כתומכים בחשיבה ביקורתית אנו נוטים להטיל ספק ברפואה אלטרנטיבית או בתופעות מיסטיות שונות כי הן אינן עומדות במבחן המדע; אך לעיתים אנו צריכים לענות לשאלה המאתגרת הבאה: האם נעשה שימוש בארגז הכלים הספקני בתוך הקהילה המדעית על עצמה? האם המדע מטיל ספק בעצמו? התשובה היא: כן! הדבר מוטמע בתוך ההליך המדעי. אחת הדוגמאות לכך היא תהליך הקבלה של רעיון חדש ומהפכני אל תוך הקונצנזוס המדעי. כדי להדגים זאת ואת הקשר לספקנות אני אספר על תגלית מהפכנית בעלת נגיעה ישראלית – הקווזי-גבישים – אשר שינתה את פני המדע. אני מבטיח דרמה, הטחת עלבונות וסוף טוב!
ב-1982 ביצע המדען דן שכטמן (כיום פרופסור מפורסם בטכניון) ניסוי שתוצאותיו יערערו את מה שהיה ידוע עד אז על גבישים. עד לניסוי של שכטמן גביש הוגדר כחומר מוצק אשר האטומים בו מסודרים בצורה מחזורית, כלומר, יש יחידת מבנה בסיסית אטומית כלשהי שחוזרת על עצמה בלי גבול בכל הכיוונים וממלאת את כל המרחב. הדבר דומה מאוד לאופן השימוש באריחים מרובעים זהים לריצוף חדר אמבטיה או לאופן שבו בונות הדבורים את חלות הדבש שלהן במערכים משושים מחזוריים.
תאוריה זאת הייתה מגובה בכ-70 שנים של תצפיות בעזרת ניסויי עקיפה של קרני רנטגן בגבישים, ובאינספור תחזיות שלה אשר אושרו בניסויים אחרים. מכיוון שעד אז מעולם לא נצפה גביש שאינו מחזורי, התבססה הפרדיגמה של תורת הגבישים (קריסטלוגרפיה), על העיקרון שהמחזוריות היא חלק מהגדרתו של הגביש.
באפריל 1982 גילה שכטמן גבישים שניסויי העקיפה שלו בקרני רנטגן הראו לכאורה שאינם בנויים בצורה מחזורית. אף אחד במעבדת המחקר שבה עבד לא האמין לתגלית. לאחר שחזר שכטמן לארץ, ניסה לפרסם את התוצאות, אך רק כעבור כשנתיים וחצי ובעזרתם של מדענים נוספים עלה בידיו הדבר. הגבישים שגילה זכו לשם קווזי-גבישים. הקהילה המדעית געשה והממצאים נתקלו בהתנגדות עזה מצד חוקרי הגבישים. הדברים הגיעו עד לכדי השמצות בפן האישי כגון אמירה של פרופסור לינוס פאולינג (אשר באמתחתו שני פרסי נובל) בכנס בו נכח גם שכטמן ש: "אין כזה דבר קווזי גבישים – יש רק קווזי מדענים".
אך עם השנים, לאחר פרסום מאמרו של שכטמן, התפרסמו עוד ועוד מאמרים על גבישים שאינם מחזוריים ונוסחו תאוריות מתמטיות מפורטות אשר הסבירו את התופעה (רק טעימה: ראו איור של ריצוף קווזי מחזורי של פנרוז). כיום הקווזי גבישים מקובלים על כלל הקהילה המדעית. מאות חומרים המקיימים תכונות אלו ידועים ומתועדים והאגודה הבינלאומית לקריסטלוגרפיה נאלצה לשנות את ההגדרה של המושג 'גביש' מכיוון שכיום ברור שגביש לא חייב להיות מחזורי. למעוניינים להעמיק יותר בפיסיקה יפה זאת ובמתמטיקה הנלוות
אליה אני ממליץ לקרא את המאמר הזה (בעברית) או לגשת לאתר (באנגלית) של פרופסור רון ליפשיץ מהפקולטה לפיסיקה באוניברסיטת תל-אביב.
אך אם נחזור לנושא הספקנות בשירות המדע הרי עליכם לשאול אותי למה בחרתי דווקא את הדוגמא הזאת שהרי כאן הספקנות הייתה לכאורה לא מוצדקת. ובכן, מבחינתי ההפך הוא הנכון - הקהילה המדעית עשתה בדיוק את המצופה ממנה (אם כי עדיף בהחלט היה לוותר על הפן האישי והתוקפנות המיותרת). בפני הקהילה הוצגו תוצאות אשר לא תאמו את הידע הבסיסי הקיים, ואשר גובו רק בניסוי אחד וללא תאוריה מוצקה ולכן הנטייה הטבעית הייתה לדחות את הממצאים והמסקנות. עם זאת, לאחר שהצטברו תוצאות נוספות המאשרות את הממצאים גם אצל חוקרים אחרים ולאחר ביסוס תאוריה מוצקה שינתה הקהילה המדעית את דעתה. היום זהו תחום מחקר פורה ומעניין. נכון, המדע לפעמים נוטה לנסות לשמר את הפרדיגמות הקיימות, אך לדעתי הצדק תמיד מנצח (לפחות בתחום המדע).
זאת הגישה שהייתי ממליץ לכל ספקן לנקוט בה. כאשר הוא נתקל בתופעה חדשה הסותרת את הידע הקיים יש להיות זהיר וביקורתי. עם זאת, בהינתן ראיות נוספות ובסיס עובדתי ותאורטי מוצק יש בהחלט לשקול לשנות את הדעה גם אם זה מעלה את הצורך במהפכה מחשבתית כגון זאת שנדרשה מהקהילה המדעית בעניין הקווזי גבישים.
(התמונות בפוסט לקוחות מוויקיפדיה)
תגובות
דוגמא מצוינת ומאמר טוב מאוד.
ראוי אבל להוסיף ולציין שגם "מהפך" דרמטי כזה הוא בעצם יותר עידון ותוספת ממהפכה רבתי. בדרך כלל במדע שיש לו כבר קבלות מהפכים לא מוחקים את העבר אלא מתקנים אותו ומוסיפים לו. במקרה הזה זה לא שגבישים מחזוריים נתגלו כלא קיימים או משהו כזה. יש סיבה לאותן 70 שנים של ראיות. הרבה גבישים הם בהחלט מחזוריים. גביש מלח השולחן שלנו עדיין מורכב מיונים של נתרן וכלור ערוכים אחד מול השני בצורה סדורה ויפה. שכבות של ריבועים מדויקים, שכבה אחת מחוברת לסמוכה לה, כשהשכבות יוצרות יחד סריג אחיד ומחזורי עם זויות ישרות יפות (ויש כמובן גבישים עם סימטריה ומחזוריות אחרות).
מה שאנחנו יודעים היום זה שיש גם קוואזי-גבישים שבהם זה לא הולך ככה. וזו אכן תגלית חשובה ומגניבה ביותר.
שעשע אותי לראות את "המדען דן שכטמן", זה משהו שרואים בעיקר בהרצאות על חזרה בתשובה, כשמביאים מישהו בעל התואר המכובד "מדען" שיסביר למה המדע בעצם מחייב את קיומו של האל... :)
אבל בלי קשר, הדוגמא של פרופ' שכטמן (שהינו קצת יותר מפרופסור מפורסם - מדובר בזוכה פרס ישראל, פרס וולף ועוד כמה וכמה תארי כבוד למינהם...) לפי דעתי מייצגת היטב את העובדה למה המדע לא באמת עובד בצורה ספקנית, אלא בצורה אנושית. התגובה של החוקרים בתחום לא נבעה ממניעים מקצועיים ספקניים, אלא ממניעים אישיים, של עלבון מקצועי ותחושת מומחיות ועליונות.
מאוד נפוץ לתאר את שינויי הפרדיגמה במדע כתהליך סטרילי שבו ישנו ניסוי חדש וכולם פתאום מאמינים לו ומשנים את התאוריות. הדבר לא מושלם כל כך. אנשים שעובדים בתחום מסוים לא מוכנים לשמוע דעות אחרות, עדויות אחרות. להפך, כמעט תמיד כל עדות או תוצאה נוספת מתועלת לשכלול של התאוריה המקורית, לא משנה עד כמה השינוי לא מתאים או מאולץ. ההיסטוריה המדעית מרוצפת דוגמאות שכאלה -שינוי הפרדיגמה מתבצע בדר"כ רק כשהדור הישן הולך לעולמו.
מדענים לא עובדים בצורה ספקנית. לא כשזה אישי.
מדענים לא תמיד משתמשים בחשיבה ביקורתית, אבל המדע כן. בסוף האמת מנצחת, וזה המסר החשוב.
@ עמית
תודה על התגובה. אכן קווזי גבישים הם רק תוספת (אקזוטית ומופיעה פחות בטבע) לגבישים הקיימים המחזוריים (עד כדי פגמים) שאותם אנו מכירים ואוהבים. אנחנו עדיין מלמדים את הקריסטלוגרפיה שוב ושוב כל שנה כמו שאנו מלמדים את המכניקה הניוטונית.
אבל,
(זהירות מידע טכני בהמשך!, מי שלא בקטע יכול לפרוש עכשיו :-)
אכן היתה פה מהפיכה. למעשה בעבר האמינו כי ניתן להוכיח מתמטית (במובן הרחב) שלא יכול להיות גביש לא מחזורי למשל בעל סימטריה מסדר 5, בדומה לכך שלא ניתן לרצף במחומשים.
כאשר מבצעים ניסוי עקיפה בקרני רנטגן מקבלים התמרת פוריה מרחבית של הגביש. בניסוי זה מתקבלות נקודות מקסימום של הסיגנל הנמדד בתדיריות מרחביות הקשורות לסימטריה של הגביש. חומר שאינו מחזורי לא יראה נקודות אלה בסיגנל ההחזרה. אך מכיוון שקווזי-גבישים הם כמעט מחזוריים הם כן מייצרים נקודות מקסימום ובסימטריות שאינן מותרות (למשל 5) וזה מה ששכטמן ראה בניסוי המקורי. וזה מה שגרם לצורך בשינוי ההגדרה הבסיסית של מהו גביש.
אני מתנצל מראש על החפירה :-)
@נתן
1. אנא קבל בהבנה, אני עצמי מדען (אולי חוקר) ולא לשונאי. לא היתה שום כוונה נסתרת במלה ומעולם לא הייתי בהרצאה על חזרה בתשובה :-)
2. לטעמי הביקורת שלך על הכתוב נכונה. לכאורה מהטקסט ניתן להבין שכל המדענים מונעים מספקנות טהורה ולכן המדע מטיל ספק בעצמו. המציאות היא שרב המדענים פשוט לא מאמינים למדענים אחרים מסיבות אנושיות אלו ואחרות - יוהרה, קנאה וכו... אבל התוצאה הסופית היא דומה (ורצויה). רק רעיונות חזקים ומגובשים יעמדו בקיטונות הביקורת של הקהילה המדעית וזה מה שאנחנו רוצים.
3. כפי שכתבתי, אכן המדע נוטה לנסות לשמר פרדיגמות קיימות, אך דבר זה לא יצלח אם הרעיון החדש טוב יותר, כפי שכתב גם עמית פה למעלה.
4. במקרה של קווזי-גבישים הפרדיגמה השתנתה הרבה לפני שהדור הישן הלך לעולמו (מלבד לינוס פאולינג שמת כאשר עדיין אינו מאמין, אך באותה תקופה היו לו עוד כל מיני רעיונות משונים).
למדענים מזדקנים יש רעיונות משונים.
זה לא רק חרוז. זה גם נכון הרבה פעמים. עיין ערך פרד הויל, לדוגמא.
אורן ועמית, אני מבין את נקודתכם בנושא התקדמות המדע אל האמת ואני מסכים איתה באופן חלקי.
לראייתי תגובת הממסד המדעי לא מתארת ספקנות, אלא שמרנות. השמרנות בניגוד לספקנות פועלת על דרך השלילה - שלילת החדש מאחר שהוא חדש, אמונה לישן מאחר שהוא ישן. השמרנות מונעת יצירתיות, חדשנות ואפילו ספקנות - אתה לא תנסה להגיע לאמת אם מראש תפסול כל מידע חדש שלא תואם את הידוע לך. פעמים רבות התקדמות של תחום מסוים לא מגיעה מהחוקרים הוותיקים בתחום, אלא מצעירים שלא הכירו טוב את הפרדיגמות הישנות ולכן לא חששו לחשוב אחרת.
לשמרנות במדע יש יתרונות מסוימים - בסופו של דבר אתה חייב להתבסס על משהו כדי להמשיך הלאה ואתה לא יכול להטיל ספק בעצמך כל שני וחמישי. אבל יש לה חיסרון בהקשרים של בקרה עצמית, קצב התפתחות המדע, החשיבה היצירתית והניסיון לרדת לעומקם של דברים.
ואורן, אתה צודק שבמקרה הזה הפרדיגמה השתנתה זמן רב לפני שהחוקרים הלכו לעולמם, עם זאת בתחום יחסית מצומצם וכך גם היה השינוי, לא מדובר במהפכת ענק, אלא בתגלית שצצה להם מול העיניים וקצת קשה להתעלם ממנה. דוגמאות יותר טובות לשינוי הפרדיגמה האיטי הינן תורת היחסות, תורת הקוונטים, המפץ הגדול וזה רק על קצה המזלג...
ולסיום, כמובן שאין כל רע בשימוש במילה מדען, אני פשוט רגיל שמציגים מדענים כד"ר/פרופ' לפיזיקה/ביולוגיה/כימיה/סוציולוגית החינוך, אז היה קצת משעשע לראות "מדען" :)
נ.ב: אשריך שלא היית בהרצאת חזרה בתשובה. מתכון בטוח לכאב ראש (במיוחד אם אתה יושב ליד הקיר במהלך ההרצאה...).
@נתן לוין
יש איזון עדין שצריך לשמור כדי להתקדם לכיוון האמת. מדענים הם אנשים והם עושים טעויות כמובן. אבל בסופו של דבר תהליך החקירה המדעי מגיע לתגליות החשובות. האם הוא יכול להתקדם מהר יותר אם החוקרים היו נוהגים בצורה ראויה יותר? בעולם אידאלי כן. אבל העולם לא אידאלי, והמערכת הלא מושלמת הזו היא שהובילה אותנו עד הלום. זה לא אומר שאין מה לשפר, ואני בהחלט חושב שצריך לנסות לשפר. זה רק אומר שבסופו של דבר יש לנו מערכת שעובדת ושהבסיס שלה מוצק ונכון.
ריצ'ארד דוקינס סיפר סיפור דומה באחד הספרים או אחת ההרצאות שלו.
הוא סיפר על פרופסור שהיה לו כשהיה ביולוג צעיר ועל מרצה אורח. למורה שלו היו דעות מאוד חד משמעיות לגבי מבנה התא ואיך הוא מקבל אנרגיה (או משהו כזה, אני לא ביולוג) והמרצה האורח הראה מחקר מאוד מפורט שעשה שמראה שכל הדעות האלו היו לא נכונות. בסוף ההרצאה, הפרופסור ירד למטה אל הבמה, לחץ את ידו של המרצה בחום והודה לו מקרב לב שהראה לו את האמת.
ועל זה דוקינס אומר שכנראה שרוב המדענים לא יעשו דבר כזה אבל, בשביל השיטה המדעית, כל מדען מקווה מאוד שכן.
@Sabre Runner
הוא מספר את הסיפור הזה הרבה. הנה סרטון אחד.
מאז הוא כבר חשף שהנושא של הויכוח הוא האם קיימת או לא קיימת מערכת שנקראת מערכת גולג'י (היא קיימת) וגם התבדח לא פעם "כשאני אומר זקן כדאי לי להיזהר. הוא בטח היה בערך בגילי עכשיו". זה לא תמיד עובד ככה במדע, אבל התוצאה הסופית זהה. בסוף מה שנכון מחזיק מעמד ומה ששגוי נופל.