Er det mer å utforske?

Den tidligere Scientific American-skribenten J. Horgan skapte i 1996 furore med boken «End of Science. Facing the Limits of Knowledge in the Twilight of the Scientific Age» der tesen nettopp er at vi er kommet til veis ende med de store oppdagelsene i vitenskap. Han intervjuet de fremste forskere i en rekke felt, og han gir ganske infame beskrivelser av noen av dem. Her er omtalen av matematisk-fysikeren M. Feigenbaum:

Fakta

Helge Holden

Helge Holden er en av UAs seks gjesteskribenter.

Utdanning: cand.real. og dr.philos. fra UiO

Nåværende jobb: professor i matematikk ved Institutt for matematiske fag, NTNU. Leder av Abelkomiteen.

Tidligere roller i UH: Styremedlem NTNU 2009–17, Tidl. leder av flere utvalg i Forskningsrådet og ERC Consolidator Grant Panel, tidl. Preses DKNVS. Var generalsekretær i Den internasjonale matematikkunionen.

Faglige interesser: Partielle differensialligninger

Er opptatt av: Forskningspolitikk, akademia, teknologi, NTNU

«When amused, Feigenbaum did not smile so much as grimace…his already protuberant eyes bulged still farther from their sockets, and his lips peeled back to expose twin rows of brown, piglike teeth stained by countless cigarettes and espressos (both of which he consumed during our meeting). His vocal cords, cured by decades of exposure to these toxins, yielded a voice as rich and resonant as a basso profundo’s and a deep, villainous snicker.»

Det gir fascinerende lesing så lenge man selv ikke blir portrettert. Mange forskere tok Horgans påstander personlig, og mente at han nedvurderte forskningen som ble gjort og at boken hans kunne medføre redusert støtte til forskning. Men hans hovedtema var at tiden for de store oppdagelsene var over, og at vitenskapen nå bestod i å finne egenskaper til de eksisterende lovene. Han er ikke den første som kommer med en slik påstand. I 1894 sa A. Michelson (han med Michelson–Morley eksperimentet i 1887 som tilbakeviste eksistensen av eter) at hovedprinsippene i fysikken allerede var funnet, og at fysikk heretter ville begrense seg til å måle naturkonstantene mer presist. Lite visste han at allerede i 1900 ville vi se starten på den største revolusjonen i naturvitenskapen – kvantemekanikk og relativitetsteori – samt forståelsen av atomstrukturen og mange av de grunnleggende egenskapene til universet. Og sammenlignet med den perioden blekner det meste.

I kapitlet om nevrovitenskap blir Horgan offer for sin egen metode: Ved å intervjue noen av de fremste forskerne som åpenbart har de største prestasjonene bak seg, men ikke mangler hverken selvtillit eller grandiose påstander, blir det lett å konkludere med at vi er kommet til veis ende. Problemet med å forstå den menneskelige hjerne eller begrepet bevissthet er grunnleggende vanskelig, og ord kommer lettere enn harde fakta. Et problem er at det trolig ikke fins noen «Newtons lov for nevrovitenskap» – altså én lov som kan benyttes til å beskrive de grunnleggende prinsippene i nevrovitenskap slik Newtons lov gjør for gravitasjon.

Det største uløste problemet i klassisk fysikk er trolig å forstå turbulens. I fundamental fysikk er det største uløste problemet å finne en teori som forbinder kvantemekanikk og relativitetsteori – «a theory of everything» (TOE) – hver for seg har disse teoriene revolusjonert vår forståelse av naturen, men de er helt forskjellige. Både når det gjelder turbulens og TOE har fysikerne stanget hodet mot veggen i årtier. Men samtidig har forskningen gått fremover med stormskritt innen andre områder.

Tyve år senere kom Horgan med en oppdatert utgave av boken sin. Angret han på noe av det han hadde skrevet? Neida:

«My book has now sustained almost two decades worth of attacks, some triggered by genuine scientific advances, from the completion of the Human Genome Project to the discovery of the Higgs boson. So do I take anything back? Hell no.»

Problemet er at Horgan har en ganske snever forståelse av et gjennombrudd i vitenskap – for ham må det være en ny fundamental «lov». Det blir stadig vanskeligere å finne dem – du kan bare oppdage relativitetsteorien én gang – og det er filosofisk spørsmål om vi kan forvente at det for eksempel eksisterer en lov som beskriver turbulens eller en TOE. Men naturvitenskapen har gått fremover med stormskritt – vi har GPS som bruker den generelle relativitetsteorien og vi har PET-skannere som benytter antipartikler. Vi har oppdaget gravitasjonsbølger, grid-celler, CRISPR-teknologi og mRNA-vaksiner for å nevne noen nyere eksempler.

Samtidig blir det stadig mer krevende å trenge dypere inn i naturen. Eksperimentene for å identifisere de minste partiklene blir hele tiden større, og må etter hvert erstattes av observasjoner fra verdensrommet. Det kan fort synes som om fremskrittene blir inkrementelle.

Hva så med matematikk? Horgan sier at siden matematikk ikke er begrenset av naturen, men bare av den menneskelige kreativiteten, er det ikke slik at matematisk forskning har stagnert. Men i en artikkel fra 1993 i Scientific American sier han at de tradisjonelle matematiske bevis er «døde» – de er for lange og kompliserte (riktig) til at noen kan eller vil lese dem (galt). Her måtte han i 2019 motvillig innrømme at han tok feil i bloggen «Okay, maybe proofs aren't dying after all».

En mer vitenskapelig tilnærming til spørsmålet om det er slutt på de store oppdagelsene kom i artikkelen «Papers and patents are becoming less disruptive over time» av M. Park, E. Leahey, R. J. Funk og publisert i Nature i januar 2023. Konklusjonen er at

«We find that papers and patents are increasingly less likely to break with the past in ways that push science and technology in new directions.

We find that the observed declines are unlikely to be driven by changes in the quality of published science, citation practices or field-specific factors. Overall, our results suggest that slowing rates of disruption may reflect a fundamental shift in the nature of science and technology.»

Konklusjonen er basert på studie av 45 millioner vitenskapelige arbeider og 3,9 millioner patenter over en periode på seksti år. For å måle dette har de innført en ny kvantitativ metrikk – Consolidation-Disruption-indeksen (CD). Grunnlaget for CD-indeksen er følgende: Om et arbeid er konsoliderende, vil etterfølgende arbeider også sitere tidligere arbeider. Dersom et arbeid derimot er disruptivt, vil etterfølgende arbeider ikke se noen grunn til å sitere andre arbeider enn det disruptive arbeidet. CD-indeksen går fra -1 (konsoliderende) til +1 (disruptivt), og måles fra et arbeid har vært publisert i minst fem år. Konklusjonen er at den gjennomsnittlige CD-indeksen er avtagende over tid, og har vært det konsekvent siden 1945.

Jeg er ikke overbevist av argumentene her. Det er ikke lett å oversette et gjennombrudd til et kvantitativt mål. Det har vært en stor utvikling i hvordan resultater formidles og bruk av siteringer i denne perioden. Vitenskapen er blitt mer spesialisert og teknisk, og det er vanskeligere å identifisere de store gjennombruddene som ikke lenger kan forventes å være nye fundamentale lover. Den største revolusjonen i nyere tid er trolig utviklingen av moderne kommunikasjonsteknologi, herunder internett og mobiltelefoni. Her fins ikke én oppdager, eller ett vitenskapelig arbeid eller én patent. Tvert imot er det en myriade av resultater som til sammen har gitt oss internett og mobiltelefoni, og det er vanskelig å tilbakeføre det til noen få gjennombrudd.

I tiden fremover vil trolig livsvitenskap, maskinlæring og kunstig intelligens være helt sentrale. Mens forrige århundre tilhørte fysikken, vil vårt århundre antagelig tilhøre livsvitenskapene – og her har ikke matematikkens verktøy vært like effektivt. Jeg forventer små skritt fremover i livsvitenskap fordi jeg ikke tror det fins en Newtons lov her. Det ultimate spørsmålet er selvsagt om vi klarer å forstå vår egen hjerne og kanskje forstå bevissthet. Her frykter jeg egentlig mest det som den amerikanske forskeren Emerson M. Pugh sa: «If the human brain were so simple that we could understand it, we would be so simple that we couldn’t.»