Ketika Anda Mencapai Batas, Belajar Untuk Mengajukan Pertanyaan yang Berbeda

Ketika Anda Mencapai Batas, Belajar Untuk Mengajukan Pertanyaan yang Berbeda

Berbicaralah dengan siswa sekolah menengah yang mempersiapkan ujian sains mereka, dan Anda mungkin akan mendengar dua hal: bahwa mereka takut pada fisika, dan relatif nyaman dengan biologi. Anehnya, ini bertentangan dengan pandangan kebanyakan peneliti.

Berbicaralah dengan siswa sekolah menengah yang mempersiapkan ujian sains mereka, dan Anda mungkin akan mendengar dua hal: bahwa mereka takut pada fisika, dan relatif nyaman dengan biologi. Anehnya, ini bertentangan dengan pandangan kebanyakan peneliti. Zeitgeist ilmiah adalah fisika itu mudah. Kesederhanaannya berasal dari kemampuan untuk menciptakan teori-teori kristalin yang sangat dapat diprediksi, untuk segala sesuatu mulai dari keberadaan partikel-partikel subatom sampai bagaimana cahaya melengkung di sekitar bintang. Biologi, di sisi lain, jauh lebih sulit untuk disaring ke dalam teorema dan persamaan matematika yang elegan. Untuk alasan ini, beberapa pemikir terkemuka berdebat bahwa sel-sel dan hutan lebih sulit dipahami daripada lubang hitam yang jauh dan sulit diamati.

Tapi mungkin tidak ada yang namanya disiplin yang mudah atau sulit. Mungkin hanya ada pertanyaan yang mudah dan sulit. Biologi saja tampaknya sangat sulit karena telah didefinisikan oleh satu set pertanyaan yang sangat sulit. Fisika saja tampaknya mudah karena upaya berabad-abad oleh para pemikir mendalam telah menghasilkan serangkaian pertanyaan yang bisa dijawab.

Apa yang membuat biologi begitu menantang, ironisnya, adalah kedekatan kita dengannya. Tanyakan pada diri Anda: siapa yang 'lebih mudah' untuk dipahami - naksir romantis atau rekan kerja? Keintiman kami dengan biologi - serta psikologi dan ilmu sosial - telah mendorong kami untuk menginterogasi fenomena ini dengan pengetahuan mendalam yang sudah ada di tangan. Kami mengajukan pertanyaan yang sangat mendetail, dan kemudian kami terkejut dengan jawaban yang tampaknya misterius atau kontradiktif.

Saat berjalan melintasi hutan, kita bisa mengamati bentuk dedaunan yang tidak biasa di pohon maple. Itu mungkin membuat kita bertanya-tanya mengapa daun memiliki lobus, mengapa mereka menjadi merah di musim gugur, serangga apa yang hidup di serasah daun, dan bagaimana mereka membusuk dan memberi makan tanah. Pertanyaan-pertanyaan ini tampak rumit, terlepas dari kealamian yang kami tanyakan kepada mereka. Sebaliknya, kekosongan ruang yang sangat luas dan tingkat quark quark yang tidak terlihat sangat asing bagi kita sehingga kita bangga - paling tidak pada awalnya - untuk mengatakan hal yang paling sederhana tentang entitas ini, bahkan hanya untuk menunjukkan bahwa mereka ada.


Dapatkan Yang Terbaru Dari Diri Sendiri


Keintiman terkadang memperlambat pemahaman kita dalam fisika juga. Pertanyaan tentang bagaimana planet bergerak adalah salah satu obsesi tertua manusia, dan berjalan melalui banyak mitologi yang berbeda. Namun berkat penyerapan diri spesies kita, teori epikoda yang sudah berlangsung lama secara salah menempatkan Bumi di pusat alam semesta - kesalahan yang berlangsung selama sekitar 2,000 tahun. Ketika pertanyaan itu diabstraksikan untuk masalah kekuatan, massa dan gravitasi dalam fisika Newton, gerakan planet menjadi lebih mudah diprediksi dan dipahami.

Masih ada banyak pertanyaan sulit yang harus dihadapi oleh fisikawan. Jika fisika menyematkan reputasinya dalam memprediksi suar matahari berikutnya yang dapat mengganggu telekomunikasi di Bumi, itu akan dipandang sebagai disiplin yang jauh lebih rumit dan sulit. Mengapa? Karena pemodelan banyak mekanisme yang menghasilkan dinamika permukaan Matahari - semua proses gravitasi, elektromagnetik, termal dan nuklir yang terlibat - sangat susah payah. Untuk gerakan planet, kita bisa mendapatkan gambaran yang cukup baik tentang lintasan planet dengan mengakui bahwa kebesaran Matahari kita memungkinkan kita untuk mengabaikan pengaruh benda-benda langit lainnya. Tetapi jika kita benar-benar ingin memperhatikan detail ini, kita akan segera menemukan bahwa kita tidak dapat secara tepat memprediksi gerakan tiga tubuh massa yang sama. Demikian pula, dengan teori chaos, kita belajar bahwa kita hanya dapat membuat perkiraan kasar tentang posisi spesifik dari dua pendulum yang gerakannya digabungkan bersama. Namun, kita tidak bisa mengatakan dengan pasti di mana bandul mana yang akan ada.

PMungkin pertanyaan yang kita tuntut dari biologi terlalu sulit. Bagaimana kita menyelamatkan kehidupan manusia individu? Mengapa bluejay ini sedikit lebih gelap dari yang lain? Tetapi hanya karena kita menuntut lebih banyak dari biologi, bukan berarti kita tidak bisa mengajukan pertanyaan yang sedikit lebih mudah. Bahkan, menggambar dengan fisika 'mudah' dapat membantu kita mencari tahu caranya menemukan pertanyaan-pertanyaan itu. Fisikawan sangat piawai dalam mencari fenomena luas berskala besar yang berlaku di berbagai sistem dan kemungkinan hasil dari mekanisme sederhana yang dibagikan.

Ambil ide itu skala biologis. Konsep ini berasal dari pengamatan awal bahwa tingkat metabolisme mamalia tergantung secara prediktif dan non-linear pada ukuran tubuh melalui kekuasaan hukum. Hukum kekuatan adalah hubungan matematis yang memberi tahu kita seberapa besar perubahan suatu fitur ketika ukuran sistem meningkat berdasarkan urutan besarnya (yaitu, dengan kelipatan angka tertentu, biasanya 10). Jadi ketika massa tubuh makhluk meningkat dengan 1,000-fold, prinsip-prinsip skala biologis secara akurat memprediksi bahwa tingkat metaboliknya akan meningkatkan 100-fold.

Tapi bagaimana matematika yang sama bisa berlaku untuk sesuatu yang sederhana seperti tarikan gravitasi antara dua objek dan proses spesiasi yang berantakan di berbagai habitat? Dalam fisika, hukum kekuatan menunjukkan mekanisme bersama dan simetri yang beroperasi di semua skala. Dalam biologi, kita sendiri penelitian - sebaik bahwa Geoffrey B West, James H Brown, dan Brian J Enquist - menunjukkan bahwa mekanisme fundamental di tempat kerja adalah struktur dan aliran jaringan vaskular. Ternyata pembuluh darah cenderung secara efisien menjangkau tubuh dan mengantarkan sumber daya ke seluruh sel makhluk sambil mengurangi tekanan pada jantung. Wawasan sederhana ini telah melahirkan serangkaian teori sukses yang menggunakan gagasan struktur biologis yang dioptimalkan untuk memprediksi fenomena seperti distribusi pohon di hutan, berapa lama kita perlu tidur, tingkat pertumbuhan a tumor, yang terbesar dan terkecil ukuran bakteri, dan pohon tertinggi yang mungkin di lingkungan apapun.

Namun, biologi juga dapat menimbulkan pertanyaan-pertanyaan uniknya sendiri. Misalnya, sebagai rekan kerja kami Jessica Flack serta David Krakauer di Santa Fe Institute telah menunjukkan, kemampuan pemrosesan informasi dan pengambilan keputusan dari agen (seperti primata, neuron dan jamur lendir) mengarah pada jenis umpan balik, kemampuan adaptasi dan penyebab yang berbeda dari sistem fisik murni. Masih harus dilihat apakah kompleksitas tambahan sistem biologis dapat dijelaskan dengan memperluas perspektif yang diilhami fisika seperti teori informasi. Mungkin studi biologi dan sistem yang kompleks pada umumnya akan berkembang satu hari ke pertanyaan sulit yang tak dapat diatasi - atau bahwa penyusunan ulang pertanyaan yang brilian akan mengarah pada penghapusan tantangan saat ini. Ini mungkin menunjukkan jalan menuju jawaban yang lebih mudah, seperti yang dilakukan Charles Darwin dengan memformulasikan pertanyaan tentang asal-usul dan keragaman kehidupan dalam hal seleksi dan variasi alam.

ehen Anda mencapai batas belajar untuk mengajukan pertanyaan yang berbeda: Kompleksitas sistem diukur sepanjang dua sumbu
Kerumitan sistem diukur sepanjang dua sumbu: 1) detail dan presisi yang diperlukan dari deskripsi ilmiah; 2) jumlah mekanisme yang digabungkan dalam fenomena tertentu. Ilmu yang paling sulit mengajukan pertanyaan rinci tentang sistem yang terdiri dari banyak mekanisme.

Dalam karyanya artikel 'More Is Different' (1972), fisikawan Philip Anderson menyoroti bahaya mencoba untuk mengurangi semuanya ke tingkat yang paling mikroskopis. Dia berfokus pada lompatan dalam kompleksitas yang terjadi pada berbagai skala fenomena alam - seperti bergerak dari mekanika kuantum ke kimia. Namun, pembaca sering mengabaikan argumennya bahwa teori yang efektif harus bergantung pada membangun blok yang menjelaskan mekanisme yang mendasari sistem - bahkan jika blok-blok bangunan tersebut adalah entitas yang relatif besar atau menengah.

Berdasarkan perspektif yang terakhir ini, argumen kita adalah bahwa kita tidak tahu jika lubang hitam lebih sederhana daripada hutan. Kita tidak bisa tahu, sampai kita memiliki teori efektif umum yang menjelaskan keberadaan hutan atau sampai kita dapat mengamati dinamika yang paling detail dari keruntuhan lubang hitam dan penguapan. Pernyataan kompleksitas relatif tidak dapat dibuat tanpa mendefinisikan secara menyeluruh jenis pertanyaan yang kami minta untuk setiap sistem. Mungkin ada jenis pertanyaan tertentu di mana pengetahuan kita akan mencapai tepi yang keras, tetapi lebih sering itu tentang pertanyaan-pertanyaan yang kita tunjukkan daripada tentang sistem itu sendiri.

Jadi fisika bisa sulit, dan biologi bisa mudah. Tingkat kesulitan lebih bergantung pada pertanyaan apa yang ditanyakan daripada di lapangan.

Dalam sains sistem kompleks, kemajuan besar sering dibuat pada antarmuka antara dua perspektif ini. Satu jalan ke depan adalah menyelesaikan pertanyaan-pertanyaan mudah pertama, dan kemudian menggunakan jawaban kami untuk mencoba menemukan prinsip-prinsip yang berguna ketika datang ke pertanyaan dan teori yang lebih rinci. Ada kemungkinan bahwa dengan memulai dengan pertanyaan mudah, kita dapat perlahan-lahan 'membangun' untuk yang sulit.

Atau, dalam arah yang berlawanan, mengamati kesamaan aneh fenomena lintas disiplin mungkin membuat kita cenderung mencari mekanisme dan prinsip baru. Ini kadang-kadang menuntut perspektif yang kurang rinci, lebih abstrak - apa yang rekan kami John Miller, mengutip fisikawan pemenang Nobel Murray Gell-Mann, membahas dalam bukunya Pandangan Kasar pada Utuh (2016). Penampilan kasar ini - dipaksakan oleh keterpencilan fisika, dan dikaburkan oleh keintiman biologi - seharusnya menghasilkan lebih banyak wawasan mendalam dan penyederhanaan dalam sains di tahun-tahun mendatang.

Tentang Penulis

Chris Kempes adalah seorang profesor di Santa Fe Institute, bekerja di persimpangan fisika, biologi, dan ilmu bumi.

Van Savage adalah seorang profesor di bidang ekologi, biologi evolusioner, dan biomatematika di University of California, Los Angeles.

Artikel ini awalnya diterbitkan pada beribu-ribu tahun dan telah dipublikasikan ulang di bawah Creative Commons. Diterbitkan bekerja sama dengan Santa Fe Institute, Mitra Strategis Aeon.Penghitung Aeon - jangan dihapus

Buku terkait

{amazonWS: searchindex = Buku; kata kunci = inovasi pemecahan masalah; maxresult = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}

Iklan Adsterra 2 Kanan