Щодня ми маємо справу з такими речами, як зміна клімату
або безпека вакцин,
і вони породжують питання,
відповідь на які вимагає звернення до наукових знань.
Науковці говорять нам про глобальне потепління.
Науковці стверджують, що вакцини безпечні.
Але звідки ми знаємо, що вони мають рацію?
Чому ми повинні вірити науці?
Насправді, багато людей у нашому суспільстві науці не вірять.
Опитування населення незмінно свідчать,
що значна кількість американців
не вірять, що глобальне потепління є результатом діяльності людини,
не вірять в еволюцію шляхом природного відбору
і не переконані в безпеці вакцин.
Чому ж ми повинні вірити науці?
Науковці не люблять говорити про "віру" в науку.
Загалом, вони протиставляють науку і віру,
стверджуючи, що суб’єктивна думка належить до царини віри.
Віра – щось зовсім відмінне від науки.
Науковці сказали б, що релігія заснована на вірі,
або, можливо, на аналізі парі Паскаля.
Блез Паскаль – математик 17-го сторіччя,
який спробував застосувати наукові міркування
до питання, чи варто вірити в Бога.
Він міркував так:
якщо Бога не існує,
але я вирішив у нього вірити,
я нічого не втрачаю.
Хіба що кілька годин щонеділі.
(Сміх)
Але якщо Бог існує, а я в нього не вірю,
тоді я у великій небезпеці.
Таким чином, Паскаль вважав, що в Бога краще вірити.
Або, як казав мій колега професор:
"Паскаль схопився за поручень віри".
Він здійснив "стрибок віри",
стрибок, у якому вийшов за межі науки та раціоналізму.
Фактично, для багатьох із нас
заяви науки – це "стрибок віри".
У більшості випадків ми не в змозі судити про наукові дані самостійно.
Це стосується і більшості науковців,
коли йдеться про речі поза їхньою спеціалізацією.
Наприклад, геолог не може визначити,
чи безпечна вакцина.
Більшість хіміків не є експертами в теорії еволюції.
Фізики не зможуть сказати,
попри заяви декотрих із них,
чи дійсно паління спричиняє рак.
Отож, якщо навіть самі вчені
мусять покладатись на віру
за межами своєї спеціалізації,
чому ж тоді вони погоджуються з твердженнями своїх колег?
Чому вони довіряють висновкам один одного?
І чи повинні ми довіряти цим висновкам?
Я хочу сказати, що так, ми повинні їм довіряти,
але не з тієї причини, про яку думають багато хто з нас.
Більшості з нас у школі казали,
що ми повинні вірити науці через науковий метод.
Нам казали, що науковці дотримуються певного методу,
і цей метод гарантує
істинність їхніх тверджень.
Цей метод, про який нам розповідали в школі, його можна назвати
"метод із підручника" –
це гіпотетико-дедуктивний метод.
Відповідно до стандартної моделі, моделі з підручників,
науковці розробляють гіпотези,
виводять висновки із цих гіпотез,
і далі задаються питанням:
"Чи вірні наші висновки?"
Чи можна це спостерігати в світі природи?
І якщо висновки підтвердилися, науковці говорять:
"Чудово, тепер ми знаємо, що гіпотеза вірна".
В історії науки є багато відомих прикладів,
коли науковці вчиняли саме так.
Один із найвідоміших прикладів –
робота Альберта Ейнштейна.
Коли Ейнштейн працював над теорією відносності,
одним із висновків його теорії було те,
що просторово-часовий континуум – це не просто вакуум,
насправді, він має структуру.
І ця структура викривляється
під дією масивних об'єктів, таких як Сонце.
Якщо ця теорія слушна, то з неї випливає,
що світло, проходячи біля Сонця,
повинне викривлятись.
Таке передбачення справді вражало,
минуло кілька років, поки вчені
змогли його перевірити,
та коли в 1919 році цю гіпотезу таки перевірили,
то виявилось, що передбачення було слушним.
Світло справді викривляється, проходячи біля Сонця.
Це було серйозне підтвердження теорії,
яке слугувало доказом істинності
цієї радикально нової ідеї,
про що тоді чимало писали в газетах
по всій планеті.
Отож, іноді така модель називається
"дедуктивно-номологічна модель",
переважно через те, що вчені люблять все ускладнювати.
Але також через те, що, в ідеалі, тут йдеться про закони.
Слово "номологічний" вказує на закон.
Також, в ідеалі, гіпотеза – це не просто ідея,
в ідеалі, гіпотеза виражає закон природи.
Чому так важливо, що тут йдеться саме про закон?
Бо закон природи неможливо порушити.
Якщо це закон, то він працюватиме скрізь,
незалежно від часу, місця
чи інших обставин.
Всі ви знаєте принаймні один знаменитий закон:
відоме рівняння Ейнштейна, E=MC2,
яке відображає відношення
між енергією та масою.
І це відношення істинне за будь-яких умов.
Проте виявилось, що є певні проблеми з гіпотетико-дедуктивною моделлю.
Основна з них – ця модель хибна. Вона просто помилкова.
(Сміх)
Я наведу три причини, чому вона помилкова.
Перша причина – логічна.
Тут помилка, відома як ствердження консеквента.
Це термінологічно витончений спосіб висловити думку,
що хибні теорії можуть вести до істинних передбачень.
Отож, істинність передбачень
ще не є логічним доказом істинності теорії.
На думку спадає хороший приклад, також взятий з історії науки.
Це зображення птолемеївської системи,
де Земля розташована в центрі Всесвіту,
а Сонце й інші планети рухаються навколо неї.
Птолемеївську систему підтримували
багато розумних людей впродовж багатьох сторіч.
Гаразд, а чому?
Відповідь така: ця система давала багато істинних передбачень.
Птолемеївська система дозволяла астрономам
робити точні передбачення щодо руху планет,
ці прогнози були навіть точнішими,
ніж перші передбачення, отримані на основі системи Коперніка.
Отож, це перша проблема, пов'язана з "підручниковою" моделлю.
Друга проблема є практичною,
це проблема допоміжних гіпотез.
Допоміжні гіпотези – це припущення,
які роблять вчені, і при цьому
вчені можуть навіть не усвідомлювати, що вони роблять припущення.
Важливим прикладом цього
може бути коперніканська модель,
яка зрештою витіснила птолемеївську модель.
Коли Миколай Копернік заявив,
що насправді Земля не є центром Всесвіту,
бо центром Сонячної системи є Сонце,
навколо якого рухається Земля,
інші вчені відповіли: гаразд, Миколаю, якщо це так,
тоді в нас повинна бути можливість
встановити рух Землі навколо Сонця.
Цей слайд ілюструє поняття,
відоме як зоряний паралакс.
Астрономи сказали, що якщо Земля рухається,
і ми подивимось на яскраву зірку, наприклад, на Сіріус –
розумію, що тут, у Манхеттені, зірок не видно,
але уявіть, що ви за містом, що ви живете в селі –
і якщо ми подивимось на зірку в грудні,
ми її побачимо на тлі далеких зірок.
Якщо ми через шість місяців повторимо це спостереження,
коли Земля буде у цій точці в червні,
ми подивимось на цю ж зірку і побачимо її на тлі інших зірок.
Ця різниця, це кутове зміщення, і є зоряним паралаксом.
Отож, це передбачення, яке випливає з коперніканської моделі.
Астрономи намагались виявити зоряний паралакс,
однак їхні пошуки були марними.
Багато з них зробили висновок, що коперніканська модель хибна.
Та чому ж так сталось?
З сьогоднішньої перспективи ми можемо сказати,
що астрономи спирались на дві допоміжні гіпотези,
обидві ці гіпотези зараз вважаються хибними.
Перша гіпотеза стосувалась припущення про розмір земної орбіти.
Астрономи припускали, що земна орбіта велика
порівняно з відстанню до зірок.
Сьогодні ж ми спираємось на іншу картину,
ось, наприклад, дані NASA,
і ви бачите, що насправді орбіта Землі дуже мала.
Фактично, вона значно менша, ніж тут показано.
Отож, зоряний паралакс
дуже малий, і його надзвичайно важко виявити.
І це нас підводить до другої причини,
з якої прогноз не спрацював:
вчені також припускали,
що їхні телескопи були досить чутливими,
щоб виявити паралакс.
Але виявилось, що це не так.
Насправді, лише в 19 сторіччі
вчені змогли виявити
зоряний паралакс.
І, зрештою, третя проблема.
Третя проблема стосується того факту,
що значна частина науки не вписується в підручникову модель.
Багато наукових досліджень не є дедуктивними,
насправді вони індуктивні.
Я маю на увазі, що вчені не обов'язково
починають з теорій та гіпотез,
часто вони починають зі спостережень
за явищами і процесами, які відбуваються в світі.
Чи не найвідомішим прикладом цього
є один із найвизначніших дослідників усіх часів, Чарльз Дарвін.
Коли молодий Дарвін вирушив у подорож на "Біглі",
у нього не було гіпотези чи теорії.
Він просто хотів стати вченим, займатись наукою,
тож він почав збирати дані.
Насамперед він знав, що ненавидить медицину,
бо йому стає погано від вигляду крові,
значить, він мав обрати іншу кар'єру.
Тож він почав збирати дані.
Він зібрав чималу колекцію даних, включно зі знаменитими зябликами.
Щодо зябликів, Дарвін просто кидав їх у сумку,
не замислюючись над їх значенням.
Через багато років після повернення до Лондона,
Дарвін знову поглянув на свої дані,
і почав працювати над поясненням,
яке зрештою стало теорією природного добору.
Крім використання індукції,
вчені також часто звертаються до моделювання.
До найважливіших завдань вчених
належить пошук причин явищ.
І як це робиться?
Що ж, один зі способів – це створити модель,
яка дозволить перевірити ідею.
На цьому фото Генрі Кеделл,
шотландський геолог 19 сторіччя.
Те, що він шотландець, можна
розпізнати за мисливською кепкою і гумовими чоботами.
(Сміх)
Кеделл хотів знайти відповідь
на питання: як формуються гори?
І він помітив одну річ:
якщо подивитись на такі гори, як Апалачі,
то породи в них нерідко
утворюють складки
в особливий спосіб, і цей факт
підштовхнув до припущення,
що ці складки виникли під дією бічного стискання.
Пізніше ця ідея відіграла важливу роль
в дискусії щодо дрейфу материків.
Тож він побудував модель, цю хитромудру конструкцію
з важелями й дерев'яними панелями,
тут також його тачка, відра і величезна кувалда.
Не знаю, чому він у ґумових чоботях,
може, того дня збиралось на дощ.
Він створив цю фізичну модель,
щоб показати, що насправді можна створити об'єкт
із каміння, чи, як тут, ґрунту,
який би нагадував гірську породу
при бічному стисканні.
Це було одним із доказів того, як утворювались гори.
Сьогодні вчені працюють переважно в лабораторіях,
і замість побудови фізичних моделей,
вони створюють комп'ютерні симуляції.
Але комп'ютерна симуляція теж є різновидом моделі.
Це модель, створена математичним шляхом,
і, так само, як фізичні моделі 19 сторіччя,
вона відіграє важливу роль у встановленні причин.
Одне з найглобальніших питань стосується зміни клімату,
у нас величезний масив даних,
які вказують на потепління на Землі.
На цьому слайді, чорними лініями показано
вимірювання, які вчені проводили
впродовж останніх 150 років,
вони показують поступове
зростання температури на Землі,
і, зокрема, можна побачити, що за останні 50 років
відбулося значне зростання,
приблизно на один градус Цельсія,
це майже два градуси Фаренгейта.
Але що ж викликало цей процес?
Як ми можемо встановити, що стало причиною
спостережуваного потепління?
Що ж, вчені можуть це змоделювати,
використовуючи комп'ютерне моделювання.
На цій діаграмі показано комп'ютерну модель,
яка враховує всі різноманітні чинники,
які, як нам відомо, можуть впливати на клімат Землі.
Це сульфатні частинки в забрудненому повітрі,
вулканічний пил внаслідок виверження вулканів,
зміни сонячної радіації,
і, звісно, парникові гази.
Вчені замислились над питанням:
який набір змінних у цій моделі
відтворюватиме картину, яку ми бачимо в реальності?
Реальні дані тут позначено чорним,
а модель – світло-сірим.
Відповідь же така:
модель включає, як варіант Е на іспиті SAT,
все вищезазначене.
Єдиний спосіб відтворити
дані цих температурних спостережень –
це поєднати всі причини,
включно з парниковими газами.
Зокрема, можна помітити,
що збільшення викидів парникових газів
співпадає з різким зростанням температури
за останні 50 років.
Ось чому кліматологи стверджують,
що ми не тільки знаємо, що справді відбувається зміна клімату,
а знаємо й те, що парникові гази відіграють суттєву роль
у даному процесі.
Всі ці різноманітні речі,
які роблять вчені,
підштовхнули філософа Пола Фейєрабенда висловити відому фразу:
"Єдиний принцип, який не заважає
науковому прогресу, такий: підходить все".
Цю цитату часто виривають із контексту,
бо Фейєрабенд, насправді, не стверджував,
що у науці підходить все.
Насправді, його вислів,
повне формулювання, таке:
"Якщо ви вимагатимете від мене пояснити,
що ж таке науковий метод,
я буду змушений відповісти: підходить все".
Він намагався сказати,
що вчені використовують дуже різні засоби.
Вчені використовують творчий підхід.
Це нас знову змушує повернутись до питання:
якщо вчені не використовують єдиний метод,
як вони вирішують,
що слушно, а що ні?
І хто судді?
Відповідь така: суддями є вчені,
і вони виносять вердикт, оцінюючи дані.
Вчені збирають дані, використовуючи різні способи,
але який би спосіб вони не обрали,
вчені повинні застосувати ретельну перевірку.
Це підштовхнуло соціолога Роберта Мертона
зосередитись на питанні,
як вчені перевіряють дані,
і він казав, що вони роблять це у спосіб, який він назвав
"організований скептицизм".
Він називав це "організований",
бо вони це роблять колективно,
це групова діяльність,
а слово "скептицизм" означає, що вчені виходять
із позиції недовіри.
Інакше кажучи, тягар доведення
лежить на тому, хто пропонує якусь нову тезу.
І в цьому розумінні, науці властивий внутрішній консерватизм.
Дуже непросто переконати наукову спільноту визнати:
"Так, ми щось дізнались, це істина".
Тож всупереч популярному поняттю
зміни парадигм,
історія науки засвідчує,
що справді парадигмальні зміни в науковому мисленні
є досить рідкісними явищами.
Тож, зрештою, це нас підводить до ще однієї ідеї:
якщо вчені оцінюють дані колективно,
то історики науки мають зосередитись
на питанні консенсусу,
і заявити, що врешті-решт,
те, чим є наука
і наукове знання,
визначається спільною думкою наукових експертів,
які за допомогою організованого
колективного уважного дослідження
оцінили наукові дані
і дійшли щодо них висновку –
схвалити чи відхилити.
Тож наукове знання можна розглядати
як консенсус експертів.
Також науку можна розглядати
як суд присяжних,
але це дуже специфічний суд присяжних.
Суддями тут виступають не звичайні люди,
а ботани, поведені на своїй справі.
Члени цього суду присяжних – чоловіки й жінки з науковим ступенем.
І, на відміну від звичайного суду присяжних,
що може обрати
лише один з двох вердиктів: винен чи не винен,
науковий суд має значно більше варіантів вибору.
Вчені можуть сказати: "так, це істина".
Вони можуть сказати: "ні, це хибно".
Або ж вони можуть сказати: "можливо, це істина,
але слід провести подальші дослідження, зібрати більше даних".
Чи сказати: "можливо, це істина,
але ми не знаємо, як це визначити,
тож поки що це питання
варто відкласти, і повернутись до нього згодом".
Такі питання науковці називають "нерозв'язні".
Але це веде нас до останньої проблеми:
якщо наука – це те, що вчені визначають як науку,
то чи не є це просто апеляцією до авторитету?
Хіба нас усіх не вчили,
що апеляція до авторитету – це логічна помилка?
Що ж, це парадокс сучасної науки,
парадокс, до якого дійшли
історики, філософи й соціологи:
що наука – це справді апеляція до авторитету,
але не авторитету однієї людини,
якою б геніальною вона не була,
не до авторитету, наприклад, Платона, Сократа чи Ейнштейна.
Тут йдеться про авторитет цілої спільноти.
Це можна розглядати як певну мудрість натовпу,
але особливого натовпу.
Наука апелює до авторитету,
але не якогось одного вченого,
навіть якщо він дуже розумний.
Наука спирається
на колективну мудрість, колективні знання,
колективну роботу всіх тих вчених,
які досліджували певну проблему.
У середовищі вчених існує культура колективної недовіри,
культура "а доведіть",
як на цій фотографії, де мила жінка
демонструє колегам свої дані.
Звісно, ці люди не схожі на вчених –
занадто вже вони веселі.
(Сміх)
Добре, тепер я перейду до останнього аспекту свого виступу.
Більшість із нас прокидається вранці.
Більшість довіряє своїм авто.
Але я ж у Манхеттені –
це невдала аналогія.
Та більшість американців, які не мешкають у Манхеттені,
прокидаються, сідають в авто,
вмикають запалювання, і їхні машини працюють,
причому надзвичайно добре.
Сучасні автомобілі рідко ламаються.
Чому? Чому вони так добре працюють?
Це зовсім не завдяки геніальності Генрі Форда,
Карла Бенца чи навіть Ілона Маска.
А тому, що сучасне авто –
результат більш, ніж столітньої роботи
сотень, тисяч,
і десятків тисяч людей.
Сучасне авто – результат
колективної роботи, мудрості і досвіду
кожного чоловіка й жінки, які будь-коли
працювали в автомобілебудуванні.
Надійність техніки є результатом
цих сумарних зусиль.
Ми користуємося плодами не лише геніальності
Бенца, Форда і Маска,
але й колективного розуму і наполегливої праці
всіх тих людей, котрі працюють над створенням
сучасного авто.
Те ж саме слушно і щодо науки,
тільки наука виникла ще раніше.
Наша довіра до науки спирається на ту ж основу,
що й довіра до техніки,
що й довіра до всього іншого –
а саме, на досвід.
Та ми не повинні сліпо довіряти науці,
так само, як і будь-чому іншому.
Наша віра в науку, як і сама наука,
повинна спиратись на докази,
а це означає, що вчені
повинні навчитись краще комунікувати.
Вони повинні пояснювати нам не тільки те, що вони знають,
а й те, чому вони це знають.
А це означає, що ми повинні стати кращими слухачами.
Дуже дякую.
(Оплески)