Til Hovedsiden
  
 Meny:  
- for deg som leser mer enn du klikker -
 Startsiden

 Ny viten

 Tema:
 Norge
 Hukommelse
 Mennesker & dyr
 Katastrofer
 Stein
 Tverrfaglighet

 Redaksjonen
 Kontakt oss
 viten.com
 Arkiv


   Tema: Tverrfaglighet
Ulikevekt, kompleksitet og tverrfaglig forskning


Bjørn Jamtveit
Professor ved Institutt for Geologi, Univ. i Oslo

 
Naturlig kompleksitet
Det er ingen naturgitte skarpe grenselinjer mellom de ulike naturfaglige disipliner. Det er derfor heller ingen grunn til at søken etter ny erkjennelse om naturen skal begrenses av det begrepsapparat og de verktøy som brukes innen en bestemt naturfaglig disiplin. Forskning på tvers av de ulike fagdisipliner er derfor helt naturlig innen naturvitenskap. Ren disiplinorientert forskning er unaturlig, men allikevel langt mer vanlig enn tverrfaglig forskning. Det er mange grunner til dette. En prøve gjerne ikke å forstå hele verden på en gang, en velger seg den biten man liker best, eventuelt den som ligger nærmest, eller den biten man tror det lønner seg mest å bli kjent i. Denne biten (la oss kalle den område X) defineres ved at man lager grenser mot resten av verden, og sier: jeg vil starte med å forstå X først. Så kan jeg lære mer om resten senere.

Etterhvert som man blir kjent i sitt eget fagområde føler man seg tryggere. Man får kanskje også venner som er interessert i samme område. Er man dyktig nok, blir man ekspert på området, d.v.s. man vet mer en nesten alle andre om det man studerer. Dette gir høy status. Er man mange nok, etableres en ny fagdisiplin: X-ologi, læren om X. Dette er uproblematisk dersom X er isolert fra resten av verden, eller er et sted hvor intet endrer seg over tid. Heldigvis finnes ikke slike steder i naturen. Enten man er biolog eller geolog vil område X alltid: a) kommunisere med resten av verden, b) være i ulikevekt og dermed endre seg over tid, og c) ha en naturlig kompleksitet. "Naturen er vevd sammen av lange tråder" (sitat etter fysiker og nobelprisvinner Richard Feynman). Det som skjer i område X vil ofte være umulig å forstå uten å følge noen av disse trådene over 'systemgrensene' og dermed drive tverrfaglige undersøkelser. Derfor kan man heller aldri forstå hvordan X ble slik det ser ut i dag uten å krysse de samme grensene. Heldigvis er det slik at "naturlovene også gjelder i naturen" (sitat etter avdøde geologiprofessor ved Ivan Rosenquist), dermed har man kjøreregler å forholde seg til som gjelder i alle naturens områder. Det er ikke mange fundamentale naturlover (de kan sammenfattes av 8-10 stykker), men konsekvensene av dem er ikke alltid åpenbare. Det er vanskelig å bli god X-olog og samtidig kjenne alle naturlovene godt nok til å vite hva de betyr for det som skjer i X. Det er derfor slik at dersom en forsker, som i utgangspunktet er X-olog, ikke er tilfreds med bare å bli kjent med hvordan X ser ut i et gitt tidspunkt, men i tillegg ønsker å forstå hvordan X endrer seg over tid - da må man inngå samarbeid med kolleger fra andre områder, Y-logene. I tillegg, avhengig av egen innsikt i naturens lover og matematikken som beskriver disse, vil det ofte lønne seg å søke støtte hos de som kjenner naturlovene best. Disse kaller seg oftest fysikere og i noen tilfeller, kjemikere.

Likevekt-ulikevekt
I det norske geologimiljøet er det relativt mange forskere som krysser grensene mellom ulike geologiske disipliner. Dette gjelder særlig den eldre generasjon forskere (> 50 år). For oss yngre forskere har kravene til spesialisering vært større og færre har hatt mot eller kapasitet til å engasjere seg innen flere geologiske disipliner. Redselen for å bli stemplet som dilettant er ofte større enn lysten til å øke sin faglige bredde. Det er i dag ytterst få norske geoforskere, unge eller eldre, som har krysset grensene mot andre naturvitenskapelige disipliner. De fleste er derfor å regne som rendyrkede G-ologer, men det har ikke alltid vært slik. I 1911 la Victor Goldschmidt i en alder av 23 år frem sin doktor avhandling, hvor han tar i bruk et redskap fra en annen naturvitenskapelig disiplin, termodynamikken, for å forstå likevekter mellom mineraler i bergarter. Dette muliggjorde en kvantitativ beskrivelse av likevektstilstander i bergarter. Senere har dette verktøyet blitt offisielt akseptert i G-ologien og det ble endog opprettet en egen nisje for dette verktøyet: G-okjemien. I de nær 90 år som har gått etter 1911 har de fleste norske geologer på et eller annet tidspunkt blitt eksponert for det termodynamiske verktøy. Særlig gjelder dette de som ble utdannet ved universitetet i Oslo etter krigen. Enkelte av lærerene her, med professor Ivan Rosenquist i spissen, var svært kompetente brukere av 'likevektsvertøyet'. Det hører med til historien at Rosenquist på et tidspunkt ble innkalt til bestyrer ved Institutt for Geologi og fikk reprimande fordi man mente at han underviste studentene i fysikk og kjemi og ikke i geologi. Dette var i en periode hvor geologene fremdeles var mest opptatt med å beskrive den geologiske verden - dens tilstander. Tiden var sentral, men representerte på mange måter kun en koordinatakse som knyttet sammen tilstandene til et kjede - kalt den geologiske historie. Det var lite fokus på overgangen fra en tilstand til en annen.

I de siste par tiår har vi blitt stadig mer opptatt av å forstå hvordan ulike systemer endrer seg med tid. Geo-forskningen har blitt opptatt av systemer som ikke er i likevekt. Den er blitt prosessorientert og tid er nøkkelvariabelen i enhver kvantitativ beskrivelse eller modell av det dynamiske geologiske system. Tid er ikke en variabel i likevekts-systemer og den klassiske termodynamikken strekker derfor ikke lenger til. Vi trenger nye verktøy som både kan beskrive tidsutvikling i dynamiske (ulikevekt-) systemer og samtidig hanskes med naturlig kompleksitet.

Problemstillingen
To viktige aspekter ved naturlig kompleksitet er at utviklingen i naturlige systemer ofte er et resultat av mange prosesser som skjer samtidig, men på ulik skala i tid og rom. Prosessene kan være intimt koplet og virkningen av dem kan ikke forståes ved å studere enkeltprosessene isolert. Dernest vil utviklingen i naturlige systemer ofte styres av systemets egne heterogeniteter. Liten tue kan velte stort lass og må ikke ignoreres. Dette var på mange måter utgangspunktet for et tverrfaglige fysikk-geologi prosjekt ved universitetet i Oslo som vi startet i 1996-1997. Prosjektet fokuserer på prosesser som skjer i geologiske systemer som inneholder fluider (en samlebetegnelse på væsker og gasser). Svært mange sentrale geologiske prosesser er kritisk avhengig av om det geologiske materialet vi ser på inneholder fluider, hvordan disse er fordelt i materialet og under hvilke trykk disse befinner seg. Dette gjelder både deformasjonsprosesser, transportprosesser og prosesser knyttet til kjemiske reaksjoner mellom mineraler. Mange av disse prosessene har direkte konsekvenser for egenskapene av geologiske materialer som for eksempel mekanisk styrke av bergarter og løsmasser. De er også sentrale for å forstå mange fenomener som påvirker vårt miljø og vår økononomi: jordskjelv, vulkanutbrudd, utvikling av petroleumsførende sedimentbassenger og dannelsen av mange maineralforekomster. Vekselvirkninger mellom fluider og bergarter er på mange måter nøkkelen til å forstå jordskorpens utviklling over tid, innenfor de rammebetingelsene som er gitt av platetektonikken; lithosfæreplatenes bevegelse med deres kollisjoner og oppsprekking. Mange sentrale prosesser i fluid-bergarts systemer er ennå ikke forstått, ikke engang 'i prinsippet', d.v.s. som en ren fysisk prosess i et forenklet system. Noen eksempler på dette er: friksjon, dannelsen av sprekkemønstre i heterogene medier, hydraulisk oppsprekning (dvs oppsprekning av et materiale p.g.a. høyt utvendig eller innvendig væsketrykk), kompaksjon (reduksjon av en bergarts porøsitet), hvordan fluid-fylte sprekker i elastiske materialer lukker seg og gror igjen, samt hvordan fluider kan migrere inn og ut av bergarter som samtidig deformeres slik at poresturukturen varierer over tid. Disse prosessene spiller en sentral rolle for tidsutviklingen i en rekke geologiske systemer. Verktøyet som trengs for å forstå slike prosesser er ikke å finne i den tradisjonelle geologi's 'verktøykasse' - som forøvrig er full av ulike verktøy fra G-okjemien.

Samarbeid i praksis
Samarbeidsprosjekter mellom 'myke' realfag som geologi og biologi og 'harde' realfag (matematikk, fysikk) fungerer oftest slik at den myke partner først presenterer sine problemstillinger. Dette må gjøres på en slik måte at problemstillingen er veldefinert nok til å være tilgjengelig for kvantitative ('harde') verktøy og samtidig er interessant for alle samarbeidende parter. Det siste er viktig for å opprettholde motivasjonen under samarbeidet. Men, det kan også hende at de 'harde' realister presenterer et av sine verktøy og spør sin 'myke' partner om det kan brukes til noe nyttig. I tverrfaglige prosjekter er det ofte slik at verktøyet foreligger før problemet kommer i fokus. Problemer som en kanskje hadde avskrevet som umulige å løse, kan enkelte ganger dras frem igjen fra skapet for å eksamineres på nytt under en ny lupe.

Å gjennomføre tverrfaglige prosjekter som søker å løse ett enkelt veldefinert problem er ikke vesentlig ulikt det å gjennomføre at vanlig prosjekt innen sin egen godt kjente disiplin. Men, gjennomføring av tverrfaglige prosjekter som tar mål av seg å bygge bro mellom to naturvitenskapelige miljøer for å fornye forskningen på geologiske prosesser er langt mer krevende. For det første kreves effektiv kommunikasjon på tvers of faggrensene. Det tar tid før en diskusjon på tvers av faggrenene går like lett som en diskusjon med kolleger fra sin egen disiplin. Dernest kreves personale som har motivasjon og kapasitet til å arbeide med ett ben i hver disiplin. Det er ikke nødvendig at alle deltakere gjøre dette, men det er viktig at noen faktisk opererer med full tyngde i det tidligere ingenmannsland. Her spiller unge forskere en avgjørende rolle. Etablerte forskere vil alltid ha sitt 'tyngste ben' solid plantet i eget område.

Mot en usikker fremtid
Nukleasjon og oppbygging av en ny disiplin på grensen mellom to etablerte tradisjoner krever nesten alltid engasjement av unge dyktige forskere. I vårt tilfelle var vi så heldige å kunne samle forskere som i dag har en høy kompetanse, og vi har en gedigen sjanse til å være først ute med etableringen av et miljø som arbeider med geologiske prosesser med de verktøy som åpenbart egner seg best for studier av komplekse geologiske systemer. Førstehåndskunnskap om systemene fra mange års feltstudier og laboratoriearbeid blir koblet med det best egnede begrepsapparat og det beste verktøy som besittes innen statistisk fysikk. Problemet er imidlertid at det fra Norske Universiteters side i dag er svært liten grad av strategisk satsing innen naturvitenskap. Det finnes rett og slett ikke midler og stillinger for å etablere ny naturvitenskapelig aktiviteten ved Universitetet i Oslo. Strategiske Universitetsprogrammer innen naturvitenskap har i dag ingen reelle strategiske effekter. De representerer bare transiente fenomener som gir umiddelbar lykke, men langsiktig frustrasjon.

Som prosjektleder for et tverrfaglig prosjekt kan jeg også bekrefte mange myter knyttet til tverrfaglig forskning. Selv om forskningsråd og høyere makter ofte er positive, møter en mer skeptiske holdninger blant sine nærmeste kolleger enn man gjør dersom man holder seg til 'sin' disiplin og blir en ekte 'ekspert'. Stikker man hodet frem over faggrensen, stiller man seg lagelig til for hugg. Skulle man være så uheldig at det tverrfaglige prosjektet man leder ikke blir en suksess, går jeg ut fra at hodet blir forsøkt hugget helt av. En middelmådig 'disiplinert' fagmann/kvinne aksepteres av alle som en av gjengen, men en middelmådig tverrfaglig forsker er derimot en definitiv 'outcaste'.

Det er derfor, etter mitt syn, kun to ting som kan drive en forsker til tverrfaglig satsing. Enten må en ha en klokkertro på seg selv og sin forskning, og være overbevist om at man vil oppnå suksess. Eller så er man simpelthen så lidenskapelig opptatt av den ting eller de problemer man studerer at man er villig til å risikere akademisk liv og lemmer for å følge en tråd, en tanke eller en geologisk prosess over i et annet fagområde. Uavhengig av hvor man henter motet fra, er jeg sikker på at dersom man lykkes og får ting til vil man alltid synes at det var verdt 'friksjonen' på veien. Og uansett om man lykkes eller ikke, vil man alltid lære en hel del nye ting på veien som det kan være verdifullt å ta med seg selv om man skulle måtte returnere til i sitt gamle fagfelt til syvende og sist. Tilegnelse av ny viten er kanskje den mest irreversible av alle naturens prosesser.


© viten.com 2000