Писац научне фантастике Исак Асимов сматрао је да је ријеч „еурека”, уобичајени синоним за научно откриће, претјерана идеализација. Далеко реалистичнији коментар када су научници на трагу неког открића јесте збуњено „хм?” Наиме, многобројне студије показују да је врло мали број научних открића резултат претходног јасно утврђеног плана, чешће су резултат неочекиваних околности и експерименталних грешака.
Проф. др Предраг Слијепчевић
Наслов овог есеја више је у духу енглеског језика него српског. Разлог је једноставан. У српском језику, барем колико је мени познато, не постоји ријеч серендипност. Енглеска ријеч serendipity се на српски обично преводи као случајност или сплет срећних околности. Дакле, наслов овог текста би у духу српског језика требало да гласи: Чудесни случај.
Унајкраће, ова ријеч се односи на особину
три принца из Серендипа који су случајно
откривали појаве за којима нису трагали,
кориштењем урођене мудрости појачане
добрим образовањем.
Али такав наслов би занемарио богатство филозофско-социолошких импликација које ријеч серендипност има за модерну науку, а њени синоними као што су коинциденција (coincidence) или случајност (accident) немају. Нова истраживања показују да постоје чак 64 форме серендипних научних открића – оних открића иза којих не стоји јасно одређена и циљана намјера. Започнимо са историјом ријечи серендипност да бисмо дошли до њене важности за филозофију и социологију науке, као и за креирање модерне научне политике.
Три принца из Серендипа
Енглески писац Хорације Валпол (1717-1797) је читајући бајку, Три принца из Серендипа, био одушевљен њеним значењем до те мјере да је у енглески језик увео ријеч serendipity.
Хорације Валпол (Википедија)
Унајкраће, ова ријеч се односи на особину три принца из Серендипа који су случајно откривали појаве за којима нису трагали, кориштењем урођене мудрости појачане добрим образовањем. Прича је персијска. У енглески језик је дошла преко француског превода који се ослањао на италијански превод објављен у Венецији 1557. године. У староперсијском језику Серендип је назив за Шри Ланку. Kраљ Серендипа, Џафер, имао је три сина, три принца из наслова приче. У Серендипу су стекли богато образовање преко најумнијих људи краљевства.
Да би стекли животно искуство и научили како да богато образовање примјењују у пракси, краљ шаље принчеве на неко вријеме у свијет преобучене у сиромашне младиће. На путешествијима далеко од матичног краљевства показују способности суптилних опсервација и префињеног закључивања које им омогућују да прецизно опишу појаве које никада нису видјели.
Ево упечатљиве епизоде из приче. На основу пажљивих опсервација једног од путева којим су путовали закључују да је истим прошла камила коју никад нису видјели. Према њиховој анализи камила је била хрома, слијепа на једно око, недостајао јој је један зуб, носила је трудну жену на себи и терет који се састојао од меда на једној страни и бутера на другој. Kасније наилазе на трговца који им саопштава да је изгубио управо такву камилу. Трговац их оптужује да су они крадљивци камиле. Завршавају на суду код цара званог Берамо.
Цар их на суђењу пита како су могли дати тако прецизан опис камиле ако је никада нису видјели. Принчеви онда објашњавају све појединачне трагове који су их навели на закључке. На стази су видјели три јасна отиска копита и један нејасан и понешто развучен отисак. Закључак: камила је хрома на једну ногу. Примијетили су да је трава на једној страни стазе била мање зелена.
Закључак: камила не види на супротно око. Примијетили су грудвице сажвакане траве на једној страни стазе, величине камиљег зуба.
Закључак: трава је испадала кроз пукотину у камилином зубалу насталу губитком зуба. Примијетили су мраве на једној страни стазе, а муве на другој. Закључак: капи истопљеног бутера су падале поред једне стране стазе и привлачиле мраве, а капи просутог меда са друге стране су привлачиле муве. Поред отисака камиљег клечања постојали су отисци људских стопала. Недалеко од отисака људских стопала постојали су трагови уринирања.
Закључак: са камиле је силазила жена јер је мирис урина код једног од принчева изазивао сексуалну жељу. Додатно, фреквенција остављања отиска указивала је на појачано уринирање својствено трудницама. У том моменту у судницу улијеће узбуђени трговац и саопштава да је управо пронашао изгубљену камилу. Цар Берамо ослобађа принчеве, богато их награђује и именује за савјетнике.
Серендипност и наука
Хорације Валпол сматрао је да су ненамјерна и случајна открића, слична открићима принчева из Серендипа, толико честа у свакодневном животу да ова појава заслужује име. У писму пријатељу Хорацију Ману, писаном 28. јануара 1754. године, он описује откриће приче и његову амбицију да енглески језик обогати новом ријечју, serendipity. Валполова кореспонденција с Маном је објављена 1833. Тако је ријеч серендипност ушла у књижевне кругове. Ријеч је први пут објављена у једном часопису 1875. године и објашњена као „посебна врста урођене мудрости”. Почетком 20. вијека ријеч почиње да улази у рјечнике енглеског језика као „случајно или ненамјерно откриће”. Средином 20. вијека улази у популарну верзију „Оксфордског рјечника енглеског језика” за масовну употребу.
За увођење ријечи серендипност у науку заслужан је један од најзначајнијих социолога науке, Роберт K. Мертон (1910-2003).
Роберт K. Мертон (Јутјуб
Са Елинор Брабер, Мертон је написао књигу посвећену термину серендипност „Путовања и авантуре серендипности: студија социолошке семантике и социологије науке”. Енглески текст књиге је завршен 1958. године. Интересантно, књига је први пут објављена тек 2002. године, и то у италијанском преводу. Оригинални енглески текст је објављен послије смрти аутора, 2004. године, и релативно брзо је постао јадан од незаобилазних текстова за социологију науке.
Тзв. случајна и ненамјерна открића,
описана термином серендипност, играју
значајну улогу у науци.
Роберт Мертон је у својим научним радовима први пут користио термин серендипност 1945. године. Експлицитно ге је дефинисао 1948. године. Према Мертону термин серендипност је до 1958. године употријебљен у штампаним изворима само 135 пута. Али од 1958. до 2000. доживљава праву експанзију. На примјер, термин се у том периоду појављује у насловима 57 књига. У дневној штампи термин је употријебљен 13.000 пута током 1990-их, а у интернет документима 636.000 пута само у току 2001. године.
Термин серендипност, према Мертону и Барберовој, описује неочекивана научна открића која нису резултат претходног плана. Важност термина постаје јасна када се анализира историја и социологија науке. Наиме, многобројне студије показују да је врло мали број научних открића резултат претходног јасно утврђеног плана. Открића су чешће резултат неочекиваних околности и експерименталних грешака. Ево неких примјера из историје науке.
Откриће дагеротипије, прве форме фотографије, било је резултат сплета срећних околности. Луј Дагер (1787-1851) годинама је безуспјешно покушавао да добије фотографске записе (позитиве) са јодираних посребрених бакарних плоча. Послије једног од покушаја оставио је плоче у ормар са хемикалијама. Сљедећег јутра примијетио је да се из једне бочице просула жива чија су испарења произвела перфектну фотографију на једној од плоча.
Шарл Рише (1850-1935) открио је анафилаксу случајно, покушавајући да идентификује праг дјеловања неких отрова. На додјели Нобелове награде, 1913. године, рекао је да откриће није било резултат дубоког размишљања него случајне опсервације. Слично, Пол Ерлих (1854-1915) открио је салварсан, први лијек за сифилис, као 606. тестирано једињење, без икаквог знања о механизму дјеловања и назвао га „магични метак”, чиме је рођена хемотерапија. Један доктор је за третман уртикарије користио антихистаминик драмамин, док му пацијент није саопшто да је лијек потпуно уклонио знакове путне болести (мучнина). Тако је драмамин постао лијек за путну мучнину. Слично је и са вијагром која је у почетку била кориштена као Фајзеров лијек притив ангине (врло слаб), док доктори на основу извјештаја пацијената нису закључили да вијагра може да буде ефективан лијек за еректилну дисфункцију.
Дакле, термин серендипност описује широки спектар феномена везаних за процесе научних открића. На примјер, Рише је радио на сасвим другачијој проблематици (токсикологија) када је дошао до открића за проблем из физиологије. С друге стране, Дагер и Ерлих су ријешили проблеме на којима су радили, али на неочекиване начине везане за сплетове срећних околности. Вијагра је примјер открића за којим се уопште није трагало.
Типологија серендипности
Из горње кратке анализе јасно је да тзв. случајна и ненамјерна открића, описана термином серендипност, играју значајну улогу у науци. Обзиром да се у научна истраживања улаже огроман новац, и да је наука мотор свјетске економије, истраживачке агенције природно желе да знају да ли је, и колико, улагање новца у научне пројекте оправдано. У том смислу неопходно је идентификовати типологију и механизме серендипности да би се формирала аутентична база за процјену продуктивности научних пројеката.
Охид Јакуб (Википедија)
Истраживач са Универзитета Сасекс у Енглеској, Охид Јакуб, бави се управо овом проблематиком. У једном од радова каже да има срећу што се његова истраживања ослањају на богати архив који је иза себе оставио Роберт K. Мертон. Мертонов интерес за серендипност је започео око 1940. године. Од тада па до своје смрти, он је педантно биљежио сазнања о серендипности, допуњавао их исјечцима из новина, магазина и научних публикација и кореспонденцијом са многобројним научницима и социолозима. На бази вишемјесечне анализе Мертоновог архива, похрањеног на Kолумбија универзитету, Јакуб је развио типлогију серендипности и описао њене механизме.
Типологија серендипности представљена је у табели 1. Према Охиду Јакубу постоје четири типа серендипности. На примјер, Валполова серендипност, названа према Хорацију Валполу, односи се на открића за којима откриваоци нису трагали, попут принчева из Серендипа.
Табела 1. Типови серендипности према Јакубу
Примјер Валполове серендипности јесте откриће Едуарда Бухнера (1860-1917), за које је 1907. године добио Нобелову награду. Бухнер је покушавао да изолује протеине из бактерија у сврху развоја вакцина. Умјесто овога открио је да екстракт квасца конвертује шећер у алкохол чиме је показао да цијеле ћелије нису потребне за ферментацију и тако је рођена област ензимологије.
Други примјер је везан за бојни отров иперит кориштен у Првом свјетском рату. Због страха од употребе иперита у Другом свјетском рату амерички доктори су радили на развијању антидота. У току истраживања Луис Гудман (1906-2000) и Алфред Џилман (1908-1984) дошли су до лабораторијских налаза крвне слике војника изложених ипериту у Првом свјетском рату. Војници отровани иперитом показивали су ниске вриједности бијелих крвних зрнаца.
На основу ове опсервације спекулисали су да, ако је иперит токсичан за бијела крвна зрнца, може бити користан у лијечењу леукемија и лимфома, у којима број крвних зрнаца неконтролисано расте. Спекулација се обистинила, а иперит је један од првих примјера успјешне хемотерапије канцера. Дакле, у оба случаја Валполове серендипности истраживачи су били заокупирани једним проблемом, а нашли су рјешење за сасвим други (табела 1).
Сљедећи тип серендипности јесте Мертонова серендипност (табела 1), названа по Роберту Мертону. Наиме, он је сматрао да Хорације Валпол није у праву када тремин серендипност ограничава искључиво на открића за којима откриваоци не трагају. Мертонова серендипност описује открића за којима откриваоци трагају, али до њих долазе на неочекиван начин. Типичан примјер јесте откриће вулканизације. Чарлс Гудјер (1800-1860) годинама је безуспјешно покушавао да гуму учини термостабилном. Тек када је случајно мјешавину гуме и сумпора ставио на врућу плочу дошло је до вулканизације.
Други примјер везан је за откриће Џона Kејда (1912-1980), који је радио на психијатријском проблему маније. Спекулисао је да манија може бити изазвана поремећеним метаболизмом мокраћне киселине. Пацијентима је убризгавао мокраћну киселину у форми литијумске соли и постигао добре резултате. Међутим, испоставило се да мокраћна киселина није имала никакав ефекат, него да је за то био одговоран искључиво литијум.
Трећи тип серендипности назван је Бушова серендипност (табела 1), према инжењеру Ваневару Бушу (1890-1947), који је сматрао да открића често долазе из неочекиваних извора. Бушова серендипност описује открића за којима се уопште не трага, а она рјешавају неки од већ постојећих проблема. Добра аналогија је куповина. Уђете у продавницу без намјере да нешто купите, а онда угледате неки производ за који сматрате да вам је неопходан.
Примјер Бушове серендипности јесте откриће сахарина. Kонстантин Фалберг (1850-1910) открио је вјештачки заслађивач сахарин када је послије једне сесије у хемијској лабораторији заборавио да опере руке и током вечере примијетио сладак укус на њима. Иначе радио је на модификацији катрана хемијским путем. Kада је објавио откриће сахарина у једном научном часопису колеге су ово назвале научном шалом. Али, све се промијенило када је јавност сазнала за сахарин. Фалберг је захваљујући патенту постао имућан. У Бушовски тип серендипности спадају Рендгеново откриће икс-зрачења и откриће анестетичких квалитета смијућег гаса.
Четрврти тип серендипности је Стефанијина серендипност (табела 1), према Паули Стефан која овај тип серендипности описује као „налажење одговора на питање које још није постављено”. Дакле, прије серендипне епизоде не постоји ни проблем, ни рјешење. Репрезентативни примјер Стефанијине серендипности јесте откриће Едуарда Бенедиктуса (1878-1930) везано за нераспрскавајуће стакло. Овај француски хемичар је, радећи у лабораторији током 1903. године, случајно испустио стаклену флашу која се разбила, али стакло је остало у једном комаду и није се распрсло. Није могао да нађе објашњење све док му асистент није рекао да је у флаши био целулозни нитрат или течна пластика. Течност је испарила и оставила танки филм у унутрашњости флаше који је спријечио распрскавање стакла. Тек када је Бенедиктус прочитао у новинама, неколико година послије открића, да разбијање стакла на аутомобилима повређује возаче, дошао је на идеју да патентира ламинирано стакло што је једно од најзначајнијих открића у ауто индустрији.
Механизми серендипности
Иако су горња четири типа серенидпности (табела 1) корисна у описивању истраживачке мотивације, она говоре врло мало о механизмима серендипности или како типове серендипности ставити у оквир филозофије науке. У том смислу Јакуб је идентификовао четири механизма серендипности представљена у табели 2. То су механизми вођени теоријом, индивидуалним опсервацијама, грешком и социјалном структуром науке или социјалном мрежом.
Табела 2. Механизми серендипности према Јакубу
Теоријска серендипност (табела 2) укључује одступања од теоретских очекивања. Јакуб се позива на великана науке, Луја Пастера (1822-1895), који је био убијеђен да шанса у науци има мању улогу од теоретског оквира дате научне области. „Без теорије пракса је тек рутина рођена из навике”. Пастер је ово запажање илустровао епизодом из историје науке. Ханс Kристијан Ерстед (1777-1851) загријавао је бакарну жицу струјом. Сваки пут кад би укључио струју игла на оближњем компасу се помјерала. Ерстедово откриће је изненадило физичаре, али није имало практичног ефекта. Тек касније ово откриће је помогло Фарадеју (1791-1867) и Морзеу (1791-1872) у објашњењу електромагнетне индукције и конструкцији телеграфа. Пастер је на основу ове епизоде закључио да шанса и случај фаворизују само припремљени ум који је верзиран у теорију.
Добра илустрација за Пастерову тезу је откриће ангиостатина Џуде Фолкмана (1933-2008). Он је спекулисао да тумори, да би се развијали, морају имати способност креирања властитих крвних судова или ангиогенезу. Ако је Фолкманова хипотеза тачна, раст тумора може зауставити хемикалија која инхибира развој крвних судова. Таква хемикалија је названа ангиостатин. Фолкман је открио ангиостатин случајно тако што су узорци које је истраживао постали заражени гљивицом. Дакле, у линији са Пастеровим размишљањем, шанса (гљивична инфекција) одиграла је мању улогу од развоја нове теорије (туморска ангиогенеза).
Физичар Макс Делбрук сматрао је да је за
научна открића необично важан принцип
„ограничене неспретности”. Сличан
термин користио је биолог Салвадор
Лурија: „контролисана неспретност”.
У анализи серендипности на бази индивидуалних опсервација Јакуб се ограничио на два фактора, опсевациону рутину и научне инструменте (табела 2). Оба фактора могу да утичу на индивидуалне перцепције научника. На примјер, Вилијам Рамзи (1852-1916), хемичар познат по открићу племенитих гасова, 1912. године демонстрирао је откриће тако што је кроз гасове пуштао струју да покаже њихове вивидне боје. Али само је француски инжењер Жорж Kлод (1870-1960) од 500 људи присутних на демонстрацији дошао на идеју неонске сијалице.
Слично, многи научници су истраживали узроке пептичног улцера али само су Робин Ворен и Бари Маршал открили да је узрок улцера бактерија Helicobacter pylori. Ове двије епизоде показују да су само ријетки научници и њихове опсервационе рутине пријемчиви за феномен серендипности.
Опсервационе рутине често су под утицајем инструмената које научници користе (табела 2). Дешава се да развој нових инструмената игра значајну улогу у генези серендипности. На примјер, многи инструменти су конструисани или рафинирани независно од научних теорија. На примјер, астрономи Валтер Баде (1893-1960) и Фриц Цвики (1898-1974) предвидјели су постојање пулсара (ротирајуће неутронске звијезде) 1934. године. Први пулсар регистровала је Џоселин Бел Барнел 28. новембра 1967. године.
Слично, Георгиј Гамов (1904-1968) предвидио је космичко позадинско зрачење 1948. године. Да позадинско зрачење заиста постоји показали су Арно Пензијас и Роберт Вилсон, случајним открићем 1964. године, које нису знали да објасне. За откриће су добили Нобелову награду. Дакле, у оба случаја било је неопходно развити довољно софистициране инструменте да би се ранија теоретска предвиђања, којих корисници инструмената нису били свјесни, могла потврдити.
Научници који имају широку мрежу
сарадника пријемчивији су за генезу
серендипних открића једноставно зато
што имају на располагању далеко ширу
мрежу информација него њихове колеге
са мањим бројем сарадника.
У феноменима серендипности експерименталне грешке играју важну улогу (табела 2). Физичар Макс Делбрук (1906-1981) сматрао је да је за научна открића необично важан принцип „ограничене неспретности”. Сличан термин користио је биолог Салвадор Лурија (1912-1991): „контролисана неспретност”. У оба случаја ради се о ненамјерном генерисању неочекиваних резултата или аномалија, које су резултат експерименталних грешака.
Накнадна интерпретација аномалија открива серендипну природу открића. У историји науке добро је познато да су многа открића резултат експерименталних грешака. Од Флеминговог (1881-1955) открића паницилина, преко Бекерелове (1852-1908) детекције радиоактивности до Галванијеве (1737-1798) и Волтине батерије (1745-1827) и многих других.
Социјална структура научних заједница или мрежа може да игра значајну улогу у генерисању или чак дестимулацији серендипних открића (табела 2).
Научници који имају широку мрежу сарадника пријемчивији су за генезу серендипних открића једноставно зато што имају на располагању далеко ширу мрежу информација него њихове колеге са мањим бројем сарадника. На примјер, Пензијас и Вилсон су могли разумјети откриће позадинског зрачења тек након што су консултовали физичаре. Поред размјене информација, важну улогу у генерисању серендипних открића има и тимски рад. Велики експериментални физичар и нобеловац Патрик Блакет (1897-1974) критиковао је колеге који остају херметички затворени унутар специјалистичких експерименталних техника које донекле ограничавају видике и дестимулишу серендипност. Посљедица је да херметички затворени велики научни тимови често пропуштају шансе да искористе серендипност.
Kомбинаторика серендипности
Сљедећи аналитички корак за Охида Јакуба био је да анализира типове серендипности (табела 1) у свјетлу механизама серендипности (табела 2) путем мапирања. Анализа је показала да су ова два параметра независна један од другог. Онда се Јакуб упустио у комбинаторику да би типологију серендипности развио даље. На примјер, могуће је класификовати механизме на бинарни начин као што показује табела 3.
Табела 3. Kомбинаторика типова и механизама серендипности према Јакубу
Свака ћелија у табели 3 је обиљежена у смислу присуства (код 1) или одсуства (код 0). Тако на примјер тип у ћелији 1 посједује четири димензије (1,1,1,1) и представља „идеални” тип, док тип у шеснаестој ћелији (0,0,0,0) нема ниједну димензију. Парови ћелија 4 и 13 су поларни типови, али нису екстремни као парови ћелија 1 и 16. Унутрашње ћелије 6, 7, 10 и 11 би се могле описати као најмање екстремне зато што се разликују од осталих за не више од двије димензије, иако су можда емпиријски најчешће.
Охид Јакуб сматра да је 16 типова механизама за 4 врсте серендипности (64 форме!), можда, превише и отворен је за редуковање на прагматичан начин. Међутим, његова анализа свакако представља први озбиљни корак да се серендипност детаљно анализира и прецизно установе типови и механизми серендипности.
Импликације
Импликације Јакубовог рада изузетно су значајне за научно планирање и научну политику. Финансијери научних истраживања, како јавни тако и приватни, желе да подробно разумију механизме који стоје иза научних открића. Боље разумијевање ових механизама ће свакако побољшати ефикасност улагања новца у научне пројекте.
Британски нобеловац Питер Медавар
критиковао је начин саопштавања
научних резултата у научним часописима
који изгледа као договорено претварање.
Наиме, прихваћена пракса јесте да се
резултати саопштавају на „објективан”
начин који потпуно занемарује социолошке
аспекте научноистраживачког рада.
С друге стране, Јакубов рад има важне импликације за филозофију науке. Могуће је да неки филозофи науке донекле идеализују процес научних открића кроз покушаје да детаљно и ригидно дефинишу научни метод. Овим се социолошка страна науке која често има елементе непредвидљивости игнорише. Британски имунолог и нобеловац Питер Медавар (1915-1987) критиковао је начин саопштавања научних резултата у научним часописима који изгледа као договорено претварање. Наиме, прихваћена пракса јесте да се резултати саопштавају на „објективан” начин који потпуно занемарује социолошке аспекте научноистраживачког рада.
Слично Медавару, писац научне фантастике Исак Асимов (1920-1992) сматрао је да је ријеч „еурека”, уобичајени синоним за научно откриће, претјерана идеализација. Далеко реалистичнији коментар када су научници на трагу неког открића јесте збуњено „Хм?”, које је у линији са феноменом серендипности. Методолошки „хаос” који стоји иза 64 форме серендипности у табели 3 даје, донекле, за право Паулу Фејерабенду (1924-1994), филозофу науке, који је заговарао тезу епистемолошке анархије – научни метод као такав не постоји.
(У есеју су кориштени подаци, табеле 1-3, и неке информације у тексту) из недавног рада Охида Јакуба објављеног у часопису Research Policy по принципу отвореног приступа, CC BY 4.0).
