Jaki jest związek między nauką a technologią? Łatwo zgodzić się z poglądem, podzielanym przez wielu autorów, że nauka teoretyczna odegrała znaczącą rolę w szybkim rozwoju technologicznym ostatnich dwóch stuleci. Zazwyczaj zakłada się, że czyste badania naukowe (w tym matematyka) mogą mieć przewidywalną wartość praktyczną. To, co nigdy nie zostało odpowiednio wyjaśnione, pytanie jak technologia zależy od artykułowanej teorii naukowej – pisze prof. David MILLER
.Karl Popper jest identyfikowany przede wszystkim z tezą, że w czystej (teoretycznej i eksperymentalnej) nauce nie ma miejsca na indukcję lub logikę indukcyjną. Hipotezy naukowe są przypuszczeniami, które są testowane dedukcyjnie. Te, które przetrwają, są naszymi najlepszymi domysłami na temat świata. Trwałym sprzeciwem wobec dedukcjonizmu Poppera jest to, że w praktyce w technologii i podejmowaniu decyzji przeszłe przetrwanie teorii nie wystarczy; musimy wiedzieć, że przetrwa w przyszłości. Popper zajął się tą sprawą, ale jego wyjaśnienia, dotyczące stosowania nauki, jest wadliwe. Spróbuje poddać je naprawie.
Powszechnie uznaje się, że przez większą część swojej historii technologia rozwijała się bez zwracania szczególnej uwagi na naukę teoretyczną swoich czasów. Jest to oczywiste w odniesieniu do technologii przednaukowych, takich jak rolnictwo i użycie ognia, oraz w odniesieniu do wyczynów technicznych zwierząt, takich jak tamy bobrów. Obecnie powszechny stał się pogląd, że od pierwszych dni rewolucji przemysłowej nauka teoretyczna i jej praktyczne zastosowania stały się tak ściśle powiązane, że technologia jest teraz zależna od nauki teoretycznej w sposób, jaki nigdy wcześniej nie miał miejsca.
Książka Davida Deutscha „Początek nieskończoności” (2011), w której znajduje się odkrywczy podtytuł „Wyjaśnienia, które zmieniają świat”, wyraźnie przedstawia wariant tego poglądu: „Od czasów Oświecenia postęp technologiczny zależał w szczególności od tworzenia wiedzy wyjaśniającej. Ludzie od tysiącleci marzyli o podróżach na księżyc, ale dopiero wraz z pojawieniem się teorii Newtona o zachowaniu niewidzialnych istot, takich jak siły i pęd, zaczęli rozumieć, co jest potrzebne, aby mogło to stać się możliwe. Zdolność do tworzenia i używania wiedzy wyjaśniającej daje ludziom moc przekształcania natury, która ostatecznie […] ograniczana jest tylko przez uniwersalne prawa”.
Moją sprzeczną do tego poglądu tezą jest to, że nauka teoretyczna odgrywa tylko techniczną rolę w technologii, a nie nakazową. Nauka nie jest bezpośrednio „stosowana” i nie „napędza innowacji”. To, co może zrobić, to pomóc nam wyeliminować błędy tanio i bezpiecznie.
Z czysto logicznych powodów teorie naukowe nie są w stanie powiedzieć nam, co należy zrobić, aby osiągnąć nasze cele, ale mogą nam powiedzieć, czego nie należy robić.
Niektóre przykłady postępu technologicznego niezależnego od nauki zostały przytoczone powyżej: tamy, gniazda i nory zwierząt oraz umiejętności (rolnictwo, hodowla zwierząt, hodowla zwierząt, broń) człowieka pierwotnego.
„Wynalazca i jego świat” Stafforda Hatfielda oferuje wielu kontrprzykładów na pogląd, że „wynalazek powstaje wyłącznie przez zastosowanie znanej nauki do technologii ”. „Nie ma bardziej pouczającego przypadku w historii technologii”, pisze Hatfield, „niż rozwój lotnictwa. Jest bardzo wątpliwe, czy Lilienthal kiedykolwiek marzył o możliwości latania bez silników przez wiele godzin. Ten rozwój w żaden sposób nie był wynikiem zastosowania naukowych zasad”. Mimo że był to aktywny obszar naukowy na początku XVII wieku, teleskop również nie był „owocem” rozwoju optyki geometrycznej” (Dijksterhuis), ale wynikiem eksperymentów z okularami prowadzonymi przez optyków, szlifierzy obiektywów i przyrządów, którzy nie byli teoretykami. Newcomen opracował silnik parowy w dużej mierze, nie znając praw termodynamiki.
Krótko mówiąc, teoretyczna wiedza naukowa nie jest warunkiem koniecznym sukcesu technologicznego. Inne zmiany pokazują, że nie jest to również warunek wystarczający.
Kilku największych naukowców teoretycznych ostatnich dwóch stuleci wyraziło wątpliwości, a nawet całkowity sceptycyzm, co do stosowalności teorii, które tak dobrze rozumieli. Rutherford zaprzeczył możliwości kontrolowanego uwalniania energii atomowej. Powiedział w 1933 roku: „Każdy, kto oczekuje źródła mocy z transformacji jąder atomów, mówi głupoty”. Sam Einstein uważał, że uwolnienie energii atomowej może być możliwe, ale nie spodziewał się, że nastąpi to za jego życia (zmarł w 1955 r.).
Teorię naukową można z powodzeniem zastosować tylko wtedy, gdy istnieje konkretny obszar, do czego można ją zastosować. Jakkolwiek jest wiele niewykorzystanych i gotowych koncepcji, nie wystarczy, aby inżynier wiedział jedynie, jaki jest cel. Potrzebne jest przede wszystkim opracowanie projektu, instrumentu, przepisu lub techniki chirurgicznej, która pozwoli go osiągnąć. Tylko wtedy nauka może być użyteczna. Potrzebne są również umiejętności, szczęście i wytrwałość. Jednak, dla każdego celu istnieje tak wiele możliwych sposobów działania, że tylko odrzucając bezwzględnie to, co nie działa, możemy mieć nadzieję na trafienie w coś, co okaże się sukcesem.
Praktyczne zastosowanie nauki wymaga stałego przepływu jasnych pomysłów, które mogą być analizowane teoretycznie i wyeliminowane, jeśli okaże się nieskuteczne.
Teoria naukowa i matematyka służą tylko jednemu celowi w inżynierii i technologii: eliminacji błędów.
Nie ma powodu, by sądzić, że telewizory i komputery nie mogły powstać stopniowo, tak jak zrobiły to rowery i piwo, poprzez proste badania empiryczne. Jest to jednak proces, który może być ogromnie przyśpieszony przez teorie naukowe.
Kilku krytyków twierdziło, że Projekt Manhattan jest wyraźnym obaleniem powyższej analizy. Z pewnością Hatfield ma rację mówiąc, że „bomba atomowa była oczywistym następstwem pewnych odkryć w szybko rozwijającej się nauce fizyki jądrowej”. Jednym z najważniejszych problemów inżynieryjnych było znalezienie kontrolowanego sposobu połączenia w masę krytyczną dwóch podkrytycznych mas uranu lub plutonu. Do lipca 1944 roku w Los Alamos rozważano dwie metody: metodę pistoletową, która była preferowana, oraz metodę implozyjną. Czysto naukowe odkrycie radykalnie zmieniło kierunek badań.
Odkrycie polegało na tym, że „pierwsze próbki plutonu produkcyjnego” z Oak Ridge przeszły spontaniczne rozszczepienie w niezwykle wysokim tempie, […] emitując neutrony z szybkością wystarczająco wysoką, aby zagrozić detonacji gadżetu składanego przez broń, co doprowadziłoby do fiaska projektu.
Lillian Hoddesdon opowiedziała tę ekscytującą historię w artykule „Big Science. The Growth of Large Scale Research ”(1992), pod redakcją Petera Galisona i Bruce Hevly. W przypadku bomby plutonowej (Nagasaki) porzucono metodę montażu broni. Jest to przekonujący przykład siły krytycznej, jaką praca naukowa może mieć w inżynierii.
Jak mamy wyjaśnić ogólne niezrozumienie tezy, że nauka zakazuje, ale nie podaje gotowych przepisów? Proponuję cztery różne wyjaśnienia.
Przez większą część swojej historii, technologia niewiele nauczyła się od nauki. W większości przypadków wykorzystanie teorii naukowych do wykluczenia propozycji technologicznej nie było konieczne. Zawsze możliwe było empiryczne przetestowanie propozycji, np. jeśli uważasz, że sito może być używane do przenoszenia wody, spróbuj do tego je wykorzystać. Nie odnoszono się do praw natury, aby odrzucić wiarę. Przez takie i podobne rozumowanie, krytyczny potencjał nauki, podobnie jak krytyczny potencjał matematyki, był przez długi czas ledwo widoczny.
Dopiero w ciągu ostatnich 100 lat, wraz z pojawieniem się „wielkiej nauki” (i „dużej technologii”), teoretyczne metody krytyki naukowej stały się wskazane, a często nieuniknione, ze względu na rosnące koszty i ryzyko, jakie niosą bezpośrednie testy innowacji.
Teorie naukowe odgrywają oczywiście istotną rolę w wyjaśnianiu, dlaczego wynalazki wykonują zadania, dla których zostały zaprojektowane. Takie wyjaśnienia stały się obfite (choć dalekie od uniwersalnych) wraz z szybkim rozwojem krytycznej analizy teoretycznej. Nauka może nie tylko krytykować technologię, ale także, jak się wydaje, ich legitymizację. Mit, że nauka jest bardziej fundamentalna niż technologia, został w ten sposób podstępnie wzmocniony, z nieuniknionym skutkiem, że w dzisiejszych czasach otrzymuje wszystkie zasługi za instrumentalne sukcesy technologii (i jest odpowiedzialny za większość jej niepowodzeń i okropności).
Przez takie nieporozumienia, obecnie wielu z tych, których nazywamy naukowcami, nawet na uniwersytetach, w rzeczywistości jest technologami lub inżynierami. Uczestniczą w tym, co Kuhn nazwał normalną nauką; nie w rozwoju nowych teorii, ale w rozszerzeniu objaśniającego panowania obecnie preferowanych teorii. Kiedy czytamy w gazecie, że naukowcy dokonali przełomu (powiedzmy w leczeniu raka), możemy być pewni, że odkrycie jest w rzeczywistości wynalazkiem technologicznym. To samo zamieszanie występuje we frazie „science fiction”, kiedy taki gatunek powinniśmy niewątpliwie nazwać fikcją technologiczną.
Trzecie wyjaśnienie negatywnej niewinności nauki wynika z naszej skłonności do uznawania popełnianych błędów nie za istotny element uczenia się, ale za coś wstydliwego. Kiedy w końcu osiągniemy cel intelektualny lub praktyczny, chętnie zapominamy o wielu błędach popełnionych po drodze.
„To jest tak oczywiste”, mówimy sobie i skazujemy na zapomnienie trudności wcześniejszych prób. Kiedy wyjaśniamy treść naszego naukowego sukcesu, błędnie myślimy, że wyjaśniliśmy również jego odkrycie. Ta niechęć do błędów jest sama w sobie poważnym błędem, nawet jeśli jest naturalna.
Ostateczne wyjaśnienie jest epistemologiczne. Doktryna indukcyjna i uzasadniająca, z której wyłania się nauka empiryczna i na której opiera się doświadczenie, jest daleka od śmierci. Jednak, jak pokazał Hume, nie ma to logicznego sensu, ponieważ każda teoria wykracza poza doświadczenie, a jak argumentował Popper, nie potrzebujemy tej doktryny, aby zrozumieć naukę zarówno jako empiryczną, jak i racjonalną. Chociaż doświadczenie może być sugestywne, jego główną funkcją w nauce jest wyeliminowanie błędów. Nauka jest przedsięwzięciem ostrych przypuszczeń i tępych obaleń.
U podstaw błędnego przekonania, które chcę zwalczać, leży myśl, że technologia jest racjonalnym przedsięwzięciem tylko wtedy, gdy wiemy, lub w każdym razie mamy dobry powód, by sądzić, że nasze wynalazki zrobią to, do czego są zaprojektowane. Według Poppera jest to ślepa uliczka. To, co prowadzi nasze badania do racjonalności, nie jest bezpieczeństwem wyników, ale ich otwartością na krytykę. Jest to tak samo prawdziwe w technologii, jak i w nauce.
Funkcja nauki w technologii jest taka sama jak funkcja doświadczenia w nauce: polega na eliminowaniu błędów.
Ci politycy, którzy domagają się od naukowców z góry przewidywanego wpływu ich badań, są dwa kroki od prawdy. Po pierwsze, nie możemy być dzisiaj przekonani o tym, co odkryjemy dopiero jutro. Nawet gdybyśmy mogli przewidzieć teoretyczne odkrycie, nie mamy podstaw wiedzieć, czy będzie ono miało jakiekolwiek praktyczne zastosowanie, chyba że możemy przewidzieć także projekty i plany stworzone przez inżynierów.
Mamy już mnóstwo wiedzy teoretycznej, której nie umiemy zastosować krytycznie do żadnego aktualnego projektu technologicznego.
Jest to jeszcze bardziej oczywiste w przypadku matematyki, która ma podobną rolę krytyczną i analityczną. Nie można oczekiwać, że praktyczna użyteczność twierdzenia matematycznego lub techniki może być przewidziana, w przypadku braku praktycznych propozycji wzywających do analizy.
Według artykułu w Newsweeku z 2009 roku dotyczącym zaniku innowacyjności w Stanach Zjednoczonych, którym przeciwstawiono sytuacje w Chinach, 42% ankietowanych Amerykanów uważało, że amerykańskie szkoły mają zaległości w nauczaniu matematyki i przedmiotów ścisłych. 52% ankietowanych oceniło, że dzieci potrzebują więcej przedmiotów matematycznych i nauk komputerowych.
.To, że inżynierowie i inni praktycy powinni w jakimś stopniu rozumieć prawa matematyczne, nie jest kwestionowane. Muszą być w stanie przewidzieć bałagan, jaki mogą wywołać ich wynalazki. Jednak podkreślenie konieczności teoretycznego rozumowania nad umiejętnościami rozwiązywania problemów jest niebezpiecznym błędem, którego wyniszczających skutków docenili tylko Chińczycy.
David Miller
