Matematisk vetenskap är svår att begripa för andra än en liten krets forskare. Bilder används därför ofta som ett hjälpmedel för att skapa metaforer för att förklara fenomen för en bredare krets av intresserade. Om bilden som hjälpmedel för att föra forskningen framåt har det hittills talats mycket lite. Har bilden alltid funnits utan att bli erkänd som ett viktigt redskap inom forskningen? Tabugräns eller inte, nu är bilden på väg mot erkännande. IT kan bli ett redskap att utveckla ett kritiskt förhållningssätt i lärandet och bryta barriärer mellan olika kunskapsområden.

Renässansen är en viktig utgångspunkt för teknikhistorien, menar Jan Hult, som är professor i teknikhistoria. Han visar upp ett praktverk om Leonardo da Vinci, med bilder som av en slump hittades på ett bibliotek i Madrid.

- Leonardo var kanske främst entreprenör med ett stort intresse för mekaniska konstruktioner. Sina berömda tavlor målade han för att kunna finansiera det han var mer intresserad av, konstruktionsritandet. Han var främst en problemlösare, men han var däremot inte intresserad av att omsätta idéerna i praktik.

Snart nog kom efterföljare som även intresserade sig för konstruktioner som kunde användas praktiskt. I Ramellis exempelsamling på mekaniska maskiner från slutet av 1500-talet spelar bilden en central roll för kunskapsöverföring. Den moderna vetenskapens fader Galilei hade ännu inte introducerat den dynamiska metoden, med tiden som vetenskapens argusögon. Bilden hade samma betydelse sak för alla betraktare.

Idag är läget helt annorlunda. Matematiken har blivit den enda helt accepterade källan till naturvetenskaplig forskning. Däremot används bilder ofta för att förklara vetenskap för en intresserad allmänhet. Jan Hult menar att dessa bilder ofta ger en felaktig uppfattning om vetenskapliga landvinningar.

- Inom populärvetenskapen uppfattas atomen som en förminskat planetsystem. Men den nya kvantmekaniken har gjort den bilden falsk. Enligt Heisenbergs tolkning kan man inte följa de enskilda elektronerna i en atom. Trots det tänkte sig Niels Bohr, som var en av kvantmekanikens främsta utforskare, elektronerna som små bollar som susade runt atomkärnan.

Matematiken var det viktigaste redskapet för Niels Bohr, men exemplet antyder att även dagens forskare använder bilder som hjälpmedel för att nå ny kunskap. Men det tycks vara tyst kunskap som forskarna inte är särskilt medvetna om. Bilder har ju trots allt ingen hög status som arbetsredskap för andra än konstvetare.

Det finns ett viktigt undantag från denna regel. Michael Faraday var bokbindaren som kom in bakvägen i fysiken och blev en av elektricitetslärans förgrundsgestalter. Han var teoretiskt begåvad men saknade matematisk utbildning. Han ersatte därför matematiken med bilder av verkligheten. Med dessa skapade han teorin om det elektromagnetiska fältet, som han tänkte sig som elastiska trådar som stämde överens med experimenten. Detta inspirerade Maxwell när han utvecklade Faradays teori om det elektromagnetiska fältet i ekvationer som anses vara några av fysikens mest estetiskt tilltalande.

Från estetiskt tilltalande ekvationer till att använda bilder i forskningen kan naturligtvis vara stort. Lena Johannesson, professor i konstvetenskap, tycker att det är begripligt att forskare trots allt använder sig av bilder.

- På en konferens i Ohio om serietecknande, träffade jag några forskare som var demografer och rymdforskare. De hade kommit fram till att de på något sätt måste kvantifiera sina stora datamängder i bilder för att kunna tolka dem på ett praktiskt sätt. Någonstans var de tvungna att få ner siffrorna i illustrativa block och visualiserbara proportioner.

- Det tycks vara ett faktum att hjärnan, med undantag för mycket få personer, måste relatera data till ett rum och till proportioner som vi själva behärskar. Då är det inte generande för en demograf att efterlikna geologiska strukturer för att visa befolkningsstrukturens förändringar.

Detsamma gäller enligt Lena Johannesson även för problemet att popularisera forskning. Otto Neurath var sociolog i Österrike och skulle efter första världskriget skulle ge befolkningen statistisk information.

-Hur åskådliggör man statistik för en befolkning som kanske inte ens är läskunnig? Det gällde för Otto Neurath att åskådliggöra statistik för arbetslösheten, hur många som dog i kriget, nativitet och dödlighet. Han löste det med små och förenklade figurer. Vi ser dem fortfarande ofta på toalettdörrar, nödutgångar och andra ställen.

Bilder används ofta i den medicinska forskningen och Lena Johannesson menar att konstvetare har en bildförståelse som går utöver det vanliga.

- När jag var i Uppsala hade vi en del gemensamma seminarier med patologerna från Akademiska sjukhuset. De tog med sig preparatbilder från cellodlingar, sedan utsatte de oss för ett test. Vi fick studera deras bilder och undrade om vi kunde se några differenser i cellmassan eller om vi kunde se några konfigurationer. Preparaten såg ut som abstrakt, nonkonfigurativ konst. Det intressanta var att vi med fullständig säkerhet kunde säga var det sjuka fanns. Vi kom fram till att dessa patologer arbetar på samma sätt som vi, med en mischmasch av metoder som gör att man ändå till slut blir oerhört säker kännare av materien och strukturen.

Lena Johannesson anser att forskaren inte bara medvetet eller omedvetet kommunicerar med bilder, utan även med kroppen. Hon refererar till flera livfulla seminarier.

- Jag kan känna att jag inte riktigt litar på språket utan vill upp med min kropp och ställa mig vid tavlan och rita upp vad jag vill ha sagt.

- Detsamma har jag märkt på andra forskare, de vill föreläsa fram det abstrakta innehållet genom att vandra fram över tavlan. Sedan finns det några som tror att det som fungerade vid tavlan även fungerar som en grafisk kopiering i en tryckt bok. Men när boken är tryckt har skissen förlorat alla begriplighet.

Kring Einstein cirkulerar det många berättelser som har med rumslighet att göra. Inte det fyrdimensionella rum som han skapade med sina relativitetsteorier, utan i det vanliga tredimensionella rummet. Enligt en av dessa berättelser ska Einstein ha fått en briljant idé när han hörde om en man som klarat sig efter ett fall från hög höjd. Den fallande mannen hade inte känt av någon gravitation. Einstein leddes till slutsatsen att acceleration och gravitation skulle kunna vara identiska.

Peter Gärdenfors, filosof och kognitionsforskare, har intresserat sig för vad som händer i vårt huvud när vi försöker skapa en struktur av vårt vetande. Han har funnit att vi fyller ut rumsliga strukturer till tre dimensioner, även när vi tolkar bilder på papper.

- Dessa tredimensionella uppfattningar är inte kulturberoende. Men det finns kulturella skillnader. I Västeuropa har vi en tendens att tolka världen med räta vinklar, men i vissa andra kulturer är detta mindre starkt.

- Däremot är tolkningen av bilder kulturberoende. Perspektiv i en bild är något man måste lära sig tolka.

Kvantmekaniken är ett forskningsfält som har starka kulturella inslag. Forskarna själva var mycket osäkra på hur resultaten från olika experiment skulle tolkas. Är elektronen en partikel eller våg. Hur ser forskare på dessa fenomen?

- Partikel-vågdualismen är ett bra exempel. Jag tror att rumsligheten styr det abstrakta tänkandet. Jag har just skrivit en bok om konceptuella rum. Min huvudtes där är att våra begrepp har en rumslig struktur, vi använder oss av spatiala konstruktioner när vi bildar begrepp.

- Nu brukar fysiker och matematiker vara snobbiga genom att säga, att den egentliga vetenskapen bara är formler och manipulationer av dessa. Men jag tror att deras intuition när de tänker om detta är kopplad till rumsliga, abstrakta representationer. De har nog lite svårt att erkänna det. Vissa gör det, men andra är styrda av detta ideal, att först när du har fått fram en matematisk formel där du kan räkna fram ett resultat, som du har gjort den riktiga vetenskapen. Det bygger mycket på förmågan att från geometriska rumsliga modeller till abstrakta samband.

Peter Gärdenfors menar att man inte kan få fram hela sanningen om världen genom att beskriva den matematiskt. Man kan vrida på problemställningen lite grann. Skulle nya metoder att visualisera forskningen kunna bidra till den vetenskapliga teoriutvecklingen?

- Ja, i högsta grad. Vi är på väg in i en teknik där vi kan börja använda rörliga bilder. Oscilloskopet är en av de få gamla instrument där man har kunnat styra variablerna. Nu finns datorskärmar med möjligheter att styra dynamiska förlopp på ett annat sätt än tidigare. Du kan själv ändra på gravitationskonstenten eller trycket i Boyles lag och se hur gaserna ändrar volym och temperatur. Man får inte bara en visualisering av ett statiskt förhållande, utan av det dynamiska förloppet.

Självklart kommer den vetenskapliga publiceringen att ändra form framöver, säger Peter Gärdenfors. Den vetenskapliga publiceringsformen som textbaserad är en begränsning, som hänger samman med att vi har varit bundna till den tryckta texten som kommunikationsform. Anar man en viss konservatism inom forskarvärlden, som ju anses vara samhällets främsta språngbräda in i framtiden?

Någon tveksamhet till bilden inom forskningen finns inte på Medialab i Göteborg, en av alltfler tvärvetenskapliga sammanslutningar. Här är bilden central i alla projekt. Några är sedan gammalt etablerade presentationer av tredimensionella bilder på dataskärmens två dimensioner. Man kan vrida bilderna och se dem ur olika vinklar.

Vilka egenskaper proteinmolekyler har beror mest på deras tredimensionella struktur. På Medialab har forskarna utvecklat denna teknik. Med två tredimensionella bilder kan man skapa illusoriskt djup. Rörelser och färger används för att öka informationsmängden.

Nästa steg i utvecklingen har varit att gå in i bilderna och skapa en mer verklighetstrogen upplevelse av det tredimensionella rummet, virtual reality (VR). Nu kan man gå in i det skapade rummet och till och med göra en resa in i en molekyl. De pedagogiska möjligheterna är förstås enorma. Men finns det några vinster för forskningen?

- Tidigare har vi trott att det går att översätta den analoga världen till den digitala, säger Henrik Ahlberg, som är föreståndare på Medialab. Men först måste vi utveckla ett nytt språk, som utgår från den digitala världen.

- VR har en förmåga att nå det intuitiva hos människor. Vi hamnar på en nivå där det blir möjligt för en naturvetare att kommunicera med en humanist. Då kan vi skapa en ny typ av tvärvetenskaplig kunskap. Ett orgelprojekt samlar forskare i gränslandet mellan olika vetenskaper. Man strävar efter att bygga en orgel med samma kvaliteter som under renässansen. Musikhistoriker, organister, materialfysiker, akustiker, orgelbyggare och termodynamiker samlas i projektet, alltså personer från vitt skilda forskartraditioner.

I projektet bygger forskarna en VR-miljö som skapar ett totalrum för orgeln. Här finns representationer som tillåter de olika forskarna att göra specialstudier utifrån sina egna arbetsmetoder. När organisten spelar kan akustiker göra mätningar på olika platser i rummet. Organisten och akustikern kan gå runt och diskutera ljudet. Man kan se luftflöden och luftfickor, eller rent av byta dimensioner på orgelpiporna. Allt i realtid. Man kan studera molekyler, orglar, elektromagnetiska fält och mycket mer. Begränsningarna försvinner alltmer. Dagens studenter har nog inga problem att anamma tekniken och möjligheterna. Frågan är hur det är med de forskare som har vuxit in i det skrivna språkets och de matematiska formlernas värld. Kommer de att se bilden som ett kompletterande, kraftfullt forskningsredskap?

Text: Christer Wigerfelt
2001.02.01