Hvorfor du ikke rigtig ved, hvad du ved

Vi overvurderer ofte vores evne til at forklare ting, vi tror, ​​vi ved. Har du brug for bevis? Bed nogen om at tegne en cykel. Resultaterne, som disse skabt af MIT Technology Review-medarbejdere, ligner ikke altid virkeligheden.

I juli gav Joseph Giaime, en fysikprofessor ved Louisiana State University og Caltech, mig en rundvisning i et af de mest komplekse videnskabelige eksperimenter i verden. Han gjorde det via Zoom på sin iPad. Han viste mig et kontrolrum af LIGO , et stort fysiksamarbejde baseret i staten Louisiana og Washington. I 2015 var LIGO det første projekt til direkte opdage gravitationsbølger , skabt ved sammenstødet af to sorte huller 1,3 milliarder lysår væk.

Omkring 30 store skærme viste forskellige aspekter af LIGOs status. Systemet overvåger titusindvis af datakanaler i realtid. Videoskærme portrætterede lys, der spredes fra optikken, og datakort skildrede instrumentvibrationer fra seismisk aktivitet og menneskelig bevægelse.

Denne historie var en del af vores november 2020-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Jeg besøgte denne komplicerede operation, hvor hundredvis af specialister inden for diskrete videnskabelige underområder arbejder sammen, for at forsøge at besvare et tilsyneladende simpelt spørgsmål: Hvad vil det egentlig sige at vide noget? Hvor godt kan vi forstå verden, når så meget af vores viden er afhængig af beviser og argumenter fra andre?

Spørgsmålet er ikke kun vigtigt for videnskabsmænd. Mange andre områder bliver mere komplekse, og vi har adgang til langt mere information og informerede meninger end nogensinde før. Men på samme tid gør stigende politisk polarisering og misinformation det svært at vide, hvem eller hvad man skal stole på. Medicinske fremskridt, politisk diskurs, ledelsespraksis og en hel del dagligdag afhænger alt sammen af, hvordan vi evaluerer og distribuerer viden.

Vi overdriver enormt individets evne til at samle viden og undervurderer samfundets rolle i at besidde den. Du ved måske, at diesel er dårligt for gasmotorer, og at planter bruger fotosyntese, men kan du definere diesel eller forklare fotosyntese, endsige bevise, at fotosyntese sker? Viden, som jeg kom til at erkende, mens jeg undersøgte denne artikel, afhænger lige så meget af tillid og relationer som på lærebøger og observationer.

For 35 år siden udgav filosoffen John Hardwig et papir på det, han kaldte epistemisk afhængighed, vores afhængighed af andres viden. Papiret - velciteret i nogle akademiske kredse, men stort set ukendt andre steder - vokser kun i relevans, efterhånden som samfund og viden bliver mere kompleks.

En almindelig definition af viden er berettiget sand tro – fakta, du kan understøtte med data og logik. Som individer har vi dog sjældent tid eller færdigheder til at retfærdiggøre vores egen overbevisning. Så hvad mener vi egentlig, når vi siger, at vi ved noget? Hardwig stillede et dilemma: Enten kan meget af vores viden kun besiddes af et kollektiv, ikke et individ, eller også kan individer vide ting, de ikke rigtig forstår. (Han valgte den anden mulighed.)

Du ved måske, at diesel er dårligt for gasmotorer, og at planter bruger fotosyntese, men kan du definere diesel eller forklare fotosyntese, endsige bevise, at fotosyntese sker?

Dette kan virke som et abstrakt filosofisk spørgsmål. I slutningen af ​​dagen, uanset hvad det betyder, er det klart, at vi stoler på andre mennesker for det. Hvis det grundlæggende spørgsmål er ’Hvem har viden?’ – er der intet, der rider på det. Og jeg er egentlig ligeglad, siger Steven Sloman , kognitiv videnskabsmand ved Brown University og medforfatter til Vidensillusionen .

Men, fortsætter han, hvis spørgsmålet er ’Hvordan er vi berettiget til at påstå, at vi ved tingene?’ og ’Hvem skal vi stole på?’, så er sagen en påtrængende sag. Det tilbagetrækning i juni af to artikler om covid-19 i Lancet og New England Journal of Medicine, efter at forskere havde sat for meget tillid til en uærlig samarbejdspartner, er et eksempel på, hvad der sker, når epistemisk afhængighed bliver mishandlet. Og stigningen i misinformation om emner som vacciner, klimaændringer og covid-19 er et direkte angreb på epistemisk afhængighed, uden hvilken hverken videnskaben eller samfundet som helhed kan fungere.

For bedre at forstå epistemisk afhængighed så jeg på et ekstremt tilfælde: LIGO. Jeg ønskede at forstå, hvordan fysikerne, der arbejder der, ved, at de to sorte huller kolliderede adskillige galakser væk, og hvad det betyder for, hvordan nogen af ​​os ved noget.

---

Som Giaime fortæller det, begynder LIGOs historie med Albert Einstein. For et århundrede siden teoretiserede Einstein, at tyngdekraften er en vridning af rumtidskontinuummet, og argumenterede for, at masser i bevægelse udsender krusninger med lysets hastighed. Men håbet om at opdage sådanne bølger forblev svagt i årtier, fordi de ville være for små til at måle.

LIGO bruger laserinterferometri, baseret på et design, som MIT-fysikeren Rainer Weiss offentliggjorde i 1972. Et interferometer ovenfra ligner et stort L med to arme i en ret vinkel. En laser injiceret ved albuen af ​​L er delt i to, reflekterer et spejl for enden af ​​hver arm og rekombinerer på en sådan måde, at lysbølgernes toppe og dale ophæver hinanden.

Epistemisk afhængighed: Sagen om LIGO
Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) er baseret på et design udgivet af MIT-fysiker Rainer Weiss i 1972. En laser injiceres ved albuen af ​​L, deler sig i to og hopper af spejle for enden af ​​hver 4-kilometer. - lang arm. Når de rekombinerer, ophæver lysbølgernes toppe og dale hinanden. Teorien var, at tyngdekraftsbølger, hvis de eksisterede, ville få bølgerne til at desynkronisere.

Weiss vidste, at når en tyngdekraftsbølge passerede, ville den strække rummet i retning af den ene arm, mens den trækker den sammen i retning af den anden. Som et resultat ville de afstande, som laserstrålerne rejste, ændre sig, og bølgerne ville ikke udligne hinanden. Lysdetektoren ville så se et klart bølgemønster. Efter årtiers konstruktion og mere end en milliard dollars, er det, hvad LIGO - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory - officielt har opdaget næsten et dusin gange siden 2015.

Instrumentets følsomhed er svær at gennemskue. Hver arm er fire kilometer lang. Over den afstand kan LIGO registrere ændringer så små som en ti-tusindedel af en protons diameter. Jo mere fysik og teknik du ved, fortalte Giaime, jo mere skørt lyder det.

Det er mindre end det tilfældige jiggle i spejlets molekyler, så der bruges en række tricks til at skære ned på støjen. Lyset bevæger sig ned gennem tunnelen gennem et vakuum. Laseren er kraftfuld, så strålen indeholder en masse fotoner, hvilket lader dem gennemsnitlig ude af enhver støj. Spejlene hænger i glastråde for passivt at dæmpe eventuelle vibrationer. Og hver spejlophæng er monteret på en rig, der aktivt dæmper vibrationer ved hjælp af feedback fra seismometre og bevægelsessensorer - som ekstravagante støjreducerende hovedtelefoner. Systemet tager også højde for målt interferens fra magnetiske felter, vejret, det elektriske net og endda kosmiske stråler.

Alligevel, med kun én detektor, kan du kun være så sikker på, at ethvert signal kommer fra rummet. Hvis to detektorer modtager det samme signal på næsten samme tidspunkt, øges tilliden eksponentielt. Du kan også begynde at lokalisere kilden på himlen. Derfor er der to LIGO-stationer, i Louisiana og Washington, såvel som andre gravitationsbølgeobservatorier: Jomfruen i Italien og GEO600 i Tyskland, mens en anden bygges i Japan.

Som du måske forestiller dig, kræver LIGO et stort hold med varierende færdigheder. Arbejdsdelingen i videnskaben - som i industrien - er blevet stadig finere. En bog fra 1786 om eksperimentel fysik dækket astronomi, geologi, zoologi, medicin og botanik. En læser kunne mestre hovedparten af ​​menneskelig viden på alle disse områder. De er nu hver deres marker, som hver har spirede delmarker. Encyklopædisk ekspertise er blevet uholdbar.

Relateret historie

En 40-årig søgen efter at bevise, at Einstein har ret I 1967, som en klasseøvelse, kom Rainer Weiss med en idé til at detektere gravitationsbølger. Sidste efterår virkede det.

At opnå noget uden for et snævert felt kræver, at videnskabsmænd deler færdigheder. Samarbejde er vokset i takt med at nye teknologier som internettet har gjort det lettere at kommunikere. Fra 1990 til 2010 var det gennemsnitlige antal medforfattere på et videnskabeligt papir steget fra 3,2 til 5,6. Et papir fra 2015 på massen af ​​Higgs boson pralede mere end 5.000 forfattere. Selv ensomme forfattere arbejder ikke alene - de citerer værker af andre, de ofte ikke engang har læst, ifølge Sloman: Vi stoler på, at abstraktet faktisk er et sammendrag af, hvad der står i papiret.

Papiret annoncerede LIGOs første påvisning af gravitationsbølger, offentliggjort i 2016, havde mere end 1.000 forfattere. Forstår de alle fuldt ud alle aspekter af det, de skrev? Jeg tror, ​​at mange mennesker har fået hovedet omkring det meste af det på et meget højt niveau, David Reitze , en Caltech-fysiker og LIGOs administrerende direktør, sagde om holdets resultater. Men det praktiske spørgsmål om Hvordan ved du, at denne komplekse detektor, der har hundredtusindvis af komponenter og elektronik og datakanaler, opfører sig korrekt og faktisk måler det, du tror, ​​vi måler? I så fald, sagde han, er hundredvis af mennesker – som et team – nødt til at bekymre sig om det.

Jeg spurgte Reitze, om han ville have problemer med at forklare nogle aspekter af 2016-avisen. Der er helt sikkert stykker af det papir, som jeg ikke føler, at jeg har nok detaljeret viden til at gengive, sagde han - for eksempel holdets beregningsarbejde, der sammenligner deres data med teoretiske forudsigelser og fastgør de sorte hullers masser og hastigheder.

Giaime, lederen af ​​Livingston-operationen, gætter på, at færre end halvdelen af ​​avisens medforfattere nogensinde satte deres fod på et af observatoriets steder, fordi deres rolle ikke krævede det. For at retfærdiggøre observatoriets resultater, bemærkede han, ville en person være nødt til at forstå aspekter af fysik, astronomi, elektronik og maskinteknik. Er der nogen, der ved alle de ting? han sagde. Vi havde næsten en lækage i vores strålerør på grund af noget, der kaldes mikrobiel induceret korrosion, hvilket er biologi, for Petes skyld. Det bliver lidt meget for et sind at holde styr på.

Især én episode understreger holdets indbyrdes afhængighed. LIGO opdagede ingen gravitationsbølger i dets første otte driftsår, og fra 2010 til 2015 lukkede det ned for opgraderinger. Bare to dage efter at være blevet genstartet, modtog den et signal, der var så smukt, at det enten måtte være en vidunderlig gave, eller også var det mistænkeligt, siger Peter Saulson , en fysiker ved Syracuse University, som ledede LIGO Scientific Collaboration – det internationale hold af forskere, der bruger LIGO og GEO600 til forskning – fra 2003 til 2007. Kunne nogen have injiceret et falsk signal? Efter en undersøgelse konkluderede de, at ingen person forstod hele systemet godt nok til at trække det ud. Et troværdigt hack ville have krævet en lille hær af utilfredse. At forestille sig sådan et hold af onde genier, siger Saulson, blev til grin. Så, alle indrømmede, må signalet være reelt - to sorte huller kolliderer. I sidste ende, siger han, var det et sociologisk argument.

Vi overvurderer ofte vores evne til at forklare ting. Det kaldes illusionen om forklarende dybde. I ét sæt undersøgelser , bedømte folk, hvor godt de forstod enheder og naturfænomener, som lynlåse og regnbuer. Så forsøgte de at forklare dem. Bedømmelsen faldt brat, da folk havde konfronteret deres egen uvidenhed. (For en underholdende demonstration, bed nogen om at tegne en cykel. Resultater ligner ofte ikke virkeligheden.)

Jeg spurgte Reitze, om han selv var blevet ofre for illusionen. Han bemærkede, at LIGO er afhængig af tusindvis af sensorer og
hundredvis af interagerende feedbacksløjfer for at tage højde for miljøstøj. Han troede, han forstod dem ret godt - indtil han forberedte sig på at forklare dem i en tale. En fyldig session om dynamisk kontrolteori – matematikken om at styre systemer, der ændrer sig – fulgte.

Illusionen kan trække på, hvad Sloman, kognitionsforskeren, kalder smitsom forståelse. I ét sæt undersøgelser han dirigerede, læste folk om et opdigtet naturfænomen, som glødende sten. Nogle fik at vide, at fænomenet var godt forstået af eksperter, nogle fik at vide, at det var mystisk, og nogle fik at vide, at det var forstået, men klassificeret. Så vurderede de deres egen forståelse. Dem i den første gruppe gav højere vurderinger end de andre, som om bare det faktum, at det var muligt for dem at forstå, betød, at de allerede gjorde det.

Folk gemmer naturligvis flere fakta om et emne væk, når de mener, at deres partner ikke var ekspert i det. De deler og erobrer ordløst, idet de hver især fungerer som den andens eksterne hukommelse.

At behandle andres viden som din egen er ikke så dumt, som det lyder. I 1987 skrev psykologen Daniel Wegner om et aspekt af kollektiv kognition, han kaldte transaktiv hukommelse, hvilket dybest set betyder, at vi alle ved ting og også ved, hvem der ellers ved andre ting. I en undersøgelse , fik par til opgave at huske et sæt fakta, ligesom Kaypro II er en personlig computer. Han fandt ud af, at folk naturligt gemte flere fakta om et emne væk, når de troede, at deres partner ikke var ekspert i det. De delte og erobrede ordløst, og hver fungerede som den andens eksterne hukommelse.

Andre forskere studerer transaktiv hukommelse spurgte grupper af tre til at samle en radio. Nogle trioer havde trænet som et hold for at løse opgaven, mens andre bestod af medlemmer, der havde trænet individuelt. De trioer, der havde trænet som et hold, demonstrerede større transaktiv hukommelse, herunder mere specialisering, koordination og tillid. Til gengæld lavede de færre end halvt så mange fejl under monteringen.

Hver enkelt person i disse trioer har måske ikke vidst, hvordan man samler en radio, så godt som dem, der havde trænet som enkeltpersoner. Men som en gruppe – menneskers normale virkemåde – skabte deres epistemiske afhængighed succes.

---

Flere lektioner følger af at se din egen viden som afhængig af andres. Måske er det enkleste at indse, at du næsten helt sikkert forstår mindre om stort set alle emner, end du tror. Så stil flere spørgsmål, selv dumme .

At anerkende din epistemiske afhængighed kan endda gøre debatten mere produktiv. I et papir fra 2013 , Sloman studerede den rolle, illusionen om forklarende dybde spiller i politisk polarisering. Amerikanerne vurderede deres forståelse af og støtte til politikker relateret til sundhedspleje, beskatning og andre hot-button-spørgsmål. Så forsøgte de at forklare politikkerne. Jo mere øvelsen reducerede deres egen følelse af forståelse, jo mindre ekstreme blev deres holdninger. Du kan ikke tage et fast standpunkt på gyngende grund. Ingen forstår Obamacare, sagde Sloman – ikke engang Obama: Det er for lang tid. Det er for kompliceret. De opsummerer det bare med et par slogans, der savner 99,9 % af det.

En anden lektie kommer fra Hardwigs originale papir om epistemisk afhængighed. Den tilsyneladende åbenlyse forestilling om, at rationalitet kræver, at man tænker selv, skrev han, er et romantisk ideal, som er fuldstændig urealistisk. Hvis vi fulgte det ideal, skrev han, ville vi kun have relativt grove og uoplyste overbevisninger, som vi var nået frem til på egen hånd. I stedet for at tænke selv, foreslog han, så prøv at stole på eksperter - endnu mere, end du måske allerede gør.

Relateret historie

Kunstig generel intelligens: Er vi tæt på, og giver det overhovedet mening at prøve?

En maskine, der kunne tænke som en person, har været den vejledende vision for AI-forskning siden de tidligste dage - og er stadig dens mest splittende idé.

Jeg spurgte Sloman (en ekspert), om det var en god idé. Ja! han sagde. Florida. Skal jeg sige andet? (Floridas covid-19-tilfælde steg i vejret på det tidspunkt, da folk ignorerede eksperters råd om beskyttelsesforanstaltninger.) I virkeligheden kræver rationalitet selvfølgelig en balance mellem at tage råd og tænke selv. Uden i det mindste at ridse overfladen af ​​et problem, vil du falde for hvad som helst.

For at teste rigtigheden af ​​en kendsgerning skal du kontrollere, om eksperter er enige om den. Gabriela González, en fysiker i Louisiana State og en anden tidligere leder af LIGO Scientific Collaboration, sagde, at som diabetiker ville jeg aldrig prøve at få data fra et klinisk forsøg og selv analysere det. Hun leder efter medicinsk konsensus i nyhedshistorier om potentielle behandlinger.

Du kan også få en uafhængig ekspert til at gennemgå en anden eksperts påstande. I videnskaben er dette processen med peer review. I dagligdagen er det at tjekke med din onkel, hvem der kender til biler, madlavning eller hvad som helst. Inde i LIGO gennemgår udvalg hver fase af et eksperiment. De kan bede uafhængige eksperter om at grave i kode, andre har skrevet, eller bare stille uddybende spørgsmål. Forskere, der analyserer de kombinerede data, bruger flere algoritmer parallelt, hver skrevet af forskellige mennesker. De kører også hyppige test af hardware og software.

En anden audit, som vi instinktivt bruger i hverdagen, er at se hvordan folk svarer på spørgsmål om deres ekspertise. Dialektisk overlegenhed er et signal, som Alvin Goldman, en filosof ved Rutgers University, foreslog at bruge i et papir fra 2001 med titlen Eksperter: Hvilke skal du stole på? Han skrev, at i en debat mellem to eksperter kunne den, der udviser komparativ hurtighed og smidighed, og som har gendrivelser parat, betragtes som den, der har en grundig forståelse af problemet. Han påpeger dog svagheden ved denne cue. (At have alle svarene er nogle gange et dårligt tegn, sagde Sloman: Jeg tror, ​​at et vigtigt signal er: Udtrykker de tilstrækkelig ydmyghed? Indrømmer de det, de ikke ved?)

Goldmans papir gav yderligere fire stikord til, om en eksperts mening er pålidelig. De er godkendt af andre eksperter; legitimationsoplysninger eller omdømme; beviser om partiskhed eller modstridende interesser; og track records. Han erkendte problemer med alle fire, men foreslog, at track records var mest nyttige. Hvis disse ser ud som ad hominem vurderinger snarere end evidensbaserede, siger Sloman, er det ikke en dårlig ting: Det slår mig som meget lettere at vurdere en persons troværdighed end at tilegne sig al den viden, som den person har. Det er størrelsesordener nemmere. Med hensyn til formelle legitimationsoplysninger, sagde han, du kan kalde mig en elitær, hvis du vil, men jeg synes, at det er et tegn at have en grad fra en velrenommeret institution.

Flere lektioner følger af at se din egen viden som afhængig af andres viden. Det enkleste er, at du næsten helt sikkert forstår mindre om næsten ethvert emne, end du tror.

I sidste ende handler viden om både beviser og tillid. Harry Collins, en sociolog ved Cardiff University, som har skrevet om gravitationsbølgesamfundet i årtier, understreger, hvordan ansigt-til-ansigt interaktioner former det, vi mener er sandt. Han husker en russisk videnskabsmand, der havde besøgt Glasgow for at arbejde med et hold, der ikke kunne gengive hans resultater. Selvom det ikke lykkedes dem under hans besøg, tvivlede de ikke længere på ham på grund af den måde, han arbejdede på i laboratoriet. For eksempel ville han aldrig gå ud til frokost, sagde Collins. Han insisterede på at få en sandwich - når han var kommet helt fra Rusland og kunne nyde lækker glaswegisk karry. De troede, at ingen så dedikeret ville finde på hans resultater, så de blev ved med at prøve, og til sidst opnåede de lignende resultater.

Epistemisk afhængighed fremhæver også vigtigheden af ​​at dele dit arbejde i gang. Før interferometre, da fysikere byggede gravitationsbølgedetektorer ved hjælp af vibrerende aluminiumsstænger, beskyttede de deres rådata og delte kun lister over detektioner, de troede, de havde foretaget. Til sidst begyndte de at stole på hinanden og arbejde tættere sammen. Hvis fysikerne hos LIGO og andre detektorer havde holdt fast i de gamle måder, sagde Giaime, kunne vi have blæst århundredets opdagelse - en neutronstjernekollision i 2017, der i modsætning til sorthulskollisionen i 2015 var også studeret med radio-, gamma-, røntgen- og teleskoper med synligt lys. Det blev kun muligt, fordi LIGO og Jomfruen delte data, så de hurtigt kunne finde ud af, hvor kollisionen fandt sted. Uden det samarbejde, sagde Giaime, ville vi ikke have kendt himlens position af neutronstjerneparret nøjagtigt nok til at pege teleskoper mod det hurtigt nok.

Naturligvis har epistemisk afhængighed også sine ulemper. Overvej omkostningerne ved omsætning i organisationer. Hvis en person, der er en central del af dit projekt, forlader dit projekt, mister du stykker af kollektiv viden og kapacitet, som du ikke kan gøre op på egen hånd.

Efterhånden som videnskabeligt samarbejde har ændret sig, har videnskabelige priser også ændret sig. Nobelprisen er en anakronisme fra en tidligere alder, hvor ting blev udført af en enkeltperson eller et lille antal mennesker, siger Weiss, der delte Nobelprisen i fysik i 2017 med Kip Thorne og Barry Barish for sit arbejde med gravitationsbølger. Jeg følte mig akavet ved at modtage det og var kun i stand til at retfærdiggøre det ved at sige, at jeg var et symbol for os alle.

På Giaimes kontor i slutningen af ​​turen pegede han på en plakette på sin væg. I 2016, den særlige gennembrudspris i grundlæggende fysik blev tildelt LIGOs videnskabelige samarbejde. En million dollars gik til Weiss, Thorne og en anden grundlægger, Ronald Drever, og 2 millioner dollars blev delt ligeligt mellem tusind andre mennesker. Det er et minde om en slags ny videnskabsæra, sagde Giaime, hvor store grupper kan få præmier sammen.

Priserne er ved at indhente, hvordan videnskaben fungerer i dag. Forskere har altid været afhængige af hinanden for at udfylde huller i viden, men specialisering og samarbejde er blevet mere ekstremt og integrerer globale netværk af domæneeksperter. LIGO Scientific Collaboration involverer hundredvis af mennesker, hvoraf mange aldrig har mødt hinanden. De bruger værktøjer og viden bidraget af tusindvis af andre, som igen er afhængige af millioner af andres værktøjer og viden. Sådan organisering sker ikke tilfældigt: det kræver sofistikerede tekniske og sociale systemer, der arbejder hånd i hånd. Tillid nærer beviser nærer tillid og så videre. Det samme gælder for samfundet som helhed. Hvis vi undergraver vores selvforstærkende systemer af beviser og tillid, vil vores evne til at vide hvad som helst og gøre hvad som helst bryde sammen.

Og måske er der en bredere, endda filosofisk, lektie: Du ved meget mindre, end du tror, ​​du gør, og også meget mere. Viden kan ikke deles efter i sømmene mellem mennesker. Måske kan du ikke definere fotosyntese, men du er en integreret del af et epistemisk økosystem, der ikke kun kan definere det, men undersøge det i de mindste skalaer og manipulere det til gavn for alle. I sidste ende, hvad ved du? Du ved, hvad vi ved.

skjule