Den store ukendte: Læsere svarer

På sit dødsleje spurgte Gertrude Stein ifølge hendes sekretær Alice B. Toklas: Hvad er svaret? Da hun ikke fik noget svar, fortsatte hun: Hvad er spørgsmålet så?

Menneskets nysgerrighed og vores umættelige impuls til at stille spørgsmål driver den videnskabelige forskning. I juli-udgaven af ​​Technology Review havde læserne mulighed for at formulere deres egen liste over de vigtigste ubesvarede videnskabelige spørgsmål. Præsenteret med en liste med 14 spørgsmål, som Carnegie Institution-præsident Maxine Singer og jeg hævdede var blandt de vigtigste i vores bog Hvorfor er sorte huller ikke sorte? De ubesvarede spørgsmål ved videnskabens grænser kommenterede næsten 200 læsere på listen ved at erstatte vores egne yndlingsspørgsmål. l De fleste af respondenterne var enige i vores præmis om, at videnskaben, udfordret af utallige fascinerende ubesvarede spørgsmål, langt fra er forbi. Men mange læsere identificerede også, hvad de så som alvorlige udeladelser, og nogle få fordømte med rette vores liste som vildledt, elitær eller naiv. Kort sagt viste undersøgelsen, at mens videnskabsmænd generelt er overbevist om, at svar opnås med en vis grad af objektivitet, er vores valg af spørgsmål yderst subjektivt. Her er, hvad Technology Review-læsere identificerede som de mest overbevisende spørgsmål, som videnskaben står over for i dag.

Denne historie var en del af vores udgave fra november 1997

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Det oftest stillede spørgsmål

Technology Review-læsere stillede mere end 100 forskellige spørgsmål, men næsten en tredjedel af alle respondenter - langt de største gruppeplacerede spørgsmål om sindet, hjernen og bevidsthedens natur nær toppen af ​​deres lister. Blandt de forskellige spørgsmål relateret til dette emne var: Hvordan fungerer sindet? Hvad er følelser? Hvad er kærlighed? Kan vi bygge en bevidst maskine? Hvad er oprindelsen til kreativitet? Hvad betyder drømme? Hvorfor reagerer vi på musik?

Disse spørgsmål står i kontrast til vores mere snævert fokuserede spørgsmål: Hvad er hukommelsens fysiske oprindelse? som en læser beskrev som næsten latterligt enkel i sammenligning med forsøget på at forstå bevidstheden. Mange af videnskabens dybeste tænkere, herunder nobelprisvinderne Francis Crick og Gerald Edelman, og matematikeren Roger Penrose, ville være enige med Technology Review-læserne i, at sidstnævnte Hvad er bevidsthed? er det mest grundlæggende ubesvarede spørgsmål vedrørende hjernen. Crick, der definerer bevidsthed som opmærksomhed og korttidshukommelse, har opfordret til en intensiveret forskningsindsats i sin bog The Astonishing Hypothesis.

Men sondringen mellem spørgsmål om hukommelse og spørgsmål om bevidsthed rejser et nøglepunkt om naturvidenskabens natur. For at et spørgsmål kan være videnskabeligt, skal det kunne besvares gennem en reproducerbar proces med observation, eksperimenter og teori. Er studiet af bevidsthed, i modsætning til den fysiske hjerne, videnskabeligt? Mange forskere, herunder Stanford-computerforskeren Terry Winograd og den afdøde fysiker Richard Feynman, er ikke overbevist om, at det er muligt at finde en konkret fysiologisk definition af bevidsthed, meget mindre en utvetydig eksperimentel protokol for dens undersøgelse, når som helst snart. De hævder, at da der mangler en klar forskningsstrategi, må bevidstheden indtil videre ligge uden for videnskabens domæne.

Faktisk synes de fleste ubesvarede spørgsmål om menneskelig tanke at falde et sted i det tågede område mellem filosofi og videnskab. Hvad er en idé? Hvad er en følelse? Hvad vil det sige at være nysgerrig eller at vide noget? Det er svært at se, hvordan disse abstrakte spørgsmål kan reduceres på nogen pæn måde til en kollektiv egenskab af hjernevæv, og det er heller ikke indlysende, hvordan man kan tage det gigantiske spring fra tankebegrebet til et reproducerbart eksperiment i laboratoriet.

Problemet med bevidsthed er blevet overvejet af utallige videnskabsmænd og filosoffer, fra erklærede reduktionister, der forventer, at tanker og følelser kan forklares af neuroner alene, til skeptikere, der nægter ethvert håb om fysisk forståelse. University of California-filosof David Chalmers anlægger et nyttigt mellemsyn ved at dele spørgsmålet Hvad er bevidsthed? ind i det, han kalder det lette problem og det svære problem.

Det lette problem fokuserer på bevidsthedens mekanik: Hvordan kan mennesker isolere ydre stimuli og reagere på dem? Hvordan behandler hjernen information for at kontrollere adfærd? Hvordan kan vi formulere information om vores indre tilstand? Neurobiologer har længe beskæftiget sig med aspekter af disse spørgsmål, som er modtagelige for systematisk undersøgelse på nogenlunde samme måde, som forskere undersøger hukommelsens fysiske mekanismer. Måske kan sådanne spørgsmål besvares med mange årtiers intens forskning.

Det svære problem relaterer sig derimod til de uhåndgribelige forbindelser mellem den fysiske hjerne og selvbevidsthed, følelser, opfattelse og ræsonnement. Hvordan kan musik fremkalde en følelse af længsel, eller et digt dyb sorg? Hvordan stimulerer læsning af en bog nysgerrighed eller frustration? Hvad er de fysiske strukturer og processer, der producerer kærlighed, frygt, melankoli eller grådighed?

Nogle forskere mener, at en forståelse af bevidsthed med tiden vil følge naturligt af forskning i den fysiske hjerne. Andre argumenterer for et radikalt nyt perspektiv. Chalmers fremsætter for eksempel den opsigtsvækkende påstand, at bevidsthed skal accepteres som en karakteristik af universet fuldstændig adskilt fra tidligere anerkendte fysiske egenskaber, såsom stof, energi, kræfter og bevægelser. Måske, siger han, er bevidsthed en (endnu ikke anerkendt) iboende egenskab ved information.

Hvad er bevidsthed? Foreløbig kan forskere ikke engang blive enige om, hvad spørgsmålet præcist betyder, og endnu mindre forestille sig, hvilken form et svar kan antage. For så langt ud i fremtiden, som nogen gider at forudse, kan dette største mysterium i det menneskelige sind forblive.

Erindringer er forskellige; de er mere håndgribelige og stramt definerede. På ét niveau er erindringer en slags information, der kan gemmes, genkaldes, ændres eller slettes - alle velkendte opgaver i computerens tidsalder. Det er tænkeligt, at hver hukommelse er lagret i hjernen som et molekyle eller et sæt af molekyler, der bærer en besked. Alternativt kan erindringer være fastkablet ind i netværk af hjerneceller, eller måske består de af elektriske potentialer, der gennemsyrer hele hjernen. Uanset mindernes natur, kan vi holde håbet om, at svarene vil give efter for klog og vedholdende undersøgelse.

Der er en anden grund til, at søgen efter at forstå hukommelsen har en central position i studiet af den menneskelige hjerne. Bevidsthed, opfattelse og tænkning afhænger af at modtage information gennem vores sanser og analysere den information i sammenhæng med indlærte mønstre af erfaringsmønstre, der er registreret som erindringer. Vi kan ikke være selvbevidste uden en husket kontekst af eksistens og personlig historie. At forstå det fysiske grundlag for minder er derfor et væsentligt skridt til at vide, hvad det er at være menneske - at være bevidst om minder.

Et skridt ud over

En række fascinerende spørgsmål om universets fysiske design dukkede op flere gange i undersøgelsens svar: Hvad er tyngdekraft? Hvad er klokken? Hvad er sammenhængen mellem den kvante- og makroskopiske verden? Hvad er forholdet mellem matematik og den fysiske verden? Det er gode spørgsmål. Alle er genstand for aktuel forskning og debat, og enhver af dem kan lave en top 20-liste.

Men andre spørgsmål, temmelig ens i tone og indhold, er mere problematiske. Kan vi udvikle antigravitation? Kan vi udvikle tidsrejser? Kan stof transporteres på tværs af rummet andet end fysisk? Hvert af disse spørgsmål postulerer teknologier, der ligger uden for de nuværende fysiske love. Dermed ikke sagt, at sådanne teknologier er umulige. Det er bare, at videnskaben på nuværende tidspunkt ikke har nogen måde at adressere sådanne spekulationer på.

Atter andre spørgsmål nærmer sig rum og tid fra et mere filosofisk perspektiv: Hvad er meningen med kvantemekanik? Hvorfor er lysets hastighed, hvad den er, eller hvorfor er lysets hastighed så langsom? Hvorfor er de grundlæggende konstanter, hvad de er? Grænsen mellem videnskab og filosofi er ofte uklar, når vi spørger, hvorfor naturen opfører sig, som den gør. Forskere kan måle lysets hastighed med udsøgt nøjagtighed, men hvorfor det har den særlige værdi, kan trodse nuværende teori.

På samme måde spurgte flere læsere, om alternative universer kunne eksistere, måske med forskellige fysiske konstanter. Uden specifikke observationer til at understøtte eller benægte disse ideer er alternative universer uden for nutidens videnskabs domæne.

Sociale bekymringer

En hel del læsere fordømte os for ikke at anerkende samfundsvidenskaberne. En læser spørger: Hvor er de store spørgsmål med hensyn til det menneskelige [samfunds] domæne? En anden bemærker: Ved at fokusere på naturvidenskaberne og fuldstændig ignorere samfundsvidenskaberne, undlader begge forfattere at nævne områderne med vores største uvidenhed: de ubesvarede spørgsmål om sociologi, økonomi, statsvidenskab, socialpsykologi.

Erkendt skyldig. Bortset fra vores grænsespørgsmål om adfærdsgenetik (Er adfærd dikteret af gener?), begrænsede vi os til det fysiske og biovidenskabelige. En undersøgelse svarende til vores fra samfundsvidenskabernes perspektiv ville være fascinerende, især at dømme ud fra følgende spørgsmål: Er krig uundgåelig? Kan vi opnå verdensfred? Hvordan opstår samfund? Hvad er den bedste måde at opdrage et barn på? Hvad er naturens relative roller vs. pleje? Hvad er kilden til religiøs impuls? Hvad er økonomiens regler? Hvilken rolle spiller arbejde og fritid? Selvom sådanne spørgsmål ikke er på den videnskabelige forskningsdagsorden, kan læsere, der stillede dem, tage hjerte med, at disse spørgsmål nu er i mainstream af sociologisk forskning.

Specialiseret viden

En række læseres spørgsmål virker snævert fokuserede og specifikke. For eksempel: Hvad er karakteren af ​​turbulens? Hvorfor er menneskelige hunner mindre end hanner? Hvordan skabes North Pacific High? Hvad er den kortsigtede dynamik for stjerner af soltypen? Kan vi udvikle syntetisk fotosyntese? Kan vi forstå de grundlæggende principper for katalysatorer? Hvad forårsager istider? Hvordan fungerer et spejl? Hvad forårsager kuglelyn?

Alle disse spørgsmål er fascinerende, men jeg ville ikke placere dem i nærheden af ​​toppen af ​​min egen liste. Alligevel er fastlæggelsen af ​​sådanne ranglister en subjektiv proces, som det videnskabelige samfund står over for hele tiden. Rangordning kommer mest i spil i den daglige verden ved tildeling af priser og forskningsstipendier. Akademiske priser og den prestige, der er forbundet med dem, tildeles normalt for arbejde, der opfattes som grundlæggende og grundlæggende. Ernest Rutherfords opdagelse af atomkernen, Linus Paulings forklaring af den kemiske binding og James Watson og Francis Cricks opklaring af DNA-strukturen blev alle anerkendt af Nobelpriser. Prestigefyldte tidsskrifter som Science og Nature må kun have plads til 10 procent af alle afleveringer. Accepter er således i høj grad baseret på den opfattede betydning af det spørgsmål, der behandles.

Forskningsbevillinger, på den anden side, uddeles normalt af statslige agenturer - f.eks. handelsministeriet, sundheds- og menneskelige tjenester, forsvar og energi - der har specifikke pragmatiske mål i tankerne. Mange videnskabsmænd bliver derfor dygtige til at rationalisere deres udøvelse af grundforskning ved at demonstrere, hvordan denne forskning er afgørende for at løse anvendte problemer.

Det er klart, at den relative betydning, som vi tillægger spørgsmål, er yderst subjektiv. Hver kultur stiller forskellige spørgsmål, som afspejler deres forskellige overbevisninger og erfaringer. Alle kulturer undrer sig på et eller andet tidspunkt over universets enorme omfang og livets ældgamle oprindelse. Ikke alle kulturer spørger dog, hvor mange stjerner der findes eller den nøjagtige alder af fossile arter, meget mindre hvordan disse objekter udvikler sig. I sidste ende er det at stille det rigtige spørgsmål på det rigtige tidspunkt en vigtig del af kunsten at lave videnskab.

Way Beyond Science

Det måske mest fascinerende af læsernes svar var de mange spørgsmål, der ved bred konsensus ligger uden for videnskabens domæne. Et par eksempler: Findes der en gud? Hvad skete der før Big Bang? Hvad sker der efter døden? Hvad er ondskabens natur? Er universet uendeligt? Er der områder af bevidsthed eller virkelighed, som vi normalt ikke opfatter?

Videnskaben behandler kun de spørgsmål, der kan besvares af reproducerbare observationer, kontrollerede eksperimenter og teori styret af matematisk logik. Denne sondring mellem videnskabelig og ikke-videnskabelig undersøgelse, selvom den nogle gange er sløret, er hverken useriøs eller vilkårlig.

Videnskaben kan afsløre, om et maleri er gammelt, men det kan ikke afgøre, om maleriet er smukt. Det kan bruges til at udlede oprindelsen af ​​det fysiske univers, men det kan ikke rationalisere, hvorfor vi er her for at overveje dets eksistens. Mange af de vigtigste spørgsmål, vi står over for - Hvad er meningen med livet? Hvem skal jeg gifte mig med? Findes der en Gud? - ligger derfor uden for dens domæne. En sådan erkendelse fik økonomen og filosoffen Kenneth Boulding til kun delvist i spøg at bemærke: Videnskaben er kunsten at erstatte uvæsentlige spørgsmål, der kan besvares, med vigtige spørgsmål, som ikke kan.

Nogle få spørgsmål, der ligger ved videnskabens grænser, er sværere at klassificere. Forskere er delte, for eksempel med hensyn til spørgsmål, som flere læsere stillede vedrørende ekstrasensorisk perception, prækognition, numerologi og psykokinese. Mens mange forskere samler disse ideer i den brede kategori af pseudovidenskab, kan reproducerbare eksperimenter udføres for at teste personer, der hævder at besidde sådanne evner.

Menneskelige behov og nye teknologier

Adskillige respondenter revsede os for at forsømme spørgsmål, der omhandler presserende menneskelige behov. Den mest betydningsfulde videnskab udført af mennesker, ifølge en læser, vil kunne forbindes med den menneskelige skala, påvirke det menneskelige samfund på en eller anden plausibel måde. Hazens spørgsmål fejler denne test.

Blandt sådanne spørgsmål, læserne stillede, er: Kan vi forlænge menneskets levetid? Er døden uundgåelig? Hvordan kan vi øge fødevareproduktionen? Hvad er jordens globale vandkredsløb? Er jordens økosystem selvkorrigerende? Kan vi udvikle syntetiske erstatninger for kroppens organer? Hvad forårsager vejret? Kan vi styre evolutionen? Kan vi indbygge en genopretningsproces fra den næste mørke tidsalder, forudsat at der er en næste mørke tidsalder?

Andre stillede spørgsmål vedrørende udvikling af nye teknologier: Kan vi udvikle nye energiteknologier? (Dette var også grundlaget for vores femte spørgsmål. Kan vi udvikle menneskelige rumrejser? Hvad er grænserne for computerhastighed? Hvad bliver muligt gennem nanoteknologier?

Vanskeligheden ved at bedømme den relative betydning af anvendte spørgsmål er godt illustreret af bestræbelser på at finde en kur mod AIDS. Grundlæggende opdagelser relateret til vira, DNA og immunsystemet, for eksempel, vil måske ikke direkte gavne nogen, der nu er inficeret med hiv, men i sidste ende vil de være afgørende for at finde kur mod mange sygdomme, måske inklusive AIDS. Opdagelsen af ​​en specifik AIDS-vaccine vil derimod måske ikke resultere i nogen grundlæggende ny forståelse af biologiske systemer, men ville have en øjeblikkelig og dybtgående effekt på millioner af mennesker. Det forekommer derfor klogt for enhver finansieringsstrategi for AIDS-forskning at finde en balance mellem grundlæggende og anvendt indsats.

Dette vil også ændre sig

Ifølge en observant læser er Hazen og Singers spørgsmål et mærkeligt usorteret parti, der adresserer forskellige niveauer på en usystematisk måde... Listen er for meget en skabning af vores nuværende bekymringer; det er ikke bygget til at stå tidens tand.

Vi kunne ikke være mere enige. Listen ændres af tre grunde. For det første kan videnskabelige spørgsmål i sagens natur besvares, så spørgsmålene kan faktisk besvares. For to århundreder siden var et af de største spørgsmål i videnskaben, hvordan man opnår en pålidelig metode til at bestemme længdegraden. For et halvt århundrede siden tærede søgningen efter genetikkens molekylære mekanismer tusindvis af biologer. Nu opstår der nye spørgsmål, der erstatter de gamle.

For det andet er dybe spørgsmål ikke altid åbenlyse spørgsmål, så nye spørgsmål kan blive opdaget. Mens fødslen af ​​universet, livets oprindelse og uundgåeligheden af ​​aldring og død har inviteret til spekulation i tusinder af år, andre overbevisende spørgsmål, såsom energiens natur, genernes funktion og mysteriet med mørkt stof, er langt mere subtile, som dukker op fra den nagende vedholdenhed af mærkelige observationer og unormale stykker data. Gradvist, i løbet af årtier eller endda århundreder, bliver vi opmærksomme på en grundlæggende mangel i vores forståelse af den fysiske verden, og et dybt mysterium - et nyt spørgsmål - kommer helt frem i lyset.

For det tredje er nogle spørgsmål nu ikke videnskabelige, men kan blive en dag. Før Edwin Hubbles opdagelse af fjerne galakser lå spørgsmålet om, hvordan universet begyndte, uden for observationsvidenskaben. Uden relevante data var det et spørgsmål om filosofiske spekulationer. Men når først astronomerne forstod, hvad de skulle kigge efter, kom universets oprindelse ind i hovedstrømmen af ​​videnskabelig undersøgelse. På samme måde, hvad er tid? og efter min mening, hvad er bevidsthed? er i dag flere spørgsmål om filosofi end om videnskab, selvom den situation kan ændre sig, efterhånden som vi lærer mere om stof, energi og hjernen. Og hvem ved, hvilke spørgsmål vi endnu ikke har tænkt på at stille? Men det er den sjove del.

skjule