Koleje gelişlerinden birkaç hafta sonra, 15 birinci sınıf öğrencisi alışılmadık bir ders için sıralarına oturdular - cevabı olmayan bir ders.

Fen Fakültesi Dekanı Jeff Lichtman'ın fikri olan "Bilimdeki Gerçekten Zor Problemler", doğanın gizemlerini, çözmek için yapılan en iyi çabalara inatla direnen konuları ele alıyor. Yaşam, biyolojik olmayan maddeden nasıl ortaya çıktı? Tek hücreler nasıl karmaşık bir yaşama dönüştü? Yaşlanma sürecini hangi mekanizmalar yönlendiriyor ve bunlar tersine çevrilebilir mi? Beyin anatomisi ile akıl hastalığı arasındaki ilişki nedir?

Bu derste, bilimsel otoritelerin haklı olduğu varsayımı yoktur. Eğitmenler, büyüklerinin izinden giderek alışılmış yollardan ilerleyen ve muhtemelen çıkmaz sokaklara varan uyumcuları yetiştirmek yerine, yeni yollar açabilen, kalıpların dışında düşünen bireyler yetiştirmek isterler.

Lichtman , "Yapmaya çalıştığımız şey, her seferinde 15 öğrenciyi kapsayarak bilimi dönüştürmek" diye açıkladı.

'Lisans eğitimine yönelik yeni bir anlatı'

Bölüm içinde GHP olarak bilinen "Gerçekten Zor Problemler", teknolojiyle yeniden şekillenen bilimsel alana yeni bir yaklaşım getirmeyi amaçlıyor.

Geleneksel bilimsel eğitim, tek bir disiplinde uzmanlık geliştirmek üzere tasarlanmıştır. Ancak bugün, akıllı telefonu olan herkes anında çok miktarda bilimsel bilgiye ulaşabilir. Yapay zeka, bazı görevleri hiçbir insanın ulaşamayacağı bir hız ve doğrulukla gerçekleştirir.

Fen bilimleri eğitiminden sorumlu dekan yardımcısı ve Lichtman ile birlikte dersi veren Logan McCarty , “Geleneksel anlamda uzmanlık ve bilgi derinliği belki de eskiden olduğu kadar değerli değil,” dedi. “Belirli bir görevi veya belirli bir kavramı öğrenmeniz gerekiyorsa, artık ChatGPT'ye başvurabilirsiniz.”

McCarty'nin belirttiği gibi, dar bir disiplin içinde yapılan beyin yıkama, bir bilim insanını sınırlayabilir ve kaçamayacağı çıkmaz sokaklara sürükleyebilir. Nitekim, bilim tarihçisi ve filozof Thomas Kuhn (1943 mezunu, Doktora derecesi 1949), bilimsel eğitimi "belki de ortodoks teoloji dışında, diğerlerinden daha dar ve katı bir eğitim" olarak tanımlamıştır.

Kimyager ve aynı zamanda fizik ve uygulamalı matematik öğretmeni olan McCarty, "Belirli bir beceriyi ve belirli bir görevi öğrenmek ve bir konuda uzmanlaşmak için 10 yıllık bir kariyer harcarsanız, tüm bu bilgi ve eğitimi bir kenara atmak istemezsiniz," diyor. "İşte dogma sizi belirli bir düşünme biçiminin içine hapsedebilir."

Seminerin çözümü: Birinci sınıf öğrencilerini, zihinleri ortodoks düşüncelerle şekillenmeden önce yakalamak. Lichtman ve McCarty, öğrencilere çok disiplinli, geniş bir bakış açısı aşılamayı umuyorlar; böylece onları herhangi bir labirentin duvarlarının ötesine bakmaya cesaretlendiriyorlar.

McCarty, “Bu sınıf, umarız ki lisans düzeyindeki bilim eğitiminde büyük bir yeniden tasavvurun başlangıcının sadece buzdağının görünen kısmı,” dedi. “Bazı açılardan bu, bilim alanındaki lisans eğitimi için yeni bir anlatı oluşturmakla ilgili. Bu öğrenciler ilk mezun grubumuz.”

Seminer için yaklaşık 160 yeni öğrenci başvurdu. Sonbahar dönemi için 15 öğrenci seçildi ve bahar döneminde de 15 öğrenci daha katılacak. Gelecek yıl, Lichtman ve McCarty dersi tekrar açacak ve ikinci sınıf öğrencilerini de kapsayacak şekilde bir program ekleyerek mevcut öğrencilerin, muhtemelen danışmanlarıyla birlikte, eğitimlerine devam etmelerini sağlayacak.

Gerçekten Zor Problemler, bilim insanlarını onlarca yıllık araştırmaya rağmen çıkmaza sokan zorluklardır. Bunları çözmek, mevcut yaklaşımlarla sürekli olarak denemeye devam etmekten ibaret değildir. Bunun yerine, çözümler kavramsal atılımlar gerektirir.

Lichtman, “Bu çok garip bir eğitim çünkü çocuklara gerçekleri öğretmiyorsunuz,” dedi. “Onlara bilinmeyen şeyleri öğretiyorsunuz. Bilimdeki cevapsız sorular hakkında bir ders kitabı yok.”

Sorunlara nasıl yaklaşılacağını öğrenmek

GHP her hafta, çözülmemiş sorunlar üzerine araştırma yapan Harvard öğretim üyelerini derse konuk konuşmacı olarak davet ediyor. Kök hücre ve rejeneratif biyoloji yardımcı doçenti Michael Segel, neden yaşlandığımızın gizemlerini özetledi. Matematik Profesörü Dan Freed, çözülmemiş matematiksel zorluklar serisi olan Milenyum Ödülü Problemlerini sundu. Astronomi Profesörü Dimitar Sasselov ve kimya, kimyasal biyoloji ve fizik profesörü Adam Cohen, Dünya'daki yaşamın kökeninin gizemini anlattılar. Dönem sonunda, her öğrenci muhtemelen lisans eğitiminin geri kalanında üzerinde çalışacağı zor bir problem seçecek ve öğretim üyeleri onları bir mentörle eşleştirecek.

Dersin açıklaması, Kuzey Karolina, Charlotte'tan birinci sınıf öğrencisi Adam Stone'un ilgisini çekti. "Bu dersin birkaç nedenden dolayı gerçekten heyecan verici olduğunu düşündüm," dedi. "Birincisi, biyoloji, fizik, matematik gibi farklı alanlardan birer örnek görüyorsunuz. Kimsenin cevabını bilmediği bir şeyle mücadele etme fikri gerçekten heyecan verici."

Stone'u harekete geçiren bir diğer etken de kişisel motivasyondu: Tourette sendromu, yani ani ve istemsiz hareketlere neden olan nörolojik bir rahatsızlık. Diğer birçok beyin rahatsızlığı gibi, bu da hala tam olarak anlaşılamamış durumda. "Bu çözülmemiş sorunlarla nasıl başa çıkılacağının çerçevesini anlarsanız, bunu insanların hayatlarında gerçekten fark yaratabilecek birçok şeye uygulayabilirsiniz," dedi.

Benzer şekilde, New Jersey, Northvale'den Belén Franco de la Matta da geniş bir bilim yelpazesini inceleme ve bir mentörle yakından çalışma fırsatından etkilendi. "Şahsen fizik ve matematikle çok ilgileniyorum, ancak aynı zamanda biyoloji veya bilgisayar bilimi gibi diğer konulardan da öğrenebileceğimiz çok değerli şeyler var," dedi. "Sınıfta, zor problemleri çözmek için bazen diğer alanlardan düşünme biçimleriyle nasıl yaklaşabileceğimizden bahsediyoruz."

Kara delikler ve kara kutular

Eylül ayının sonlarında, Joseph Pellegrino Bilim Tarihi ve Fizik Profesörü Peter Galison , öğrencilere kara delikler üzerine yaptığı araştırmalar hakkında temel bilgiler verdi. Tartışmada, bilimin tahmin, açıklama ve anlama arasında nasıl bir denge kurduğuna dair teorik sorular ele alındı.

Lucille Nomaguchi-Long '29, "Dersinizin başında bilimdeki şeylerin çoğunun kara kutu olduğunu söylediniz," dedi. "Sizce bu kara kutuların hepsini ortaya çıkarabileceğimiz, hatta tek bir kara kutuyu bile tam olarak anlayabileceğimiz bir noktaya hiç ulaşabilecek miyiz?"

Galison, "Doğal olayları anlamada çok yol kat edebiliriz," diye yanıtladı, "ancak birçok şeyin de kavrayışımızın ötesinde kalacağını kabul etmeliyiz. Tamamen anlayabileceğimiz neredeyse hiçbir bilim dalı yok," dedi.

Ardından Lichtman başka bir bakış açısı ortaya koydu: Anlayışımız çoğu zaman sadece bir "yüzeysel açıklama"dan ibarettir; bizi doğru tahminler yapma gibi daha önemli hedeften uzaklaştıran bir açıklamadır.

Moleküler ve Hücresel Biyoloji Profesörü Jeremy R. Knowles Lichtman, “İnsan egosu tahmin etmekten çok anlamaya önem verir,” dedi. “Ancak dünyanın işleyişi için, bence önemli olan tek şey tahmindir.”

Sorularda neşe bulmak

Bir hafta sonra, sınıf çözülmemiş bir başka problemle daha karşı karşıya geldi: Genetik kod biyolojiye nasıl karşılık buluyor?

Organizma ve Evrimsel Biyoloji Bölümü eş başkanı Mansi Srivastava , yeni milenyumun başlarında ilk genomların dizilenmesiyle alanlarında nasıl bir iyimserlik dalgasının yaşandığını anlatan bir konuşma yaptı. İnsanlar genomu bir "plan" olarak hayal etmişlerdi; fizyoloji ve davranışa kolayca çevrilebilecek bir plan. Ancak meselenin çok daha karmaşık olduğu anlaşıldığında bu umutlar suya düştü. "25 yıl önce bunu çözebileceğimizi düşünmüştük," dedi, "ve çok büyük bir alçakgönüllülük yaşadık."

Günümüzde tüm genomlar dizilenebiliyor ve bilim insanları, organizmanın yaşamı boyunca epigenetik etkilerle genlerin ifadesinin nasıl değiştirilebileceğini çözmeye başlıyorlar. Bu ilerlemelere rağmen, genotipi fenotipe tam olarak çeviremiyoruz. Srivastava, "Belki de bir planın mükemmel bir talimat olduğu fikri hiçbir zaman doğru değildi," dedi. "Belki de genetik ve gelişim hakkında düşünürken bu benzetmeyi çok ileri götürdük."

Projeksiyon perdesinin yanında duran profesör, sınıfa bir soru yöneltti.

“Diyelim ki size tüm bilgileri verdim; çevrenin olayları nasıl etkilediğini, tüm epigenetik işaretleri anlatabilirim. Sizce o zaman bile fenotipi tahmin edebilir miyiz? Yoksa umutsuz bir durum mu?”

“Belki bir kısmı, evet,” diye yanıtladı Rosa Kooijmans. “Ama tamamı değil.”

Srivastava, "Umut ışığınızı beğeniyorum," diye yanıtladı. "Çünkü umudunuz yoksa, eve dönsek daha iyi olur."

Öğrencilerine tavsiyesi şu: İlgi alanlarınıza dair soruları nasıl tanımlayacağınız konusunda dikkatlice düşünmek için zaman ayırın. Yol uzun olacak, bu yüzden sorularda neşe bulmayı öğrenin.

Srivastava, "Kendi yolunuzu bulun, çünkü önümüzdeki dört yılda çözmenizi istediğim en büyük görev bu," dedi. "Belki de kariyerinizin sonraki 30 yılında."