A tudományos fejlődésre, a technológiai vívmányokra az emberiség hajlamos úgy tekinteni, mint szigorúan tervezett kísérletek, lineáris hipotézisek és szisztematikus adatgyűjtés egyenes következményére. De a legnagyobb felfedezések a fürdőkádban is születhetnek.

Pasteur híres mondása szerint, a szerencse a felkészült elmének kedvez. A „szerencsés véletlen” alapján történő tudományos felismerést a szakirodalom szerendipitásnak (serendipity) nevezi. Ez a jelenség nem a vak szerencsét jelenti, hanem a felkészült elme és a váratlan anomália találkozását. Melyek akár a legnagyobb felfedezések megszületésében is szerepet játszhatnak.

De a véletlen szerepe a tudományban szorosan összefügg a kockázat és a valószínűség kérdésével is. Hiszen ami véletlennek tűnik, annak bekövetkezési esélye és bizonytalansága tudományos módszerekkel gyakran mérhető és értelmezhető.

A kockázat és a valószínűség nyelve az élet más, szórakozáshoz köthető, területein is él. Például régi kártyás játékokban. Egy magyar online casino példája is remekül mutatja, mennyire szeretné érteni az emberi társadalom a véletlent. A tudományt viszont többnyire az érdekli, hogyan segít a valószínűség a kockázatok felismerésében, mérésében és tudatos kezelésében?

Mégis a véletlen szerepe a tudományban időről időre meghatározóvá válik, újra és újra visszatér.

Egy váratlan megfigyelés, egy sikertelen kísérlet vagy éppen egy előre nem látott eredmény új kutatási irányt nyithat meg. Ám a tudományban a véletlen önmagában még nem vezet felfedezéshez. A fentebb említett híres pasteuri megállapítás szerint a szerencse a felkészült elmét segíti, ami azt jelenti, hogy a váratlan eredmény csak akkor válik értékes felismeréssé, ha valaki megfelelő tudással és kritikus szemlélettel értelmezi.

A tudományos áttörést hozó véletlenek közös jellemzője, hogy a nem várt eredményt a kutató nem hibaként vagy selejtként könyveli el, hanem anomáliaként értelmezi.

A kognitív pszichológia és a tudományfilozófia szempontjából a folyamat három kulcsfázisra bontható:

• A váratlan ingerkörnyezet: A kísérleti folyamatban megjelenő nem tervezett változó.
• Az anomália detektálása: A kutató felismeri, hogy az eredmény eltér a várt teoretikus modelltől.
• Abduktív következtetés: Az a mentális ugrás, amely során a meglévő elméleti keretet kiterjesztik az új jelenség magyarázatára.

Ha jobban belegondolunk, jó néhány példát lehet említeni a legnagyobb felfedezések és a véletlen találkozásakor. Az emberiség történetének egyik leghosszabb és legintenzívebb kutatása a „bölcsek kövének” és a nemesfémek – különösen az arany – szintetikus előállításának keresése volt. Az alkímia évezredeken át az aranycsinálás bűvöletében élt. Bár a transzmutáció (az értéktelen fémek arannyá alakítása) mint kémiai folyamat tudományosan lehetetlennek bizonyult, a félresikerült kísérletek és a véletlen felfedezések alapjaiban formálták át az emberiség tudományos ismereteit.

A fehér foszfort 1669-ben Hennig Brandt (egyes forrásokban: Brand) német alkimista fedezte fel, amikor vizeletből próbált „bölcsek kövét” előállítani. A vizelet maradványait hosszasan hevítette és lepárolta, ennek során egy addig ismeretlen, sötétben világító anyagot kapott. Brand természetesen nem a foszfort kereste, mégis egy új kémiai elemhez jutott.

Csak a teljesség kedvéért mondjuk el, hogy Brandt nem ismerte az elemeket úgy, ahogyan ma ismerjük őket. Több mint 100 évvel a felfedezése után a legendás francia kémikus, Antoine Lavoisier, 1777-ben azonosította a fehér foszfort, mint egy erősen reaktív elemet.

Penész a csészében, gyógyszer a kórházban

Alexander Fleming 1928-as esete a szerendipitás klasszikus mintapéldája. Miután Fleming visszatért szabadságáról, észrevette, hogy egy Penicillium notatum nevű penészgomba beszennyezte az egyik petri-csészéjét. A szennyezett tenyészetek eldobása helyett Fleming inkább vizsgálni kezdte a penészgombát, ami körül a baktériumok elpusztultak. Így azonosította annak antibiotikus tulajdonságait. Majd Howard Florey és Ernst Chain az 1940-es években közösen dolgozták ki a penicillin gyógyszerré alakítását, amivel elindították az antibiotikumok korszakát.

A teflon és a beragadt gáztartály esete

1938-ban Roy J. Plunkett, a DuPont fiatal vegyésze egy új, nem mérgező hűtőgáz előállításán dolgozott. A fagyasztott és nyomás alatt tárolt tetrafluor-etilén gázt tartalmazó tartály kinyitásakor azt tapasztalta, hogy a gáz nem áramlik ki, ám a tartály súlya nem változott. Ahelyett, hogy selejtként kidobta volna a hengert, szétfűrészelte azt. A tartály belsejében egy rendkívül síkos, hőálló és vegyszerekkel szemben teljesen közömbös fehér port talált. Így született meg a politetrafluor-etilén (PTFE), ismertebb nevén a teflon, amely ma az űrkutatástól az orvosi implantátumokon át a háztartási gépekig nélkülözhetetlen.

Rossz ragasztó, jó ötlet: a Post-it története

A 3M kutatója, Dr. Spencer Silver 1968-ban egy erős ragasztót keresett a repülőgépipar számára, de gyenge ragasztót talált, aminek azonban volt néhány egyedi tulajdonsága. Például, hogy újrafelhasználható, ragasztómaradványok nélkül. Állítólag Silvernek nehézséget okozott, hogy felhasználási lehetőséget találjon a találmányának. Megpróbálta népszerűsíteni kollégái körében, de ezért csak a „Mr. Kitartó” becenevet kapta.

1974-ben azonban egy másik 3M alkalmazott, Art Fry, egy szemináriumon hallotta Silvert az újrafelhasználható ragasztóról beszélni. Történt ugyanis, hogy Fry egy kórusban énekelt, és frusztrált volt, mert a gyakorlás során elvesztették a himnuszokhoz használt könyvjelzőiket. Rájött, hogy Silver ragasztójával ideiglenes jegyzeteket lehet készíteni, ezért azt javasolta, hogy a ragasztót papírdarabok hátoldalán használják. Végre valaki felismerte az ötletben rejlő lehetőségeket, de több évbe telt, mire a termék támogatást kapott a vállalaton belül.

A Post-it 1980-ban került az amerikai boltokba, és a kudarc címkéje hirtelen terméknévvé változott. A történet azért érdekes, mert nem a vak szerencsét példázza. Silver felismerte, hogy az anyag szokatlan, Fry pedig talált hozzá egy hétköznapi megoldandó problémát, amely sokakat érintett.

A pacemaker és egy nem megfelelő ellenállás

1956-ban Wilson Greatbatch amerikai mérnök a Buffalo-i Egyetemen egy olyan elektronikus berendezésen dolgozott, amely az emberi szívhangok rögzítését tette volna lehetővé. A áramkör összeszerelése során véletlenül egy nem megfelelő értékű ellenállást szerelt be. A berendezés pedig a hangok rögzítése helyett szabályos, 1,8 milliszekundumos elektromos impulzusokat kezdett kibocsátani, majd elhallgatott. Ezzel pontosan leképezve az emberi szívritmust. Greatbatch azonnal felismerte a hiba jelentőségét, ami lehetővé tette a beültethető szívritmus-szabályozó (pacemaker) kifejlesztését. Ezzel életmentővé vált a kardiológiában.

A tudományos haladásban a véletlen nem a szisztematikus munka ellentéte, hanem annak katalizátora. A véletlen esemény önmagában értéktelen, az áttörést minden esetben a felkészült szakember kutatói intuíciója és analitikus gondolkodása hozza meg, amely képes a hibában felismerni az új törvényszerűséget.

Hogyan készül fel egy kutató a szerencsére?

A szerencse felismerésének első feltétele a normálistól való eltérés (az anomália) azonnali detektálása. Ehhez a kutatónak mélyrehatóan ismernie kell a saját területe elméleti kereteit és a várható kísérleti eredményeket.

• Mintázatfelismerés: Alexander Fleming nem azért vette észre a Penicillium gombát, mert szerencsés volt, hanem mert pontosan tudta, hogyan kell kinéznie egy normális Staphylococcus tenyészetnek.
• Tudományterületek közötti átjárás: A legáttörőbb szerendipitásos felismerések gyakran két eltérő tudományág határán születnek. A széles látókörű kutató képes egy más területről származó koncepciót alkalmazni a saját kísérletében megjelenő hiba magyarázatára.

A szerendipitás kihasználásához abduktív gondolkodásra van szükség. Arra a képességre, hogy a kutató a váratlan jelenségre a legvalószínűbb, teljesen új hipotézist állítsa fel. A tudományos fejlődés tehát nem a véletlen és a módszertan ellentétére, hanem azok szimbiózisára épül. A szigorú kísérleti keret biztosítja a mérések pontosságát, míg a kutatói nyitottság teszi lehetővé, hogy a váratlan jelekből a jövő korszakalkotó felfedezései szülessenek meg.

A szándékos véletlen terei

A modern K+F intézmények és egyetemek ma már strukturálisan is próbálják elősegíteni a szerencsés találkozásokat. A különböző szakterületeken dolgozó tudósok közötti kötetlen beszélgetések (a közös kávézók, interdiszciplináris workshopok) megnövelik a váratlan ötlet-kombinációk esélyét. De előnyös lehet az olyan rugalmas források biztosítása, amelyek lehetővé teszik a kutató számára, hogy a tervben nem szereplő, de ígéretesnek tűnő mellékvágányokat is megvizsgálja anélkül, hogy elveszítené a támogatását.