Discovery is not the opposite of application

Die große wissenschaftliche Debatte: Warum man sich nicht nur für eines entscheiden kann

Stellen Sie sich die Wissenschaft als eine riesige, belebte Stadt vor. In dieser Stadt gibt es zwei Hauptarten von Baumeistern. Eine Gruppe, die angewandten Baumeister, errichtet sofort Häuser, Brücken und Krankenhäuser. Sie lösen unmittelbare Probleme wie „Wie bekommen wir sauberes Wasser?“ oder „Wie heilen wir diese spezifische Grippe?“. Die andere Gruppe, die Entdeckungsbauer, sind die Träumer, die in die Sterne starren und fragen: „Woraus besteht die Schwerkraft?“ oder „Wie begann das Universum?“. Sie bauen heute nichts, was man anfassen kann; sie versuchen lediglich, die Regeln des Spiels zu verstehen.

Lange Zeit haben Menschen darüber gestritten, dass diese beiden Gruppen um denselben Geldtopf kämpfen. Das Argument lautet so: „Wir sind knapp bei Kasse, also sollten wir aufhören, die Träumer zu finanzieren, und das ganze Geld den Hausbauern geben. Schließlich sind Häuser jetzt nützlich, während das Verständnis des Universums sich wie ein Luxus anfühlt.“ Diese Idee gewinnt in großen Regierungsbüros in den USA und im Vereinigten Königreich an Popularität. Aber hier ist der Haken: Was, wenn die Träumer eigentlich diejenigen sind, die das Fundament bauen, damit die Häuser nicht einstürzen? Was, wenn die „nutzlosen“ Fragen der einzige Weg sind, um die Werkzeuge zu erfinden, die wir morgen brauchen werden? Dies ist die große Frage, mit der sich Hiranya Peiris, eine Wissenschaftlerin aus Cambridge, in einem neuen Paper beschäftigt. Sie möchte uns zeigen, dass es ein riesiger Fehler ist, Entdeckung und Anwendung als Feinde zu betrachten, da dies die ganze Stadt zerstören könnte.

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Die große Idee des Papers: Es ist kein Nullsummenspiel

In ihrem Paper mit dem Titel „Discovery is not the opposite of application“ (Entdeckung ist nicht das Gegenteil von Anwendung) argumentiert Hiranya Peiris, dass die Vorstellung, man müsse sich zwischen „Neugier“ und „Nützlichkeit“ entscheiden, eine Falle ist. Sie sagt, dass die Kürzung der Mittel für die Grundlagenforschung, um Geld für angewandte Projekte zu sparen, so ist, als würde man versuchen, Geld bei einem Wolkenkratzer zu sparen, indem man sein Fundament entfernt. Man spart vielleicht heute ein paar Münzen, aber irgendwann wird das ganze Gebäude einstürzen.

Die wirtschaftliche Falle
Peiris weist darauf hin, dass die Logik hinter dieser „Kürzung der Grundlagen“ falsch ist. Regierungen schauen oft auf ihre Budgets und denken: „Grundlagenforschung ist teuer und zahlt sich nicht schnell aus, also kürzen wir sie.“ Aber sie erklärt, dass dies eine schreckliche Art ist, die Wirtschaft zu betrachten. Studien zeigen, dass das Vereinigte Königreich für jeden Dollar, den es in die Forschung steckt, etwa zehn Dollar zurückbekommt. In den USA ist die Rendite selbst bei sehr konservativen Schätzungen etwa fünf Dollar für jeden investierten Dollar.

Denken Sie es sich wie das Pflanzen eines Waldes vor. Wenn Sie nur Bäume pflanzen, die nächste Woche Früchte tragen, bekommen Sie einen schnellen Snack. Aber wenn Sie die tiefwurzelnden Bäume pflanzen, die Jahrzehnte zum Wachsen brauchen, bieten sie schließlich Holz, Schatten und ein ganzes Ökosystem, das alles andere unterstützt. Das Paper stellt fest, dass die Kosten für die Finanzierung dieser „Tiefwurzel“-Forschung minimal sind – weniger als 0,1 % der gesamten öffentlichen Ausgaben im Vereinigten Königreich. Ein Verlust davon würde nicht viel Geld sparen, aber er würde eine ganze Generation von Wissenschaftlern und deren Fachwissen kosten.

Die „Heavy-Tail“-Überraschung
Einer der interessantesten Punkte, die Peiris anführt, ist die Art und Weise, wie Entdeckungen geschehen. Sie sagt, dass das Geld, das wir durch Grundlagenforschung erhalten, nicht in einem stetigen, vorhersehbaren Strom fließt. Stattdessen folgt es einer „Heavy-Tailed Distribution“ (einer schwerfälligen Verteilung). Das ist eine schicke Art zu sagen, dass man die meiste Zeit keinen großen Ertrag sieht, aber ab und zu einen massiven, weltverändernden Jackpot erhält, den man nicht hätte vorhersagen können.

Stellen Sie sich vor, Sie kaufen Lotterielose. Wenn Sie nur Lose für die Zahlen kaufen, die „sicher“ oder „wahrscheinlich“ erscheinen, gewinnen Sie vielleicht ein wenig. Aber die echten, lebensverändernden Jackpots sind die seltenen, wilden Zahlen, die niemand erwartet hat. Wenn Sie die Finanzierung flächendeckend kürzen, hören Sie auf, Lose für diese seltenen, wilden Zahlen zu kaufen. Sie sparen vielleicht Geld, aber Sie garantieren damit, dass Sie niemals den großen Preis gewinnen werden. Das Paper argumentt, dass man nicht vorhersagen kann, welche Forschung zur nächsten großen Durchbruch führen wird, daher senkt eine Budgetkürzung einfach nur die Chancen, diesen zu finden.

Die Geschichte der Gravitationswellen-Jäger
Um zu beweisen, dass Entdeckung und Anwendung tatsächlich dasselbe sind, erzählt Peiris die Geschichte des britischen Programms zur Detektion von Gravitationswellen. Vierzig Jahre lang arbeiteten Wissenschaftler im Vereinigten Königreich daran, die Krümmungen in der Raumzeit zu messen, die durch kollidierende Schwarze Löcher verursacht werden. Jahrzehntelang schien es, als würden sie nur „Rauschen“ messen und einem Geist nachjagen. Es war reine Neugier.

Dann hörten sie im Jahr 2015 endlich das Signal. Es war ein Nobelpreis-Moment, der unser Verständnis des Universums veränderte. Aber hier ist die Wendung: Während sie die Werkzeuge bauten, um das Universum zu „hören“, erfanden sie versehentlich Werkzeuge, die heute Leben retten und unseren Planeten schützen.

Weil sie Spiegel bauen mussten, die so perfekt waren, dass sie eine Veränderung kleiner als ein Proton detektieren konnten, entwickelten sie supersensible Sensoren.

• Die Vulkan-Beobachter: Ein Team in Glasgow nutzte diese Technologie, um einen winzigen Gravitationssensor namens „Wee-g“ zu bauen. Er ist so empfindlich, dass er unterirdische Veränderungen besser erkennen kann als der Beschleunigungssensor eines Telefons. Jetzt wird er eingesetzt, um Vulkane zu beobachten und unterirdische Aktivitäten zur Sicherheit und für die Energiegewinnung zu überwachen.
• Die Knochen-Heiler: Andere Wissenschaftler nahmen ihre Expertise in der Messung von Vibrationen und nutzten sie, um „Nanokicking“ zu entwickeln. Dies ist eine Technik, die winzige Vibrationen nutzt, um Stammzellen in knochenbildende Zellen zu verwandeln, ohne Chemikalien zu verwenden. Sie wird nun getestet, um Menschen mit Rückenmarksverletzungen beim Wachstum von neuem Knochen zu helfen.
• Die Augenärzte: Die Datentricks, die sie erfunden haben, um das „Rauschen“ aus den Weltraumsignalen zu bereinigen, werden nun verwendet, um bessere Bilder der menschlichen Netzhaut zu machen.

Peiris betont, dass dies keine getrennten Projekte waren. Dieselben Wissenschaftler, die mit derselben Finanzierung arbeiteten, betrieben sowohl die „nutzlose“ Weltraumforschung als auch die „nützliche“ medizinische Forschung. Wenn man die Finanzierung der Weltraumforschung vor vierzig Jahren gekürzt hätte, hätte man die heutigen medizinischen Durchbrüche verloren.

Die Gefahr, das Fundament zu beschädigen
Das Paper warnt davor, dass es unglaublich schwer ist, eine Forschungsstruktur wieder aufzubauen, wenn sie einmal gebrochen wurde. Peiris vergleicht dies mit einer Ratsche – einem Werkzeug, das sich nur in eine Richtung bewegt. Wenn man die Mittel kürzt, gehen die Wissenschaftler weg, und wenn das Geld zurückkommt, kehren sie nicht zurück. Die Fähigkeiten sind für immer verloren. Sie verweist auf Länder wie Argentinien und Portugal, wo Finanzierungskürzungen zu einem dauerhaften Verlust an Talent führten, der nie wieder vollständig kompensiert werden konnte.

Das Fazit
Die Wahl, die Regierungen präsentieren – „Finanzieren wir Entdeckung oder Anwendung?“ – ist eine Illusion. Es ist, als würde man fragen: „Bauen wir das Fundament oder das Dach?“ Man kann nicht das eine ohne das andere haben. Die Forscher, die die großen, abstrakten Fragen stellen, sind genau dieselben Menschen, die letztendlich die Technologien erfinden, die Krankheiten heilen und unsere Städte mit Energie versorgen. Sie planen das nicht so; es passiert einfach, weil tiefes Verständnis zu unerwarteten Werkzeugen führt.

Peiris kommt zu dem Schluss, dass die Grundlagenforschung das unsichtbare Fundament unserer Gesellschaft ist. Wir bemerken sie nicht, während der Wolkenkratzer steht, aber wenn man sie entfernt, kommt alles darüber herabstürzend zu Boden. Das Paper fordert uns auf, die Wissenschaft nicht als Wahl zwischen „jetzt“ und „später“ zu sehen, sondern als eine einzige, verbundene Reise, auf der die Fragen, die wir heute stellen, die Welt von morgen bauen.