Sådan opstår store videnskabelige opdagelser
Paradigme-teorien er en teori om, hvordan videnskabelig udvikling foregår. Den siger, at videnskabelige genier engang imellem dukker op og vender op og ned på videnskaben.

Da Charles Darwin fremlagde sin evolutionsteori, ændrede det biologien. Inden for Darwins paradigme, har forskere opdaget, at vores hjerner og kroppe stadig er tilpasset livet i stenalderen. (Foto: www.shutterstock.com)

 

Hvis du gerne vil være et videnskabeligt geni, er det en god idé, at du kender ordet 'paradigme'.

Einstein, Newton og Darwin bliver husket i dag, fordi de skabte nye paradigmer. Det gjorde de ved at tænke ud af boksen og komme med en helt ny forklaring på, hvordan verden i virkeligheden hænger sammen.

Det astronomiske geni Nicolaus Kopernikus skabte også et nyt paradigme. Det skete, da han i 1500-tallet opdagede, at Jorden kredser om Solen. Paradigmet ændrede fuldstændig videnskaben om verdensrummet. For før opdagelsen troede man, at Solen kredsede om Jorden.

»Et paradigme opstår, når nogen gør en forbilledlig opdagelse, der er så stor, at alle andre videnskabsfolk må indrette deres forskning efter den. Man kan sige, at et paradigme er kernen i en videnskab,« siger professor i filosofi ved Københavns Universitet, Finn Collin, der har forsket i paradigme-teorien.

Paradigmer er rum med helt bestemte tanker

Et paradigme er ligesom et rum. Et rum, hvor man kun kan tænke på én bestemt måde. Når du og andre videnskabsfolk går ind i det, bliver I med det samme enige om, hvordan verden hænger sammen. Alle er så enige, at I ikke kan forestille jer, at der skulle være andre rum, hvor man kan tænke anderledes.

Men hvis du får en idé, der skaber et sæt tanker, der kan fylde et nyt rum – altså skabe et nyt paradigme – vil du blive husket som et geni. Desværre er der en sur røv i guldkornene: Det er sindssygt svært at skabe et nyt paradigme.

Astronomi-geniet Nicolaus Kopernikus er et godt eksempel på, hvor vildt meget, du skal tænke ud af boksen.

Vi troede at Jorden var Universets centrum

Astronomerne før Kopernikus havde i mange hundrede år noteret, hvordan solen, stjernerne og planeterne bevægede sig hen over himlen. De fandt ud af, at der var nogle klare mønstre i, hvordan planeterne og månen opfører sig.

Ud fra de mønstre, indrettede de tids-systemet med månederne og årets gang. Der var dog et problem. Beregningerne passede aldrig helt præcist. Der var en masse tilfælde, hvor man ikke kunne forudse, hvordan planeterne ville opføre sig. Den salgs umiddelbart uforklarlige afvigelser kalder man i paradigmeteorien for 'anomalier'.

Astronomerne vidste ikke, at beregningerne var upræcise, fordi de gik ud fra, at hele universet drejede sig om Jorden. I stedet for at tænke ud af boksen, forsøgte de at tilpasse deres observationer til deres verdensbillede.

»Sådan er det, før et nyt paradigme opstår. Videnskabsfolkene holder fast i deres gamle paradigme. Inden for det, finder de forklaringer på, hvordan anomalierne opstår,« siger Finn Collin.

Paradigmer opstår, når teorien ikke passer til virkeligheden

Astronomerne kom frem til en noget speciel forklaring på, at planeternes baner var uforudsigelige: De vurderede, at Månen, Solen og planeterne ikke bare kredser om Jorden i én bane. I deres egne baner kredsede de også i mindre baner – såkaldte 'epicykler'. Det lyder indviklet, men på tegningen til højre er det forklaret.

På et tidspunkt blev videnskabsfolkene nødt til at lave epicykler i epicyklerne (se tegning). Ellers kunne de ikke forklare anomalierne.

»Men på et tidspunkt er der så mange anomalier, at folk ser sig om efter en anden måde at opfatte tingene på. Det er dér, der opstår et nyt paradigme: Når man kommer ud for tilpas mange tilfælde, hvor virkeligheden og teorien ikke hænger sammen,« fortæller Finn Collin.

Videnskabelige genier er unge

Kopernikus tænkte, at der var alt for mange anomalier i hans himmel-observationer. Så fik han en idé.

Han lavede beregningerne igen – men denne gang placerede han Solen i centrum for planetsystemet. Pludselig passede observationerne meget bedre.

»Det har altid været de unge, der var i stand til at skabe nye paradigmer. Et nyt ungt lyst hoved opdager en teori, som skaber et helt nyt syn på hans forskningsdisciplin,« siger Finn Collin.

Genier skaber nyt syn på videnskaben

Det er mange hundrede år siden, Kopernikus gjorde sin vilde opdagelse. Men historien om den ligner alle de andre historier om, hvordan videnskabelige genier kan komme og ændre vores syn på verden.

Det gjorde Newton, da han opdagede tyngdeloven. Det gjorde Darwin, da han opdagede evolutionsteorien. Og det gjorde Einstein, da han fandt sin relativitetsteori.

Alle de geniale opdagelser skabte et helt nyt syn på videnskaben. Og alle blev de i løbet af nogle årtier forbilleder for de nye generationer af forskere.

Fakta

Ordet 'paradigme' bliver i dag brugt af andre folk end videnskabs-filosoffer. Og de bruger det om andre emner end videnskabshistorie. Politikerne i Lyngby-Taarbæk Kommune mener for eksempel, at de har indført et ’nyt paradigme’. De har nemlig besluttet, at kommunens ældre nu skal være aktive i hverdagen. Paradigme-teoriens far, Thomas Kuhn, ville ikke mene, at det er et paradigmeskift. Det har nemlig ikke noget at gøre med nybrud i naturvidenskaben.

Hver gang, dét er sket, er der opstået et brud mellem to paradigmer:

  • Det gamle paradigme, som bliver hyldet af de gamle professorer, der altid har tænkt inden for dets rum.
     
  • Det nye paradigme, som de unge forskere arbejder inden for. De unge kan tænke nyt. For de befinder sig i det nye paradigmes rum. Det betyder, at de kan fremlægge en masse nye resultater.

Efterhånden overbeviser de mange gode resultater også alle de andre videnskabsfolk om, at det nye paradigme er det bedste.

Derfor kom mennesket til Månen

Heldigvis havde Kopernikus nogle unge kollegaer, der turde støtte ham og gøre op med det gamle paradigme og i stedet tilslutte sig det nye. Var det ikke sket, ville vor tids udforskning af rummet have været umulig.

Man fik et helt andet billede af universets struktur og de kræfter, der hersker i det. I det gamle paradigme troede man for eksempel ikke, at Månen eller de andre himmellegemer havde tyngdekraft. Så det var med udgangspunkt i Kopernikus' paradigme, at det i 1960erne blev muligt at lave de meget præcise beregninger, som betød, at astronauten Neil Armstrong kunne gå en tur på Månens overflade.

Det havde været umuligt, hvis astronomerne stadig brugte det gamle paradigme og dets forestillinger om hvilke kræfter, der hersker imellem himmellegemerne.

Gamle professorer var oprørte over paradigme-teorien

Forskere over hele verden anerkender i dag, at der findes videnskabelige paradigmer. Men Finn Collin er så gammel, at han kan huske, da det ikke var sådan.

Han var filosofi-studerende, da paradigme-teorien kom til Københavns Universitet i 1960'erne.

Filosofiprofessorerne havde fået fingrene i bogen 'Videnskabelige revolutioners struktur'. Det var i den, videnskabsteoretikeren Thomas Kuhn (1922-1996) beskrev paradigmeteorien.

»I dag er det næsten umuligt at forestille sig, hvor stor furore Thomas Kuhns bog skabte. Den forsøgte nemlig at ændre den måde, man traditionelt havde betragtet naturvidenskabernes historiske udvikling,« fortæller Finn Collin.

Troede at videnskaben udviklede sig løbende

Før Thomas Kuhn præsenterede paradigme-teorien, forestillede videnskabsfilosofferne sig, at videnskaben udviklede sig på en anden måde. Nemlig fremadglidende.

Da Albert Einstein skabte sin relativitetsteori, ændrede han fysikken. Både Einstein og Darwin fandt en ny måde at se på deres videnskabsområde. Og med et nyt blik på tingene, kom der nye videnskabelige resultater. Læs mere om dette i sidehistorien efter artiklen. (Foto: <a>xdrew</a> / <a>Shutterstock.com</a>)

De forestillede sig, at

  • én videnskabelig opdagelse
  • inspirerede til en anden,
  • der inspirerede til en tredje osv.

Vores viden om verden voksede derfor hele tiden, fordi den ene opdagelse hjalp den næste på vej. Finn Collins lærere anerkendte, at Nicolaus Kopernikus havde gjort en kæmpe stor opdagelse. Men de mente ikke, at han med sine tanker havde skabt et helt nyt rum at tænke i. I stedet var Kopernikus' opdagelse en naturlig viderebygning på al den forskning i universet, som videnskabsmændene før ham havde lavet

Paradigme-teorien: Udviklingen sker i revolutioner

Ifølge paradigmeteorien udvikler videnskaben sig ikke glidende. I stedet sker al videnskabelig udvikling i store ryk – paradigmeskift. Når der opstår et paradigme, sker det, fordi der foregår en videnskabelig revolution.

»Den tanke var professorerne meget fremmed,« husker Finn Collin.

Kuhn: Paradigmer handler kun om naturvidenskab

Nu tænker nogen måske, at Finn Collins oplevelse med de gamle professorer faktisk ligner den situation, som vi ved, kendetegner overgangen til et nyt paradigme.

Så skabte Thomas Kuhns paradigme-teori i sig selv et nyt paradigme?

Nej, ville Kuhn svare. Paradigmer opstår nemlig kun inden for naturvidenskabelige discipliner. Og paradigmeteorien er opstået på et humanistisk fag – filosofi. Den er altså ikke naturvidenskabelig, som for eksempel Newtons love om tyngdekraften.

»Kuhn siger, at paradigmeteorien ikke kan bruges på humaniora og samfundsvidenskab. Kun på naturvidenskaberne.«

»På humaniora sker der nemlig hele tiden store gennembrud. Der er hele tiden nye teoretikere, som bidrager med et nyt syn på forskningen. Det ene øjeblik skal humanister forske ud fra Foucaults teorier, og det næste øjeblik ud fra Derridas.«

Fakta

Eksempler på paradigmeskift: - Maxwells opdagelse af de elektromagnetiske bølger. - Opdagelsen af pladetektonik som en forklaring på store geologiske ændringer. - Overgangen fra Maxwells elektromagnetiske verdensbillede til Einsteins relativistiske verdenssyn. - Udviklingen af kvantemekanikken, som afløste den klassiske mekanik på mikroskopisk plan.

»Desuden kan kollegaer på humaniora bekende sig til forskellige teoretikere på samme tid. I et paradigme er der derimod kun én overordnet måde at tænke på,« siger Finn Collin.

Humanister elsker paradigmer

Utroligt nok er det alligevel forskere fra samfundsvidenskab og humaniora, der især taler om paradigmer.

»Det er ironisk, at netop humanister og samfundsvidenskabsfolk faktisk er dem, der er mest begejstrede for paradigme-teorien.«

»En forklaring kan være, at de bruger den til at markere sig selv i det akademiske terræn: 'Hvis I andre ikke synes om det, jeg siger, så er det fordi, jeg forsker inden for mit eget paradigme, som I slet ikke kan forstå',« siger Finn Collin.

Naturvidenskabsfolk er ligeglade

Naturvidenskabsfolkene – som paradigme-teorien rent faktisk blev udviklet til – er derimod ikke så interesserede.

»Og det er egentligt ikke så mærkeligt. Vi kan se, at paradigmer skifter med flere hundrede års mellemrum. Så i forskernes hverdag og inden for det enkelte menneskes liv, fylder paradigmeskift ikke ret meget.«

»Men vi skal alligevel interessere os for paradigmer, fordi de hjælper os til at forstå, hvordan naturvidenskaben udvikler sig,« siger Finn Collin.

Efter at de første chok blandt 60'ernes filosoffer havde lagt sig, begyndte de at undersøge Kuhns paradigmeteori nærmere. Flere og flere indså, at Kuhn faktisk havde ret:

Videnskaben har udviklet sig igennem revolutioner. Revolutioner, som opstår, når et videnskabeligt geni gør en stor opdagelse, der skaber et nyt paradigme.

Paradigmeskift

To af videnskabshistoriens største berømtheder – Einstein og Darwin – står bag hvert deres paradigmeskift:

  • Da Albert Einstein skabte sin relativitetsteori, ændrede han fysikken. Teorien sagde blandt andet, at fænomenet 'tyngdekraft' i virkeligheden skal forklares på en helt anden måde, end Isaac Newtons havde gjort 250 år tidligere
  • Da Charles Darwin fremlagde sin evolutionsteori, ændrede det biologien. Darwins teori betød, at biologer begyndte at se dyr, planter og mennesker som led i en evolutionær udvikling, der har fundet sted i millioner af år. Før paradigmeskiftet troede man, at alle dyre- og plantearter altid havde set ud, som de gør i dag.

Både Einstein og Darwin fandt en ny måde at se på deres videnskabsområde. Og med et nyt blik på tingene, kom der nye videnskabelige resultater.

  • Forskere, der i dag arbejder inden for Einsteins paradigme, har bygget den gigantiske protongenerator CERN og fundet Higgs-partikel.
  • Forskere, der i dag arbejder inden for Darwins paradigme, har opdaget, at vores hjerner og kroppe stadig er tilpasset livet i stenalderen.

På et tidspunkt opstår der nok nogle nye paradigmer inden for fysikken og biologien. Men dem kan vi ikke forestille os i dag. De kræver nemlig, at vi ser videnskaberne på en grundlæggende ny måde.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud