Piše Igor Rudan: Znanost ulazi u posve novu eru istraživanja

U prošlim nastavcima naglašeno je da tek mogućnost preciznog mjerenja pojava u prirodi omogućuje njihovo istraživanje i bolje razumijevanje. U ovom, sedmom nastavku serije o znanosti 21. stoljeća upoznajemo neke primjere uređaja za takvo mjerenje koji su koristili razvoju znanosti. Neki od tih uređaja predstavljali su, zapravo, poboljšanja naših vlastitih, postojećih osjetila. Drugi su nam pak dali nova i dodatna osjetila, koja svojim rođenjem kao pripadnici ljudske vrste uopće nismo ni imali.

Primjerice, razvoj mikroskopa predstavljao je proširenje potencijala našeg osjeta vida. Mikroskopi su nam omogućili prodor u sitne svjetove te razvoj znanosti poput mikrobiologije ili histologije, koje nikada ne bismo mogli razviti koristeći se isključivo vlastitim vidom. Izum teleskopa, koji također proširuje potencijal našeg vida, omogućio je razvoj astronomije.

U povijesti razvoja mikroskopa važno je bilo ime Richarda Zsigmondyja. On je razvio tzv. ultramikroskop, koji je omogućio proučavanja na razinama prostora manjim od valne duljine svjetlosti, za što je bio nagrađen Nobelovom nagradom za kemiju 1925. Zatim je Frits Zernike izumio fazno-kontrastni mikroskop, koji je omogućio proučavanje bezbojnih i prozirnih bioloških materijala, čime je zaslužio Nobelovu nagradu za fiziku 1953.

Ernst Ruska razvio je elektronski mikroskop, koji je uvelike poboljšao razlučivost slika raznih mikrosvjetova i znatno proširio mogućnosti za njihova istraživanja. To mu je donijelo Nobelovu nagradu za fiziku 1986. Kasno u 20. stoljeću Gerd Binnig i Heinrich Rohrer izumili su skenirajući tunelski mikroskop, koji je omogućio trodimenzionalne prikaze objekata sve do atomske razine, zbog čega su i oni dobili Nobelovu nagradu za fiziku 1986., zajedno s Ernstom Ruskom.

Čak i u novije doba, 2014., unapređenje mikroskopa kao uređaja primjenjivog u znanstvenim istraživanjima i dalje je činilo dobitnu formulu za dobivanje Nobelove nagrade: Eric Betzig, Stefan W. Hell i William E. Moerner dobili su Nobelovu nagradu za kemiju 2014. jer su uspjeli zaobići pretpostavljeno ograničenje optičkog mikroskopa na rezoluciju od 0,2 mikrometara. Oni su razvili naprednu mikroskopiju koja koristi fluoresciranje molekula i omogućuje praćenje međudjelovanja između pojedinačnih molekula unutar žive stanice. Time su, primjerice, omogućena promatranja nakupljanja proteina povezanih s bolešću ili pak praćenje različitih faza diobe stanice.

Radi se, dakle, o pet zasebnih Nobelovih nagrada, od kojih su sve bile dodijeljene za isto područje napretka: unapređenje našeg prirođenog osjeta vida, kako bismo mogli dobiti uvid u svjetove koji su puno manji od našega. Ako i prihvatimo da su mjerni uređaji presudno važni za napredak znanosti, to još uvijek ne znači da sam čin mjerenja nečega u prirodi nužno znači i bavljenje znanošću. Mogli bismo, primjerice, imati kuću s lijepim vrtom i dva stabla koja rastu u tom vrtu. U proljeće, mogli bismo odlučiti, u nedostatku važnijeg posla, izbrojiti broj listova na svakom od ta dva stabla. Tako bismo proizveli novu informaciju o tome koje od dva stabla ima više listova. Je li to znanstveno-istraživački rad?

Na to pitanje nije lako odgovoriti. Možda postoji dobar znanstveni razlog za brojenje lišća na stablima. Primjerice, možda netko ima hipotezu da zagađenje zraka u gradovima loše djeluje na stabla, a jedan je od načina dokazivanja te hipoteze mjerenje broja listova na svakom stablu iz godine u godinu. Stoga, ako postoji neko znanstveno pitanje koje je potaknulo mjerenja te vizija primjene novih informacija koje su proizvedene mjerenjima, mjerenja će time dobiti svrhu.

Međutim, samo mjerenje pojava u prirodi bez jasne svrhe ili hipoteze imat će obilježje samodostatnosti. Najvjerojatnije će ostati izdvojeno od ostalih područja znanosti i neupotrijebljeno, iako nije isključeno da će jednog dana, u okviru nekog budućeg istraživanja, i ta mjerenja moći biti korisna. U znanosti je doista vrlo teško predvidjeti kakva će mjerenja, i kojih točno pojava, doista unaprijediti znanost i dovesti do stvarnog napretka čovječanstva. U povijesti znanosti znalo se događati da su veliki prodori učinjeni prilično nasumičnim istraživanjima u područjima koja se nisu činila atraktivnima najvećem broju znanstvenika, no nakon preciznih mjerenja pokazala bi se iznimno važnima.

Takva su iskustva dovela do ulaska u novu eru znanstvenih istraživanja u 21. stoljeću: znanstvenih istraživanja slobodnih od hipoteza. U znanosti utemeljenoj na hipotezi istraživač razvija hipotezu koristeći se postojećim znanjem. Nakon što je nova hipoteza testirana pokusom, a rezultat je pozitivan, taj trenutak predstavlja uspješan završetak procesa istraživanja.

Međutim, u znanosti slobodnoj od hipoteza znanstvenici ne moraju razviti bilo kakvu hipotezu. Sve što im je potrebno za znanstvene prodore jest visok stupanj pouzdanja u preciznost njihovih brojnih mjerenja te sigurnost da pri unosu tih podataka u računalo nisu učinjene pogreške. Zatim se računalo može programirati da sustavno istraži sve moguće povezanosti između svih unesenih mjerenja bilo čega u prirodi – od unutrašnjosti ljudskog organizma do rotacije udaljenih galaksija. Zahvaljujući golemim količinama podataka kakvima danas raspolažemo, pozitivni nalazi povezanosti među pojavama mogu se statistički dokazati izvan svake sumnje.

U znanosti slobodnoj od hipoteza dobit ćemo, tako, mnogo zanimljivih odgovora koji će sasvim sigurno biti točni, ali problem je što za te odgovore nikada nismo najprije postavili pitanja. Iako istraživači mogu biti sigurni u pronađenu povezanost, oni često neće razumjeti što rezultat zapravo znači i koji bi mehanizam mogao biti odgovoran za njegovo otkriće. Stoga novo otkriće više nije kraj istraživanja, kao što bi to bio slučaj u znanosti utemeljenoj na jasnoj hipotezi, već se radi tek o početku. Iz te točke moramo se vraćati te poput detektiva istraživati zašto je ta povezanost prisutna i tako snažna. No ono što je pritom uzbudljivo jest to što konvencionalnim pristupom znanosti, testirajući jednu po jednu hipotezu, možda još desecima godina ne bismo posumnjali na potrebu za istraživanjem mnogih povezanosti koje se sasvim jasno vide u znanosti slobodnoj od hipoteza. Ovakva će vrsta znanosti, zahvaljujući razvoju računala i interneta, ali i umjetne inteligencije, dominirati mnogim granama znanosti u 21. stoljeću i uvesti znanost u sasvim novu eru istraživanja.