Муҳим кашфиётлар: ички ва ташқи томон

Кашфиётлар муҳимлиги қандай баҳоланиши, муҳимлик кашфиётнинг ташқи томони эканлиги ва изланувчи ташқи томон эмас ички томонга урғу бериши афзаллиги ҳақида.

Дастлабки чоп санаси: 2023 йил 31 Март

Атрофга назар солсангиз, кўпчилик нарса кашф қилинган: шаҳарда оёқ остидаги асфалтдан бошлаб чекка қишлоқда лойдан қурилган уйлар ва улардаги лой ғишт. Барча фанларнинг асоси бўлган ва кундалик ишлатадиган оддий рақамлар ҳам кашф қилинган. Рақамлар каби ҳаётимизга сингиб кетган кашфиётлар табиатдан берилгандек туйилади, худди дарёдаги сув каби. Ваҳоланки ҳаётга сингганлик даражасидан қатъий назар, кашфиётлар одамзод ақл маҳсули. Улар аждодларимиз, биздан олдинги олим ва изланувчилар меҳнати меваси.

PhD мактабида “мен қилаётган кашфиёт, умуман мен қилаётган изланиш муҳимми” деб ўйлаб қоладиган вақтларим бўларди. Бу постда шу каби саволларга ўз фикримни ёзаман. Шу орқали олдинги постда “Нодир қилган кашфиёт муҳимми” деган саволга ҳам жавоб бераман.

Ўзи қайси кашфиёт муҳим? АҚШдаги энг нуфузли илмий журналлардан бири Scientific American 1913 йилда худди шу саволга жавоб қидирган. Журнал таҳририяти муҳимлик даражасига бир тўхтамга келолмай журнал ўқувчиларига юзланишган. 1913 йил 5 Июл ойидаги нашрида “сизнингча тарихдаги энг муҳим 10 кашфиёт нима ва нега?” саволни бериб, ўқувчилардан иншо тариқасида жавоб беришни сўрашган. Энг яхши учта иншога пул мукофоти ваъда қилишган. Кейинги 2 ой давомида мақолалар қабул қилиб, яна 2 ой давомида уларни таққослаб, натижани журналнинг 1 Ноябр нашрида эълон қилишган.

Танловнинг бир неча шартлари бўлган, масалан кашфиёт 1) фан-техника соҳасида бўлиши, 2) охирги 25 йилда қилинганлиги, 3) амалда қўллашга лойиқлиги, каби. Буларни критерийлар дейман. Ўқувчилар жўнатган мақолаларнинг қайси бири биринчи, иккинчи, учинчи ўринлигини икки мутахассис баҳолаган. Бу икки мутахассисни ҳакамлар дейман. Мақоласи биринчи ўринни эгаллаган Уильям Уаймен қуйидаги 10та кашфиётни муҳим деб баҳолаган:

  1. Электр печка
  2. Буғ турбина
  3. Бензинли машина
  4. Кино
  5. Самолёт
  6. Симсиз телеграф
  7. Сиянид жараёни (рудадан тилла ажратиб олиш)
  8. Никола Тесланинг индуксия мотори
  9. Линотип (қоғозда наш қилиш ускунаси)
  10. Элиу Томсоннинг электр пайвандлаш усули.

Иккинчи ўринни эгаллаган мақола рўйхати бундан сал фарқли. Учинчи ўринни эгаллаган мақоладаги рўйхат эса олдинги иккисидан фарқ қилган. Мусобақа хулосасида ҳакамлар “[...] Мақолалардаги хилма-хиллик бизни ажаблантирди, барча мақолаларда бор-йўғи битта умумийлик бор, у ҳам бўлса симсиз телеграф. Мақолалардаги рўйхат шунчалик хилма-хилки, бир мақоладаги 10та кашфиёт бошқа ҳеч қайси мақола билан тўлиқ устма-уст тушмайди [яъни улар орасида камида битта фарқ бор]” дейишган. Шундан кейин барча мақолаларни ҳисобга олиб энг кўп учраган 10таликни қуйидагилар дейишган:

  1. Симсиз телеграф
  2. Самолёт
  3. Рентген машина
  4. Автомобил
  5. Кино
  6. Темир-бетон
  7. Фонограф
  8. Чўғланма электр лампа
  9. Буғ турбина
  10. Электр автомобил.

(Қизиқсангиз Scientific American'нинг 1913 йил 1 Ноябр нашрини ўқишни тавсия бераман. Уни мана бу Google Booksдан олсангиз бўлади. Юқорироқ сифати Haitus.org онлайн кутубхонасида.)

Scientific American журналининг тажрибасидан кўриниб турганидек, муҳимлигининг субъектив томони бор. Шахсан мени қарашим, баҳолаш катта миқдорда объектив, лекин субъектив қисмини инкор этолмаймиз.

Муҳим кашфиётларни аниқлашга бошқа нашриётлар ҳам қўл уришган. Масалан, 2013 йилда “Ғидиракдан кейинги энг муҳим 50 та кашфиёт” мавзусида The Atlantic, ғарбдаги машҳур оммавий нашриётлардан бири мақола чоп қилган. Унда ҳам кашфиётнинг муҳимлигини фан оламида таниқли 10 ҳакам баҳолаган. Буларнинг критерияси Scientific American танлов киритериясидан фарқ қилган, масалан охирги 25 йилда деган чеклов бўлмаган. Бу муҳимликни баҳолашнинг яна бир йўли. Худди шундай йўллар кўп. Масалан, Нобел мукофоти ҳакамлари кашфиёт муҳимлигини баҳолаш йўли Scientific American ва The Atlantic'никидан фарқли. Шунга ўхшаб Туринг мукофоти ҳакамлари критерси бошқалардан фарқли. Бу каби ўлчов усулларини кашфиётнинг ташқи томони дейман.

Ташқи томон бу кашфиётчининг ўзидан ташқаридаги жараён. Ташқи томон одатда кашфиёт қилингандан кейин бошланади. Унга асосан кашфиётнинг жамиятга келтирган фойдаси ва кашфиётга бошқалар берадиган баҳо киради.

Кашфиётнинг ички томони ҳам бор. Ички томон бу кашфиётчининг ўзидаги жараён. Унга асосан муаллифнинг кашфиётни қилиш йўлидаги ўй-хаёллари, ички кечинмалари ва ҳаётий тажрибаси киради. Ички томонни яхшироқ ёритиш учун унга бир мисол келтираман: GPS кашфиёти ва унинг тарихи.

GPS кашфиёти

GPS бу инглизча Global Positioning System жумласининг қисқартмаси, ўзбекча мазмуний таржимаси глобал позициялаш тизимига тўғри келади. Бу тизим ҳозирда кенг қўлланилади, масалан телефондаги карта ҳам GPSдан фойдаланиб қайерда эканлигимизни айтади.

GPSнинг тарихи будай бўлган. 1957 йил 4 Октябрда Совет мамлакатлари Спутникни фазога чиқаришади. Спутник ернинг илк сунъий йўлдоши. Бу муваффақият дунёга баралла эълон қилинади. Спутникнинг фазодалиги исботи сифатида у 20 мегагерс (МГс) радиотўлқинда қисқа бип-бип сигнали тарқатаётганлигини айтишади. Орбитадан келаётган бу сигнал ернинг ҳоҳлаган нуқтасида эшитилади ва бу Спутникнинг орбитадалиги исботи дейишади.

Спутник ички кўринишиСпутник ички кўриниши. Манба: Wikipedia.

Совет ҳукумати Спутник хабарини 1957 йил 4 Октябрда эълон қилади. Бу Жума кунига тўғри келади. Бу хабар АҚШ илмий марказларида катта шов-шувга сабаб бўлади. Шу қаторда Жоҳнс Ҳопкинс университетидаги Амалий физика лабораторияси (АФЛ)да ҳам. Келаси Душанба ишга чиққан АФЛнинг икки тадқиқотчиси Уильям Гуиер ва Джордж Вайффенбах тушлик қила туриб Спутник янгилигини таҳлил қилишади. Тушликдан кейин эса радио қурилмаларини 20 МГс тўлқинга мослаб, Спутник сигналини олишади. Кечгача унга қулоқ солиб, ҳамкасбларига кўрсатиб, сигналнинг 20 МГс диапазонидаги силжишини пайқашади. Бу силжишларни ўрганиб, улар орқали Спутникнинг фазодаги трайекторияси ва тезлигини топиш мумкинлигига англашади ва шундай тизим қуришга қизиқиб қолишади. Бу тизим Спутникнинг тезлик ва траекториясига қўшимча унинг исталган вақтда орбитадаги жойлашган нуқтасини аниқлаб бериши мумкин бўлади. Соф қизиқишлари ортидан Гуиер ва Вайффенбах бир неча кун ичида Допплер эфектидан фойдаланиб Спутникнинг фазодаги координатасини топиш назариясини ишлаб чиқишади.

Допплер эффекти ҳаракатдаги манбадан чиққан сигнал қабул қилувчига етиб келиш вақти манбанинг йўналишига боғлиқлигини айтади. Масалан, автобус бекатида турганда тез ёрдам сизга қараб келаётгандаги ва олдингиздан ўтгандан кейинги сирена овозида фарқ бор. Келаётганда сигнал баландроқ ва тезроқ, узоқлашаётганда эса пастроқ ва секинроқ эшитилади. Бунинг сабаби Допплер эфекти. Бу эфект ҳозирда ўрта мактаб дарслигида ўргатилади.

Спутник 21 кун давомида сигнал тарқатади. Батареяси тугаганлиги сабабли 1957 йил 26 Октябрда сигнал беришни тўхтатади. Шунгача Спутникка доир изланиш олиб борган Гуиер, Вайффенбах ва АФЛнинг бошқа тадқиқотчилари охирги 21 кунга қайта назар солишади. Нималар янги кашф қилинганини, нималар қўшимча изланиш талаб қилишини, ва бу изланишлар қандай давом эттирилиши мумкинлиги ўйлашади. Ҳамкасбларидан бири, Франк Макклюр, изланиш натижаларини лабаратория директори доктор Гибсонга ҳисобот сифатида беришни таклиф қилади. Гуиер ва Вайффенбах шундай қилишади. Бу ҳисоботдан хабар топган бошқа жойлар ҳам Гуиер ва Вайффенбахни маърузага таклиф қилади. Шу тариқа орадан 4 ойча ўтади.

1958 йил 17 Мартда ҳамкасб Франк Макклюр икки изланувчини хонасига таклиф қилиб, эшикни орқасидан ёпади. Гуиер ва Вайффенбахдан тескари муаммони ечиш имкони борлигини сўрайди. Яъни Макклюр “ердаги стационар нуқталар орқали фазодаги жисм (Спутник) координатасини аниқлаш эмас, балки траекторияси олдиндан маълум фазодаги сунъий йўлдош орқали ердаги стационар жисм координатасини аниқлаш мумкинми” дейди. Макклюр бундай тизимдан муҳим ҳарбий мақсадларда фойдаланиш мумкинлигини айтади. Масалан, дунё океанлари бўйлаб сузиб юрган ҳарбий кемаларнинг координатасини топиш. Мажлиснинг ўзида тескари муаммо олдингисидан камроқ ўзгарувчиларга эга ва осонроқ деб хулоса қилишади. Макклюр шуни чуқурроқ ўрганиш вазифасини беради. Орадан бир неча кун ўтиб Гуиер ва Вайффенбахдан “тескари муаммо” ечимининг назарияни ишлаб чиқишади. Бу муаммони “навигация муаммо”си дейишади ва назарияни навигация ечими дейишади.

Навигация ечими қисқа вақт ичида катта лойиҳага айлантирилади. Макклюр бошчилигида Гуиер, Вайффенбах, ва бошқалар бу лойиҳада ишлаб, ҳозирги GPS тизимининг пойдеворини қуришади.

(GPS тарихига қизиқсангиз Гуиер ва Вайффенбах бу мавзуга бағишлаб ёзган ушбу мақолани ўқишни тавсия бераман. Мақолада авторлар бу кашфиётни қилишда соф қизиқишлар ортидан бориш муҳим факторлардан бири эканлигини айтишади.)

Ички томон

Енди GPS кашфиётининг ички томони ҳақида гапираман. Биринчидан: бу тизим одамзод кашфиёти. Ҳозирга келиб бу тизим табиатдан берилгандек туюлиши мумкин (рақамлар каби), лекин аслида унинг орқасида Гуиер, Вайффенбах, Макклюрга қўшимча минглаб, балки миллионлаб, олимларнинг меҳнати ётади. Масалан, бу учлик ҳамкорлигида ишлаб чиқилган назария орбитада сунъий йўлдошлар мавжуд деб ҳисоблайди. Уларнинг координатаси маълумлигига таянади. Сунъий йўлдошни орбитада чиқариш эса бу учлик томонидан кашф қилинмаган. Бу кашфиётни бошқалар қилишган. Ўз навбатида, бу бошқалар инсониятнинг ўзларидан олдинги кашфиётларига таянишган. Шу тартибда кашфиётлар занжири мавзу бошида айтилган рақамлар кашфиётини ҳам ўз ичига олади.

Иккинчидан: Гуиер ва Вайффенбах GPS кашф қилиш мақсадида изланиш бошламади. Уларнинг дастлабки мақсади Спутникни траекториясини аниқлаш эди. Траекторияни топиш сабаби эса ўзларининг соф қизиқишларини қондириш эди. Соф қизиқишлар орқасидан қилинган муҳим кашфиётлар талайгина. Иккинчи жаҳон уриши давомида АҚШда илмий изланишларни мувофиқлаштирувчи ташкилот Office of Scientific Research and Development (мазмуний таржима: илмий изланиш ва ривожланиш агентлиги) директори Вэнивар Буш ўзининг Science-the Endless Frontier (мазмуний таржима: фан бу бепоён сарҳад) китобида соф қизиқишлар ва изланиш эркинлиги ҳақида батафсил ёзади. Ўша вақтдаги АҚШ президенти Франклин Рузвелт саволларига жавобан ёзилган бу китобининг “Freedom of Inquiry Must be Preserved” (мазмуний таржима: изланишдаги эркинлик сақланиши керак) бўлимида Буш соф қизиқишлар муҳимлигини яхши асослаб беради. У олимлар изланиш мавзусини танлашда ва изланишни олиб боришда эркин бўлишлари керак деган хулоса қилади. Бушнинг таснифи билан айтганда, GPS кашфиёти соф қизиқишлар ва эркинлик маҳсули.

Учинчидан: GPS кашфиётининг қанчалик муҳимлигини Гуиер ва Вайффенбах олдиндан билмасди. Буни вақт кўрсатади. Масалан, дастлабки GPSли қўл телефон 1999 йилда савдога чиқади. Бу Гуиер ва Вайффенбах навигация ечимини ишлаб чиққандан 41 йилдан кейин. Бу телефон ҳам яна бир кашфиёт, лекин уни Гуиер ва Вайффенбах эмас, бошқалар қилади.

Шу жиҳатларни ҳисобга олиб, муҳим кашфиётлар мавзусида мени хулосам: киши диққат марказида кашфиётнинг ички томони бўлиши керак. Ички томондан, Гуиер, Вайффенбах, ва Буш айтганидек, изланишга асосий омил бу изланувчининг соф қизиқиши. Изланишнинг асосий рағбати эса соф қизиқишни қондириш.

Ричард Фейнман жавоби

Изланишнинг бирламчи рағбати соф қизиқишларни қондириш эканлигини Ричард Фейнман ҳам айтган. Фейнман квант электродинамикасига қўшган ҳиссалари учун 1965 йилда Физика соҳасида Нобел мукофоти олган. 1981 йил Англиянинг BBC телевизион каналига берган интервюсида Фейнмандан “кашфиётингиз Нобел мукофотига лойиқмиди?” деб сўралганда қуйидагича жавоб беради:

Билмайман. [...] Ҳақиқий мукофотни мен аллақачон олиб бўлгандим. Мукофот бу янги нарса ўрганиш роҳати, кашфиёт завқи, ва бошқа одамлар ундан фойдаланаётгани. Мана булар ҳақиқий мукофот.

(Инглиз тилини биладиганларга интервюни тўлиқ томоша қилишни тавсия қиламан, унда Фейнманнинг шу ва бошқа саволларга тўлиқ жавоби келтирилган.)

Фейнманнинг квант соҳасига қўшган ҳиссаларидан бири унинг диаграммалари. Ҳозирда Фейнман диаграммалари деб аталадиган бу кашфиёт, суб-атомик заррачалар бир-бири билан тўқнашганда нима юзага келишини тасвирлайди. Масалан, электрон ва позитрон учрашганда фотоннинг юзага келиши ва бу фотон кваркларга бўлинишини Фейнман диаграммалари содда, эсда қоладиган қилиб тасвирлайди.

Фейнман ва унинг диаграммалариФейнман ва унинг диаграммалари почта маркасида. Манба: Smithsonian миллий почта музейи.

Фейнманнинг 1979 Омни журналида (ўша вақтдаги машҳур илмий журнал) берган интервюсида мухбир “бу диаграммалар сизнинг номингиз билан аталишини ва китобларда бўлишини хаёлингизга келтирганмидингиз?” дейди. Фейнман “йўқ” дейди. Кейин “бир ҳолат эсимда, тунги алламаҳалда ишлаган вақтимларимда ерда ёйилиб ётган қоғозлардаги қийшиқ чизиқларга қараб куни келиб шу диаграмма бошқаларга ҳам фойдали бўлсая, Physics Review (ўша вақтдаги Физикадан машҳур журнал) бу тентаксимон расмларни чоп қилсая деб хаёлимдан ўтказгандим” дейди. Бундан хулоса қилиб, ҳеч иккиланмай Фейнман диаграммалари муҳим кашфиёт бўлишини билмаган, кутмаган, ва муҳимлик ҳақида қайғурмаган деб хулоса қилиш мумкин.

(Интервю тўлиқ матнини Фейнманнинг қуйидаги китобида ўқишингиз мумкин: The Pleasure of Finding Things Out (мазмуний таржима: нарсаларни кашф қилиш завқи)).

Фейнман кашфиётининг ички томони

Мавзуни Фейнман ҳаётидан яна бир ҳикоя билан якунлайман. Бу ҳикояда Фейнман ўзининг Нобел мукофотига олиб борган кашфиётининг негизи соф қизиқишларига бориб тақалишини айтади. Манҳаттан лойиҳасида атом бомба устидаги изланишларидан кейин 1946 йилда Фейнман Корнелл университетига қайтади. Корнеллда талабаларга дарс бериш билан бирга Фейнман илмий изланиш билан шуғулланишга ҳаракат қилади. Аммо ҳаракатлари зое кетади. Гамма нурларига оид изланиш бошлашга ҳаракат қилади. Ўхшамайди. Шу тариқа бир қанча вақт ўтади. Борган сари физикада изланиш унда нафрат уйғотишини ҳис қилади. Ўзига савол беради “физика менга завқ берарди, нега энди нафрат?” Жавоби “мактаб давримда физика билан ўйнардим, нима қизиқ туюлса ўша билан шуғулланардим, муҳимликни бир чақага олмасдим, фақат соф қизиқишимни қондирардим” бўлади.

Шундан кейин Фейнман соф қизиқишлари ортидан боришни ўзига шиор қилади. Бу ҳолат ҳақида Фейнман айтганини биринчи шахсда (Фейнман номидан) ёзаман:

[...] Манҳаттан лойиҳаси ва бошқа ишларимдан кейин энди мени қўлимдан муҳим изланиш келмайди деган хулосага келдим. Корнелл университетдаги ишим яхши, талабаларга дарс бераман, бу ўзимга ёқади. Қолган вақтимда физика билан ўйнайман. Ўзим ҳоҳлаган вақтда, муҳимлик ҳақида ҳечам ўйламай.

Ўша ҳафта ошхонада ўтирганимда бир бола ўйинсираб тарелкани ҳавога улоқтирди. Тарелкада Корнелл медалёни (тамға) тасвирланганди. Тарелка ҳавода кўтарилаётганда тебранди ва ундаги медалён айланди. Назаримда медалён тарелканинг тебранишига нисбатан тезроқ айланарди.

Корнелл медалёни Корнелл медалёни. Манба: Wikipedia.

Қиладиган зарур ишим йўқлигидан айланаётган тарелка ҳаракатини ўрганишга киришдим. Шунда тебраниш бурчаги жуда кичик бўлганда, медалённинг айланма тезлиги унинг тебраниш тезлигига нисбатан икки баравар катта бўлишини кашф қилдим. Аниқ иккига бир. Бу нисбат содда туюлади, лекин у мураккаб формулалардан келиб чиқди. Ўзимча “бу нисбатни қандайдир фундаментал усулда ишлаб чиқиш мумкинмикан, табиий кучлар ёки динамика қонунлари асосида: нега иккига бир?” деб ўйлаб қолдим.

Ҳозир қандай қилганимни эслолмайман, лекин ўшанда масса заррачасининг ҳаракати ва ундаги тезланишлар баланси натижасида бу нисбат иккига бир эканлигини ишлаб чиқдим.

Ўшанда ҳамкасбим Ҳанс Бетҳега бориб “Салом Ҳанс, мен бир қизиқ нарсага учрадим. Мана бу тарелка, ҳавода учади, айланади, тебранади, ... ва нисбат иккига бир, унинг сабаби ...” деб ишлаб чиққан тезланишларимни кўрсатдим. [Ҳанс 1967 йилда Физикадан Нобел мукофоти олади.] Ҳанс менга қараб “Фейнман, бу жуда қизиқ, лекин унинг нима муҳимлиги бор? Сиз нега бунинг устида ишлаяпсиз?” деди.

Мени жавобим “Ҳа! Ҳеч қандай муҳимлиги йўқ. Менга завқ бергани учун қилаяпман.” Ҳанснинг гаплари мени совитмади. Мен аллақачон қарор қабул қилгандим: физикани завқ учун қиламан ва нима қизиқ бўлса ўша билан шуғулланаман.

Тебранишлар соҳасида ишимни давом эттирдим. Электрон орбиталар нисбийлик майдонларда қандай ҳаракатланиши устида ишладим. Кейинроқ электродинамикадаги Дирак тенгламалари билан шуғулландим. Кейин квант электродинамикаси. Шу боришда бир пасда ўйнашдан ишлашга ўтиб кетдим. Шуғулланаётган нарсаларим ўзим билган ва завқ оладиган эски нарсалар эди. Уларни Манҳаттан лойиҳаси учун тўхтатгандим. Уларга яна қайтгандим, севимли изланишларимга қайтгандим.

Булар хамирдан қил суғургандек осон эди. Қилаётган ишимда ҳечам муҳимлик йўқ, лекин аслида ҳамма муҳимлик шу ишда эди: диаграммалар ва Нобел мукофоти олиб келган барча изланишларим шу ҳавода айланган тарелкани ўрганиш учун “ҳавога совурилган” вақтим натижаси эди.

(Ҳикояни тўлиқ Фейнманнинг Surely You’re Joking, Mr. Feynman! (мазмуний таржима: Жаноб Фейнман, сиз албатта ҳазиллашаяпсиз!) китобида ўқишингиз мумкин.)

Фейнман қиссадан ҳисса қилиб муҳим кашфиётлар қилиш истаги кишига тескари таъсир қилиши мумкинлигини, изланишга тўсиққа айланиш мумкинлигини, кашфиётдан ва фандан завқ олиш эса киши ғайратига ғайрат қўшишини, соф қизиқишларнинг аҳамияти катта эканлигини айтади.

Қиссадан ҳисса

Киши кашфиёти қай даражада муҳим бўлишини олдиндан билолмайди. Муҳим муаммо устида изланиш мақсади кўпчиликда бўлади ва кўпчилик қилган кашфиёти бутун одамзодга манфаатли бўлишига ҳаракат қилади, лекин бу мақсадларга қанчалик эришганлик баҳосини келажак беради. Шундан келиб чиқиб, олдинги постда қўйилган “Нодир қилган кашфиёт муҳимми” деган саволни очиқлигича қолдираман. Бунга жавоб келажакда, бошқалар томонидан берилади.

Шу жиҳатдан олим ҳаёти санъаткор ҳаётига ўхшайди. Шоир ёзган шери, бастакор басталаган мусиқаси ёки рассом чизган тасвирининг баҳосини билиши қийин. Баҳони томошабин, асар тугаллангандан кейин келажакда беради.

Кейинги постда ички томоннинг яна бир эътиборга лойиқ жиҳати, изланувчи қарашида ҳурмат ва ҳаётийлик ҳақида ёзаман. Бу жиҳат кишининг изланувчи сифатида шаклланишида муҳим аҳамиятга эга.

• • •

Бу китоб шахсий фойдаланиш учун текин. Бошқа мақсадда фойдаланишдан аввал ҳуқуқлар билан танишинг. Кейинги постлар ҳақида хабар олиш учун Телеграм каналга қўшилинг.