9 мая 2009 г.

О практической пользе науки

Мне, честно говоря, совершенно удивительно, что сейчас, в 21 веке по-прежнему ведутся горячие споры по поводу того, какая есть польза от науки (в частности, от фундаментальной физики). Регулярно то там, то тут встречаются нападки разной степени наивности и невежества о том, что-де современная физика занимается чем-то совсем бессмысленным, лишь тратит деньги впустую и т.д.

Эти нападки, и вообще эта точка зрения для меня кажется просто сюрреалистичной. Особенно если непосредственно перед этим полистаешь свежий выпуск Phys.Rev.Letters и отметишь для себя пару-тройку статей, в которых описываются новые шикарные способы применения фундаментальной физики на практике.

Как переубеждать в такой ситуации?

Самый естественный способ -- приводить убедительные примеры. Только проблема тут в том, что конкретные примеры почему-то не убеждают. Приводишь один, другой, третий пример того, как чисто научное исследование вылилось в разработку новой методики, усовершенствование технологии и т.д. Что ж, соглашаются, но только в такой формулировке: иногда от науки тоже бывает практическая польза. И про себя думают: вот именно что "иногда", ведь наука вообще занимается совершенно отвлеченными вещами.

Рассказанные кем-то конкретные примеры затем обычно забываются, зато вот это отношение -- "наука в принципе занимается бесполезными вещами" -- в головах остается.

Мне кажется, что переломить это отношение трудно просто потому, что это потребует от оппонента большой "умственной выносливости". Надо почитать про как минимум несколько десятков (а лучше сотни) конкретных научных работ, которые уже нашли практическое применение или открывают прямую дорогу к ним. Надо научиться видеть связи между работами, когда одна работа открывает возможность другой, а та -- третьей, и на выходе вдруг возникает, скажем, конкретная схема сверхчувствительного акселерометра нового типа или технология создания материалов с выдающимися характеристиками. И самое важное, надо научиться догадываться об этих практических возможностях уже на ранних этапах исследований, когда они на первый взгляд выглядят лишь "наукой в себе".

Со всем этим "простой человек", особенно если он не хочет менять свою точку зрения, попросту не справится, поскольку он очень быстро умственно утомляется. Он послушает два-три примера и скажет, что это всё лишь исключения, которые только подтверждают правило. И на всякий случай перейдет в контрнаступление со словами "А какая польза от хиггсовского бозона?"

Мне кажется, что в этой ситуации полезно в головы, скажем так, недоверчивых людей, внедрить одну короткую и четкую мысль, а конкретные примеры потом уже подавать всегда в контексте этой мысли.

Мысль такая: с помощью науки мы находим явления, которые происходят сами собой, и затем их используем.

Поясню. Когда говорят про практическую пользу, то имеют в виду какие-то желания или фантазии человека, которые существующие технологии не позволяют реализовать. Обычно так получается потому, что тот или иной эффект не получается достичь "грубой силой".

Однако в природе есть огромное множество явлений, в которых тот или иной эффект происходит сам собой, автоматически, без специальных усилий со стороны человека. Об этих явлениях заранее не догадаешься -- всё-таки человеческая фантазия очень слаба по сравнению с реальным устройством природы. Наука открывает и изучает эти явления, извлекая из них список эффектов, которые можно использовать в технологиях, часто расширяя при этом границы фантазии человека.

Это разумеется не единственная ценность науки. Но это то, что следует всегда помнить в разговоре о практической ценности науки.

Примеров тут можно приводить огромное множество, от самых простых до очень сложных.

Маятник хорошо отсчитывает время -- просто потому, то период малых колебаний практически не зависит от амплитуды (т.е. не требуется поддерживать амплитуду постоянной, маятник "сам знает", с какой частотой колебаться, даже если амплитуда затухла в десять раз).

Радиоволны (которые вообще-то сами по себе уже являются бесценным вкладом науки в комфортную повседневную жизнь) можно легко передавать далеко за горизонт -- путем отражения от земной ионосферы, так что не требуется ставить ретрансляторы с усилителями в прямой видимости друг от друга через каждые 10 км.

Как сделать так, чтобы при радиотерапии опухоли энергия выделялась в определенном месте внутри тела, а не во всей его толще под лучом? Для этого надо вместо рентгеновских лучей взять поток протонов или тяжелых ядер с определенной энергий. Законы их движения сквозь вещество автоматически приведут к нужному эффекту.

Быстро нагревать вещество легко -- достаточно сфокусировать мощный лазерный импульс. А что, если вам потребуется провести какую-то реакцию в режиме охлаждения со скоростью миллиард градусов в секунду? Это можно сделать в сонолюминесцентном пузырьке: в фазе разрежения там автоматически создаются нужные условия.

Какое вещество надо использовать для максимально эффективного теплоотвода? Сверхтекучий гелий. В нём теплопередача автоматически достигает заоблачных высот -- например в Большом адронном коллайдере удается отводить киловатты(!) теплового потока на расстояния в километры(!) при перепаде температуры между источником и стоком тепла всего 0,1 градуса.

Чем можно просветить толстый кусок металла, чтобы выяснить, нет ли внутри отдельных вкраплений чужеродного материала? Потоком холодных нейтронов.

И так далее. В общем, очень многие практически полезные достижения физики можно свести к этой мысли -- эффекты, которые происходят сами собой, но про которые мы без науки не догадались бы. Было бы просто замечательно, если бы эту мысль удалось донести до широкой публики.

29 комментариев:

  1. "холодным потоком" наверное? :)

    ОтветитьУдалить
  2. тут, думаю, уместно упоминание Льва Толстого и его письмо крестьянину о науке. Оно довольно долгое, но очень толковое.

    http://az.lib.ru/t/tolstoj_lew_nikolaewich/text_0760.shtml

    ОтветитьУдалить
  3. Мне кажется, что переломить это отношение трудно просто потому, что это потребует от оппонента большой "умственной выносливости". полностью поддерживаю эту мысль. Более того, мне кажется, что вообще наука так не авторитетна среди широких масс, потому что она сложна для понимания. Почему многие в глубине души не согласны с тем, что если что-нибудь и способно объяснить мир, то это наука? Они не доверяют науке, потому что не понимают ее. Человек не верит в теорию Большого взрыва, потому что ему кажется, что это вообще немыслимо сказать что там было и как в первые доли секунды после БВ, просто потому что он понятия не имеет как ученые пришли к такому выводу. Если бы он спокойно мог разобраться во всех выкладках, он бы скорее поверил. А так, легче верить в религию, в загадочного создателя, это ведь не требует особых интеллектуальных усилий.
    Когда один человек спросил у меня с недоверием, что было до большого взрыва, я сказал, что это не имеет значения, т.к. причинно-следственная цепочка разрывается - чтобы там ни было на нас это не сказалось - а физика такими "нерегистрируемыми" вещами не занимается. На что этот человек ответил: "мне кажется, это какая-то ОТМАЗКА ученых". Это ввело меня в ступор, и я не знал, что ответить... наука сложна для обывателя.
    И никакая популяризация науки не сможет решить эту проблему. Я не поверю по-настоящему, что уровни энергии в потенциальной яме квантуются, пока сам не научусь решать соответствующее уравнение Шредингера. А до этого никакая популярная книга или статья о дискретности уровней энергии в микромире не сможет полностью убедить меня. Да, я могу поверить "на слово", но такая вера неустойчива. А когда я сам прорешаю УШ, говорите мне хоть что про какого-нибудь боженьку - я вам не поверю, потому что я своими глазами вижу как наука объясняет мир...

    ОтветитьУдалить
  4. 2Chingiz

    ну людей же "заставили" поверить в теорию бога, и ничего, ее приняли и стали умирать за нее.

    Когда обыватели с насмешкой слушают о ОТО и квантовой физике и не доверяют науке, всегда легко ссылаться на Хиросиму/Нагасаки и ядерные реакторы :) Они, мол, работают, значит и физика работает.

    Люди свыклись с гелиоцентрической и законом тяготения, свыкнуться и с теорией БВ. Нужно время.

    ИМХО

    ОтветитьУдалить
  5. Игорь, ты здесь пишешь о ситуации вообще или только в России?

    Если только о России, то без изменения сложившейся ситуации в образовании ничего изменить и доказать обществу о необходимости науки невозможно.

    ОтветитьУдалить
  6. "Особенно если непосредственно перед этим полистаешь свежий выпуск Phys.Rev.Letters и отметишь для себя пару-тройку статей, в которых описываются новые шикарные способы применения фундаментальной физики на практике"

    - проблема в том, что большинство людей не читает этот журнал. А читают "МК", "КП" и "АиФ". Где уже не описание реальных применений науки на практике, а сплошная мифология от ГМО-страшилок до изысканий Мулдашева.

    На мой взгляд кардинально переломить ситуацию можно только очень массовым распространением простых (иногда чрезмерно простых) мемов. Если в сборниках кроссвордов, ежедневной газете и вечернем выпуске новостей напишут что "Ученые разработали новое лекарство от болезни Альцгеймера при помоши трансгенных мышей" - то рано или поздно все будут знать о том, что ученые работают с трансгенными мышами и это нормальный инструмент. Он не будет страшен - как нельзя напугать общественность каким-нибудь дефибриллятором.

    "Мысль такая: с помощью науки мы находим явления, которые происходят сами собой, и затем их используем"

    Вот это, на мой взгляд, может сработать. Хотя скажем та же генная инженерия - это не совсем "само собой" (точнее для того, чтобы понимать какие естественные механизмы применили для вырезание-вставок гена - надо очень долго работать).

    Но конкретные примеры - это отлично. У меня, кстати, будет тогда такое (наглое) предложение: если, скажем, есть какая-то работа, которая дает нечто полезное и по ней можно написать просто и понятно - дайте мне знать. Постараюсь адекватно написать новость в "Газету".

    ОтветитьУдалить
  7. Мне представляется, что сама постановка вопроса некорректна. Наука не должна быть утилитарной, её конечная цель в познании законов природы А способность к познанию законов природы в свою очередь — это то, что отличает человека от животного, то что делает человека человеком. Весь же технический прогресс есть по большому счету побочный продукт познания, причем иначе прогресс не может осуществляться: нельзя знать заранее какие фундаментальные исследования в будущем окажутся значимыми для техники.

    Вот эту мысль хорошо бы было сделать привычной для большинства, увести в сторону от идеологии потребления, в которой, конечно, наука может рассматриваться только как инструмент для получения новых гаджетов.

    ОтветитьУдалить
  8. Free Researcher совершенно прав. Немного добавлю. Люди "знают" то, что им внушают ежедневно. В газетах и зомбоящеге речь о науке вообще заходит редко, а если и зяаходит, то... вобщем, думаешь, что лучше, может, чтоб и не заходила вовсе. Народ думает, что главное в обществе - это экономика, вот ее и надо развивать. А наука - это так, нахлебники, занимаются неизвестно чем, неизвестно зачем... А ведь развитие постиндустриального общества без науки просто НЕВОЗМОЖНО. Сегодня промышленность вовсю использует научные открытия прошлых веков, а завтра что? Если сегодня ученые не будут работать над новыми открытиями, то завтра вся цивилизация просто рухнет! Нефть и газ кончатся, сельскохозяйственной продукции не будет хватать, упадет уровень образованности, неизлечимые болезни разрастутся, начнутся войны и эпидемии, и все опять скатится в "каменный век"... К сожалению, об этом сегодня мало кто задумывается. А примеры в истории уже были. Египетская цивилизация, исчезла с лица земли всего за несколько поколений даже без крупных войн и эпидемий, одни пирамиды и осталось. Просто перестали поддерживать науку и образование "на уровне". Понятно, всем же хочется работать в "теплом месте" за приличную зарплату и не особо напрягаться при этом. Я и сам не очень хочу, чтоб мои дети также мучались "за копейку". Поэтому, если сейчас людям не будут с детства рассказывать как важна наука, как интересно и почетно ею заниматься, то ничего хорошего...

    ОтветитьУдалить
  9. А все-таки какая польза от бозона Хиггса и струн?

    ОтветитьУдалить
  10. 2 ingolmo:
    полностью с вами согласен. Утилитарная цель науки - второстепенная вещь. (Хотя Игорь Иванов поднимает вопрос именно в аспекте практической пользы от науки, а некоторые из нас, и я в том числе, немного уходят в оффтоп).

    Но всё таки, я согласен с тем, что первичная цель науки в познании и объяснении. Практическая польза - побочные явления. Поэтому в своем комментарии я и написал - если что-то и способно объяснить мир, то это наука.

    А идеология потребления присуща именно определенным типам социального строя (капитализму, например). При капитализме не будет ни фундаментальной науки, ни прикладной, если "на выходе" не будет практических результатов. Кстати, с идеологией потребления мы приходим к еще одной существенной проблеме - проблеме экологии... но это уже совсем другой вопрос... (всё. извините, больше не буду оффтопить).

    ОтветитьУдалить
  11. to izya-kazman: в России. Я согласен, что для того, чтобы произошел серьезный сдвиг в обществе, менять надо всё на всех уровнях. Но я не ставил себе такой задачи. Я сейчас напишу отдельный пост, для кого и для чего я это написал.

    to Free Researcher: ну так я не требую от простого человека читать PRL. Я хотел бы только, чтоб он понял/убедился на примерах, что большая практическая польза от фундаментальной науки существует, но только для того, чтобы выработать ее вИдение, требуется серьезно поработать.

    Такие мемы конечно полезно внедрять, но ведь и делать надо это умеючи. Про конкретные примеры -- ну вот я читая гуглоридер, кое-какие статьи, цепляющие глаз и могущие стать новостным сюжетом, выделяю в Shared. Страница этих отмеченных статей свободно доступна. Можно там отлавливать.

    to ingolmo: полностью согласен, что ценность науки вовсе не сводится к практической пользе. Но польза от нее есть, и огромная, но она в основном не сиюминутная. Этого многие не понимают, и мысль о том, как попытаться уменьшить это непонимание, я и написал.

    to cherstn: а на каком уровне вам надо? Вот для начала например Зачем вообще нужен LHC? и Почему физики так уперлись в этот хиггсовский бозон?

    ОтветитьУдалить
  12. Анонимный12/5/09 13:53

    Я поддерживаю фундаментальную науку (она нужна хотя бы для удовлетворения любопытства).

    Но вопрос, на самом деле, интересный. Будет ли когда-нибудь физика высоких энергий применима на практике?

    Все приведённые вами примеры - это низкоэнергетические реакции, с ними фундаментальных проблем у нас вроде бы нет. Там дальше уже работа прикладников.

    ОтветитьУдалить
  13. На уровне "что будет, если проект LHC" закроют прямо сейчас. Как это (почти) было с SSC. Дело в том, что никто не спорит, что наука нужна. Спор идет о том _какая_ наука нужна. Мы не узнаем о том, каким методом нарушена электрослабая симметрия. Катастрофа? Только для некоторых карьер в науке. Т.е. ничего не изменится? Тогда зачем проводить исследования по физике частиц? И не надо про адронную терапию. Это результат ускорительной физики, а физики частиц. Хотя они и связаны, это далеко не одно и тоже. Единственный неоспоримый аргумент - но новые мат./теор. методы. А стоит ли делать машину стоимостью несколько миллиардов долларов для создания новых методов? Может быть искать способ минуя эту дорогостящую фазу?

    ОтветитьУдалить
  14. А надо ли унижаться до того чтобы кому-то что-то доказывать? Если кто-то кому-то доказывает, то как итог запомнят что в этом сомневаются. Хорошо известно что самое мощное доказательство оно уже 10000 лет применяется в религии: "это так, я гарантирую это, это сказали люди поумнее тебя, заткнись и делай как тебе говорят"; в такое доказательство люди типа быдло верят много быстрее. :)

    Ведь 50% значения - кто говорит, 30% - как говорит, и лишь 20% - что говорит. Вы же пытаетесь играть по правилам там, где правил нет. И удивляетесь что наука проигрывает шарлатанам в зрелищности.

    ОтветитьУдалить
  15. И согласен что уместно поставить вопрос про расстановку приоритетов. Ведь можно сейчас начать строить звездолёты, но очевидно что это не целесообразно - они устареют быстрее, чем дадут результаты. Может, и коллайдеры сродни того? Ну в смысле, лучше те же деньги потратить на другие отрасли науки? Генетику, к примеру? Может, надо начать делать с бОльшим приоритетом то, что даёт быструю отдачу в пределах лет 10-20, а остальное задвинуть на лучшие времена, когда возможно эти самые коллайдеры можно будет делать подешевле?

    ОтветитьУдалить
  16. Здравствуйте!
    Два вопроса.
    1.Есть ли PhysRev в on-line'е,а если есть,то где?
    2.Можно ли узнать поподробнее о физических эффектах,которые Вы использовали,как доказательную базу,в том смысле,что существует ли их полный список или база данных по подобным физическим эффектам?

    ОтветитьУдалить
  17. 2PavelS.Налоги платить мы будем в любом случае.И их размер никак не изменится,если коллайдер или Дубну закроют.
    Сложно?Дорого?Что ж,видимо,такова цена истины в физике высоких энергий сейчас.Не хотите - не платите.Но тогда ничего нового не узнаете.

    ОтветитьУдалить
  18. to nvy:

    PhysRev конечно есть в онлайне, например вот сайт PhysRevLetters, там есть ссылки и на другие журналы этой серии. Только там разумеется практически всё доступно по подписке. Впрочем, некоторые статьи (те, про которые написаны заметки в разделе ViewPoints журнала Physics) ест и в свободном доступе. Впрочем, многие статьи, публикующиеся в PRC, PRD, PRB и PRE, появляются сначала в архиве епринтов. Там они все в свободном доступе.

    2. Некоторые сылки я привел. Полного списка нет.

    ОтветитьУдалить
  19. >PRC, PRD, PRB и PRE< А как расшифровываются эти замечательные аббревиатуры? PR,понятно,Physycal Review.А остальное?

    ОтветитьУдалить
  20. Physical Review -- это серия журналов: Physical Review A, Physical Review B, ... Physical Review E, а также Physical Review Letters. До 1970 года был просто Physical Review, а потом он расщепился.

    ОтветитьУдалить
  21. Благодарю за быстрый и точный ответ.
    А есть ли,кроме PhysRev, столь же толковые научные журналы по физике?
    Nature и Science не предлагать:)

    ОтветитьУдалить
  22. Знаете, специализированных журналов по физики сотни или даж тысячи. Многие из них толковые.

    ОтветитьУдалить
  23. Анонимный12/11/11 07:25

    как на счет захода со стороны - "наука - это единственное проверенное (и в этом смысле - точное) знание о мире", ну и польза - быть вооруженным знаниями. Иметь адекватную реальности картину мира.
    rey

    ОтветитьУдалить
  24. 2Анонимный - Именно так.

    ОтветитьУдалить
  25. Анонимный29/3/12 02:06

    А если просто сказать, что вся наша сивилизация живет блогодоря науке. Допустим без электричества сейчас невозможно представвить нашу жизнь, а ведь опыты над электричеством ставли ученые: Максвел, Фарадей и др. можно привести к примеру байку(или реальную историю):

    премьер–министр в середине XIX века задал Фарадею, когда он пришёл к нему в лабораторию и увидел, что Фарадей какую–то проволочку двигает в магните: "Чем это вы тут занимаетесь? Какое это имеет практическое значение?" …На что ему Фарадей улыбнулся и сказал: "Дорогой премьер–министр, наступит время, когда вы на этот эффект введёте налог!"

    Или блогодоря квантовой физики существуют такие приборы как: фотоаппараты, сканеры принтера - блогодоря фотоэффекту, благодоря транзисторам и диодам (эффект туннелирования) существуют сотовые, компьютеры, да в общем, вся современая электроника!

    Вы каждый день на работе, дома пользуетесь плодами науки.

    Так что заткнитесь мракобесы ибо наука ведет нас к светлому будущему! :)))

    ОтветитьУдалить
  26. "Игорь, ты здесь пишешь о ситуации вообще или только в России?
    Если только о России, то без изменения сложившейся ситуации в образовании ничего изменить и доказать обществу о необходимости науки невозможно".
    Да сколько уже можно так рассуждать?!
    В России всегда было много проблем. Конечно, последние годы (и даже десятилетия) российская наука сдала позиции. Но согласно закону цикличности, спад предваряет подъем. Вот и сейчас: разработки молодых ученых поощряет не только государство, но и инвесторы. Например, недавно наткнулась на Российскую молодежную премию. Конкурсы, подобные этому, проводятся достаточно часто и в разных областях. Они дают не только возможность прозвучать новому имени, но и выделяют неплохие денежные суммы для развития научных проектов.

    ОтветитьУдалить
  27. А по мне так пора возродить натурфилософию позитивизма и двигать ее в массы, как новую религию.
    Тогда фразы "с помощью науки мы находим явления, которые происходят сами собой, и затем их используем", "вы каждый день на работе, дома пользуетесь плодами науки" и "наука ведет нас к светлому будущему!" войдут туда как основные постулаты.

    ОтветитьУдалить
  28. Chingiz, прошу разрешения сплагиатить пару ваших мыслей на тему науки и её непризнания в обществе. Я пишу работу как раз на эту тему. Очень стыдно,что мне приходится это делать, копировать чьи то мысли. Меня саму когда-то очень сильно интересовал вопрос темы Бог или естественное происшествие (БВ) стало началом нашей жизни. Прошу прощения :)
    Плагиачу в благих целях)

    ОтветитьУдалить