Le grand inconnu : les lecteurs réagissent

Sur son lit de mort, selon sa secrétaire Alice B. Toklas, Gertrude Stein a demandé : Quelle est la réponse ? Ne recevant aucune réponse, elle continua : Alors, quelle est la question ?

La curiosité humaine et notre impulsion insatiable à poser des questions sont le moteur de la recherche scientifique. Dans le numéro de juillet de Technology Review, les lecteurs ont eu l'occasion de formuler leur propre liste des questions scientifiques les plus importantes sans réponse. Présenté avec une liste de 14 questions qui, selon la présidente de la Carnegie Institution, Maxine Singer et moi-même, figuraient parmi les plus importantes de notre livre Pourquoi les trous noirs ne sont-ils pas noirs ? Les questions sans réponse aux frontières de la science, près de 200 lecteurs ont commenté la liste en substituant leurs propres questions préférées aux nôtres. l La plupart des personnes interrogées étaient d'accord avec notre prémisse selon laquelle la science, mise au défi par d'innombrables questions fascinantes sans réponse, est loin d'être terminée. Mais de nombreux lecteurs ont également identifié ce qu'ils considéraient comme de sérieuses omissions et quelques-uns ont fermement dénoncé notre liste comme étant erronée, élitiste ou naïve. En bref, l'enquête a démontré que si les scientifiques sont généralement convaincus que les réponses sont obtenues avec un certain degré d'objectivité, notre choix de questions est hautement subjectif. Voici ce que les lecteurs de Technology Review ont identifié comme les questions les plus convaincantes auxquelles la science est confrontée aujourd'hui.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de novembre 1997

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La question la plus fréquemment posée

Les lecteurs de Technology Review ont posé plus de 100 questions différentes, mais près d'un tiers de tous les répondants - de loin les plus grandes questions de groupe sur l'esprit, le cerveau et la nature de la conscience en haut de leurs listes. Parmi les diverses questions liées à ce sujet figuraient : Comment l'esprit fonctionne-t-il ? Quelles sont les émotions ? Qu'est-ce que l'amour? Peut-on construire une machine consciente ? Quelle est l'origine de la créativité ? Que signifient les rêves ? Pourquoi répondons-nous à la musique ?

Ces questions contrastent avec notre question plus ciblée : quelles sont les origines physiques de la mémoire ? qu'un lecteur a décrit comme presque ridiculement simple par rapport à la tentative de comprendre la conscience. Bon nombre des penseurs les plus profonds de la science, y compris les lauréats du prix Nobel Francis Crick et Gerald Edelman, et le mathématicien Roger Penrose, seraient d'accord avec les lecteurs de Technology Review que ce dernier Qu'est-ce que la conscience ? est la question la plus fondamentale sans réponse concernant le cerveau. Crick, qui définit la conscience comme l'attention et la mémoire à court terme, a appelé à un effort de recherche intensifié dans son livre The Astonishing Hypothesis.

Mais la distinction entre les questions sur la mémoire et celles sur la conscience soulève un point clé sur la nature de la science. Pour qu'une question soit scientifique, il faut qu'elle puisse répondre par un processus reproductible d'observation, d'expérience et de théorie. L'étude de la conscience, par opposition au cerveau physique, est-elle scientifique ? De nombreux chercheurs, dont l'informaticien de Stanford Terry Winograd et le regretté physicien Richard Feynman, ne sont pas persuadés qu'il soit possible de trouver une définition physiologique concrète de la conscience, et encore moins un protocole expérimental sans ambiguïté pour son étude, de si tôt. Ils soutiennent qu'en l'absence d'une stratégie de recherche claire, la conscience doit pour le moment se trouver en dehors du domaine de la science.

En effet, la plupart des questions sans réponse sur la pensée humaine semblent se situer quelque part dans le domaine nébuleux entre la philosophie et la science. Qu'est-ce qu'une idée ? Qu'est-ce qu'une émotion ? Que signifie être curieux ou savoir quelque chose ? Il est difficile de voir comment ces questions abstraites peuvent être réduites de quelque manière que ce soit à une propriété collective des tissus cérébraux, ni comment faire le grand saut du concept de pensée à une expérience reproductible en laboratoire.

Le problème de la conscience a été examiné par une myriade de scientifiques et de philosophes, des réductionnistes avoués qui s'attendent à ce que la pensée et l'émotion puissent être expliquées par les seuls neurones aux sceptiques qui nient tout espoir de compréhension physique. Le philosophe de l'Université de Californie, David Chalmers, adopte un point de vue intermédiaire utile en divisant la question Qu'est-ce que la conscience ? dans ce qu'il appelle le problème facile et le problème difficile.

Le problème facile se concentre sur la mécanique de la conscience : comment les humains peuvent-ils isoler les stimuli externes et y réagir ? Comment le cerveau traite-t-il les informations pour contrôler le comportement ? Comment pouvons-nous articuler des informations sur notre état interne ? Les neurobiologistes abordent depuis longtemps des aspects de ces questions, qui se prêtent à une étude systématique de la même manière que les chercheurs sondent les mécanismes physiques de la mémoire. Peut-être qu'avec de nombreuses décennies de recherche intense, de telles questions peuvent trouver une réponse.

Le problème difficile, d'autre part, concerne les connexions intangibles entre le cerveau physique et la conscience de soi, l'émotion, la perception et le raisonnement. Comment la musique peut-elle évoquer un sentiment de nostalgie ou un poème de tristesse profonde ? Comment la lecture d'un livre stimule-t-elle la curiosité ou la frustration ? Quelles sont les structures physiques et les processus qui produisent l'amour, la peur, la mélancolie ou la cupidité ?

Certains chercheurs pensent qu'en temps voulu, une compréhension de la conscience découlera naturellement de la recherche sur le cerveau physique. D'autres plaident pour une perspective radicalement nouvelle. Chalmers, par exemple, fait la proposition surprenante que la conscience doit être acceptée comme une caractéristique de l'univers complètement distincte des attributs physiques précédemment reconnus, tels que la matière, l'énergie, les forces et les mouvements. Peut-être, dit-il, la conscience est une propriété intrinsèque (encore non reconnue) de l'information.

Qu'est-ce que la conscience ? Pour le moment, les chercheurs ne peuvent même pas s'entendre sur ce que signifie exactement la question, et encore moins imaginer la forme que pourrait prendre une réponse. Car aussi loin dans l'avenir que quiconque se soucie de le prévoir, ce plus grand mystère de l'esprit humain peut demeurer.

Les souvenirs sont différents ; ils sont plus tangibles et étroitement définis. À un certain niveau, les souvenirs sont une sorte d'informations qui peuvent être stockées, rappelées, modifiées ou supprimées, toutes des tâches familières à l'ère de l'informatique. Il est concevable que chaque souvenir soit stocké dans le cerveau sous la forme d'une molécule ou d'un ensemble de molécules qui véhiculent un message. Alternativement, les souvenirs peuvent être câblés dans des réseaux de cellules cérébrales, ou peut-être consistent-ils en des potentiels électriques qui imprègnent tout le cerveau. Quelle que soit la nature des souvenirs, nous pouvons espérer que les réponses céderont la place à une étude intelligente et persistante.

Il y a une autre raison pour laquelle la quête pour comprendre la mémoire occupe une place centrale dans l'étude du cerveau humain. La conscience, la perception et la pensée dépendent de la réception d'informations par nos sens et de l'analyse de ces informations dans le contexte de modèles appris de modèles d'expérience enregistrés en tant que souvenirs. Nous ne pouvons pas être conscients de nous-mêmes sans un contexte d'existence et une histoire personnelle mémorisés. Comprendre la base physique des souvenirs est donc une étape essentielle pour savoir ce que c'est que d'être humain - être conscient des souvenirs.

Un pas derrière

Un certain nombre de questions fascinantes sur la conception physique de l'univers sont apparues à plusieurs reprises dans les réponses à l'enquête : Qu'est-ce que la gravité ? Qu'est-ce que le temps? Quel est le lien entre le monde quantique et macroscopique ? Quelle est la relation entre les mathématiques et le monde physique ? Ce sont de bonnes questions. Tous font l'objet de recherches et de débats en cours, et chacun d'entre eux pourrait figurer sur la liste des 20 meilleurs.

Mais d'autres questions, assez similaires dans leur ton et leur contenu, sont plus problématiques. Peut-on développer l'antigravité ? Peut-on développer le voyage dans le temps ? La matière peut-elle être transportée dans l'espace autrement que physiquement ? Chacune de ces questions postule des technologies en dehors des lois physiques actuelles. Cela ne veut pas dire que de telles technologies sont impossibles. C'est juste que la science, à l'heure actuelle, n'a aucun moyen de répondre à une telle spéculation.

D'autres questions encore abordent l'espace et le temps d'un point de vue plus philosophique : quelle est la signification de la mécanique quantique ? Pourquoi la vitesse de la lumière est-elle ce qu'elle est, ou pourquoi la vitesse de la lumière est-elle si lente ? Pourquoi les constantes fondamentales sont-elles ce qu'elles sont ? La frontière entre science et philosophie est souvent floue lorsque l'on se demande pourquoi la nature se comporte ainsi. Les scientifiques peuvent mesurer la vitesse de la lumière avec une précision exquise, mais pourquoi elle a cette valeur particulière peut défier la théorie actuelle.

Dans la même veine, plusieurs lecteurs ont demandé si des univers alternatifs pourraient exister, peut-être avec des constantes physiques différentes. Sans observations spécifiques pour soutenir ou nier ces idées, les univers alternatifs sont en dehors du domaine de la science d'aujourd'hui.

Préoccupations sociales

Bon nombre de lecteurs nous ont condamnés pour ne pas reconnaître les sciences sociales. Un lecteur demande : Où sont les grandes questions concernant le domaine de la [société] humaine ? Un autre observe, En se concentrant sur les sciences naturelles, et en ignorant complètement les sciences sociales, les deux auteurs négligent de mentionner les domaines de notre plus grande ignorance : les questions sans réponse de la sociologie, de l'économie, des sciences politiques, de la psychologie sociale.

Coupable comme accusé. À l'exception de notre question limite sur la génétique comportementale (le comportement est-il dicté par les gènes ?), nous nous sommes limités aux sciences physiques et de la vie. Une enquête similaire à la nôtre du point de vue des sciences sociales serait passionnante, surtout à en juger par les questions suivantes : la guerre est-elle inévitable ? Pouvons-nous parvenir à la paix mondiale ? Comment naissent les sociétés ? Quelle est la meilleure façon d'élever un enfant? Quels sont les rôles relatifs de la nature par rapport à l'éducation ? Quelle est la source de l'impulsion religieuse ? Quelles sont les règles de l'économie ? Quels sont les rôles du travail et des loisirs ? Bien que de telles questions ne soient pas à l'ordre du jour de la recherche scientifique, les lecteurs qui les ont posées peuvent se réjouir que ces questions soient désormais dans le courant dominant de la recherche sociologique.

Connaissances spécialisées

Un certain nombre de questions de lecteurs semblent étroitement ciblées et spécifiques. Par exemple : Quelle est la nature de la turbulence ? Pourquoi les femelles humaines sont-elles plus petites que les mâles ? Comment l'anticyclone du Pacifique Nord est-il généré ? Quelle est la dynamique à court terme des étoiles de type solaire ? Peut-on développer la photosynthèse synthétique ? Peut-on comprendre les principes fondamentaux des catalyseurs ? Qu'est-ce qui cause les périodes glaciaires? Comment fonctionne un miroir ? Qu'est-ce qui cause la foudre en boule?

Toutes ces questions sont fascinantes, mais je ne les placerais pas en haut de ma propre liste. Pourtant, la détermination de tels classements est un processus subjectif auquel la communauté scientifique est constamment confrontée. Le classement entre en jeu avec le plus de force dans le monde de tous les jours lors de l'attribution des prix et des subventions de recherche. Les prix académiques et le prestige qui leur est associé sont généralement décernés pour des travaux perçus comme fondamentaux et fondamentaux. La découverte du noyau atomique par Ernest Rutherford, l'explication de la liaison chimique par Linus Pauling et le dévoilement de la structure de l'ADN par James Watson et Francis Crick ont ​​tous été récompensés par des prix Nobel. Les périodiques prestigieux tels que Science et Nature peuvent n'avoir de l'espace que pour 10 pour cent de toutes les soumissions. Ainsi, les acceptations sont basées dans une large mesure sur l'importance perçue de la question traitée.

Les subventions de recherche, en revanche, sont généralement attribuées par des agences gouvernementales - les ministères du Commerce, de la Santé et des Services sociaux, de la Défense et de l'Énergie, par exemple - qui ont des objectifs pragmatiques spécifiques à l'esprit. De nombreux scientifiques, par conséquent, deviennent aptes à rationaliser leur poursuite de la recherche fondamentale en démontrant comment cette recherche est essentielle pour résoudre des problèmes appliqués.

Il est clair que l'importance relative que nous attachons aux questions est hautement subjective. Chaque culture pose des questions différentes, reflétant leurs croyances et expériences variées. Toutes les cultures s'interrogent à un moment ou à un autre sur la vaste échelle de l'univers et l'origine ancienne de la vie. Cependant, toutes les cultures ne demandent pas combien d'étoiles existent ou l'âge exact des espèces fossiles, et encore moins comment ces objets évoluent. En fin de compte, poser la bonne question au bon moment est un élément clé de l'art de faire de la science.

Bien au-delà de la science

Les réponses des lecteurs les plus fascinantes ont peut-être été les nombreuses questions qui, par un large consensus, sont en dehors du domaine de la science. Quelques exemples : Y a-t-il un dieu ? Que s'est-il passé avant le Big Bang ? Que se passe-t-il après la mort ? Quelle est la nature du mal ? L'univers est-il infini ? Existe-t-il des domaines de conscience ou de réalité que nous ne percevons pas normalement ?

La science n'aborde que les questions auxquelles on peut répondre par des observations reproductibles, des expériences contrôlées et une théorie guidée par la logique mathématique. Cette distinction entre recherche scientifique et non scientifique, bien que parfois floue, n'est ni frivole ni arbitraire.

La science peut révéler si une peinture est ancienne, mais elle ne peut pas déterminer si la peinture est belle. Il peut être utilisé pour déduire les origines de l'univers physique, mais il ne peut pas justifier pourquoi nous sommes ici pour réfléchir à son existence. Bon nombre des questions les plus importantes auxquelles nous sommes confrontés : quel est le sens de la vie ? Qui dois-je épouser ? Existe-t-il un Dieu ? - ainsi se trouve-t-il en dehors de son domaine. Une telle prise de conscience a conduit l'économiste et philosophe Kenneth Boulding à remarquer, en partie seulement en plaisantant : la science est l'art de substituer des questions sans importance auxquelles on peut répondre à des questions importantes qui ne le peuvent pas.

Quelques questions qui se situent aux frontières de la science sont plus difficiles à classer. Les scientifiques sont divisés, par exemple, sur les questions que plusieurs lecteurs ont proposées concernant la perception extrasensorielle, la précognition, la numérologie et la psychokinésie. Alors que de nombreux chercheurs regroupent ces idées dans la vaste catégorie de la pseudoscience, des expériences reproductibles peuvent être réalisées pour tester des individus qui prétendent posséder de telles capacités.

Besoins humains et nouvelles technologies

Plusieurs personnes interrogées nous ont reproché d'avoir négligé les questions qui répondent aux besoins humains pressants. La science la plus importante réalisée par les humains, selon un lecteur, sera connectable à l'échelle humaine, affectera la société humaine d'une manière plausible. Les questions de Hazen échouent à ce test.

Parmi ces questions posées par les lecteurs figurent : Pouvons-nous prolonger la durée de vie humaine ? La mort est-elle inévitable ? Comment augmenter la production alimentaire ? Quel est le cycle global de l'eau sur Terre ? L'écosystème terrestre est-il autocorrecteur ? Pouvons-nous développer des substituts synthétiques pour les organes du corps ? Qu'est-ce qui cause le temps ? Peut-on diriger l'évolution ? Pouvons-nous construire un processus de récupération après le prochain âge sombre, en supposant qu'il y ait un prochain âge sombre ?

D'autres ont proposé des questions liées au développement de nouvelles technologies : Pouvons-nous développer de nouvelles technologies énergétiques ? (C'était aussi la base de notre cinquième question. Peut-on développer les voyages spatiaux habités ? Quelles sont les limites de la vitesse des ordinateurs ? Que deviendra possible grâce aux nanotechnologies ?

La difficulté de juger de l'importance relative des questions appliquées est bien illustrée par les efforts visant à trouver un remède contre le SIDA. Les découvertes fondamentales liées aux virus, à l'ADN et au système immunitaire, par exemple, ne profiteront peut-être pas directement aux personnes actuellement infectées par le VIH, mais elles seront finalement essentielles pour trouver des remèdes à de nombreuses maladies, y compris peut-être le SIDA. La découverte d'un vaccin spécifique contre le SIDA, en revanche, pourrait ne pas aboutir à une nouvelle compréhension fondamentale des systèmes biologiques, mais aurait un effet immédiat et profond sur des millions de personnes. Il semblerait donc prudent que toute stratégie de financement de la recherche sur le SIDA trouve un équilibre entre les efforts fondamentaux et appliqués.

Cela aussi changera

Selon un lecteur observateur, les questions de Hazen et Singer sont un lot étrangement non trié qui aborde différents niveaux de manière non systématique…. La liste est trop une créature de nos préoccupations actuelles ; il n'est pas construit pour résister à l'épreuve du temps.

Nous ne pouvions pas être plus d'accord. La liste va changer pour trois raisons. Premièrement, les questions scientifiques sont intrinsèquement susceptibles de réponse, de sorte que les questions peuvent, en fait, recevoir une réponse. Il y a deux siècles, l'une des plus grandes questions de la science était de savoir comment trouver une méthode fiable pour déterminer la longitude. Il y a un demi-siècle, la recherche des mécanismes moléculaires de la génétique a consumé des milliers de biologistes. Désormais, de nouvelles questions se posent pour remplacer les anciennes.

Deuxièmement, les questions profondes ne sont pas toujours des questions évidentes, de nouvelles questions peuvent donc être découvertes. Alors que la naissance de l'univers, l'origine de la vie et l'inévitabilité du vieillissement et de la mort ont suscité la spéculation pendant des milliers d'années, d'autres questions fascinantes, telles que la nature de l'énergie, le fonctionnement des gènes et le mystère de la matière noire, sont beaucoup plus subtiles, émergeant de la persistance persistante d'observations étranges et de bits de données anormaux. Progressivement, au fil des décennies, voire des siècles, nous prenons conscience d'un manque fondamental dans notre compréhension du monde physique, et un profond mystère - une nouvelle question - se révèle pleinement.

Troisièmement, certaines questions ne sont pas actuellement scientifiques mais pourraient le devenir un jour. Avant la découverte des galaxies lointaines par Edwin Hubble, la question de savoir comment l'univers a commencé était en dehors de la science observationnelle. Sans données pertinentes, c'était une question de spéculation philosophique. Mais, une fois que les astronomes ont compris ce qu'il fallait rechercher, l'origine de l'univers est entrée dans le courant dominant de la recherche scientifique. De même, qu'est-ce que le temps ? et, à mon avis, qu'est-ce que la conscience ? sont aujourd'hui plus des questions de philosophie que de science, bien que cette situation puisse changer à mesure que nous en apprenons davantage sur la matière, l'énergie et le cerveau. Et qui sait quelles questions nous n'avons pas encore pensé à nous poser ? Mais c'est la partie amusante.

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