Пыльные области, в которые телескопы видимого света не могут проникнуть, обнаруживаются при помощи инфракрасных изображений прибора ESO HAWK-I, демонстрирующих участки нового и будущего звездообразования, где пыль наиболее плотная. Изображение предоставлено: ESO / H. Drass et al.

5 жизненно важных уроков, которые учат ученые, которые могут улучшить жизнь каждого

Наука может быть одним из самых сложных человеческих начинаний, но уроки, которые она преподает, могут быть применены далеко за пределами науки.

«Я предпочитаю резкую критику одного умного человека бездумному одобрению масс». Йоханнес Кеплер

Научные открытия могут быть редкими, но они никогда не происходят в интеллектуальном вакууме. Признание Ньютоном того, что он стоял на плечах великанов, никогда не было более верным, чем сегодня, когда титаны прошлого заложили основы для нашей сегодняшней позиции. И все же история науки - это не просто линия, наполненная прогрессом вперед, а извилистый набор путей, которые пересекаются, возвращаются в тупик, тупики и многое другое. Время от времени новое путешествие по пути ведет вас к совершенно новому месту назначения, и если вы можете понять, где вы находитесь и как вы туда попали, награда - это совершенно новое открытие.

Эволюция крупномасштабной структуры во Вселенной, от раннего однородного состояния до кластерной Вселенной, которую мы знаем сегодня. Изображение предоставлено: Angulo et al. 2008, через Даремский университет.

Большинство из нас не станут учеными, и у большинства из нас, кто действительно есть, никогда не будет открытия, меняющего мир, величины Альберта Эйнштейна, Чарльза Дарвина, Барбары МакКлинток или Эдвина Хаббла. Но великие достижения прошлого не просто дают уроки ученым. Глядя на то, как они были созданы, какое слияние событий и фальстартов сделали их возможными, и как эти блестящие (а иногда и очень, очень удачные) умы объединяют соответствующие части, мы можем извлечь некоторые очень ценные уроки, применимые к каждая из наших жизней. Чтобы использовать эти пять невероятно ценных уроков, ученому-ракетостроителю не нужно.

Дарвиновский механизм эволюции зависит от мутации и естественного отбора и может привести к появлению новых видов с течением времени, созданных из одного общего предка. Изображение предоставлено: Elembis of Wikimedia Commons.

1. Большинство новых идей оказываются неверными, но их все равно стоит реализовать. Тебе не должно быть стыдно быть неправым. Это одна из самых трудных вещей для изучения, особенно в обществе, которое ценит быть правым так высоко. Тем не менее, никто не входит в научную область, зная, как все это работает, и даже когда вы знаете все это так же хорошо, как и все живые, хорошие идеи все еще остаются редкостью. Тот факт, что живые организмы, населяющие эту планету, со временем меняются, очевиден, но механизм этих изменений горячо обсуждался веками, и до сих пор ведутся споры о тонкостях этих механизмов сегодня.

Но самой важной вещью, которая позволила Дарвину раскрыть свой механизм в отношении биоразнообразия, мутаций и естественного отбора, были свидетельства и идеи, которые возникли раньше и одновременно с его собственным. Работы Жоржа Кювье, Жана-Батиста Ламарка, Альфреда Уоллеса и других были хорошо известны и влиятельны, и выдвигали проверяемые гипотезы о механизмах, с помощью которых могла бы работать эволюция. Благодаря доказательствам, собранным на Галапагосских островах, идеи Дарвина (и Уоллеса) стали ведущей теорией, но без работы других блестящих ученых, чьи идеи оказались неверными, эволюция, как мы знаем, никогда не будет так хорошо понята.

Земля и Солнце ничем не отличаются от того, как они могли появиться 4 миллиарда лет назад. Изображение предоставлено NASA / Terry Virts.

2. Правильная постановка проблемы зачастую сложнее, чем ее решение. Когда вы решаете математическую задачу в школе, вам часто просто необходимо знать арифметические, алгебраические или геометрические шаги для достижения решения. Но в реальном мире системы грязные и сложные. Быть способным разобраться в этой проблеме - это легкая часть, но сложная часть заключается в том, чтобы отделить не относящиеся к делу части проблемы от ключевых способствующих факторов. Если бы мы хотели знать, как именно гравитация влияет на Землю, нам нужно было бы знать положения и массы каждой частицы во Вселенной, чтобы выполнить этот расчет, а затем вычислить гравитационное притяжение между всеми ними. Это абсурдное понятие, поскольку для этого потребуется компьютер, столь же мощный, как и сама Вселенная. Другими словами, прийти к точному решению практически невозможно.

Но, моделируя Землю как единый объект своей измеренной массы и объема, а также другие соответствующие массы - Солнце, планеты, Луну, Галактику, остальную часть Вселенной - в зависимости от ситуации, мы можем прийти к решению очень легко. Ключ не в грубом форсировании вашего пути к решению, а в том, чтобы выявить соответствующих участников для любого аспекта, который вы пытаетесь измерить, и оставить остальное позади. Для приливов нам нужны только Луна, Солнце и океаны Земли; для движения Земли вокруг Солнца нам нужна общая теория относительности, а также всех планет; для движения Земли через Вселенную нам нужны Солнце, галактика и скорость локальной группы. Постановка проблемы - сложная часть. Как только вы поймете, как это сделать, вы получите практическое решение.

Гравитационное поведение Земли вокруг Солнца не связано с невидимым гравитационным притяжением, но лучше описывается тем, как Земля свободно падает через искривленное пространство, в котором доминирует Солнце. Изображение предоставлено: LIGO / T. Пайл.

3. Для того, чтобы сделать большой шаг вперед, обычно нужно оспаривать свои предположения. Закон тяготения Ньютона был бесспорным законом, управляющим Вселенной на протяжении веков, когда появился Эйнштейн. Тем не менее, это была способность Эйнштейна представить Вселенную «что если», в которой гравитация Ньютона была в корне неверна, и лишь приблизительное значение действительной Вселенной. Многие модели альтернативной гравитации были выдвинуты и опробованы на протяжении многих лет, но потерпели неудачу, когда Ньютон победил. Но математические альтернативы плоскому трехмерному евклидову пространству существовали, и общепризнанный факт, что Вселенная была таким образом, оставался недоказанным предположением.

Рассматривая пространство-время как четырехмерную ткань, искаженную присутствием вещества и энергии, Эйнштейн - с помощью ряда математиков и других физиков - смог достичь общей теории относительности. Для этого ему пришлось отбросить ряд невысказанных предположений: это пространство было фиксированным и абсолютным, время, отмеченное одинаково для всех, что часы в разных местах могли когда-либо быть идеально синхронизированы. Если вы сами не изучаете общую теорию относительности, вы редко слышите о таких ученых, как Герман Минковский, Саймон Ньюкомб, Хендрик Лоренц, Бернхард Риман, Марсель Гроссман или Анри Пуанкаре, но все они внесли невероятный вклад в то, чтобы заставить Эйнштейна преодолеть эти ньютоновские предположения. При этом он произвел революцию в нашей картине Вселенной.

Платоновская твердотельная модель Солнечной системы Кеплера из Mysterium Cosmographicum (1596). Изображение предоставлено: Johannes Kepler.

4. Следуя своей интуиции, вы никогда не добьетесь того, что делаете по математике. Придумать красивую, мощную и убедительную теорию - мечта многих ученых во всем мире, и это было так долго, как были ученые. Когда Коперник выдвинул свою гелиоцентрическую модель, она была привлекательна для многих, но его круговые орбиты не могли объяснить наблюдения за планетами, а также эпициклы Птолемея - безобразно, как они - сделали. Около 50 лет спустя Иоганн Кеплер опирался на идею Коперника и выпустил свой Mysterium Cosmographicum - серию вложенных сфер, отношения которых могут объяснить орбиты планет. За исключением того, что данные не подходили правильно. Когда он делал математику, цифры не складывались.

Но то, что суммировало числа, использовало эллипсы вместо кругов. Тот факт, что Кеплер действительно сделал математику, отбросил его идею о кругах, вложенных сферах и совершенной геометрии, чтобы заменить их «некрасивыми», но более подходящими эллипсами, что приводит к законам движения планет, которые соответствуют нашему нынешнему пониманию. Три закона Кеплера все еще широко используются сегодня и помогли создать закон тяготения Ньютона. Ничего из этого не произошло бы, если бы он не выполнил количественную работу - математику - и следовал, куда это привело.

Первоначальные наблюдения 1929 года о расширении Вселенной Хаббла, а затем последовали более подробные, но также и неопределенные наблюдения. Изображение предоставлено: Роберт П. Киршнер (справа), Эдвин Хаббл (слева).

5. Вы никогда не узнаете, есть ли лучший способ сделать что-либо, если не будете проверять это. В начале 1920-х люди предполагали, что Вселенная была статичной. В конце концов, он не расширяется и не сжимается; кажется, остается неизменным с течением времени. Ученые, такие как Александр Фридман и Жорж Леметр, придумали теоретические модели в рамках Общей теории относительности, где Вселенная расширилась, но Эйнштейн - постоянный поклонник Вселенной - остался неподвижным и даже сказал Лемэтру: «Ваши расчеты верны, но ваша физика ужасна». Но единственный способ узнать это - проверить это.

Только когда Хаббл обнаружил расстояние до галактик и добавил в измерения их скорости, это действительно можно было проверить. С выпуском его данных 1929 года и последующей теоретической работой Говарда Перси Робертсона вошла в моду расширяющаяся Вселенная (и закон Хаббла). Это было критическое испытание, и оно оказалось настолько успешным, что расширяющаяся Вселенная остается образцом теоретических и наблюдательных успехов даже сегодня.

Вселенная - удивительное место, и то, как оно стало сегодня, стоит изучить в меру наших способностей. Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, Hubble Heritage Team (STScI / AURA); Дж. Блейксли.

Хотя большинство из нас никогда не достигнет таких чудесных научных открытий, нет никаких причин, по которым мы не можем добиться успеха в этих же пяти областях во всех аспектах нашей жизни. Неудача в чем-то, плохая идея или просто неправильность не являются негативом; это просто необходимые шаги на пути к успеху, как для вас, так и для тех, кто путешествует с вами. Решение проблемы - это то, что может произойти только после того, как она будет сформулирована правильно, и принятие мер к этой правильной формулировке само по себе ценно. Выявление и оспаривание ваших предположений часто может помочь сделать большой шаг вперед; миру, возможно, не нужно работать так, как мы сейчас это себе представляем. Вы должны всегда делать математику, если хотите знать наверняка; слишком доверять своей интуиции - это путь к катастрофе. И нет оправдания тому, чтобы не сопоставлять даже самые священные идеи, которые у вас есть, с данными, которые предоставляют Вселенная и мир.

Вам не нужно быть ученым, чтобы оценить эти научные уроки. Действительно, изучение их - единственный способ предотвратить невежество, которое угрожает нам, или даже распознать его там, где оно существует.

Этот пост впервые появился в Forbes и доступен вам без рекламы нашими сторонниками из Патреона. Прокомментируйте наш форум и купите нашу первую книгу: Beyond The Galaxy!