Varför ska du studera fysik?

För forskaren (eller ambitionen vetenskapsmannen) behöver frågan om varför man studerar vetenskap inte besvaras. Om du är en av de människor som blir vetenskap, då krävs ingen förklaring. Chansen är stor att du redan har åtminstone några av de vetenskapliga färdigheter som krävs för att bedriva en sådan karriär, och hela poängen med studien är att få de färdigheter du ännu inte har.

Men för dem som är det inte genomföra en karriär inom vetenskaperna eller inom teknik, kan det ofta känns som om vetenskapskurser i alla ränder är ett slöseri med din tid. Kurser i fysikaliska vetenskaper tenderar att undvikas till varje pris, med kurser i biologi som tar sin plats för att fylla nödvändiga vetenskapliga krav.

Argumentet till förmån för "vetenskaplig läskunnighet" framförs rikligt i James Trefils bok från 2007 Varför vetenskap?, fokusera på argument från medborger, estetik och kultur för att förklara varför en mycket grundläggande förståelse av vetenskapliga begrepp är nödvändig för icke-vetenskapsmannen.

Fördelarna med en vetenskaplig utbildning kan tydligt ses i denna vetenskapliga beskrivning av den berömda kvantefysikaren Richard Feynman:

Vetenskap är ett sätt att lära hur något blir känt, vad som inte är känt, i vilken utsträckning saker är kända (för ingenting är absolut känt), hur man hanterar tvivel och osäkerhet, vilka bevisregler är, hur man tänker på saker så att domar kan göras, hur man kan skilja sanningen från bedrägeri och från show.

Frågan blir då (förutsatt att du håller med om fördelarna med ovanstående sätt att tänka på) hur denna form av vetenskapligt tänkande kan överföras till befolkningen. Specifikt presenterar Trefil en uppsättning stora idéer som kan användas för att utgöra grunden för denna vetenskapliga läskunnighet - av vilka många är fast förankrade fysikbegrepp.

Fallet för fysik

Trefil hänvisar till den "fysik först" strategi som presenterades av Nobelpristagaren Leon Lederman 1988 i hans Chicago-baserade utbildningsreformer. Trefils analys är att denna metod är särskilt användbar för äldre (dvs gymnasieålders) elever, medan han anser att den mer traditionella biologiska första läroplanen är lämplig för yngre (grundskole- och medelåldersstudenter).

Kort sagt betonar denna strategi idén att fysik är vetenskapens mest grundläggande. Kemi är ju tillämpad fysik, och biologi (åtminstone i sin moderna form) är i princip tillämpad kemi. Du kan naturligtvis sträcka sig utöver det till mer specifika områden: zoologi, ekologi och genetik är alla ytterligare tillämpningar av biologi, till exempel.

Men poängen är att all vetenskap i princip kan reduceras till grundläggande fysikbegrepp som termodynamik och kärnfysik. Faktum är att fysiken utvecklades historiskt: fysiska grundprinciper bestämdes av Galileo medan biologi fortfarande bestod av olika teorier om spontan generation, trots allt.

Därför är det perfekt att grundlägga en vetenskaplig utbildning i fysik, eftersom det är grunden för vetenskapen. Från fysik kan du expandera naturligt till de mer specialiserade applikationerna, från termodynamik och kärnfysik till till exempel kemi och från mekanik och materialfysikprinciper till teknik.

Vägen kan inte följas smidigt i omvänd riktning, från en kunskap om ekologi till en kunskap om biologi till en kunskap om kemi och så vidare. Ju mindre underkategori du har, desto mindre kan den generaliseras. Ju mer allmän kunskap, desto mer kan den tillämpas i specifika situationer. Som sådan skulle den grundläggande kunskapen om fysik vara den mest användbara vetenskapliga kunskapen, om någon var tvungen att välja vilka områden att studera.

Och allt detta är meningsfullt eftersom fysik är studien av materia, energi, rymd och tid utan vilken det inte finns något som finns att reagera eller trivas eller leva eller dö. Hela universum är byggt på de principer som avslöjats av en fysikstudie.

Varför forskare behöver icke-vetenskaplig utbildning

Även om det är frågan om väl avrundad utbildning, gäller det motsatta argumentet lika starkt: någon som studerar vetenskap måste kunna fungera i samhället, och det innebär att man förstår hela kulturen (inte bara teknikkulturen). Skönheten i euklidisk geometri är inte i sig vackrare än Shakespeares ord; det är bara vackert på ett annat sätt.

Forskare (och fysiker särskilt) tenderar att vara ganska väl rundade i sina intressen. Det klassiska exemplet är fysikens fiolspelande virtuos Albert Einstein. Ett av få undantag är kanske medicinstudenter, som saknar mångfald mer på grund av tidsbegränsningar än bristande intresse.

Ett fast vetenskapligt grepp, utan någon grund i resten av världen, ger liten förståelse för världen, än mindre uppskattning för den. Politiska eller kulturella frågor tar inte upp några fall i ett slags vetenskapligt vakuum, där historiska och kulturella frågor inte behöver beaktas.

Medan många forskare känner att de objektivt kan utvärdera världen på ett rationellt, vetenskapligt sätt, är faktumet att viktiga frågor i samhället aldrig innebär rent vetenskapliga frågor. Manhattan-projektet, till exempel, var inte enbart ett vetenskapligt företag, utan också tydligt utlöst frågor som sträcker sig långt utanför fysiken..

Detta innehåll tillhandahålls i samarbete med National 4-H Council. 4-H-vetenskapsprogram ger ungdomarna möjlighet att lära sig om STEM genom roliga, praktiska aktiviteter och projekt. Läs mer genom att besöka deras webbplats.