyoloji görünüyor çok zor çünkü çok zor sorularla tanımlandı. Sadece fizik görünüyor kolay çünkü derin içgörülü düşünürlerin yüzyıllarca süren çabaları bir dizi cevaplanabilir soru ortaya attı.

Biyolojiyi bu kadar zorlu yapan şey, ironik olarak, ona olan yakınlığımızdır. Kendinize sorun: kim daha kolay anlaşılır - romantik bir aşk mı yoksa iş arkadaşı mı? Biyoloji ile olan yakınlığımız - hem psikoloji hem de sosyal bilimler - bu fenomenleri zaten elimizdeki derin bilgilerle sorgulamamıza neden oldu. Çok detaylı sorular soruyoruz ve sonra görünüşte gizemli veya çelişkili cevaplara şaşırıyoruz.

Ormanda bir yürüyüşte, bir akça ağaç üzerindeki yaprakların olağandışı şekillerini gözlemleyebiliriz. Bu, yaprakların neden loblara sahip olduğunu, sonbaharda neden kırmızıya dönüştüklerini, yaprak çöplerinde hangi canlıların yaşadıklarını ve toprağı nasıl parçaladıklarını ve beslediklerini merak etmemize neden olabilir. Bu sorular, sorduğumuz doğallığa rağmen aldatıcı bir şekilde karmaşık. Aksine, soğuk uçurumun boşluğu ve görünmez kuarkların küçüklüğü bizim için o kadar yabancıdır ki - en azından başlangıçta - bu varlıklarla ilgili en basit şeyleri söylemek, hatta sadece var olduklarını göstermek için bile.

Samimiyet bazen fizik konusundaki anlayışımızı da yavaşlattı. Gezegenlerin nasıl hareket ettiği sorusu, insanlığın en eski saplantılarından biridir ve birçok farklı mitolojiden geçer. Yine de, türümüzün kendini özümsemesi sayesinde, uzun zamandır süren epiksik teori, Dünya'yı evrenin ortasına yanlış yerleştirdi - yaklaşık 2,000 yıl boyunca devam eden bir hata. Soru, Newton fiziğinde kuvvet, kütle ve yerçekimi konularında soyutlandığında, gezegensel hareketin tahmin edilmesi ve anlaşılması çok daha kolay hale geldi.

Hala fizikçilerin bilmesi gereken çok sayıda zor soru var. Eğer fizik, Dünya'daki telekomünikasyona müdahale edebilecek bir sonraki güneş patlamasını tahmin etme konusundaki itibarını artırırsa, çok daha karmaşık ve zor bir disiplin olarak görülecektir. Niye ya? Çünkü, Güneş yüzeyinin dinamiklerini üreten birçok mekanizmanın modellenmesi - tüm yerçekimi, elektromanyetik, termal ve nükleer süreçler - son derece zordur. Gezegensel harekete gelince, Güneşimizin büyüklüğünün diğer cennetsel bedenlerin etkisini görmezden gelmemize izin verdiğini kabul ederek bir gezegenin yörüngesinin yeterince iyi bir resmini elde edebiliriz. Ancak bu ayrıntılara gerçekten katılmak istersek, kısa süre sonra eşit kütleli üç cismin hareketini kesin olarak tahmin edemediğimizi buluruz. Benzer şekilde, kaos teorisi ile, hareketi birbirine bağlı iki sarkaçın konumu hakkında sadece kaba tahminler yapabileceğimizi öğrendik. Ancak, her iki sarkaçın da nerede olacağı konusunda kesin olarak söyleyemeyiz.

Pbelki de biyolojiden istediğimiz sorular çok zor. Bireysel bir insan hayatını nasıl kurtarabiliriz? Neden bu mavi alakarga diğerinden biraz daha koyu? Fakat sadece biyolojiden daha fazlasını talep etmemiz, biraz daha kolay soruları ortaya çıkaramayacağımız anlamına gelmez. Aslında, 'kolay' fiziği çizmek, nasıl yapmamız gerektiğini çözmemize yardımcı olabilir bulmak bu sorular. Fizikçiler, birden fazla sistemde geçerli olan ve basit, paylaşılan mekanizmaların sonucu olan yaygın, büyük ölçekli olayları aramakta özellikle başarılılar.

Fikrini al biyolojik ölçeklendirme. Bu kavram, bir memelinin metabolizma hızının, tahmin edilebilecek ve doğrusal olmayan bir şekilde vücut büyüklüğüne göre değiştiğini gözlemlemekten kaynaklanmaktadır. Güç yasası. Bir güç yasası, sistemin büyüklüğünü artırdıkça bir özelliğin ne kadar değiştiğini bize söyleyen matematiksel bir ilişkidir (yani, belirli bir sayının katları, genellikle 10). Bu nedenle, bir yaratığın vücut kütlesi 1,000 kat arttığında, biyolojik ölçeklendirme ilkeleri doğru bir şekilde metabolik hızının 100 kat artmasını öngörür.

Fakat aynı matematik iki nesne arasındaki çekim kuvveti ve farklı habitatlar arasındaki karışıklıktaki spekülasyon süreci gibi basit bir şeye nasıl uygulanabilir? Fizikte, güç yasaları tüm ölçeklerde işleyen ortak mekanizmalara ve simetrilere işaret eder. Biyolojide kendi araştırma - Hem de o Geoffrey B West, James H Brown ve Brian J Enquist - iş yerindeki temel mekanizmanın damar ağlarının yapısı ve akışı olduğunu göstermektedir. Kan damarlarının vücuda etkili bir şekilde yayılma eğilimi gösterdiği ve kalp üzerindeki yükü azaltırken tüm canlıların hücrelerine kaynak sağladığı görülmüştür. Bu basit kavrayış, dağılımı gibi olayları tahmin etmek için optimize edilmiş bir biyolojik yapı fikrini kullanan, artan sayıda başarılı teorileri doğurdu. ormandaki ağaçlarne kadar zamana ihtiyacımız var uykubir büyüme oranı tümören büyük ve en küçük bakteri boyutları, ve mümkün olan en uzun ağaç herhangi bir ortamda.

Bununla birlikte, biyoloji kendi kendine özgü sorularına yol açabilir. Mesela meslektaşlarımız olarak Jessica Flack ve David Krakauer Santa Fe Enstitüsünde, ajanların (primatlar, nöronlar ve balçık kalıpları gibi) bilgi işleme ve karar verme yeteneklerinin, tamamen fiziksel sistemlerden farklı olan benzersiz geri bildirim, uyum ve nedensellik türlerine yol açtığını göstermiştir. Biyolojik sistemlerin ek karmaşıklıklarının, bilgi teorisi gibi fizikten ilham alan bakış açıları genişletilerek açıklanıp açıklanmadığı görülmemektedir. Genel olarak biyoloji ve karmaşık sistemler üzerine yapılan çalışmaların bir gün aşılmaz bir şekilde zor sorulara doğru ilerleyeceği ya da soruların mükemmel bir şekilde tekrarlanmasının mevcut sorunların ortadan kaldırılmasına yol açabileceği olabilir. Bu, Charles Darwin'in, doğal seleksiyon ve çeşitlilik açısından yaşamın kökenleri ve çeşitliliği hakkındaki soruları yeniden düzenleyerek yaptığı gibi daha kolay cevaplara giden yolu gösterebilir.

Bir sınıra çarptığınızda farklı sorular sormayı öğrenin: İki eksen boyunca ölçülen sistemlerin karmaşıklığı
İki eksen boyunca ölçülen sistemlerin karmaşıklığı: 1) bilimsel tanımlamanın gerektirdiği ayrıntı ve hassasiyet; 2) belirli bir fenomende birleştirilen mekanizmaların sayısı. En zor bilimler birçok mekanizmadan oluşan sistemler hakkında ayrıntılı sorular sorar.

Onun içinde göre 'Farklı mı?' (1972), fizikçi Philip Anderson, her şeyi en mikroskobik seviyeye düşürmeye çalışmanın tehlikelerini vurguladı. Bunun yerine, kuantum mekaniğinden kimyaya geçmek gibi çeşitli doğal olay ölçeklerinde ortaya çıkan karmaşıklıktaki sıçramalara odaklandı. Bununla birlikte, okuyucular sıklıkla etkili teorilerin bir sistemin temel mekanizmalarını açıklayan yapı taşlarına dayanması gerektiği fikrini görmezden gelir - bu yapı taşları nispeten büyük veya orta büyüklükteki varlıklar olsa bile.

Bu son bakış açısını temel alarak argümanımız, bilmiyorum kara delikler ormanlardan daha basitse. Biz yapamaz Ormanların varlığını açıklayan genel bir etkili teoriye sahip olana kadar ya da karadelik çöküşü ve buharlaşmanın en ayrıntılı dinamiklerini gözlemleyene kadar. Her sistem için sorduğumuz soru türünü tam olarak tanımlamadan göreceli bir karmaşıklık bildirimi yapılamaz. Muhtemelen, bilgimizin zorlu bir noktaya varacağı bazı sorular vardır, ama bu genellikle sistemlerin kendisinden daha çok sorduğumuz sorularla ilgilidir.

Yani fizik yapabilmek zor ol ve biyoloji yapabilmek kolay ol. Zorluk derecesi, alandan daha çok hangi soruların sorulduğuna bağlıdır.

Karmaşık sistemler biliminde, bu iki perspektif arasındaki arayüzde sıklıkla büyük ilerlemeler yapılır. İleriye giden yollardan biri, ilk önce kolay soruları çözmek ve sonra daha ayrıntılı sorular ve teoriler söz konusu olduğunda yardımcı olacak ilkeleri bulmaya çalışmak için cevaplarımızı kullanın. Kolay sorularla başlayarak, yavaşça zor soruları 'oluşturabiliriz'.

Veya zıt yönde, fenomenlerin disiplinler arasındaki garip benzerliğini gözlemlemek bizi yeni mekanizmalar ve ilkeler aramaya yöneltebilir. Bu bazen daha az detaylı, daha soyut bir bakış açısı gerektirecektir - Nobel'in fizikçi Murray Gell-Mann'den alıntı yapan meslektaşı John Miller'ın kitabında tartıştığı Bütüne Ham Bir Bakış (2016). Bu kaba görünüm - fiziğin uzaklığı tarafından zorlanan ve biyolojinin mahremiyeti tarafından gizlenen - gelecek yıllarda bilimde daha derinlemesine görüş ve sadeleştirmeler sağlamalıdır.

Yazar hakkında

Chris Kempes, Santa Fe Enstitüsü'nde fizik, biyoloji ve yer bilimlerinin kesişiminde çalışan bir profesör.

Van Savage, Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles'ta ekoloji, evrimsel biyoloji ve biyo-matematik profesörüdür.

Bu makale, ilk yayınlanmıştır sonsuzluk ve Creative Commons altında yayınlandı. Aeon Stratejik Ortağı Santa Fe Enstitüsü ile birlikte yayınlandı.Aeon sayacı - çıkarmayın

İlgili Kitaplar

{amazonWS: searchindex = Kitaplar; anahtar kelimeler = problem çözme yenilikleri; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

InnerSelf'i takip et

facebook-icontwitter-ikonrss-ikon

E-posta ile son alın

{Emailcloak = off}