Что такое наука? Наука — это...
Слово «наука», вероятно, вызывает в памяти множество разных картинок: толстый учебник, белые лабораторные халаты и микроскопы, астроном, смотрящий в телескоп, натуралист в тропическом лесу, уравнения Эйнштейна, нацарапанные мелом на доске, запуск космического челнока, бурлящие мензурки. Все эти изображения отражают какой-либо аспект науки. Но ни одно из них не дает полной картины, потому что наука имеет так много граней:
- Наука — это одновременно и совокупность знаний, и процесс. В школе наука иногда может казаться набором изолированных и статичных фактов, перечисленных в учебнике, но это лишь малая часть истории. Не менее важно и то, что наука — это также процесс открытий, который позволяет нам связывать изолированные факты в целостное и всеобъемлющее понимание мира природы.
- Наука — это увлекательно. Наука — это способ узнать, что находится во Вселенной и как эти вещи работают сегодня, как они работали в прошлом и как они, вероятно, будут работать в будущем. Учеными движет острое желание увидеть или выяснить
что-то , чего раньше ни у кого не было. - Наука полезна. Знания, генерируемые наукой, являются мощными и надежными. Их можно использовать для разработки новых технологий, лечения болезней и решения многих других проблем.
- Наука не статична. Наука постоянно совершенствует и расширяет наши знания о Вселенной, и по мере того, как это происходит, возникают новые вопросы для будущих исследований. Наука никогда не будет «закончена».
- Наука — это глобальное дело человечества. Люди во всем мире участвуют в научном процессе. И вы тоже можете!
Наука для всех
Процесс научных открытий не ограничивается профессиональными учеными, работающими в лабораториях. Вы занимаетесь научным мышлением каждый день и, возможно, даже не осознаете этого. Опыт вывода о том, что ваша машина не заводится из-за неисправного топливного насоса, или выяснения того, что сороконожки на вашем заднем дворе предпочитают тенистые камни, имеет фундаментальное сходство с классическими научными открытиями, такими как разработка двойной спирали ДНК. Все эти действия включают в себя проведение наблюдений и анализ фактических данных — и все они приносят удовлетворение от поиска ответа, который имеет смысл для всех фактов. На самом деле, некоторые психологи утверждают, что способ обучения отдельных людей (особенно в детском возрасте) имеет много общего с прогрессом науки: и дети, и ученые проводят наблюдения, рассматривают доказательства, проверяют идеи и придерживаются тех идей, которые работают.
Некоторые научные вопросы могут показаться сложными (например, какие химические реакции позволяют клеткам разрывать связи в молекулах сахара?), но это не обязательно так. Вы, вероятно, и сами задавали множество вполне обоснованных научных вопросов: как могут летать самолеты, почему торты поднимаются в духовке, почему яблоки становятся коричневыми после нарезки? Ответы на многие из этих научных вопросов вы можете найти в своей местной библиотеке или изучить их самостоятельно. Но многие другие вопросы еще не получили ответа от науки и все же могут привести к новым удивительным открытиям. Нам еще многое предстоит узнать о том, как устроен мир. Например, мы все еще многого не знаем о том, как ваш мозг запоминает, что нужно купить молоко в продуктовом магазине. Множество повседневных вопросов, которые могут возбудить ваше любопытство, также являются темой текущих научных исследований.
Открытие: искра для науки
Для ученого (да и вообще для любого, кто с научной точки зрения рассматривает окружающий мир) каждый день таит в себе возможность открытий — выдвижения совершенно новой идеи или наблюдения
- Что вызывает гравитацию?
- Как тектонические плиты перемещаются по поверхности Земли?
- Как наш мозг хранит воспоминания?
- Как молекулы воды взаимодействуют друг с другом?
Мы не знаем полных ответов на эти и подавляющее число других вопросов, но перспектива получить на них ответы манит науку вперед. Моменты «Эврика!» или „ага!“ могут случаться нечасто, но это переживания, которые часто мотивируют ученых.
Открытия, новые вопросы и новые идеи — вот что заставляет ученых работать и не спать по ночам. Но это только одна часть картины. Остальное требует много тяжелой (а иногда и утомительной) работы. В науке открытия и идеи должны быть подтверждены множеством свидетельств, а затем интегрированы в остальную науку, процесс, который может занять много лет. И часто открытия не являются громом среди ясного неба. Открытие само по себе может быть результатом многолетней работы над конкретной проблемой, как показано в книге Генриетты Ливитт «Звездное открытие».
Контрольный список по науке
Так что же, собственно, такое наука? Что ж, науку, оказывается, трудно точно определить. (Философы спорят об этом десятилетиями!) Проблема в том, что термин «наука» применим к удивительно широкому набору человеческих начинаний, включая разработку лазеров, анализ факторов, влияющих на принятие решений человеком, и изучение жизненных циклов существ, обитающих в глубоководных жерлах.
Чтобы получить представление о том, что такое наука, мы рассмотрим контрольный список, в котором обобщены ключевые характеристики науки, и сравним его с примером науки в действии из учебника физики: исследованием структуры атома Эрнестом Резерфордом. Затем мы рассмотрим некоторые другие научные примеры, чтобы увидеть, какие характеристики у них у всех общие.
Этот контрольный список дает представление о том, какие виды деятельности охватываются наукой. Но поскольку границы науки четко не определены, этот список не следует интерпретировать как «все или ничего». Некоторые из этих характеристик особенно важны для науки (например, вся наука в конечном счете должна опираться на фактические данные), но другие менее важны. Например, некоторые совершенно научные исследования могут зайти в тупик и не привести к продолжению исследований. Используйте этот контрольный список в качестве напоминания об обычных особенностях науки. Если
Наука задает вопросы о мире природы.
Наука изучает мир природы. Это включает в себя компоненты физической вселенной вокруг нас, такие как атомы, растения, экосистемы, люди, общества и галактики, а также природные силы, воздействующие на эти объекты. Напротив, наука не может изучать сверхъестественные силы и объяснения. Например, идея о существовании сверхъестественной загробной жизни не является частью науки, поскольку эта загробная жизнь действует вне правил, управляющих миром природы.
Наука может исследовать самые разные вопросы:
- Когда образовались древнейшие горные породы на Земле?
- Посредством каких химических реакций грибы получают энергию из поглощаемых ими питательных веществ?
- Что вызывает появление красного пятна на Юпитере?
- Как смог распространяется по атмосфере?
Лишь немногие вопросы являются запретными в науке, но виды ответов, которые наука может дать, ограничены. Наука может отвечать только в терминах природных явлений и процессов. Когда мы задаем себе такие вопросы, как «В чем смысл жизни?» и „Существует ли душа?“, мы обычно ожидаем ответов, которые находятся за пределами естественного мира — и, следовательно, за пределами науки.
Наука стремится объяснить и понять
Наука как коллективный институт стремится давать все более точные естественные объяснения того, как устроен мир природы, каковы его компоненты и как мир стал таким, какой он есть сейчас. Классически главной целью науки было накопление знаний и понимания, независимо от ее потенциальных применений — например, исследование химических реакций, которым подвергается органическое соединение, чтобы узнать о его структуре. Однако все чаще научные исследования проводятся с явной целью решения проблемы или разработки технологии. На пути к этой цели создаются новые знания и объяснения. Например, химик может попытаться произвести противомалярийный препарат синтетическим путем и в процессе обнаружить новые методы образования связей, которые могут быть применены для получения других химических веществ. В любом случае (так называемые «чистые» или „прикладные“ исследования) наука стремится расширить наше понимание того, как устроен мир природы.
Знания, созданные наукой, всегда открыты для вопросов и пересмотра. Ни одна научная идея никогда не бывает раз и навсегда «доказана», почему бы и нет? Что ж, наука постоянно ищет новые доказательства, которые могли бы выявить проблемы с нашим нынешним пониманием. Идеи, которые мы полностью принимаем сегодня, могут быть отвергнуты или изменены в свете новых доказательств, обнаруженных завтра. Например, вплоть до 1938 года палеонтологи принимали идею о том, что целаканты (древняя рыба) вымерли в то время, когда они в последний раз появлялись в летописи окаменелостей — около 80 миллионов лет назад. Но в том же году у берегов Южной Африки был обнаружен живой целакант, что заставило ученых пересмотреть свои представления и исследовать, как это животное выживает в морских глубинах.
Несмотря на то, что научные идеи подвержены изменениям, они надежны. Идеи, получившие научное признание, сделали это потому, что они подкреплены многими доказательствами и породили множество ожиданий, которые оправдались. Такие научные идеи позволяют нам выяснить, как могут вести себя объекты в мире природы (например, насколько вероятно, что ребенок унаследует определенное генетическое заболевание) и как мы можем использовать это понимание для решения проблем (например, как можно использовать электричество, проволоку, стекло и различные соединения вылепленный в виде работающей лампочки). Например, научное понимание движения и газов позволяет нам создавать самолеты, которые надежно доставляют нас из одного аэропорта в другой. Хотя знания, используемые при проектировании самолетов, могут быть изменены и дополнены, они также надежны. Снова и снова эти знания позволяли нам создавать самолеты, которые летают. У нас есть веские основания доверять общепринятым научным идеям: они работают!
Наука работает с идеями, которые можно проверить
В сферу компетенции науки входят только проверяемые идеи. Чтобы идея была проверяемой, она должна логически порождать конкретные ожидания — другими словами, набор наблюдений, которые мы могли бы ожидать сделать, если бы идея была верной, и набор наблюдений, которые были бы несовместимы с идеей и заставили бы вас поверить, что это неправда. Например, рассмотрим идею о том, что пение воробья генетически закодировано и не зависит от окружающей среды, в которой он воспитывается, по сравнению с идеей о том, что воробей заучивает песню, которую слышит в детстве. Логические рассуждения об этом примере приводят к определенному набору ожиданий. Если бы пение воробья действительно было генетически закодировано, мы бы ожидали, что воробей, выросший в гнезде другого вида, вырос бы и пел воробьиную песню, как любой другой представитель своего вида. Но если вместо этого воробьиная песня была выучена еще птенцом, выращивание воробья в гнезде другого вида должно привести к появлению воробья, который поет не воробьиную песню. Поскольку они генерируют разные ожидаемые наблюдения, эти идеи поддаются проверке. Научная идея может потребовать много рассуждений для разработки подходящего теста, может быть трудной для тестирования, может потребовать разработки новых технологических инструментов для тестирования или может потребовать от человека создания независимо проверяемых предположений для проверки — но чтобы быть научной, идея должна быть проверяемой, так или иначе, каким-то образом.
Если объяснение в равной степени совместимо со всеми возможными наблюдениями, то оно не поддается проверке и, следовательно, недоступно науке. Это часто имеет место с идеями о сверхъестественных сущностях. Например, рассмотрим идею о том, что всемогущее сверхъестественное существо контролирует наши действия. Есть ли
Наука опирается на доказательства
В конечном счете, научные идеи должны не только поддаваться проверке, но и должны быть на самом деле протестированы — предпочтительно с использованием множества различных линий доказательств многими разными людьми. Эта характеристика лежит в основе всей науки. Ученые активно ищут доказательства для проверки своих идей — даже если тест сложный и требует, например, потратить годы на работу над одним экспериментом, отправиться в Антарктиду для измерения уровня углекислого газа в ледяном керне или собрать образцы ДНК у тысяч добровольцев по всему миру. Проведение таких тестов так важно для науки, потому что в науке принятие или отклонение научной идеи зависит от относящихся к ней доказательств, а не от догмы, общественного мнения или традиции. В науке идеи, которые не подкреплены доказательствами, в конечном счете отвергаются. А идеи, которые защищены от тестирования или которые разрешено тестировать только одной группе, кровно заинтересованной в результате, не являются частью хорошей науки.
Наука встроена в научное сообщество
Прогресс науки зависит от взаимодействия внутри научного сообщества, то есть сообщества людей и организаций, которые генерируют научные идеи, проверяют эти идеи, издают научные журналы, организуют конференции, обучают ученых, распределяют исследовательские фонды и т.д. Это научное сообщество обеспечивает совокупную базу знаний, которая позволяет науке опираться на саму себя. Оно также отвечает за дальнейшее тестирование и тщательную проверку идей и за осуществление сдержек и противовесов в работе членов сообщества.
Кроме того, многие научные исследования проводятся совместно, когда разные люди используют свои специализированные знания для решения различных аспектов проблемы. Например, журнальная статья 2006 года о региональных вариациях в геноме человека была результатом сотрудничества 43 человек из Великобритании, Японии, США, Канады и Испании! Даже Чарльз Дарвин, который первоначально исследовал идею эволюции посредством естественного отбора, живя почти отшельником в своем загородном поместье, поддерживал оживленную переписку со своими сверстниками, отправляя и получая многочисленные письма, посвященные его идеям и имеющим к ним отношение доказательствам.
Ученые работают изолированно только в редких случаях. Грегор Мендель, например, разработал основные принципы генетической наследственности как монах-отшельник, практически не взаимодействовавший с наукой. Однако даже в таких случаях в исследованиях должно в конечном счете участвовать научное сообщество, если мы хотим, чтобы эта работа оказала какое-либо влияние на прогресс науки. В случае Менделя решающее значение имело окончательное вовлечение научного сообщества в его опубликованную работу, поскольку это позволяло другим ученым независимо оценивать эти идеи, исследовать новые линии доказательств и развивать расширения его идей. Этот общественный процесс требует времени, но он имеет решающее значение для прогресса науки.
Научные идеи приводят к продолжающимся исследованиям
Наука — это непрерывное начинание. Это не закончилось с самым последним изданием вашего учебника физики для колледжа и не закончится даже после того, как мы узнаем ответы на важные вопросы, такие как то, как наши 20 000 генов взаимодействуют при создании человека или что такое темная материя. До тех пор, пока существуют неисследованные и необъяснимые части природного мира, наука будет продолжать их исследовать.
Чаще всего в науке ответ на один вопрос вдохновляет на более глубокие и детальные вопросы для дальнейших исследований. Аналогичным образом, появление плодотворной идеи для объяснения ранее аномального наблюдения часто приводит к новым ожиданиям и областям исследований. Так что, в некотором смысле, чем больше мы знаем, тем больше мы узнаем о том, чего еще не знаем. По мере расширения наших знаний растет и наше осознание того, чего мы еще не понимаем. Например, предположение Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика (основанное на доказательствах, собранных Розалиндой Франклин) о том, что ДНК имеет форму двойной спирали, помогло ответить на животрепещущий вопрос биологии о химической структуре ДНК. И хотя это помогло ответить на один вопрос, оно также породило новые ожидания (например, что ДНК копируется с помощью спаривания оснований), подняло много новых вопросов (например, как ДНК хранит информацию?) и внесло вклад в совершенно новые области исследований (например, генную инженерию). Подобно этой работе о структуре ДНК, большинство научных исследований порождают новые ожидания, порождают новые вопросы и приводят к новым открытиям.
Участники научной деятельности ведут себя по-научному
Науку иногда неверно истолковывают как элитное занятие, в котором нужно быть членом «клуба», чтобы к ней относились серьезно. Это немного вводит в заблуждение. Фактически, наука теперь открыта для всех (независимо от возраста, пола, религиозных убеждений, физических способностей, этнической принадлежности, страны происхождения, политических взглядов, близорукости, любимого вкуса мороженого — чего угодно!) и извлекает огромную пользу из растущего разнообразия точек зрения, предлагаемых ее участниками. Однако наука работает только потому, что люди, связанные с ней, ведут себя „научно“, то есть ведут себя так, чтобы продвигать науку вперед.
Но что именно нужно делать, чтобы вести себя научно? Вот кодекс поведения ученого:
- Обращайте внимание на то, что уже сделали другие люди. Научные знания накапливаются. Если вы хотите открывать новые захватывающие вещи, вам нужно знать, что люди уже открыли до вас. Это означает, что ученые тщательно изучают свои области, чтобы понять текущее состояние знаний.
- Подвергайте свои идеи проверке. Старайтесь описывать и выполнять тесты, которые могут свидетельствовать о вашей неправоте и/или позволять другим делать это. Может показаться, что вы стреляете себе в ногу, но это важно для прогресса науки. Наука стремится к точному пониманию мира, и если идеи защищены от тестирования, невозможно определить, являются ли они точными или неточными!
- Усваивайте доказательства. Доказательства являются высшим арбитром научных идей. Ученые не вольны игнорировать доказательства. Столкнувшись с доказательствами, противоречащими его или ее идее, ученый может отложить вынесение суждения об этой идее до проведения дополнительных тестов, может пересмотреть или отвергнуть идею или может рассмотреть альтернативные способы объяснения доказательств. Но, в конечном счете, научные идеи подкрепляются доказательствами и не могут быть подкреплены, если доказательства их опровергают.
- Открыто сообщайте идеи и тесты другим. Коммуникация важна по многим причинам. Если ученые держат знания при себе, другие не смогут развить эти идеи, перепроверить работу или разработать новые способы проверки идей.
- Играйте честно: действуйте с научной добросовестностью. Сокрытие доказательств, выборочное представление свидетельств и фальсификация данных напрямую препятствуют главной цели науки, которая заключается в создании точных знаний о мире природы. Следовательно, поддержание высоких стандартов честности, неподкупности и объективности имеет решающее значение для науки.
У науки есть пределы: несколько вещей, которые наука не делает
Наука могущественна. Она породила знания, которые позволяют нам звонить друзьям на другом конце света по мобильному телефону, вакцинировать людей от полиомиелита, построить небоскреб и водить автомобиль. И наука помогает нам ответить на важные вопросы, например, на какие районы может обрушиться цунами после землетрясения, как образовалась дыра в озоновом слое, как мы можем защитить наши посевы от вредителей и кем были наши эволюционные предки. При такой широте охвата науки может показаться бесконечным, но это не так. У науки есть определенные пределы.
Наука не выносит моральных суждений
Когда правильно проводить эвтаназию? Какими универсальными правами должны обладать люди? Должны ли другие животные также обладать какими-либо из этих прав? Вопросы, подобные этим, важны, но научные исследования не дадут на них ответа. Наука может помочь нам узнать о контекстах, которые помогают людям процветать, и о том, какие из наших когнитивных способностей присущи животным, не являющимся людьми. Эти знания могут служить основой для наших мнений и решений. Но, в конечном счете, моральные суждения должны выносить отдельные люди. Наука помогает нам описать, каков мир, но она не выносит никаких суждений о том, является ли такое положение дел правильным, неправильным, хорошим или дурным.
Наука не выносит эстетических суждений
Наука может определить частоту соль-бемоль и то, как наши глаза передают информацию о цвете в наш мозг, но наука не может сказать нам, красива или ужасна симфония Бетховена, спектакль Кабуки или картина Джексона Поллока. Люди принимают эти решения сами, основываясь на своих собственных эстетических критериях.
Наука не говорит вам, как использовать научные знания
Хотя ученые часто глубоко заботятся о том, как используются их открытия, наука сама по себе не указывает, что следует делать с научными знаниями. Наука, например, может рассказать вам, как рекомбинировать ДНК новыми способами, но она не уточняет, следует ли вам использовать эти знания для коррекции генетического заболевания, создания яблока, устойчивого к ушибам, или создания новой бактерии. Практически для любого важного научного достижения можно представить как положительные, так и отрицательные способы использования знаний. Опять же, наука помогает нам описать, каков мир, а затем мы должны решить, как использовать эти знания.
Наука не делает выводов о сверхъестественных объяснениях
Существуют ли боги? Вмешиваются ли сверхъестественные сущности в дела людей? Эти вопросы могут быть важными, но наука не поможет вам ответить на них. Вопросы, связанные со сверхъестественными объяснениями, по определению находятся за пределами сферы природы — и, следовательно, также за пределами того, что может быть изучено наукой. Для многих такие вопросы являются вопросами личной веры и духовности.
Моральные суждения, эстетические суждения, решения о применении науки и выводы о сверхъестественном находятся за пределами сферы науки, но это не значит, что эти сферы неважны. На самом деле, такие области, как этика, эстетика и религия, фундаментально влияют на человеческие общества и на то, как эти общества взаимодействуют с наукой. Эти области также не являются внеклассными. На самом деле такие темы, как эстетика, мораль и теология, активно изучаются философами, историками и другими учеными. Однако вопросы, возникающие в этих областях, как правило, не могут быть решены наукой, хотя наука может дать им обоснование.
12.02.2024, 1265 просмотров.
