Mendeleev สอนเราถึงพลังของการคิดอย่างลึกซึ้งเพื่อค้นหาคำอธิบาย

แนวทางของกล่องดำกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นใน AI การเรียนรู้ของเครื่อง และวิทยาการข้อมูลเชิงคำนวณ โดยกล่องดำ ฉันหมายถึงวิธีการคำนวณที่คาดการณ์โดยไม่ต้องอธิบายเหตุผล ตัวอย่างเช่น chatGPT ยอดนิยมและแชทบอท Bing ที่เป็นอันตรายจะให้ข้อมูลและการสนทนาที่น่าขบขัน แต่เราไม่รู้ว่าเหตุใดพวกเขาจึงเลือกคำตอบที่พวกเขาเลือก

ในทำนองเดียวกัน การเรียนรู้เชิงลึกและโครงข่ายประสาทเทียมเป็นเครื่องมือทางการคำนวณที่คาดการณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องเปิดเผยกลไกหรือเหตุผลสำหรับการคาดคะเน อย่างไรก็ตาม เราสูญเสียบางสิ่งที่สำคัญเมื่อเราใช้เครื่องมือเหล่านี้ — คำอธิบายว่าทำไม เรื่องราวของ Mendeleev เป็นตัวอย่างที่ทรงพลังว่าทำไมเรื่องนี้ถึงสำคัญ

การค้นหาองค์ประกอบพื้นฐาน

เป็นเวลาหลายพันปีที่มนุษย์พยายามที่จะเข้าใจสสารที่ประกอบกันเป็นโลก นักปรัชญาคาดการณ์ตั้งแต่สมัยโบราณเกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานของสสาร แต่เป็นการยากที่จะดำเนินการแก้ไขปัญหานี้ นักปรัชญาชาวกรีกยุคแรกเสนอว่าเนื่องจากน้ำมีมากมายและสามารถเปลี่ยนรูปร่างจากของแข็งเป็นของเหลวเป็นไอได้ บางทีน้ำอาจเป็นพื้นฐานพื้นฐานของโลก

นักปรัชญาคนอื่นๆ แนะนำว่าอากาศอาจเป็นพื้นฐาน เนื่องจากอากาศก่อตัวเป็นเมฆ พายุเฮอริเคน และไอน้ำ และอยู่รอบตัวเรา

ข้อโต้แย้งที่คล้ายกันถูกสร้างขึ้นสำหรับไฟและดิน

นักปรัชญาอริสโตเติลได้รวมแนวคิดเหล่านี้เข้าด้วยกันและเสนอว่าสารทั้งสี่นี้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานสี่ประการที่ประกอบกันเป็นโลกวัตถุ เป็นเวลาหลายพันปีที่ความคิดนี้มีอิทธิพล และคนส่วนใหญ่เชื่อว่าองค์ประกอบพื้นฐานทั้งสี่ของสสารคือ น้ำ อากาศ ดิน และไฟ สมมติฐานที่น่าดึงดูดใจนี้ยังคงได้รับความนิยมอย่างแปลกประหลาดในนวนิยาย รายการทีวี แวดวงวิทยาศาสตร์เทียม และในวัฒนธรรมสมัยนิยมแม้กระทั่งทุกวันนี้

ธาตุทั้งสี่ไม่สามารถอธิบายสสารได้ทั้งหมด

นักวิจัยและแพทย์ผู้วิจัยเกี่ยวกับปรากฏการณ์เอกภพวิทยาชื่อพาราเซลซัสได้เริ่มกระบวนการที่นำไปสู่การไขสมมติฐานนี้และการค้นหาองค์ประกอบทางเคมีพื้นฐานในยุคสมัยใหม่ ซึ่งนำไปสู่การกำเนิดของวิทยาศาสตร์แขนงใหม่ พาราเซลซัสเป็นคนแรกที่ใช้คำว่าเคมีเพื่ออ้างถึงความพยายามในการสร้างองค์ประกอบตามธรรมชาติให้บริสุทธิ์

Robert Boyle ซึ่งมักถูกมองว่าเป็นบิดาแห่งวิชาเคมีสมัยใหม่ ตีพิมพ์หนังสือของเขาชื่อThe Skeptical Chymistในปี 1661 ซึ่งเขาได้โต้เถียงกับมุมมองทั่วไปของ “ธาตุ” ทั้งสี่อันโด่งดัง อันได้แก่ อากาศ ไฟ น้ำ และโลก ซึ่งเป็นพื้นฐานของทั้งหมด วัตถุ. เขาตั้งข้อสังเกตว่าการทดลองหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าต้องมีองค์ประกอบพื้นฐานของสสารมากกว่า 4 ชนิด และสสารบางอย่าง เช่น ทองคำ ดูเหมือนจะเป็นองค์ประกอบที่บริสุทธิ์ในตัวเอง เนื่องจากไม่สามารถแยกย่อยออกเป็น "สสาร" ทั้ง 4 ชนิดนี้ได้ ".

บอยล์แย้งว่าเอกลักษณ์ขององค์ประกอบต้องได้รับการพิจารณาจากการทดลองมากกว่าการสร้างทฤษฎีโดยไม่มีข้อมูล โดยองค์ประกอบถูกกำหนดให้เป็นสารที่ไม่สามารถแยกย่อยออกเป็นสารที่ง่ายกว่านี้ได้

องค์ประกอบมากมาย

เมื่อค้นพบธาตุบริสุทธิ์จำนวนมากจนน่าประหลาดใจ นักเคมีจึงสงสัยว่าเหตุใดจึงมีจำนวนมากเช่นนี้ และจะจัดองค์ประกอบเหล่านี้ได้อย่างไร นักเคมีชาวรัสเซีย ดมิตรี เมนเดเลเยฟ กำลังประสบปัญหาในการเขียนตำราเคมีที่ครอบคลุมเรื่องThe Principles of Chemistry เขาพยายามสรุปสิ่งที่รู้เกี่ยวกับธาตุทั้ง 63 ชนิดที่ถูกค้นพบ ตั้งแต่ไฮโดรเจนอย่างง่ายไปจนถึงคาร์บอน ออกซิเจน และไนโตรเจนซึ่งเป็นส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่

ความก้าวหน้าทางกลไกของ Mendeleev

ในการคิดเกี่ยวกับวิธีการนำเสนอข้อมูลที่สะสมในแต่ละองค์ประกอบเหล่านี้ Mendeleev ได้วิเคราะห์ความคล้ายคลึงกันในคุณสมบัติขององค์ประกอบเหล่านั้น เพื่อที่เขาจะได้จำแนกองค์ประกอบเหล่านั้นออกเป็นตระกูลขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกัน ขณะที่เขาศึกษารายชื่อธาตุตามลำดับน้ำหนักอะตอมที่เพิ่มขึ้น เขาสังเกตเห็นว่าพวกมันมีรูปแบบซ้ำๆ ในคุณสมบัติของธาตุ ซึ่งทำให้เขาต้องจัดองค์ประกอบต่างๆ ในรูปแบบของตาราง เพื่อให้รูปแบบของธาตุปรากฏชัดใน แต่ละแถวและคอลัมน์

ประวัติค่อนข้างสับสนเล็กน้อยเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นต่อไป เนื่องจากความเจ็บป่วยหรือการไม่เห็นคุณค่าในตอนแรกสำหรับผลกระทบของแผนการจัดองค์กรของเขา Mendeleev ขอให้เพื่อนของเขา Nikolai Menshutkin นำเสนอโต๊ะของเขาในการประชุมของ Russian Chemical Society ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด ในขณะที่เมนเดเลเยฟอธิบายอย่างละเอียดเกี่ยวกับการจัดองค์ประกอบของเขาในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า เขารู้สึกชื่นชมมากขึ้นที่การนำเสนอเป็นระยะของเขาทำให้เขาสามารถทำนายการมีอยู่ของธาตุใหม่ๆ รวมถึงธาตุที่กลายเป็นที่รู้จักในชื่ออะลูมิเนียม ซิลิคอน และโบรอน เมื่อธาตุเหล่านี้ถูกค้นพบและมีคุณสมบัติตามที่เขาทำนายไว้ ชุมชนเคมีก็ยอมรับตารางธาตุของ Mendeleev ว่าเป็นความก้าวหน้าอย่างลึกซึ้งในการทำความเข้าใจองค์ประกอบพื้นฐานของโลกวัตถุ

ดังที่ริชาร์ด มอร์ริสกล่าวไว้ในThe Last Sorcerersว่า “เมนเดเลเยฟเป็นผู้ค้นพบกฎธาตุ ซึ่งเป็นหลักการที่อธิบายถึงช่วงเวลาซึ่งสังเกตได้ในคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี สิ่งนี้ทำให้เขาสามารถทำนายการมีอยู่ของธาตุที่ยังไม่ถูกค้นพบ ทำนายน้ำหนักอะตอม และอธิบายคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของพวกมันได้เช่นกัน” การค้นพบนี้สะท้อนผ่านเคมีและชีววิทยาทั้งหมดในปัจจุบัน และผลกระทบของมันไม่สามารถพูดเกินจริงได้

ตารางธาตุของธาตุทำให้เรามีระบบการจัดเรตธาตุของ Netflix ชนิดหนึ่ง โดยสอนเราว่าฮีเลียม นีออน และอาร์กอนเป็นก๊าซมีตระกูลที่ไม่ทำปฏิกิริยาเนื่องจากตำแหน่งอยู่ในคอลัมน์ขวาสุดของตาราง หรือว่าโซเดียมและลิเธียมสร้างเกลือที่คล้ายกัน เนื่องจากเกลือเหล่านี้อยู่รวมกันในคอลัมน์ซ้ายสุดของตาราง

chatGTP หรือ Microsoft Bing สามารถค้นพบตารางธาตุได้หรือไม่?

จะเกิดอะไรขึ้นถ้า Mendeleev ใช้ chatGPT, Microsoft Bing หรือเครือข่ายการเรียนรู้เชิงลึกเพื่อทำนายคุณสมบัติขององค์ประกอบ แน่นอนว่าเขาจะประสบความสำเร็จอย่างน่าอัศจรรย์ แต่ไม่รู้ว่าทำไม เขาจะไม่เปิดเผยเหตุผลพื้นฐานสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบ - โครงสร้างอะตอมที่อยู่ภายใต้ เราจะไม่มีตารางธาตุ

AI นั้นทรงพลัง แต่เราก็ต้องการกลไกและคำอธิบายเช่นกันเพื่อพัฒนาความรู้พื้นฐานของเราเกี่ยวกับโลก