FORSKNINGENS DYNAMIK:

ER FORSKNING SELV ET KOMPLEKST SYSTEM MED UFORUDSIGELIGHED OG EMERGENS?
- om at tænke på tværs af faggrænser mellem biologi, fysik og videnskabsteori.

*

Claus Emmeche


Artiklen er fra tidskriftet Aktuel Naturvidenskab, nr. 3, juli 2000, s. 36-38. En endelig pdf-version med billeder findes her. Tak til Carsten R. Kjaer for konstruktive redaktionelle kommentarer.

Mange forskningsområder opstået på grænsen mellem etablerede discipliner. Biokemien er nu et veletableret fag med stolte traditioner, men var engang et nyt og usikkert grænseområde mellem kemi og biologi. Genteknologien udspringer af den molekylærbiologiske forskning, som opstod i midten af det 20. århundrede ved at kombinere og videreudvikle teorier og metoder hentet fra så forskellige felter som genetik, biokemi, mikrobiologi, kemi og fysik. Også i dag ser vi en række nye naturvidenskabelige felter opstå, ikke blot som knopskud på en fast stamme molekylærbiologi og genetik, men som hybrider mellem teorier, eksperimenter og teknikker hentet fra vidt forskellige discipliner. Nanoteknologi er et eksempel, hvor faststoffysik, klyngefysik og molekylærbiologi hver har bidraget med den grundlæggende teoretiske og tekniske kunnen, som er forudsætning for de forfinede metoder der anvendes, fx elektronstrålelitografi, scanningtunnelmikroskopi, molekylstråleepitaksi og selvorganiserende polymerer.

Er det reglen snarere end undtagelsen at banebrydende forskning opstår på grænsen af det etablerede? Det er der ingen der rigtig ved, for der vides generelt lidt om de mønstre eller love, der styrer forskningen selv. Man kan bruge mange metaforer til at beskrive forskningsudvikling, men man har meget få egentlige teoretiske modeller. Den vel nok bedst kendte model er paradigme-modellen, som går tilbage til fysikhistorikeren Thomas Kuhn's berømte værk fra 1962 (The structure of scientific revolutions, findes i en ny dansk udgave fra 1995 som medtager nogle af Kuhns senere foredrag og har en udførlig introduktion af Stig Andur Pedersen). Ifølge Kuhns model er foregår det meste forskning som "normalvidenskab" indenfor en veletableret ramme (paradigmet), som både omfatter teori og praksis, dvs. både en given teori, nogle normer for hvad der er "vigtige problemer", nogle metoder til at udforske med, nogle mønstereksempler på succesfuld løsning af små gåder, og selve den praktiske socialisering til at blive en god forsker, der ifølge Kuhn nødvendigvis måtte indeholde et element af inddoktrinering, fordi paradigmet ikke bare er en teori men en måde at se et bestemt stykke af naturen på.

Videnskabsteoretikere, der beskæftiger sig med forskningens egne lovmæssigheder, er ikke længere helt tilfredse med Kuhns model, som er blevet søgt modificeret mange gange. Nogle synes ikke den i tilstrækkelig grad beskriver dynamikken mellem de forskellige discipliner, hvor en opdagelse i en diciplin kan afstedkomme en hel kaskade af (teoretiske og eksperimentelle) effekter i andre discipliner. Mange mener ikke længere at det er et meningsfuldt projekt at søge efter én generel model for væksten af videnskabelig erkendelse, fordi videnskaberne selv er så forskellige, og fordi der er så mange måder ny viden kan opstå på. Videnskabsteori er sjovt nok selv et tværvidenskabeligt felt, der fremviser en bred vifte af tilgange til det at studere forskning: filosofiske, antropologiske, historiske, sprogvidenskabelige og sociologiske.

Tidligere kom de enkelte tilgange ofte til at tale forbi hinanden: Når filosoffen studerede udvikling af viden med molekylærbiologien som eksempel, så man ofte sindrige begrebsanalyser og abstrakte diskussioner om hvorvidt f.eks. genetik kunne reduceres til molekylærbiologi, og det var ikke altid genetikere og molekylærbiologer selv kunne genkende disse diskussioner. I modsætning til de abstrakte begrebsanalyser kunne sociologen eller lingvisten så lave magt- og diskursanalyser (i f.eks. den tradition som grundlagdes af den franske videnskabs-arkæolog Michel Foucault), eller se på det retoriske spil mellem stat, offentlighed og videnskab, f.eks. i et forsøg på at beskrive dannelsen af konsensus om nødvendigheden af særlige offentligt financierede forskningsprogrammer.

I dag er der tendenser til at udvikle en mere sammenhængende forståelse indenfor "videnskabsstudier" af hvad forskning er for en fisk, hvor man i højere grad tilstræber at integrere abstrakte filosofiske og konkrete case-baserede studier af videnskabelig udvikling, og gør det på et niveau der ofte kræver at de, der studerer naturvidenskab, selv har et intimt kendskab til et naturvidenskabeligt fagområde. Fysikeren og sociologen Peter Gallisons prægtige værk Image and Logic fra 1997 står som et fornemt eksempel på denne tendens. Bogen rummer bl.a. en beskrivelse af de såkaldte "trading zones" eller "samtalerum" (med en slags 'pidgin'-lignende fællessprog) der opstod i mikrofysikken når teoretikere, eksperimentalister og instrumentmagere skal koordinere deres forskllige subkulturer og f.eks. bygge store acceleratorer som CERN.

Om noget kendetegner det forskning at den producerer viden, som ingen havde forudsagt, hvis det allerede var forudsagt, og var viden, ville den jo ikke være ny! Rent logisk og definitorisk må forskning som skabelse af ny viden altså være uforudsigelig. Men ud over at uforudsigeligheden ligger i selve dens begreb, kan man så ikke også betragte forskning som et socialt system i samspil med en omverden, og hermed lede efter rent kausale grunde til uforudsigeligheden? Der er f.eks. videnskabsteoretikere, der søger svar på spørgsmål som: Skyldes uforudsigeligheden den enkelte forskers genialitet, de betingelser han har at arbejde under, eller er det forskersamfundet indenfor et felt som helhed, der må regnes med i billedet? Det ville være rart for forskningspolitikere at vide noget om, men kan man overhovedet vide noget om det radikalt uforudsigelige?

Det er fristende at trække paralleller mellem vejret og forskning. Vejret er jo også uforudsigeligt - og beskrevet som ikke-lineært dynamisk system ved vi præcis hvorfor det er det: Vejret er nemlig populært sagt et

kaotisk system (i al fald i visse parameterområder for en konkret matematisk model af vejret). Men kan vi bruge kaosteori til at sige noget tilsvarende om forskning? Umiddelbart er det tvivlsomt: Så kræver det i al fald tilsvarende at vi får en matematisk model for forskningsudvikling, som på samme måde kan undersøges for kaosfænomener. Lad os gå til spørgsmålet på en lidt anden måde.

Når man bevæger sig i faglige grænseområder er det ofte nødvendigt at indføre nye begreber for at forstå hidtil ukendte sammenhænge - begreber, som ikke er velkendte inden for de enkelte fags mere snævre rammer. Et begreb, som flittigt bruges - indenfor videnskabsfilosofi og felter som komplekse systemer (i fysik) og autonome agenter (kunstigt liv og robotik) - er emergens. Dette tager udgangspunkt i, hvad man kan kalde del-helhed problematikken. De fleste kender vel sloganet: "helheden er mere end summen af delene". Det interessante er imidlertid at spørge: Hvad vi mener med mere end? Vi mener, at helheden har nogle egenskaber, som man ikke kan regne sig frem til ved alene at regne på enkeltdelene. Sådanne egenskaber er emergente. Lad os lidt mere udførligt beskrive dette begreb.

Et godt eksempel på en emergent egenskab er evnen til at formere sig. Hvis vi ser på en celle (som kan formere sig) kan de enkelte molekyler, som cellen består af, ikke i sig selv formere sig. Og det kan DNA'et i cellen heller ikke uden medvirken af hele cellens indre netværk af biokemiske synteseprocesser. Det er altså cellen, som i sin helhed kan formere sig. Formeringsevnen handler om samspillet mellem mange forskellige dele og processer i en organiserende helhed.

Cellen kan fysisk og kemisk beskrives som et såkaldt selvorganiserende system. Fysikken og kemien har i de senere år studeret mange eksempler på selvorganiserende systemer - bølgeslagslinierne i sandet, skyerne på himlen, eller en flods strømhvirvler, der over tid opretholder deres særlige form på basis af en konstant gennemstrømning af stof og energi: Systemet er langt fra termodynamisk ligevægt.

Der er imidlertid noget i cellers måde at være selvorganiserende på, som går ud over fysikkens beskrivelse. Det hænger sammen med, at cellen med sine biokemiske netværk er produktet af milliarder af års udvikling. Disse netværk er alt andet end tilfældige, de virker ekstremt specifikt, og der må nødvendigvis være noget, der'husker' specificiteten af de enkelte synteseprocesser. Det kan ikke blot være den kemiske self-assembly, dvs. molekylernes egen selvorganisering af deres tredimensionale form. Der må mere til, og dette 'mere' er den genetisk hukommelse i systemet, som er en emergent egenskab. Cellen er baseret på tegnene i denne hukommelse, og disse tegn (de enkelte baser i DNA) sikrer, at systemet husker de specifikke netværk af processer, som tidligere celler kunne overleve med. Cellen kan derfor beskrives som et selvorganiserende system (i fysisk forstand) plus denne biologiske information.

Når celler så vekselvirker med andre celler og der dannes flercellede organismer senere i evolutionen, opstår der nye tegn- eller informationsbaserede fænomener såsom dyr med et nervesystem, der har 'agency' eller en form for handlekraft og autonomi. For at forstå såvel de objektive som de subjektive sider af handlekraften, må der nye begreber til. Men fælles for dem er, at de forudsætter en historisk proces, hvori der opstår højere og mere komplekse former for liv, og til sidst det, vi kalder bevidsthed. At de nye emergente egenskaber ikke kan udledes på nogen simpel måde af det tidligere, betyder ikke, at de er frit i luften svævende, for de har stadig en fysisk basis. Fysikken er bare ikke nok. Men det viser, at det ikke er tilfældigt, at nye fænomener kræver nye begreber, og i sidste ende nye videnskaber, for at kunne begribes.

Det er nu sjovt at spekulere på om sociale fænomener generelt har lignende egenskaber, der set i forhold til de enkelte individer (og hvad der foregår i hovedet på dem) er anderledes, kollektive, dynamiske og radikalt nye. For at vende tilbage til forskningen som et socialt system er det oplagt, at man må forstå dens dynamik som noget der både afhænger af de kompetencer de enkelte agenter besidder, og af de sociale og vidensmæssige samspil der opstår, når folk med forskellig faglig baggrund mødes i forsøget på at formulere intelligente spørgsmål, som ligger ud over hvad de eksisterende paradigmer leverer svar på. Et nyt tværvidenskabeligt felt (som fx bioinformatik eller kognitionsforskning) er ikke gammel vin (eksisterende metoder og teorier) på nye flasker (nye anvendelser), det er som fremavling af helt nye vinsorter (nye måder at anskue naturen på) - en risikabel proces, men også en proces der kan lykkes hvis de sociale og økonomiske betingelserne er til stede. Kvantemekanikken var ikke bare en ny teori, en ny formalisme eller en serie nye eksperimenter, den repræsenterede også en radikalt ny og følgerig måde at forstå den fysiske mikroverden på. I disse år satses der bl.a. fra naturvidenskabeligt hold på at skabe en kausal teori for fænomenet bevidsthed, og det er ikke utænkeligt at en gennembrud her vil have lige så store kaskadeeffekter på det 21. århundredes teknologi og naturforståelse som kvantemekanikken har haft.

*