Mendeleev đã dạy chúng ta sức mạnh của suy nghĩ sâu sắc để tìm lời giải thích

Các phương pháp tiếp cận hộp đen ngày càng phổ biến trong AI, học máy và khoa học dữ liệu tính toán. Theo hộp đen, ý tôi là các phương pháp tính toán đưa ra dự đoán mà không giải thích cơ sở lý luận của chúng. Ví dụ: chatGPT phổ biến và chatbot Bing đáng sợ cung cấp thông tin và các cuộc trò chuyện thú vị, nhưng chúng tôi không biết tại sao họ chọn phản hồi mà họ chọn.

Tương tự, học sâu và mạng lưới thần kinh là những công cụ tính toán đưa ra những dự đoán mạnh mẽ mà không tiết lộ cơ chế hoặc cơ sở lý luận cho những dự đoán của chúng. Tuy nhiên, chúng ta đánh mất một thứ quan trọng khi sử dụng những công cụ này — lời giải thích cho lý do tại sao . Câu chuyện về Mendeleev cung cấp một ví dụ mạnh mẽ về lý do tại sao điều này lại quan trọng.

Việc tìm kiếm các yếu tố cơ bản

Trong hàng ngàn năm, con người đã tìm cách hiểu các chất tạo nên thế giới. Các nhà triết học đã suy đoán từ thời cổ đại về thành phần cơ bản của vật chất, nhưng rất khó để đạt được tiến bộ về vấn đề này. Các nhà triết học Hy Lạp thời kỳ đầu đề xuất rằng vì nước dồi dào và có thể thay đổi dạng từ rắn sang lỏng sang hơi, nên có lẽ nước là nền tảng cơ bản của thế giới.

Các nhà triết học khác cho rằng có thể không khí là nền tảng, vì không khí tạo thành mây, bão và hơi nước, và ở xung quanh chúng ta.

Lập luận tương tự đã được thực hiện cho lửa và trái đất.

Nhà triết học Aristotle đã tích hợp những ý tưởng này và đề xuất rằng bốn chất này là bốn yếu tố cơ bản tạo nên thế giới vật chất. Trong hàng ngàn năm, ý tưởng này đã thống trị và hầu hết mọi người tin rằng bốn yếu tố cơ bản của vật chất thực sự là nước, không khí, đất và lửa. Giả thuyết đầy mê hoặc này vẫn còn phổ biến một cách kỳ lạ trong tiểu thuyết, chương trình truyền hình, giới giả khoa học và trong văn hóa đại chúng cho đến tận ngày nay.

Tứ đại không giải thích được hết vật chất

Một nhà nghiên cứu và bác sĩ bài trừ thần tượng tên là Paracelsus đã bắt đầu quá trình dẫn đến việc làm sáng tỏ giả thuyết này và cuộc tìm kiếm các nguyên tố hóa học cơ bản trong thời hiện đại, dẫn đến sự ra đời của một lĩnh vực khoa học mới. Paracelsus là người đầu tiên sử dụng thuật ngữ hóa học để chỉ những nỗ lực tạo ra các phiên bản thuần túy của các nguyên tố tự nhiên.

Robert Boyle, thường được coi là cha đẻ của hóa học hiện đại, đã xuất bản cuốn sách The Skeptical Chymist vào năm 1661, trong đó ông lập luận chống lại quan điểm phổ biến về bốn “yếu tố” nổi tiếng là không khí, lửa, nước và đất là cơ sở của tất cả. vấn đề. Ông lưu ý rằng nhiều thí nghiệm cho thấy rằng phải có nhiều hơn bốn nguyên tố cơ bản của vật chất và một số chất, chẳng hạn như vàng, dường như là nguyên tố thuần túy của riêng chúng, vì chúng không thể bị phân tách thành bốn “chất” này. ”.

Boyle lập luận rằng danh tính của các nguyên tố phải được xác định bằng thực nghiệm chứ không phải bằng lý thuyết khi không có dữ liệu, với các nguyên tố được định nghĩa là các chất không thể phân hủy thành bất kỳ chất đơn giản nào.

Rất nhiều yếu tố

Khi một số lượng đáng kinh ngạc các nguyên tố tinh khiết được phát hiện, các nhà hóa học tự hỏi tại sao lại có nhiều như vậy và làm thế nào chúng có thể được tổ chức. Nhà hóa học người Nga, Dmitri Mendeleev, đang cố gắng viết một cuốn sách giáo khoa toàn diện về hóa học, Các nguyên tắc của hóa học . Ông đang cố gắng tóm tắt những gì đã biết về từng nguyên tố trong số 63 nguyên tố đã được phát hiện, từ hydro đơn giản đến carbon, oxy và nitơ tạo nên phần lớn vật chất sống.

Bước đột phá cơ học của Mendeleev

Khi suy nghĩ về cách trình bày dữ liệu tích lũy về từng nguyên tố này, Mendeleev đã phân tích những điểm giống nhau về tính chất của chúng, để ông có thể phân loại chúng thành các họ nguyên tố liên quan. Khi nghiên cứu danh sách các nguyên tố theo thứ tự khối lượng nguyên tử tăng dần, ông nhận thấy rằng chúng có một kiểu lặp lại về tính chất, điều này khiến ông sắp xếp các nguyên tố dưới dạng một bảng, sao cho kiểu tuần hoàn sẽ rõ ràng trong mỗi hàng và cột.

Lịch sử hơi bối rối về những gì xảy ra tiếp theo: do bệnh tật hoặc lúc đầu thiếu sự đánh giá cao về tác động của kế hoạch tổ chức của mình, Mendeleev đã nhờ người bạn Nikolai Menshutkin trình bày bảng của mình cho anh ta tại một cuộc họp của Hiệp hội Hóa học Nga. Dù bằng cách nào, khi Mendeleev trình bày chi tiết về cách tổ chức các nguyên tố của mình trong những tháng tới, ông đã đánh giá cao rằng phần trình bày định kỳ của mình cho phép ông dự đoán sự tồn tại của các nguyên tố mới, bao gồm cả những nguyên tố được gọi là nhôm, silicon và boron. Khi những nguyên tố này được phát hiện và có những tính chất mà ông dự đoán, cộng đồng hóa học đã đón nhận Bảng tuần hoàn các nguyên tố của Mendeleev như một bước đột phá sâu sắc trong việc tìm hiểu các khối xây dựng của thế giới vật chất.

Như Richard Morris đã lưu ý trong The Last Sorcerers , “Chính Mendeleev là người đã khám phá ra định luật tuần hoàn, một nguyên tắc mô tả các chu kỳ được quan sát thấy trong tính chất của các nguyên tố hóa học. Điều này cho phép ông dự đoán sự tồn tại của các nguyên tố chưa được khám phá, dự đoán trọng lượng nguyên tử và mô tả các tính chất vật lý và hóa học của chúng”. Khám phá này vang vọng ngày nay thông qua tất cả các ngành hóa học và sinh học, và tác động của nó không thể được cường điệu hóa.

Bảng tuần hoàn các nguyên tố cung cấp cho chúng ta một loại hệ thống xếp hạng Netflix cho các nguyên tố, dạy chúng ta rằng helium, neon và argon là những khí hiếm không phản ứng vì vị trí của chúng ở cột ngoài cùng bên phải của bảng. Hoặc natri và liti tạo ra các muối tương tự nhau, vì chúng được tìm thấy cùng nhau ở cột ngoài cùng bên trái của bảng.

ChatGTP hoặc Microsoft Bing có thể phát hiện ra Bảng tuần hoàn không?

Điều gì sẽ xảy ra nếu Mendeleev đã sử dụng chatGPT, Microsoft Bing hoặc mạng học sâu để dự đoán thuộc tính của các phần tử? Chắc chắn, anh ấy sẽ có được thành công tuyệt vời, nhưng không biết tại sao. Anh ta sẽ không làm sáng tỏ lý do cơ bản cho mối quan hệ giữa các nguyên tố - cấu trúc nguyên tử cơ bản của chúng. Chúng tôi sẽ không có bảng tuần hoàn.

AI rất mạnh, nhưng chúng ta cũng cần các cơ chế và lời giải thích để nâng cao kiến ​​thức cơ bản của chúng ta về thế giới.