Forskare: Barn fungerar likadant som forskare

Den 8 april 1911 gjorde den nederländske fysikern Heike Kamerlingh Onnes en historisk upptäckt. Han undersökte hur väl kvicksilver leder ström vid riktigt låga temperaturer, och såg att det elektriska motståndet sjönk i jämn takt när metallen blev kallare och kallare. Men vid 4,2 grader över den absoluta nollpunkten (minus 273,15 grader Celsius) dök plötsligt motståndet tvärt ned till noll.

Han och hans medarbetare gjorde om experimentet flera gånger och på olika sätt, kontrollerade noga hela uppställningen så att det inte fanns några kortslutningar någonstans, byggde om apparaterna och bytte till sladdar av annat material, men fick ändå samma resultat: 4,2 grader över nollpunkten förändras kvicksilvrets egenskaper helt så att strömmen av elektroner kan susa fram utan att bromsas av någonting. Heike Kamerlingh Onnes hade upptäckt ett nytt och oväntat fenomen: supraledning.

Det är så vetenskap fungerar. Forskare finner något märkligt, undersöker det närmare, testar olika hypoteser och kan till slut formulera en teori och lära oss mer om världen. ”Experiment är den enda vägen till kunskap som vi har till vårt förfogande. Allt annat är poesi, fantasi”, sa fysikern Max Planck.

Att det stämmer visste vi redan när vi var mycket små.

– Barn har faktiskt en mycket sofistikerad bild av hur världen fungerar. Det vet vi eftersom de blir förvånade och extra intresserade när de ser något oväntat eller något som borde vara omöjligt. Nu har vi för första gången kunnat visa att barn även funderar ut hypoteser som de testar för att kunna förklara vad som hände, säger Aimee Stahl, doktorand på laboratoriet för barns utveckling vid Johns Hopkins-universitetet i Baltimore i Maryland i USA.

Aimee Stahl och Lisa Feigenson. Foto: Johns Hopkins University

Tillsammans med sin handledare Lisa Feigenson har hon studerat hur elva månader gamla barn reagerar på väntade och oväntade händelser.

Barnen fick sitta framför en scen. I ett försök fick de se en boll som rullade ned längs en sluttande bana och stannade mot en vägg. I ett annat var det en leksaksbil som puttades fram och tillbaka ovanpå en låda. Ibland betedde sig bollen och bilen som barnen borde förvänta sig att de skulle göra, men ibland gjorde de något helt oväntat. Bollen verkade rulla genom en vägg, och bilen lämnade lådan och såg ut att fortsätta att köra ut i tomma luften. (läs mer nedan)

Att barn tittar längre och mer koncentrerat på saker som beter sig underligt har varit känt i decennier, men Aimee Stahl och Lisa Feigenson tog experimentet några steg vidare.

Först undersökte de om de oväntade händelserna påverkade barnens förmåga att lära sig andra saker om leksaken, som att koppla ihop ett en ringsignal eller något annat ljud med bollen eller bilen om den hade betett sig märkligt.

– När barnen hade sett ett helt förväntat händelseförlopp lärde de sig ingenting. Men om leksaken hade gjort något oväntat lärde de sig jättesnabbt att saken och ljudet hörde ihop, säger Aimee Stahl.

Sedan fick barnen själva undersöka leksakerna närmare. Om allt som hade hänt på scenen helt följde barnens förväntningar föredrog de att undersöka en ny och okänd leksak. Men leksaker som hade rullat igenom en vägg eller svävat i luften var mycket mer intressanta än andra.

Och inte nog med det. Sättet de undersökte leksaken på speglade vad de hade sett på scenen. Barnen slog och bankade på bollar som de trodde hade gått genom väggar, som om de försökte ta reda på massiva de var.

Undersöker bollen. Foto: Johns Hopkins University

En bil som hade svävat på scenen lyfte barnen i stället upp och släppte i golvet som för att se efter om den skulle falla ned eller börja flyga igen.

– Barnen verkar skräddarsy experiment och testa hypoteser för att hitta en förklaring till det konstiga beteendet, säger Aimee Stahl.

Resultaten publiceras i veckans nummer av tidskriften Science. Aimee Stahl och Lisa Feigenson menar att detta är själva nyckeln till hur lärandet går till: hur barnen väljer vilka saker de ska undersöka närmre.

– Barnen använder både sin medfödda kunskap och oväntade händelser för att ta reda på vad de behöver ompröva och lära sig mer om, säger Aimee Stahl.

Nu ska hon och hennes medarbetare fortsätta och göra liknande försök med större barn för att se om det här kan vara ett generellt beteende som vi fortsätter med hela livet, även om vi inte blir forskare.

Det går inte att förutsäga vart utforskandet av oväntade fenomen kan ta oss. Heike Kamerlingh Onnes upptäckt av supraledningen gav honom Nobelpriset i fysik 1913.

I dag är supraledande ämnen en förutsättning för att magnet­kamerorna i sjukvården ska fungera. Dessutom behövs de i partikel­acceleratorer som Large Hadron Collider, LHC, på Cern i Genève. Utan supraledande magneter hade fysikerna aldrig kunnat hitta Higgspartikeln.

– Alla mänsklighetens stora bedrifter, från att lära sig nya språk till att konstruera höghus och göra svåra uträkningar skulle vara omöjliga utan lärande, säger Aimee Stahl.

Men hur mycket av detta som är specifikt för oss människor kan forskarna ännu inte svara på. Enligt Aimee Stahl finns det en hel del forskning som visar att överraskningar också ökar inlärningen hos djur som råttor och apor.

– Men det handlar om en annan typ av överraskningar. Om djuren lär sig att koppla ihop en viss signal, som en lampa, med mat eller någon annan belöning kan inlärningen gå bättre när forskarna inför en oväntad förändring i kopplingen mellan mat och signal. I vår studie på spädbarn så bryter vi mot barnets grundföreställningar om hur de förväntar sig att saker ska bete sig. Det vi visar är att barn inte bara lär sig bättre utan också testar hypoteser som skulle kunna förklara vad det var som hände, säger hon.

Så gick experimentet till:

Barnen sitter framför en scen med en sluttande bana och två lila väggar. Forskaren bakom scenen placerar en skärm framför väggarna och lägger en boll på banan.

Bollen rullar ned för banan och in bakom skärmen.

När forskaren bakom scenen lyfter bort skärmen verkar bollen ha rullat igenom den första lila väggen.