जब आप एक सीमा मारते हैं, तो अलग-अलग प्रश्न पूछना सीखें

जब आप एक सीमा मारते हैं, तो अलग-अलग प्रश्न पूछना सीखें

उच्च विद्यालय के छात्रों से उनकी विज्ञान परीक्षा की तैयारी कर रहे हैं, और आप शायद दो चीजें सुनेंगे: कि वे भौतिकी से डरते हैं, और जीवविज्ञान के साथ अपेक्षाकृत आरामदायक हैं। आश्चर्यजनक रूप से, यह अधिकांश शोधकर्ताओं के दृष्टिकोण के विपरीत है।

उच्च विद्यालय के छात्रों से उनकी विज्ञान परीक्षा की तैयारी कर रहे हैं, और आप शायद दो चीजें सुनेंगे: कि वे भौतिकी से डरते हैं, और जीवविज्ञान के साथ अपेक्षाकृत आरामदायक हैं। आश्चर्यजनक रूप से, यह अधिकांश शोधकर्ताओं के दृष्टिकोण के विपरीत है। वैज्ञानिक zeitgeist यह है कि भौतिकी आसान है। इसकी सादगी क्रिस्टलीय सिद्धांतों को बनाने की क्षमता से आती है जो सशक्त भविष्यवाणियों के अस्तित्व से सबकुछ के लिए, सितारों के चारों ओर कितनी हल्की झुकती हैं। दूसरी ओर जीवविज्ञान, सुरुचिपूर्ण प्रमेय और गणितीय समीकरणों में घूमना बहुत कठिन है। इस कारण से, कुछ प्रतिष्ठित विचारकों के पास है तर्क दिया कि कोशिकाओं और जंगलों को दूर-दराज के काले और छेद से दूर समझने में कठिनाई होती है।

लेकिन शायद एक आसान या कठिन अनुशासन जैसी कोई चीज नहीं है। शायद केवल आसान और कठिन प्रश्न हैं। केवल जीवविज्ञान लगता है इतना कठिन है क्योंकि इसे बहुत कठिन प्रश्नों के एक सेट द्वारा परिभाषित किया गया है। केवल भौतिकी लगता है आसान है क्योंकि गहन अंतर्दृष्टि वाले विचारकों द्वारा सदियों के प्रयासों ने उत्तरदायी प्रश्नों का एक सेट तैयार किया है।

जीवविज्ञान इतना चुनौतीपूर्ण बनाता है, विडंबना यह है कि यह हमारे निकटता है। अपने आप से पूछें: समझने के लिए 'आसान' कौन है - एक रोमांटिक क्रश या एक काम सहयोगी? जीवविज्ञान के साथ-साथ मनोविज्ञान और सामाजिक विज्ञान के साथ हमारी अंतरंगता ने हमें इन घटनाओं से पहले से ही गहन ज्ञान के साथ पूछताछ की है। हम बहुत विस्तृत प्रश्न पूछते हैं, और फिर हम प्रतीत होता है कि रहस्यमय या विरोधाभासी उत्तरों से हम आश्चर्यचकित हैं।

जंगल के माध्यम से पैदल चलने पर, हम मेपल के पेड़ पर पत्ते के असामान्य आकारों का निरीक्षण कर सकते हैं। इससे हमें आश्चर्य हो सकता है कि पत्तियों में लोब क्यों हैं, क्यों वे शरद ऋतु में लाल हो जाते हैं, पत्ती कूड़े में कौन सी कीड़े रहते हैं, और वे मिट्टी को कैसे विघटित करते हैं और खिलाते हैं। प्राकृतिकता के बावजूद ये प्रश्न भ्रामक रूप से जटिल हैं, जिनके साथ हम उनसे पूछते हैं। इसके विपरीत, अंतरिक्ष के ठंडे विशाल वैक्यूम और क्वार्क की अनावश्यक छोटीता हमारे लिए इतनी विदेशी है कि हमें गर्व है - कम से कम शुरुआत में - इन इकाइयों के बारे में सबसे सरल चीजें कहने के लिए, यहां तक ​​कि केवल यह दिखाने के लिए कि वे मौजूद हैं।

अंतरंगता ने कभी-कभी भौतिकी में भी हमारी समझ को धीमा कर दिया है। ग्रहों के कदमों का सवाल मानवता के सबसे पुराने जुनूनों में से एक है, और कई अलग-अलग पौराणिक कथाओं के माध्यम से चलता है। फिर भी हमारी प्रजातियों के आत्म-अवशोषण के लिए धन्यवाद, महाकाव्यों के लंबे सिद्धांत ने गलत तरीके से पृथ्वी को ब्रह्मांड के केंद्र में रखा - एक गलती जो लगभग 2,000 वर्षों तक जारी रही। जब प्रश्न न्यूटनियन भौतिकी में बल, द्रव्यमान और गुरुत्वाकर्षण के मामलों के लिए संक्षेप में किया गया था, ग्रह गति गति भविष्यवाणी और समझने के लिए बहुत आसान हो गई।

भौतिकविदों को पहेली के लिए अभी भी बहुत सारे कठिन प्रश्न हैं। यदि भौतिकी ने अगले सौर भड़काने की भविष्यवाणी करने पर अपनी प्रतिष्ठा को पिन किया है जो पृथ्वी पर दूरसंचार में हस्तक्षेप कर सकता है, तो इसे एक और अधिक जटिल और कठिन अनुशासन के रूप में देखा जाएगा। क्यूं कर? क्योंकि सूर्य की सतह की गतिशीलता उत्पन्न करने वाली कई तंत्रों को मॉडलिंग करना - गुरुत्वाकर्षण, विद्युत चुम्बकीय, थर्मल और परमाणु प्रक्रियाओं में शामिल सभी - बेहद मुश्किल है। ग्रह गति के लिए, हम ग्रह के प्रक्षेपवक्र की एक अच्छी तस्वीर प्राप्त कर सकते हैं यह स्वीकार करते हुए कि हमारे सूर्य की जनसंख्या हमें अन्य स्वर्गीय निकायों के प्रभाव को अनदेखा करने की अनुमति देती है। लेकिन अगर हम वास्तव में इन विवरणों में भाग लेना चाहते थे, तो हम जल्द ही पाएंगे कि हम बराबर द्रव्यमान के तीन निकायों की गति की भविष्यवाणी नहीं कर सकते हैं। इसी तरह, अराजकता सिद्धांत के साथ, हमने सीखा है कि हम दो पेंडुलम की विशिष्ट स्थिति के बारे में केवल अनुमान लगा सकते हैं जिनकी गति एक साथ मिलती है। हालांकि, हम निश्चित रूप से कह सकते हैं कि या तो पेंडुलम कभी भी होगा।

Pअतीत के सवाल जो हमने जीवविज्ञान की मांग की है, वे बहुत कठिन हैं। हम एक व्यक्तिगत मानव जीवन कैसे बचा सकते हैं? यह ब्लूजय दूसरे की तुलना में थोड़ा गहरा क्यों है? लेकिन सिर्फ इसलिए कि हम जीवविज्ञान से अधिक मांग करते हैं इसका मतलब यह नहीं है कि हम थोड़ा आसान प्रश्न नहीं उठा सकते हैं। वास्तव में, 'आसान' भौतिकी पर चित्रण करने से हमें यह पता लगाने में मदद मिल सकती है कि कैसे करें खोज उन प्रश्नों। भौतिकविद व्यापक रूप से व्यापक, बड़े पैमाने पर घटनाओं की तलाश में अच्छे होते हैं जो कई प्रणालियों में लागू होते हैं और संभवतः सरल, साझा तंत्र का परिणाम होता है।


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का विचार लो जैविक स्केलिंग। यह अवधारणा प्रारंभिक अवलोकनों से उत्पन्न होती है कि स्तनधारियों की चयापचय दर अनुमानित रूप से और शरीर के आकार पर nonlinearly निर्भर करता है बिजली कानून। एक पावर लॉ एक गणितीय संबंध है जो हमें बताता है कि प्रणाली के आकार के रूप में कितनी सुविधा बदलती है, जो परिमाण के आदेश (यानी, एक निश्चित संख्या के गुणक, आमतौर पर 10) द्वारा बढ़ जाती है। तो जब एक प्राणी का शरीर द्रव्यमान 1,000-fold द्वारा बढ़ता है, जैविक स्केलिंग के सिद्धांत सटीक रूप से अनुमान लगाते हैं कि इसकी चयापचय दर 100-fold में वृद्धि करेगी।

लेकिन एक ही गणित कुछ वस्तुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण खींच के रूप में सरल और विभिन्न आवासों में प्रजाति की गन्दा प्रक्रिया के रूप में सरल कैसे हो सकता है? भौतिकी में, बिजली कानून साझा तंत्र और समरूपता को इंगित करते हैं जो सभी तराजू में काम करते हैं। जीवविज्ञान में, हमारा अपना अनुसंधान - साथ ही साथ कि जेफ्री बी वेस्ट, जेम्स एच ब्राउन और ब्रायन जे एनक्विस्ट - से पता चलता है कि काम पर मौलिक तंत्र संवहनी नेटवर्क की संरचना और प्रवाह है। यह पता चला है कि रक्त वाहिकाओं को शरीर पर कुशलतापूर्वक शरीर का विस्तार होता है और हृदय पर तनाव को कम करते हुए सभी जीवों के कोशिकाओं को संसाधन प्रदान करता है। इस सरल अंतर्दृष्टि ने सफल सिद्धांतों के बढ़ते बैच को जन्म दिया है जो एक अनुकूलित जैविक संरचना के विचार का उपयोग करते हैं ताकि घटनाओं की भविष्यवाणी की जा सके जैसे वितरण जंगल में पेड़, हमें कब तक की जरूरत है नींद, ए के विकास की दर फोडा, सबसे बड़ा और सबसे छोटा बैक्टीरिया के आकार, तथा सबसे लंबा संभव पेड़ किसी भी पर्यावरण में।

हालांकि, जीवविज्ञान अपने अनूठे प्रश्नों को भी बढ़ा सकता है। उदाहरण के लिए, हमारे सहयोगियों के रूप में जेसिका फ्लेक तथा डेविड क्राकाउर सांता फे इंस्टीट्यूट में दिखाया गया है कि एजेंटों (जैसे प्राइमेट्स, न्यूरॉन्स और कीचड़ मोल्ड) की सूचना-प्रसंस्करण और निर्णय लेने की क्षमताएं पूरी तरह से भौतिक प्रणालियों से भिन्न प्रतिक्रिया, अनुकूलन और कारण के अद्वितीय प्रकार की ओर ले जाती हैं। यह देखा जाना बाकी है कि जैविक प्रणालियों की अतिरिक्त जटिलताओं को भौतिकी-प्रेरित दृष्टिकोण जैसे सूचना सिद्धांत के विस्तार से समझाया जा सकता है। ऐसा हो सकता है कि सामान्य रूप से जीवविज्ञान और जटिल प्रणालियों का अध्ययन एक दिन में गंभीर रूप से कठिन प्रश्नों के लिए प्रगति करेगा - या प्रश्नों का एक शानदार पुनरावृत्ति मौजूदा चुनौतियों को खत्म कर देगा। यह आसान जवाबों का मार्ग दिखा सकता है, क्योंकि चार्ल्स डार्विन ने प्राकृतिक चयन और विविधता के संदर्भ में जीवन की उत्पत्ति और विविधता के बारे में प्रश्नों को दोबारा सुधारकर किया था।

जब आप एक सीमा को हिट करते हैं तो विभिन्न प्रश्न पूछना सीखें: दो अक्षों के साथ मापा सिस्टम की जटिलता
दो अक्षों के साथ मापा सिस्टम की जटिलता: 1) वैज्ञानिक विवरण की आवश्यक विस्तार और परिशुद्धता; 2) किसी विशेष घटना में संयुक्त तंत्र की संख्या को जोड़ा जा रहा है। सबसे कठिन विज्ञान सिस्टम के बारे में विस्तृत प्रश्न पूछते हैं जो कई तंत्र से बना है।

अपने में लेख 'मोर इज अलग' (एक्सएनएनएक्स), भौतिक विज्ञानी फिलिप एंडरसन ने सबसे सूक्ष्म स्तर तक सब कुछ कम करने के प्रयासों के खतरों पर प्रकाश डाला। उन्होंने जटिल घटनाओं के विभिन्न पैमाने पर होने वाली जटिलता में कूदने के बजाय ध्यान केंद्रित किया - जैसे कि क्वांटम यांत्रिकी से लेकर रसायन शास्त्र तक। हालांकि, पाठक अक्सर अपने तर्क को नजरअंदाज करते हैं कि प्रभावी सिद्धांतों को ऐसे ब्लॉक बनाने पर आराम करना चाहिए जो सिस्टम के अंतर्निहित तंत्र को समझाते हैं - भले ही वे बिल्डिंग ब्लॉक अपेक्षाकृत बड़ी या मध्यम आकार की इकाइयां हों।

इस बाद के परिप्रेक्ष्य पर निर्माण, हमारा तर्क यह है कि हम पता नहीं अगर काले छेद जंगल की तुलना में सरल हैं। हम नहीं कर सकता पता है, जब तक हमारे पास एक सामान्य प्रभावी सिद्धांत नहीं है जो जंगलों के अस्तित्व को बताता है या जब तक हम ब्लैक-होल पतन और वाष्पीकरण की सबसे विस्तृत गतिशीलता का निरीक्षण नहीं कर सकते। रिश्तेदार जटिलता का एक बयान प्रत्येक प्रणाली के लिए पूछे जाने वाले प्रश्नों के प्रकार को पूरी तरह से परिभाषित किए बिना नहीं किया जा सकता है। संभवतः कुछ प्रकार की पूछताछ होती है जहां हमारा ज्ञान कठिन धारण करेगा, लेकिन अधिकतर प्रश्नों के बारे में हम सिस्टम के बारे में सोच रहे हैं।

तो भौतिकी कर सकते हैं कठिन हो, और जीवविज्ञान कर सकते हैं आसान हो। कठिनाई की डिग्री इस बात पर निर्भर करती है कि क्षेत्र के मुकाबले कौन से प्रश्न पूछे जा रहे हैं।

जटिल-प्रणाली विज्ञान के भीतर, इन दो दृष्टिकोणों के बीच इंटरफ़ेस पर अक्सर बड़ी प्रगति की जाती है। आगे एक आसान तरीका है कि पहले आसान प्रश्नों को हल करें, और उसके बाद हमारे उत्तरों का उपयोग उन सिद्धांतों को खोजने का प्रयास करें जो अधिक विस्तृत प्रश्नों और सिद्धांतों के बारे में उपयोगी हों। यह संभव है कि आसान प्रश्नों से शुरू करके, हम धीरे-धीरे कठिन लोगों को 'निर्माण' कर सकते हैं।

या, विपरीत दिशा में, विषयों में घटनाओं की अजीब समानता को देखते हुए हमें ब्रांड नए तंत्र और सिद्धांतों की खोज करने के लिए प्रेरित किया जा सकता है। यह कभी-कभी कम विस्तृत, अधिक अमूर्त परिप्रेक्ष्य की मांग करेगा - हमारे सहयोगी जॉन मिलर ने नोबेल के प्रख्यात भौतिक विज्ञानी मुरे गेल-मान का हवाला देते हुए अपनी पुस्तक में चर्चा की पूरे पर एक क्रूड देखो (2016)। इन कच्चे दिखने - भौतिकी की दूरबीन से मजबूर, और जीवविज्ञान की अंतरंगता से अस्पष्ट - आने वाले वर्षों में विज्ञान में कई और गहरी अंतर्दृष्टि और सरलीकरण पैदा करना चाहिए।

के बारे में लेखक

क्रिस केम्प्स सांता फे संस्थान में प्रोफेसर हैं, जो भौतिकी, जीवविज्ञान और पृथ्वी विज्ञान के चौराहे पर काम करते हैं।

वैन सैवेज कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स में पारिस्थितिकी, विकासवादी जीवविज्ञान और बायोमाथेमेटिक्स में प्रोफेसर हैं।

यह आलेख मूल रूप में प्रकाशित किया गया था कल्प और क्रिएटिव कॉमन्स के तहत पुन: प्रकाशित किया गया है। एक एयन सामरिक साथी सांता फे संस्थान के साथ सहयोग में प्रकाशित।एयन काउंटर - हटाओ मत

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