Flexner.jpg
Робърт Дeйкграф

Трябва ни повече ненужно знание

На 30 април 1939 г., в навечерието на войната, във Флашинг Медоус, Куинс, се открива Световният панаир в Ню Йорк. Темата е „Светът на утрешния ден“. През следващите 18 месеца почти 45 милиона посетители ще надникнат в бъдещото, което новите по онова време технологии се канят да оформят. Някои от представените изобретения са наистина революционни. Показана е първата съдомиялна машина, също - климатикът и факсът. Предаваната на живо реч на президента Франклин Рузвелт запознава САЩ с телевизията. Компанията „Нюстийлс“ представя „електромоторизиран човек“ - двуметров тромав алуминиев робот, който може да говори чрез предварително зададени записи, да пуши и да си играе със собственото си куче-робот на име Спарко.

Речта на Алберт Айнщайн в качеството му на председател на научния комитет, също излъчвана по телевизията, засенчва дори официалното откриване. Той говори пред огромно множество по темата за космическото лъчение – високоенергийни субатомни частици, които бомбардират Земята от открития Космос. Две научни открития, които скоро след това ще доминират над всичко останало в света, не са представени на панаира – ядрената енергия и електронните изчислителни машини.

Фактическото начало на двете технологии обаче може да бъде търсено в институция, която се превръща в академичен дом на Айнщайн след 1933 г. – Института за авангардни изследвания в Принстън, Ню Джърси. За духовен баща на института се приема неговият първи директор – Ейбрахам Флекснър. Идеята му е Принстън да се превърне в „рай за учените“, където да не трябва да се занимават с преподаване или административни дейности. Това дава възможност на „академичните звезди“ напълно да се отдадат на задълбочени размишления, възможно най-далече от ежедневни проблеми, и без да се вълнуват за практическото им приложение. Институтът е превъплъщение на разбирането на Флекснър за „свободното преследване на безполезното знание“, което би намерило приложение далеч в бъдещото, ако изобщо се случи. 

Създавайки своя академичен рай, Флекснър прави възможни ядрената и дигиталната революция. Непредвидените ползи се появяват много по-бързо от очакваното.

Един от първите учени, с които Флекснър се среща, е Джон фон Нойман. По онова време американският математик дължал репутацията си на чисто теоретични трудове, както и на полагането на основите на квантовата теория. През 1930 г. той заедно с американския логик Алонсо Чърч превръщат Принстън в център на заниманията с математика и логика, като привличат светила като Курт Гьодел и Алън Тюринг. Нойман е възхитен от абстрактните идеи на Тюринг за универсална изчислителна машина, която по механичен път може да доказва математически теореми. Когато програмата за създаването на атомната бомба започва да изисква цифрови модели в голям мащаб, Нойман събира група инженери в института, които започват да проектират, строят и програмират електронна дигитална изчислителна машина – реализация на идеите на Тюринг за универсална машина.

Създаването на логически машини, които могат да доказват теореми и научни хипотези относно атомните ядра, може и да се е струвало на някого излишно усилие. Оказва се обаче, че именно те се полагат в основата на технологии, които впоследствие променят живота ни до неузнаваемост. Тези породени единствено от любопитство задълбавания във фундаментите на материята и математическите зависимости по-късно ще доведат до разработването на ядрени технологии и компютри, които неведнъж са преобръщали световния ред във военен и икономически план. Затова, вместо да се опитваме да определяме неясната и изкуствена граница между „приложимо“ (полезно) и „неприложимо“ (безполезно) знание, можем да последваме примера на британския химик и носител на Нобелова награда Джордж Портър, който използва термините „приложено“ и „все още неприложено“ изследване. 

von_Neumann(1).jpg

Джон фон Нойман пред компютъра в Принстън (1952)

Въпреки това изследователският климат в момента, направляван от несъвършени „критерии“ и политики, възпрепятства прилагането на този плодотворен подход. Заради все по-засилващия се ужас от спиране на финансирането в условията на икономическа несигурност, политическа нестабилност и непрестанно скъсяващи се срокове критериите за финансиране все по-застрашително поемат в посоката на консервативните краткосрочни цели, които могат да бъдат отнесени към непосредствени проблеми, но пропускат големите ползи, които човешкото въображение може да даде в дългосрочен план. Също като във времето на Флекснър прогресът на нашата епоха и този на утрешния ден зависят не само от техническата сръчност и умения, но и от свободното любопитство и удоволствията, които плуването далеч срещу течението и политическите съображения може да донесе.

 Флекснър става популярен през 1908 г. заради статията си „Американският колеж: критика“, но голямата му слава идва през 1910 г. благодарение на гръмък доклад на базата на проучвания в 155 медицински училища в Северна Америка, финансиран от фондация „Карнеги“. Според доклада голяма част от тези училища са измама и машини за пари, които нямат нищо общо с практическото обучение. Докладът става причина за затварянето на повече от половината медицински училища, а останалите претърпяват драстични промени. Това слага началото на модерното медицинско и биологическо образование в САЩ, но и на развитието им като науки. 

Flexner.jpg

Ейбрахам Флекснър

Усилията и мисионерството на Флекснър довели до приемането му в директорския борд по образование на фондация „Рокфелер“ през 1912 г. Това му осигурява нужната позиция и ресурси, за да продължава да оказва голямо влияние върху американското образование. Скоро става и изпълнителен секретар по образованието – длъжност, която продължава да изпълнява до 1927 г. Именно в този период той формира идеите, които по-късно стават основа на есето му „Ползата от безполезното знание“. То ще бъде публикувано чак през 1939 г. в списание „Харпърс“ („Harper’s magazine”), но работата по него започва през 1921 г. под формата на нахвърляни бележки, подготвени за четене пред борда.

Флекснър получава възможността да приложи идеите си на практика, когато през 1929 г. с него се свързват Луис Бамбергер и сестра му Каролайн Бамбергер Фълд. Те току-що са продали големия си печеливш универсален магазина в Нюарк седмици преди сриването на „Уолстрийт“, което им осигурява голям капитал. Първоначалното им намерение е да основат медицински институт, освободен от всякакви религиозни и етнически ограничения, но Флекснър ги убеждава да основат институт, посветен изцяло на свободна наука. През 1930 г. той става първият директор на Института за авангардни изследвания в Принстън. Когато Флекснър умира през 1959 г. на 92-годишна възраст, „Ню Йорк Таймс“ печата възпоменателно каре на първата си страница със следния текст: „Няма друг американец, който в жизнения си път да е допринесъл повече за добруването на страната си и на човечеството като цяло“.

Einstein-70-birthday.jpg

70-тата годишнина на Алберт Айнщайн, отбелязана в Института за авангардни изследвания в Принстън. От ляво надясно: Хауърд P. Робъртсън, Юджин Уигнър, Херман Вайл, Курт Гьодел, Изидор Раби, Алберт Айнщайн, Рудолф Ладенбург, Робърт Опенхаймер и Джералд Морис Клемънс.

През целия си живот Флекснър вярвал, че човешкото любопитство заедно с нуждата от откривателство са единствените сили, които чрез идеите и технологиите могат да променят света, могат да разбиват преградите в съзнанието на хората. Той вярвал, че само чрез преосмислянето на миналото широката крива на знанието, започваща често като неангажирано търсене и приключваща като пряко приложение, може да стане обозрима.

В своето есе Флекснър много добре описва ефекта, който имат фундаменталните изследвания на естеството на елетромагнетизма на Майкъл Фарадей и Джеймс Кларк Максуел. Спомнете си, че през 1939 г. в САЩ започва радиоизлъчването на ултракъси вълни. На една от стените в кабинета на Айнщайн в дома му са били окачени портретите на двамата британски учени. Днес е много трудно да назовем човешка дейност, която да не е свързана с електромагнетизъм и безжична комуникация. За около 150 години всички сфери на нашия живот постепенно се електрифицират.

Само в рамките на един век езотеричната теория на младите физици се превръща в крайъгълен камък за модерната икономика. По сходен начин изследванията върху атома и развитието на квантовата механика в началото на ХХ век били възприемани като теоретична залъгалка за няколко неприлично млади физици. Раждането на квантовата теория се оказва дълго и болезнено. Германският физик Макс Планк определя своята революционна теза, предложена за първи път през 1900 г., според която енергията може да се появява единствено в „квантови“ групи, като „акт на отчаяние“, и заявява: „бях готов да подложа на съмнение всеки физичен принцип, в който по онова време вярвах“. Хазартният му подход дава резултат. Без квантовата теория днес нямаше да разбираме естеството на веществата, техния свят, текстура, физични и химични свойства. В свят много зависим от микропроцесори, лазери и нанотехнологии, 30% от вътрешния продукт на САЩ се оформя на базата на технологии и иновации пряко свързани с квантовата механика. А с бързото развитие на високотехнологичната индустрия и очаквания пробив в областта на квантовите компютри тази тенденция все повече ще се засилва. Само за 100 години езотеричната теория на един млад физик се превръща в основа на икономическото развитие.

00000001-4_(111111).jpg

Институт за авангардни изследвания в Принстън (1940)

Почти толкова време е нужно, за да може и теорията на относителността на Айнщайн, публикувана през 1905 г., да намери неочаквани приложения във всекидневния живот. Точността на изнесената в Космоса чрез сателити глобална система за позициониране (GPS), която осигурява голяма част от ориентацията на модерното ни общество, се дължи на компенсирането на времевите отмествания на сигналите, изпращани между Земята и орбитиращите около нея сателити. Земното гравитационно поле и движението на тези сателити правят така, че времето за придвижване на сигналите им варира, което налага калибрирането им с 38 микросекунди всеки ден. Без теорията на Айнщайн само в рамките на един ден GPS технологиите щяха да започнат да дават отклонение от повече от 10 километра.

Пътят от следването на неутъпканите научни пътеки до практическите приложения обаче не е еднопосочен и гладък, а сложен и цикличен, тъй като всяка следваща технология позволява достигането до нови фундаментални открития. Нека вземем за пример свръхпроводимостта – явление, открито от холандския физик Хейке Камерлинг Онес през 1911 г. Изразява се в това, че когато някои материали се охладят до свръхниски температури, те започват да провеждат електричество без никакво съпротивление. Това позволява големи електрически потоци да текат без никаква загуба на енергия. Мощните магнити, конструирани благодарение на това явление, намират множество иновативни приложения – от превозни средства, движещи се с огромна скорост благодарение на магнитна левитация, до технологията за функционален магнитен резонанс, позволяваща детайлизирани мозъчни изследвания и лечение. 

Чрез тези иновативни технологии свръхпроводимостта на свой ред увеличи възможностите за изследвания в множество посоки. Прецизното сканиране прави възможно процъфтяващото в наше време научно поле на неврологията, която се опитва да отговори на най-сложните въпроси, свързани с човешката познавателна способност и естеството на съзнанието. Също така свръхпроводимостта играе ключова роля в развитието на квантовите компютри, благодарение на които се очаква да настъпи следващата изчислителна революция и невъобразимите все още последици от нея. Свръхпроводимостта играе ключова роля и в полето на фундаменталната физика, защото благодарение на нея бяха създадени най-мощните магнити на света, поставени на стотици метри дълбочина под 27-километровото трасе на Големия адронен ускорител за елементарни частици на лабораторията CERN в Женева. Така става възможно откриването на Хигс бозона през 2012 г. – последното парче, което допълни стандартния модел на елементарните частици и позволи на астрофизиците да отправят поглед към най-тъмните загадки на Вселената. Трябва да се отбележи и че разбирането на естеството на Хигс бозона се полага върху теорията за свръхпроводимостта. Така ясно се оформя пътят от откриването на свръхпроводимостта до разгадаването на Хигс частицата век по-късно. Този път обаче не е праволинеен, а описва множество неподозирани в началото завои.

Quantum_9a7e12_5390357.jpg

Големият адронен колайдер в CERN, Женева.

В полето на биологичната наука откриваме големите практически приложения на фундаменталните открития. Показателна в това отношение е човешката история, която недвусмислено показва, че през последните два века и половина напредъкът на медицината и хигиената е утроил продължителността на живота в западния свят. Откритието на двойната спирална структура на ДНК през 1953 г. даде летящ старт за развитието на ерата на молекулярната биология, която разкри генетичния код и сложността на живота. Възходът на рекомбинантна ДНК технология през 70-те години и завършването на проекта „Човешкият геном“ през 2003 г. преобразиха фармакологичните изследвания и направиха възможно създаването на съвременната биотехнологична индустрия. В момента технологията Crispr/Cas9 за генно редактиране позволява на учените да пренаписват генетичния код и отваря пътя към безграничен потенциал както по отношение на превенция и лечения на болести, така и по отношение на култивирането и отглеждането на храна. Не бива да забравяме, че тези открития, заедно с техните огромни ползи за човешкото здраве, са следствие от научни търсения, които са имали за цел да отговорят на базисни въпроси по отношение на живите системи, а не са правени с мисълта за техните медицински приложения.

Непреодолимата нужда от първични изследвания става дори по-очевидна след времето на Флекснър. Обръщането към фундаментални научни проблеми генерира идеи, които бавно се превръщат в солидна основа за по-нататъшни изследвания. Или както самият той заявява – знанието е единственият ресурс, който се увеличава при използване.

Идеята да се правят изследвания, водени преди всичко от любопитство, привлича най-добрите учени от цял свят. Младите изследователи, изкушени от интелектуалните предизвикателства, които предлагат фундаменталните въпроси, започват да упражняват съвсем различен начин на мислене, но и да се възползват от технологиите по нови начини. След като тези достижения бъдат пренесени в обществото, те имат трансформиращ ефект. Например учените, които знаят как да улавят сложни природни явления в елегантни математически уравнения, прилагат тези умения в други сфери на обществото и индустрията - като количествените анализи на финансовите и социалните данни. Освен това много от знанието, получено чрез базови изследвания, е публично достъпно и от него може да се възползва цялото общество, простирайки се отвъд тесния кръг хора, които с течение на времето доразвиват тези идея. Фундаменталните достижения на науката не могат да бъдат притежавани от ограничени групи, институции или държави, особено в нашата дигитална епоха. Този тип знание буквално е обществено благо.

И накрая – трасиращите пътя изследвания стават причина за създаването на стартъп компании. Новите индустриални играчи от последните десетилетия показаха колко потенциал има в технологиите по отношение на генерирането на търговски активи. Изчислено е, че повече от половината икономически растеж идва от иновации. Водещите информационни и биотехнологични индустрии дължат успеха си директно на плодовете от фундаментални изследвания, направени в плодотворната среда на университетите в Силиконовата долина, както в Бостън и неговите околности. Същите тези университети често са финансирани благодарение на щедри публични инвестиции. Масачузетският технологичен институт е изчислил, че благодарение на негови изследвания са създадени над 30 000 компании с около 4.6 милиона служители, в това число и гиганти като Texas Instruments, McDonnell Douglas и Genentech. След завършването си в университета в Станфорд двамата основатели на „Гугъл” правят следдипломна квалификация към Националната фондация за наука в САЩ в рамките на инициатива за дигитализация на библиотеки.

Праз десетилетията след Втората световна война станахме свидетели на научен бум навсякъде по света. През последните няколко десетилетия обаче има свиване на пазара. До голяма степен може да се твърди, че в момента фундаменталната наука се намира в криза, подобна на тази от времето на Флекснър. Постепенно намаляващото публично финансиране в момента е крайно недостатъчно в сравнение с непрестанно увеличаващата нужда от научни структури в модерното ни общество.

Превод от английски: Александър Христов