Kapag Nakuha Mo ang Isang Limitasyon, Alamin ang Magtanong ng Iba't Ibang Tanong

pagganap

Kapag Nakuha Mo ang Isang Limitasyon, Alamin ang Magtanong ng Iba't Ibang Tanong

Makipag-usap sa mga mag-aaral sa high school na naghahanda para sa kanilang mga eksamin sa agham, at marahil marinig mo ang dalawang bagay: na sila ay natatakot sa physics, at medyo kumportable sa biology. Kakaiba, ito ay salungat sa pananaw ng karamihan sa mga mananaliksik.

Makipag-usap sa mga mag-aaral sa high school na naghahanda para sa kanilang mga eksamin sa agham, at marahil marinig mo ang dalawang bagay: na sila ay natatakot sa physics, at medyo kumportable sa biology. Kakaiba, ito ay salungat sa pananaw ng karamihan sa mga mananaliksik. Ang siyentipiko na zeitgeist ay ang pisika ay madali. Ang pagiging simple nito ay nagmumula sa isang kakayahang lumikha ng mala-kristal na mga teorya na may matinding predictive, para sa lahat ng bagay mula sa pagkakaroon ng mga subatomic na mga particle sa kung paano ang liwanag ay pumapalibot sa mga bituin. Ang biology, sa kabilang banda, ay mas mahirap na mapapansin sa mga eleganteng theorems at matematiko equation. Para sa kadahilanang ito, may ilang mga tanyag na palaisip Nagtalo na ang mga selula at kagubatan ay mas mahirap na maunawaan kaysa malayo at mahirap-upang-obserbahan itim na butas.

Ngunit marahil walang ganoong bagay na isang madaling o mahirap disiplina. Siguro may mga madali at mahirap na mga tanong. Biology lamang tila kaya mahirap dahil ito ay tinukoy sa pamamagitan ng isang hanay ng mga napakahirap katanungan. Physics lamang tila madali dahil sa mga siglo ng pagsisikap sa pamamagitan ng malalim na kaisipang mga palaisip ay gumawa ng isang hanay ng mga nananagot na mga tanong.

Kung ano ang ginagawang hamon ng biology, ironically, ang ating pagiging malapit dito. Tanungin ang iyong sarili: sino ang 'mas madaling' maunawaan - isang romantikong crush o isang kasamahan sa trabaho? Ang aming intimacy sa biology - pati na rin sa sikolohiya at agham panlipunan - ay humantong sa amin upang tanungin ang mga phenomena na may malalim na kaalaman na nasa kamay. Hinihiling namin ang mga detalyadong tanong, at pagkatapos ay nagulat kami sa tila mahiwaga o nagkakasalungat na mga sagot.

Sa paglalakad sa kagubatan, maaari nating obserbahan ang di-pangkaraniwang mga hugis ng mga dahon sa isang puno ng maple. Na maaaring humantong sa amin upang magtaka kung bakit ang mga dahon ay may lobes, kung bakit sila maging pula sa taglagas, kung ano ang mga insekto nakatira sa dahon magkalat, at kung paano sila mabulok at feed sa lupa. Ang mga tanong na ito ay mapanlinlang na kumplikado, sa kabila ng pagiging natural na tinatanong namin sa kanila. Sa kabaligtaran, ang malamig na malawak na vacuum ng espasyo at ang hindi malilimot na kakulangan ng mga quark ay napakalayo sa amin na kami ay ipinagmamalaki - hindi bababa sa simula - upang sabihin ang pinakasimpleng bagay tungkol sa mga entidad na ito, kahit na upang ipakita lamang na mayroon sila.

Minsan ay pinabagal ng pagpapalagayang-loob ang aming pang-unawa sa pisika. Ang tanong kung paano lumipat ang mga planeta ay isa sa mga pinakalumang obsesyon ng sangkatauhan, at tumatakbo sa maraming iba't ibang mga mythologies. Gayunpaman salamat sa pag-absorption ng aming species, ang pangmatagalang teorya ng epicycles ay mali ang inilagay sa Earth sa sentro ng Universe - isang pagkakamali na nanatili sa paligid ng 2,000 na taon. Nang ang tanong ay napalabas sa mga usapin ng lakas, masa at grabidad sa physics ng Newton, ang mas malawak na paggalaw ng planeta ay naging mas madali upang mahulaan at maunawaan.

Mayroon pa ring maraming mga mahirap na tanong para sa mga physicists upang palaisipan sa paglipas. Kung ang pisika ay naka-pin ang reputasyon nito sa paghula sa susunod na solar flare na maaaring makagambala sa telekomunikasyon sa Earth, ito ay makikita bilang isang mas masalimuot at mahirap na disiplina. Bakit? Dahil ang pagmomodelo sa maraming mga mekanismo na naglalabas ng dynamics ng ibabaw ng Sun - lahat ng mga gravitational, electromagnetic, thermal at nuclear na proseso na kasangkot - ay napakalubha nakakalito. Tulad ng para sa planetary motion, makakakuha tayo ng isang mahusay na larawan ng trajectory ng isang planeta sa pamamagitan ng pagkilala na ang pagiging mabisa ng ating Sun ay nagpapahintulot sa atin na huwag pansinin ang impluwensya ng iba pang mga katawan sa langit. Ngunit kung talagang nais naming dumalo sa mga detalyeng ito, malalaman namin sa lalong madaling panahon na hindi namin tumpak na hulaan ang paggalaw ng tatlong katawan ng pantay na masa. Sa katulad na paraan, sa teoriya ng kaguluhan, natutunan namin na maaari lamang tayong gumawa ng magaspang na hula tungkol sa tiyak na posisyon ng dalawang pendulums na ang paggalaw ay magkasama. Gayunpaman, hindi namin maaaring sabihin nang may katiyakan kung saan ang alinman sa palawit ay magiging.

PAng mga tanong na hinihiling natin sa biology ay masyadong matigas. Paano namin mai-save ang isang indibidwal na buhay ng tao? Bakit medyo mas madidilim ang asul na ito kaysa sa iba? Ngunit dahil lamang sa hinihingi namin nang higit pa mula sa biology ay hindi nangangahulugan na hindi kami maaaring magpose ng mga tanong na mas madali. Sa katunayan, ang pagguhit sa 'madali' na pisika ay makakatulong sa atin na malaman kung paano mahanap mga tanong na iyon. Ang mga physicist ay partikular na mahusay sa paghanap ng malaganap, malawakang phenomena na nalalapat sa maraming mga sistema at malamang na ang resulta ng simple, ibinahaging mga mekanismo.

Dalhin ang ideya ng biological scaling. Ang konsepto na ito ay nagmumula sa mga naunang obserbasyon na ang isang metabolic rate ng mammal ay depende sa predictably at nonlinearly sa laki ng katawan sa pamamagitan ng isang kapangyarihan ng batas. Ang isang batas ng kapangyarihan ay isang matematikal na relasyon na nagsasabi sa amin kung magkano ang isang tampok na pagbabago habang ang laki ng sistema ay nagdaragdag sa pamamagitan ng mga order ng magnitude (samakatuwid nga, sa pamamagitan ng multiples ng isang tiyak na numero, karaniwang 10). Kaya't kapag ang mass ng katawan ng nilalang ay nagdaragdag ng 1,000-fold, ang mga prinsipyo ng biological scaling ay tumpak na hulaan na ang metabolic rate nito ay magtataas ng 100-fold.

Ngunit paano maaaring magamit ang parehong matematika sa isang bagay na kasing simple ng gravitational pull sa pagitan ng dalawang bagay at ang magulo na proseso ng pagbibigay ng multa sa magkakaibang tirahan? Sa pisika, ang mga batas ng kapangyarihan ay tumutukoy sa mga nakagagambala na mga mekanismo at mga simetrya na nagpapatakbo sa lahat ng antas. Sa biology, ang aming sarili pananaliksik - pati na rin ang na ng Geoffrey B West, James H Brown, at Brian J Enquist - ay nagpapakita na ang pangunahing mekanismo sa trabaho ay ang istraktura at daloy ng mga vascular network. Ito ay lumilitaw na ang mga daluyan ng dugo ay may posibilidad na mahusay na sumasaklaw sa katawan at maghatid ng mga mapagkukunan sa lahat ng mga cell ng nilalang habang binabawasan ang pilay sa puso. Ang simpleng pananaw na ito ay nagbigay ng kapanganakan sa isang lumalaking batch ng matagumpay na theories na gumagamit ng ideya ng isang na-optimize na biological na istraktura upang mahulaan ang mga phenomena tulad ng pamamahagi ng mga puno sa isang kagubatan, gaano katagal na kailangan namin matulog, ang rate ng paglago ng isang tumor, ang pinakamalaking at pinakamaliit mga sukat ng bakterya, at ang pinakamataas na posibleng puno sa anumang kapaligiran.

Gayunpaman, ang biology ay maaari ring magbunga ng sarili nitong natatanging mga tanong. Halimbawa, tulad ng aming mga kasamahan Jessica Flack at David Krakauer sa Santa Fe Institute ay nagpakita, ang pagproseso ng impormasyon at mga kakayahan sa paggawa ng mga desisyon ng mga ahente (tulad ng mga primates, neurons at slime molds) ay humantong sa mga natatanging uri ng feedback, adaptability at dahilan na naiiba mula sa pulos pisikal na mga sistema. Ito ay nananatiling makikita kung ang mga karagdagang pagkakumplikado ng mga biological system ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagpapalawak sa mga pananaw na may kinalaman sa pisika tulad ng teorya ng impormasyon. Maaaring ang pag-aaral ng biology at komplikadong mga sistema sa pangkalahatan ay mag-usad ng isang araw sa mga hindi maiiwasang mga katanungan - o ang isang napakatalino recasting ng mga tanong ay hahantong sa pag-aalis ng mga kasalukuyang hamon. Ito ay maaaring magpakita ng landas sa mga mas madaling sagot, tulad ng ginawa ni Charles Darwin sa pamamagitan ng pagbabago ng mga tanong tungkol sa mga pinagmulan at pagkakaiba-iba ng buhay sa mga tuntunin ng natural na pagpili at pagkakaiba-iba.

Ang isang hit sa isang limitasyon ay natututo upang magtanong ng iba't ibang mga tanong: Ang pagiging kumplikado ng mga sistema ay sinukat sa dalawang axes
Ang kakayahang kumplikado ng mga sistema na sinusukat kasama ng dalawang palakol: 1) ang detalye at katumpakan na kinakailangan ng pang-agham na paglalarawan; 2) ang bilang ng mga mekanismo na pinagsama sa isang partikular na kababalaghan. Ang hardest sciences ay nagtatanong ng detalyadong mga tanong tungkol sa mga sistema na binubuo ng maraming mga mekanismo.

Sa kanyang artikulo 'Higit Pang Iba't Ibang' (1972), ang pisisista na si Philip Anderson ay naka-highlight sa mga panganib ng pagtatangka upang mabawasan ang lahat ng bagay sa pinakamaraming antas ng mikroskopiko. Siya ay nakatuon sa halip sa mga jumps sa kumplikado na nangyari sa iba't ibang mga antas ng natural phenomena - tulad ng paglipat mula sa quantum mekanika sa kimika. Gayunpaman, madalas na binabalewala ng mga mambabasa ang kanyang argument na ang epektibong mga teorya ay dapat magpahinga sa mga bloke ng gusali na nagpapaliwanag ng mga pinagbabatayan ng mga mekanismo ng isang sistema - kahit na ang mga bloke ng gusali ay relatibong malaki o katamtamang sukat na mga entity.

Ang pagbuo sa huli na pananaw na ito, ang aming argumento ay na tayo hindi alam kung ang black hole ay mas simple kaysa sa kagubatan. Kami hindi maaari alam, hanggang sa magkaroon tayo ng isang pangkalahatang epektibong teorya na nagpapaliwanag ng pagkakaroon ng kagubatan o hanggang masusunod natin ang pinakadetalyadong dynamics ng pagbagsak ng black-hole at pagsingaw. Ang isang pahayag ng kamakailang kumplikado ay hindi maaaring gawin nang walang lubusang pagtukoy sa uri ng mga tanong na hinihingi namin para sa bawat sistema. Marahil ay may mga tiyak na uri ng mga katanungan na kung saan ang aming kaalaman ay pindutin ang isang mahirap na gilid, ngunit mas madalas na tungkol sa mga katanungan namin pagpapanggap kaysa sa tungkol sa mga sistema ng kanilang mga sarili.

Kaya pisika maaari maging mahirap, at biology maaari maging madali. Ang antas ng kahirapan ay higit na nakasalalay sa kung anong mga tanong ang tinatanong kaysa sa larangan.

Sa loob ng kumplikadong sistema ng agham, ang malalaking pagsulong ay madalas na ginagawa sa interface sa pagitan ng dalawang pananaw na ito. Ang isang landas sa unahan ay upang malutas muna ang mga madaling tanong, at pagkatapos ay gamitin ang aming mga sagot upang subukang maghanap ng mga alituntuning nakakatulong pagdating sa mas detalyadong mga tanong at teoryang. Posible na sa pamamagitan ng pagsisimula sa mga madaling tanong, maaari naming dahan-dahan 'magtayo' sa mga mahirap.

O, sa kabaligtaran na direksyon, ang pag-obserba sa kakaibang pagkakapareho ng mga phenomena sa kabuuan ng mga disiplina ay maaaring mahila sa amin upang maghanap ng mga bagong mekanismo at prinsipyo. Minsan ito ay humingi ng mas detalyadong, mas abstract na pananaw - kung ano ang aming kasamahan na si John Miller, na binanggit ang Nobel prizewinning physicist na si Murray Gell-Mann, tinatalakay sa kanyang aklat Ang isang Crude Look sa Buong (2016). Ang mga magaspang na tingin - sapilitang sa pamamagitan ng kalituhan ng pisika, at tinakpan ng intimacy ng biology - ay dapat magbunga ng marami pang malalim na pananaw at simplifications sa agham sa mga darating na taon.

Tungkol sa Ang May-akda

Si Chris Kempes ay isang propesor sa Santa Fe Institute, na nagtatrabaho sa intersection ng pisika, biology, at mga agham ng mundo.

Ang Van Savage ay isang propesor sa ekolohiya, evolutionary biology at biomathematics sa University of California, Los Angeles.

Ang artikulong ito ay orihinal nai-publish sa libu-libong taon at na-publish sa ilalim ng Creative Commons. Nai-publish na kasama ng Santa Fe Institute, isang Aeon Strategic Partner.Aeon counter - huwag alisin

Mga Kaugnay Books

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = innovations solving problem; maxresults = 3}

pagganap
enafarzh-CNzh-TWtlfrdehiiditjamsptrues

sundin ang InnerSelf sa

google-plus-iconfacebook-icontwitter-iconrss-icon

Kumuha ng Pinakabagong Sa pamamagitan ng Email

{Emailcloak = off}

sundin ang InnerSelf sa

google-plus-iconfacebook-icontwitter-iconrss-icon

Kumuha ng Pinakabagong Sa pamamagitan ng Email

{Emailcloak = off}