ZÁKLADNÍ VÝZKUM: Co vlastně rozumíme pod pojmem výzkum a jak nám pomáhá porozumět věcem? Lidé, kteří očekávají, že z jakéhokoli výzkumu ve vědě vzejde důkaz, budou bohužel zklamáni.

Jako astrofyzik žiji a dýchám vědou. Mnoho z toho, co čtu a slyším, je formulováno jazykem vědy, který se nezasvěceným může zdát jen žargonem a blábolením. Jedno slovo se však ve vědě vyslovuje nebo tiskne jen zřídka, a tím slovem je „důkaz“. Ve skutečnosti má věda jen málo společného s „dokazováním“ čehokoli.

Tato slova možná způsobila, že se vám na tváři objevil ustaraný výraz, zvláště když nám média neustále říkají, že věda dokazuje věci, vážné věci s možnými důsledky, jako že kurkuma může zřejmě nahradit 14 léků, a lehkovážnější věci, jako že věda dokázala, že mozzarella je optimální sýr na pizzu.

Jistě, věda dokázala tyto a mnoho dalších věcí. Není tomu tak!“

Způsob matematika

Matematikové dokazují věci, a to znamená něco zcela konkrétního. Matematici stanoví určitý soubor základních pravidel, známých jako axiomy, a v jejich rámci určují, která tvrzení jsou pravdivá.

Jedním z nejznámějších je antická Euklidova geometrie. Díky pouhé hrstce pravidel, která definují dokonalý, plochý prostor, se nespočet dětí v posledních několika tisíciletích zapotilo, aby dokázalo Pythagorův vztah pro pravoúhlé trojúhelníky nebo to, že přímka protne kružnici nejvýše ve dvou místech, či nespočet dalších tvrzení, která jsou v rámci Euklidových pravidel pravdivá.

Pokud je Euklidův svět dokonalý, definovaný svými přímkami a kružnicemi, vesmír, který obýváme, takový není. Geometrické obrazce nakreslené papírem a tužkou jsou pouze aproximací Euklidova světa, kde jsou výroky o pravdivosti absolutní.

V průběhu několika posledních století jsme si uvědomili, že geometrie je složitější než Euklidova, přičemž takoví matematičtí velikáni jako Gauss, Lobačevskij a Riemann nám poskytli geometrii zakřivených a pokřivených ploch.

V této neeuklidovské geometrii máme nový soubor axiomů a základních pravidel a nový soubor výroků absolutní pravdy, které můžeme dokázat.

Tato pravidla jsou nesmírně užitečná pro orientaci na této (téměř) kulaté planetě. Jedním z Einsteinových (mnoha) velkých úspěchů bylo ukázat, že zakřivení a pokřivení samotného prostoročasu může vysvětlit gravitaci.

Ale matematický svět neeuklidovské geometrie je čistý a dokonalý, a tak je pouze aproximací našeho chaotického světa.

Jenže co je to věda?

Ale ve vědě je matematika, voláte. Právě jsem přednášel o magnetických polích, přímkových integrálech a vektorovém počtu a jsem si jist, že moji studenti budou ochotně souhlasit, že ve vědě je spousta matematiky.

A přístup je stejný jako v jiné matematice: definujte axiomy, zkoumejte důsledky.

Einsteinova slavná E=mc2, vyvozená z postulátů, jak jsou zákony elektromagnetismu vnímány různými pozorovateli, jeho speciální teorie relativity, je toho názorným příkladem.

Takové matematické důkazy jsou však jen částí příběhu vědy.

Důležitou částí, částí, která definuje vědu, je to, zda jsou takové matematické zákony přesným popisem vesmíru, který vidíme kolem sebe.

K tomu musíme shromáždit data, prostřednictvím pozorování a experimentů přírodních jevů, a pak je porovnat s matematickými předpověďmi a zákony. Ústředním slovem této snahy je „důkaz“.

Vědecký detektiv

Matematická stránka je čistá a ryzí, zatímco pozorování a experimenty jsou omezeny technologiemi a nejistotami. Porovnávání obou je zabaleno do matematických oborů statistiky a inference.

Mnozí, ale ne všichni, se spoléhají na zvláštní přístup k tomu známý jako bayesovské uvažování, aby zahrnuli pozorování a experimentální důkazy do toho, co víme, a aktualizovali naši víru v určitý popis vesmíru.

Tady víra znamená, nakolik jste přesvědčeni, že určitý model je přesným popisem přírody na základě toho, co víte. Představte si to trochu jako sázkové kurzy na určitý výsledek.

Náš popis gravitace se zdá být docela dobrý, takže může být sázkovým favoritem, že jablko spadne z větve na zem.

Mám ale menší důvěru v to, že elektrony jsou malé smyčky rotujících a kroužících strun, které navrhuje teorie superstrun, a může to být sázka tisíc ku jedné, že poskytne přesný popis budoucích jevů.

Věda je tedy jako neustálé drama v soudní síni, kde se porotě předkládá nepřetržitý proud důkazů. Neexistuje však jediný podezřelý a pravidelně se objevují noví podezřelí. Ve světle přibývajících důkazů porota neustále aktualizuje svůj názor na to, kdo je za data zodpovědný.

Nikdy však není vynesen žádný verdikt o absolutní vině či nevině, protože důkazy se neustále shromažďují a před soudem defilují další podezřelí. Jediné, co může porota udělat, je rozhodnout, že jeden podezřelý je vinnější než druhý.

Co věda dokázala?

V matematickém smyslu, navzdory všem letům zkoumání fungování vesmíru, věda nic nedokázala.

Každý teoretický model je dobrým popisem vesmíru kolem nás, alespoň v určitém rozsahu měřítek, v němž je použitelný.

Bádání na nových územích však odhaluje nedostatky, které snižují naši víru v to, zda určitý popis nadále přesně reprezentuje naše experimenty, zatímco naše víra v alternativy může růst.

Poznáme nakonec pravdu a budeme mít v rukou zákony, které skutečně řídí fungování vesmíru?“

Ačkoli míra naší víry v některé matematické modely může být stále silnější, jak si můžeme být bez nekonečného množství testů jisti, že jsou skutečností?

Myslím, že bude nejlepší přenechat poslední slovo jednomu z největších fyziků, Richardu Feynmanovi, o tom, co znamená být vědcem:

Mám přibližné odpovědi a možné přesvědčení v různém stupni jistoty o různých věcech, ale nejsem si ničím absolutně jistý.

Tento článek je součástí seriálu o porozumění výzkumu.

Další čtení:
Proč výzkum poráží anekdotu v našem hledání poznání
Odstranění záměny mezi korelací a kauzalitou
Pozitiva v negativních výsledcích: když zjištění „nic“ něco znamená
Rizika příliš brzkého troubení do vlastního výzkumu
Jak najít známé a neznámé v jakémkoli výzkumu
Jak se mýty a bulvár přiživují na anomáliích ve vědě
10 věcí, které všichni děláme při interpretaci výzkumu

.