Ранние научные теории, объясняющие такие базовые явления, как гравитация, горение и движение молекул в воде, сосредоточивались на предполагаемых внутренних свойствах, а не на внешних факторах. Это вводило в заблуждение многих известных философов и учёных, от Аристотеля до шотландского ботаника Роберта Брауна.
Новое исследование, проведённое группой психологов, показало, что такая тенденция действительно характерна для истории науки. Авторы статьи пришли к выводу, что эти ошибки были обусловлены когнитивными ограничениями как у учёных, так и у людей, не занимающихся наукой, которые препятствовали открытиям и формировали траекторию развития научных теорий на протяжении тысячелетий.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, было проведено исследователями из Эдинбургского университета и Нью-Йоркского университета.
«Ранние научные теории в разных областях имеют общую черту: они слишком сосредоточены на встроенных особенностях и недостаточно учитывают взаимодействие с окружающей средой», — объясняет Закари Хорн, преподаватель психологии в Эдинбургском университете и ведущий автор статьи. «Эта предвзятость присутствует на протяжении всей истории науки, и её «отпечатки пальцев» можно увидеть даже среди учёных сегодня».
Хорн и другие авторы статьи, профессор психологии в Нью-Йоркском университете Андрей Чимпиан и докторант Мёрт Кобас, указывают на ранние теории гравитации как на доказательство систематической «предвзятости к внутренним свойствам» в начальных попытках учёных объяснить явления.
Средневековые учёные предполагали, что при броске объекту передаётся внутренний «импульс» — предполагаемая субстанция внутри объекта, которая поддерживает его движение до тех пор, пока этот импульс не иссякнет. Когда субстанция исчерпывается, объект просто падает на землю. В XVII веке Галилео Галилей и Исаак Ньютон заменили эту теорию, точно продемонстрировав, что объект будет продолжать движение по прямой с постоянной скоростью, если на него не действует внешняя сила.
«Некоторые из наиболее значительных достижений стали возможны благодаря научной изобретательности, но наши когнитивные процессы, которые предпочитают объяснять явления с точки зрения их внутренних свойств, а не внешних факторов, исторически замедляли научные открытия», — отмечает Чимпиан.
В своём исследовании авторы опросили историков науки в США, Канаде и Великобритании и попросили их привести примеры крупных переходов в истории науки. В частности, их попросили перечислить первоначальное объяснение наблюдения, а также последующее объяснение того же наблюдения.
Ответы были закодированы как «внутренние» или «внешние» докторантами, прошедшими обучение в области философии науки. Результаты показали, что подавляющее большинство из почти 80 примеров, перечисленных историками, были сосредоточены на внутренних свойствах в их первоначальных объяснениях. В то же время последующие объяснения тех же явлений показали меньшее количество такой предвзятости.
Например, в 1827 году шотландский ботаник Роберт Браун изучал структуру пыльцевых зёрен. Под микроскопом зёрна казались быстро движущимися, когда они были взвешены в воде. Браун и другие биологи того времени предположили, что движение этих зёрен обусловлено «жизненной силой», присутствующей в живой материи. Однако, когда Браун продолжил свои рассуждения, он заметил несоответствия между объяснением и данными, что указывало на то, что явление было вызвано не внутренним фактором.
Десятилетия спустя другие учёные правильно определили невидимый — и внешний — фактор, объясняющий это движение: быстро движущиеся молекулы в окружающей воде, сталкивающиеся с пыльцевыми зёрнами, что вместе составляет основу того, что сейчас известно как «броуновское движение».
Эти выводы привели авторов PNAS к другому вопросу: присутствует ли эта предвзятость, обнаруженная среди самых выдающихся учёных в истории, также среди учёных и людей, не занимающихся наукой, в XXI веке? Другими словами, возможно ли, что учёные и люди, не занимающиеся наукой, в XXI веке также подвержены этим когнитивным ограничениям, когда дело доходит до их теорий о научных явлениях?
Чтобы изучить это, исследователи провели серию экспериментов с практикующими учёными, взрослыми людьми, не занимающимися наукой, и детьми (в возрасте 5–9 лет). Они предоставили новичкам и учёным реальные научные наблюдения, с которыми оба не были знакомы, и попросили их объяснить, почему эти явления произошли.
Например, детей просили объяснить, «почему молоток упал с той же скоростью, что и перо на Луне», в то время как взрослых, не занимающихся наукой, просили объяснить присутствие осадка в дистиллированной воде после её кипячения. Учёным задавали более сложные вопросы, например, почему головастики ядовитой лягушки-древолаза не ядовиты или почему незнакомая планета теряет массу с течением времени или имеет магнитосферу определённого размера.
Объяснения затем были закодированы для определения того, были ли они сосредоточены на внутренних свойствах или внешних взаимодействиях. Как и в случае с учёными прошлого, первоначальные теории как современных учёных, так и людей, не занимающихся наукой, придавали слишком большое значение внутренним свойствам в своих объяснениях.
Эти тенденции демонстрируют сложность научного исследования — нашего наиболее успешного эпистемологического предприятия, а не неспособность учёных, отмечают авторы статьи. Это трудность, которая могла повлиять на наших величайших мыслителей как в прошлом, так и в настоящем.
«Путь от первоначальных объяснительных интуиций к зрелому научному пониманию редко бывает прямым», — пишут авторы в своём заключении. «Эта работа показывает, что одним из систематических источников отклонений может быть сама наша когнитивная архитектура — основные ограничения обработки информации, которые определяют, как мы сначала пытаемся осмыслить незнакомые явления. Понимание этих ограничений имеет решающее значение не только для развития когнитивной науки, но и для улучшения методов подготовки будущих поколений учёных».