Zawód - naukowiec

blog autor

Gabor Fierka | 06-03-2018

W dzisiejszych czasach słowo naukowiec większości z nas kojarzy się z nieco ekscentrycznym intelektualistą, oderwanym od otaczającej go rzeczywistości i kompletnie pochłoniętym poszerzaniem własnej wiedzy. Ile w tym stereotypie prawdy? Dzisiaj postaramy się Wam przybliżyć, jak wygląda i na czym polega praca naukowca, a to wszystko okraszone nutką historii nauki.

I od historii właśnie zaczniemy. Mimo, że dziś kierunek ten jest kojarzony z czymś zupełnie odrębnym, filozofa jest ojcem, matką i jednocześnie dziadkami dzisiejszych nauk ścisłych. W dawnych czasach filozofowie zajmowali się wszystkim - począwszy od matematyki, fizyki, biologii, chemii, poprzez nauki społeczne i politykę, a skończywszy na inżynierii wojskowej i sztuce wojennej. Dziś moglibyśmy określić ich jako ludzi renesansu, choć żyli na długo przed tym okresem. I chociaż wiele twierdzeń, których uczyliśmy się w szkole (jak chociaż twierdzenie Pitagorasa, prawo Archimedesa, zasada dźwigni, długość okręgu, itp.) jest autorstwa filozofów, nie możemy zapominać, że byli to ludzie wszechstronnie wykształceni we wszelkich dziedzinach życia codziennego i nauki. Lecz, jak wszyscy z nas, i oni nie byli pozbawieni wad. Największym "grzechem" ówczesnej nauki było swego rodzaju przekonanie o własnej racji, co mam na myśli, już piszę. Weźmy za przykład matematykę, która w starożytnej Grecji była już dość dobrze rozwiniętą nauką. Grecy przywiązywali niesamowitą wagę do geometrii i algebry. I chociaż postęp w tych dziedzinach następował szybko, szybko też natknęli się na problem, który wówczas był dla nich nie do obejścia. Otóż, gdy Pitagoras odkrył już swoje słynne równanie, dotyczące trójkątów prostokątnych (dla przypomnienia: a^2 + b^2 = c^2), okazało się że w wielu przypadkach nie są w stanie z niego skorzystać. Problemem, który stał na ich drodze były liczby - znając dwa boki trójkąta, i podnosząc ich długości do kwadratu, powinni dostać kwadrat długości trzeciego boku, lecz nie byli w stanie znaleźć takiej liczby która by pasowała. Dziś możemy powiedzieć że filozofowie greccy uznawali jedynie liczby wymierne (takie, które można zapisać w postaci ułamka), lecz liczby takie jak pierwiastki z 2, 3, 5 itp. dla nich kompletnie nie istniały. I zamiast zmienić swoje podejście do matematyki, i uznać że widocznie istnieją jeszcze liczby których do tej pory nie znali, woleli oni je ignorować i trwać w przekonaniu, że wszystko co było do odkrycia w matematyce już zostało odkryte. Taki stan naginania własnych obserwacji, obliczeń czy wniosków tak, by pasowały one do własnych przekonań autora, trwał niespodziewanie długo. Dopiero gdy zrozumieliśmy, że to my musimy zmienić swój sposób myślenia, gdy dowiemy się czegoś nowego i niespodziewanego o otaczającym nas świecie, a nie naginać fakty by pasowały do tego, w co wierzymy, narodziła się współczesna nauka.

Tym samym mamy teraz pojęcie jak wygląda współczesna nauka i jednocześnie poznaliśmy absolutnie najważniejszą cechę, którą powinien mieć każdy szanujący się naukowiec - zawsze ma być, bez względu na swoje przekonania, w 100% obiektywny i zmieniać swoje zdanie, jeśli dowody wskazują na to, że jest w błędzie.

Cała nauka, nie istotne czy mówimy o biologii, chemii czy fizyce, opiera się na obserwacji otaczającego nas świata, i wysnuwania wniosków z tych obserwacji. Spójrzmy więc teraz czym na co dzień zajmuje się naukowiec. I tutaj trafiamy na pierwszy problem - naukowców możemy podzielić ze względu na dziedzinę jaką się zajmują, czyli na fizyków, chemików, biologów, itd., a, jak wiadomo, każda z tych dziedzin skupia się na zupełnie innym aspekcie świata. Drugi podział jest ze względu na naturę pracy naukowej - tutaj możemy wyróżnić naukowców eksperymentalnych i teoretycznych. Lecz po co ten podział, i czym jedni różnią się od drugich?

blog zdjecie

Omówmy ten problem na przykładzie fizyki, jako dziedzinie nauki najbliższej sercu autora. Wszystkie największe, najbardziej znane nazwiska współczesnych fizyków należą do fizyków teoretycznych. Dziś chyba każdy kojarzy Stephena Hawkinga, Maxa Plancka, Alberta Einsteina czy Edwarda Higgsa. Czym zajmują się, czy też zajmowali się, ci ludzie, że zasłużyli na taki rozgłos, a ich imiona na zawsze będą zapisane na kartach historii nauki? Najogólniej rzecz ujmując fizycy teoretyczni zajmują się rozpracowywaniem zjawisk, których jeszcze do tej pory nie zrozumieliśmy i na tej podstawie starają się wywnioskować, jeśli ich hipoteza (czyli jeszcze nieudowodniona teoria) jest prawdziwa, czego jeszcze możemy się po wszechświecie spodziewać. Ponieważ całe to podsumowanie może brzmieć nieco enigmatycznie, najlepiej będzie je przedstawić na przykładzie.

Wyobraźmy sobie, że znajdujemy się w Bernie w Szwajcarii, jest początek XX wieku (dokładnie rzecz biorąc - rok 1905). Jesteśmy młodym absolwentem fizyki, aktualnie pracującym w szwajcarskim urzędzie patentowym, a po pracy w zajmujemy się swoją pracą doktorską. Problemem, który chcemy rozwiązać jest scalenie ze sobą dwóch teorii fizycznych - elektrodynamiki (dział fizyki zajmujący się ruchem elektronów i wynikających z nich pól elektrycznych i magnetycznych) z teorią względności, która głosi, że nieistotne w jakim układzie odniesienia się znajdujemy (tj. czy stoimy w miejscu, czy się poruszamy lub też obracamy), w każdym z tych układów prawa fizyki zawsze powinny być takie same. Obie teorie zostały już wielokrotnie sprawdzone i uznane jako prawdziwe, ale jednocześnie elektrodynamika zdaje się zaprzeczać zasadzie względności (i na odwrót), i wydaje się że problem leży w... czasie. To właśnie czas sprawia, że jedna teoria z drugą się nie zgadzają. I w tym momencie mamy przypływ inspiracji (choć słowo ‘geniuszu’ też by było na miejscu) - co, jeśli czas nie jest absolutny? Co jeśli każdy z nas, a dokładniej każda jedna cząstka we wszechświecie, ma swój "własny" czas i dla każdego płynie on swoim własnym tempem? Mimo, że na początku wydaje się to absurdalne, przy takim założeniu elektrodynamika i teoria względności się zgadzają. Lecz ślęcząc dalej nad kartką zaczynamy się zastanawiać - osiągnęliśmy to, co chcieliśmy, ale czy przypadkiem nie powinno z tego wynikać coś więcej? Może przy okazji uda nam się odkryć coś jeszcze? Zaczynamy liczyć i dochodzimy do absurdalnych wniosków - jeśli czas jest względny, to tak samo jest i z odległościami, jak i z masą. Czyli jeśli stoimy teraz na ziemi i ważymy 70kg, a jeśli poruszalibyśmy się z prędkością około 85% prędkości światła (jakieś 255 tys. km/s) to według osoby znajdującej się na ziemi ważylibyśmy 140 kg! Lub jeśli przy tej samej prędkości chcielibyśmy pojechać z Gdyni do Zakopanego, które znajdują się około 800 km od siebie, to okazałoby się musielibyśmy pokonać nie 800 km, a 1600 km! Mimo że wydaje się to absurdalne, to po wielu latach udało się każdy z tych efektów sprawdzić i udowodnić. Nasz wszechświat  faktycznie tak działa. Dzisiaj, gdyby nie uwzględniać tych efektów, satelity GPS myliły by się nawet o 10 km, a z każdym dniem coraz więcej. Więc po wielu latach nasza teoria została sprawdzona i udowodniona, a nasze imię zostało zapisane na kartach historii - imię to brzmi Albert Einstein, a nasza teoria została nazwana szczególną teorią względności.

blog zdjecie

Skoro teraz wiemy czym zajmują się fizycy teoretyczni, to co w takim wypadku robią fizycy doświadczalni? Otóż nawet najpiękniejsze hipotezy naukowe muszą zostać sprawdzone - dopóki nie zostaną udowodnione doświadczalnie nie mają prawa być nazywane teoriami naukowymi. I to jest właśnie zadanie fizyka doświadczalnego, udowadniać lub obalać hipotezy naukowe. W dzisiejszych czasach najczęściej sprowadza się to do zderzania wiązek niesamowicie rozpędzonych wiązek elektronów lub jąder atomów w zderzaczach (takich jak LHC w Genewie, czy też Tevatron niedaleko Chicago) lub też wykrywania fal grawitacyjnych w takich detektorach jak LIGO we Włoszech. Pierwszym krokiem w udowodnieniu jakiejkolwiek hipotezy jest zaprojektowanie eksperymentu. Jak w przytaczanym powyżej przykładzie szczególnej teorii względności, tak każda inna hipoteza naukowa przewiduje jakieś nowe efekty i zadaniem fizyka doświadczalnego jest wykrycie (lub też nie wykrycie, brak wyników jest wynikiem samym w sobie) tych właśnie nowych efektów. A żeby te efekty wykryć fizycy mają cały arsenał narzędzi - od największych, jak akceleratory, teleskopy, satelity naukowe czy detektory fal grawitacyjnych, poprzez spektroskopy i mikroskopy, a na miniaturowych czujnikach elektronicznych skończywszy. I, jak już uda się dobrze zaprojektować doświadczenie (co nie jest łatwym zadaniem), przychodzi faza eksperymentu, zbierania danych i opracowywania wyników. Niezależnie, czy udało się udowodnić, czy też obalić daną hipotezę, wyniki są publikowane wraz z opisem przebiegu całego eksperymentu - celem tego jest danie innym naukowcom możliwości przeprowadzeniu tego samego doświadczenia i ewentualne wykluczenie możliwości popełnienia błędów przez eksperymentatora.

Oczywiście, w tak krótkim tekście nie jest możliwe oddanie wszystkich zawiłości pracy jako naukowiec w dzisiejszych czasach, lecz być może skłoni on niektórych z Was do rozważenia kariery w tym niezmiernie spełniającym kierunku.

 

Wpisy które mogą ci się spodobać:

5 największych zagrożeń dla Twojej przyszłości, o których (jeszcze) nie wiesz.

Notatki mistrzów – czyli jak notować, żeby zapamiętywać jak najwięcej

Historie Sukcesów #1 - Grażyna Rusiecka

Wielkie wymieranie programistów?

Obserwuj nas w mediach społecznościowych!

Poznaj nas lepiej śledząc naszego bloga oraz kanały w mediach społecznościowych. Codziennie dostarczamy nowe treści, dzięki którym spojrzysz na naukę i poszerzysz swoją wiedzę.