03 juli 2007

Angående fysik och biologi och andra vetenskaper

Detta inlägg är tillkommet som en respons på och en vidareutveckling av ett intressant inlägg av Felicia Gilljam alias furiku – som i sin tur var inspirerat av ett inlägg på bloggen Pharyngula.

Ursprungsinlägget handlade om hur astronomer på en konferens tyckte det var naturligt att hålla föredrag om liv i universum samtidigt som de fann tanken på biologer som diskuterade svarta håls natur absurd, och om hur styvmoderligt biologin blev behandlad inom science-fiction i jämförelse med fysiken. Science-fiction-delen lämnar jag gärna därhän – men resonemanget, som vidareutvecklas av furiku, om att vissa vetenskapsområden allmänt anses vara lite bättre än andra (och vars representanter i vissa fall anser sig vara lite förmer än andra) är intressant.

Förenklat tycks dessa hierarkier följa dels en matematikgradient – ju matematikintensivare desto högre status har vetenskapsområdet – och dels ett traditionellt reduktionistisk vetenskapsideal (och där gäller snarare att ju mindre saker man pysslar med desto högre status). Kvantfysik har högre status än biologi, som har högre status än samhällsvetenskap etc.

Om denna värdering kan man ju tycka vad man vill – personligen tror jag nog att en sådan indelning snarare återspeglar situationen som den såg ut för en 20-30 år sedan. Status är nog framförallt kopplat till var vetenskapen gör stora framsteg – vilket idag kanske främst sker inom biologiområdet (som tidigare var ett relativt outvecklat område i jämförelse med de andra naturvetenskaperna). Upprättelse alltså till biologerna (hävdar jag som är partisk).

Men egentligen, vilket är också är det egentliga temat för denna bloggpost – tycker jag att hela indelningen i vetenskapsområden ibland kan vara något oegentlig. Det går ingen naturlig gränslinje mellan biologi, kemi och fysik – mer än den imaginära gränslinje som vi människor själva har inrättat. Inom dessa vetenskapsområden sker en vidare uppdelning; biologin delas in i botanik, ekologi, mikrobiologi, genetik, epigenetik, molekylärbiologi etc. Varje sådan uppdelning är praktiskt motiverad på grundval av olika studieobjekt och kanske olika metodval – det är svårt att kunna allt och därför rationellt att som vetenskapsman vara expert på ett mycket litet område.

Men indelningen skapar också lätt mentala blockeringar och alltför snävt avgränsade vetenskapsområden riskerar alltid att stagnera. Denna uppdelning resulterar också i att de områden som är sämst utforskade ofta är de som ligger på gränsen mellan de olika områden – anledningen till att biologi sällan härleds från fysiska grundprinciper beror inte på att den är svår att härleda från fysiska grundprinciper utan på att de flesta av oss inte är vana att härleda eller att studera hur biologi härleds ifrån fysiska grundprinciper.

(Ja, ja - OK detta är förstås liksom de flesta sanningar en med modifikation – mikroorganismer tycks t.ex. främst styras av enkla fysiska och kemiska grundprinciper och deras beteenden förklaras ofta utifrån sådana grundprinciper, och så finns ju områdena biokemi och biofysik också – men jag återkopplar ju till furikus bloggpost här så jag tar mig lite retoriska friheter...).

Jag tror hursomhelst inte på att man ska hålla sig till sitt eget vetenskapsområde. – Tvärtom – ju mer man lägger näsan i blöt desto bättre! Naturligtvis förespråkar jag inte att man som biolog helt opåläst ska ge sig in i och diskutera svarta håls natur – jag menar bara att man inte ska ha överdriven respekt för att ge sig på något sådant. Kanhända gör man bort sig – men kanhända kan man bidra med lite nya tankegångar. Vetenskapshistorien är full av exempel på folk som kunnat göra stora framsteg just eftersom de har bytt vetenskaplig bana och kunnat tillämpa sina metoder inom ett annat fält som kört fast.

Mer tvärvetenskap har varit länge varit en forskningspolitisk målsättning i Sverige - men frågan är om detta resulterat i att mer tvärvetenskap eller rätt sorts tvärvetenskapliga projekt har finansierats? Den bästa tvärvetenskapen är nog den som uppstår organiskt, underifrån - när forskarna själva identifierar ett behov av att samarbeta över ämnesgränserna och gör det. (Det är ett ämne som nog kan vidareutvecklas i fler bloggposter.)

Och för att runda av inlägget kan jag ju exemplifiera med den i mitt tycke bästa definitionen av liv – upprättad, inte av en biolog, utan av Erwin Schrödinger utifrån termodynamikens andra grundsats som (ungefär) ”ett system som upprätthåller eller minskar sin egen entropi genom att importera negativ entropi”.

Andra bloggar om: , , , , , ,

17 kommentarer:

Z sa...

Har en liten fysikalisk definition av liv, stulen från farsan:

Det som kan sträva mot en högre lägesenerginivå. (hoppa, klättra, etc)

Det mesta i universum "faller" annars i energinivå.
Även vulkanutbrott, som går "uppåt" tycker jag är exempel på detta; orsakat av ett stort tryck.

rasmussenanders sa...

Spännande blog du har! Är du forskare eller doktorand i Uppsala (eller har du kanske ett riktigt jobb)?

Vilket är ditt område?

Harald Cederlund sa...

z: din farsas definition av liv exkluderar ju allt liv som inte kan röra sig (vilket trots allt är en hel del livsformer) - så jag tycker du ska be honom fundera på det där med entropin istället... :)

rasmussenanders: Vad menar du med det där? Att forskare inte är ett riktigt jobb?

Forskare är jag hursomhelst (åtminstone så länge pengarna räcker till) - på Sveriges Lantbruksuniversitet i Uppsala. Fokus på forskningen är mest på mikrobiell nedbrytning av bekämpningsmedel i mark och alldeles särskilt i banvallar.

Z sa...

Harald
Vilket liv menar du inte rör sig?
Allting växer väl?

Saven pumpas väl ständigt uppåt i ett stillastående träd?

Harald Cederlund sa...

Det finns ju rätt så många mikroorganismer som inte har någon motilitet - deras strategi är istället att eftersom de är så små sprids de överallt iallafall. De låter sig passivt och slumpmässigt transporteras till positioner med högre och lägre lägesenergi.

- Kanhända eftersom de hört talas om (den förvisso omdiskuterade) grundbulten inom mikrobiell ekologi: "everything is everywhere, but, the environment selects"?

Z sa...

Jo, det är nog helt sant att de slumpmässigt låter sig transporteras mot högre eller lägre lägesenergi.

Men (jag är en envis j-censur,
INUTI dessa mikroorganismer råder väl forfarande någon rörelse, avknoppning, osmos o dyl?

Rätta mig om jag har fel. Vet egentligen inte mycket om dessa små liv.

Aleph_Minotauren sa...

Z: Jo, jag tycker din pappas definition är intressant. Han menar knappast bara rörelseförmåga, utan alla slags processer som strävar mot högre energinivåer. Trial and error-principen har inte bara biologisk giltighet vid naturligt urval (evolution), utan lär vara grundläggande för alla biologiska processer. Se t.ex. Jaques Monods bok "Slump och nödvändighet".

Tillägg sa...

Jag kan dock förtydliga att trial and error-processer inte funkar oberoende av termodynamikens andra lag (entropi).

Tillägg 2 sa...

Suck... Jag tar tillbaka mina två föregående inlägg (och gnisslar tänder över avsaknad av redigeringsfunktion). Mitt resonemang har inget med Z:s definition att göra. Nobelpristagaren Monods bok är dock mkt läsvärd.

Z sa...

Aleph:

Jag ruvar på en bloggpost om en eventuell fysikalisk definition på liv. Ska nu läsa den som Harald refererar till, om entropi.

Harald Cederlund sa...

Det där med livsdefinitionen väckte visst ett visst intresse - (vilket ju är ganska naturligt - hur vi väljer att definiera liv är ju mycket intressant...)

Viktigt att tänka på är att en bra definition både måste inkludera allt vi vill räkna som levande såväl som exkludera det vi inte vill räkna som levande.

När det gäller det där med lägesenergin så kan jag gå med på att den i princip inkluderar mikroorganismer som inte har någon motilitet men som tillväxer (dvs. delar sig)- men hur är det med celler som inte delar sig frågar jag mig? Måste man tillväxa för att leva? Här räddas definitionen dock av det lilla ordet "kan" - det finns en potential för att förändra sin lägesenergi... OK :)

Men sedan har jag ytterligare en invändning mot lägesenergidefinitionen: den inkluderar en del saker som vi ju rimligtvis inte skulle räkna som levande i normala fall men som kan röra sig mot en högre lägesenerginivå - ett exempel är kvicksilver i en termometer.

När det gäller att använda "högre energinivå i allmänhet" så inkluderar det ju i princip all materia vi känner till. Stenar ökar sin energinivå när de ligger ute i solen.

Det som utskiljer de levande är att de kan använda energin för att bygga upp sig själva och motverka sitt eget sönderfall - eller med andra ord minska eller upprätthålla sin egen entropi - dvs importera negativ entropi.

Ska tilläggas också att jag inte har läst Schrödingers bok - jag bara tilltalas av hans definition.

Z sa...

Ang. kvicksilver i en termometer, så är det trycket som pressar på.

Stenar som ligger ute i solen: ligger ;)
De tar inte upp sin egen energi.

Vattenångan som stiger (synpunkt från min blogg) är också i högsta grad på verkad av ett tryck.

Vad är det som puttar på då man hoppar upp på en stol? Eller äter?

Negativa-entropi-definitionen låter väldigt intressant, och verkar stämma

men eftersom entropi är oordning och inte något fysikaliskt i sig, var jag ute efter en definition som vi lätt kan definiera omkring oss.

Harald Cederlund sa...

Vad är det då för fysikalisk skillnad menar du mellan kvicksilver som stiger i en termometer och saven som stiger i ett stillastående träd?

Z sa...

Saven måste stiga till samma höjd oavsett väderlek och tryck, medan kvicksilvret, så att säga, bara följer med trycket.

Ulrika sa...

Att olika vetenskapsområden ses som olika fina har jag själv erfarenhet av. Har stött på många matematiker som verkar se ner på eller fnysa åt numerisk analys (som jag själv forskar inom). Det anses inte lika fint som "riktig" matte. :) Tråkigt. Området är ju mycket intressant och det behövs lika mycket teoriutveckling inom numerisk analys som inom mer renodlad teoretisk matematik.

Lunken sa...

Kul blogginlägg Harald. Klart tänkvärtt... speciellt för oss biologer med intresse för fysik.

Ang kvicksilvret så är det väl temperaturexpansionen som gör att det stiger? Trycket inne i en termometer är väl väldigt lågt i fårhållande till lufttryck, fingertopsstryck och grupptryck? ;-)

Lite irriterande att Firefox bråkar med kommentarsfunktionen... Go Wordpress ;-)

Harald Cederlund sa...

Ja, och i trädets fall så är det ju främst kapillärkrafter och vattenpotentialer det handlar om - en ganska tydlig fysikalisk skillnad således - men knappast grund för att döma det ena som levande och det andra som ickelevande.

Och när det gäller wordpress kontra blogger vågar jag inte riktigt uttala någon uppfattning eftersom jag än så länga bara provat blogspot. (Men jag såg att wordpress hade en importfunktion för bloggerbloggar så jag kanske borde överväga en flytt?)