Kādreiz Bendžamins Franklins teica, ka jebkurš muļķis var kritizēt, tiesāt un sūdzēties - un lielākā daļa muļķu to arī dara. Rihards Fainmans reiz teica par zinātnisko procesu: Pirmais princips ir nemānīt sevi - un jūs esat visvieglāk pievilt. Skeptiķi uzskata, ka zinātnieki var sevi maldināt (vai nu nezināšanas dēļ, vai arī lai saglabātu savu darbu), un bieži par to vaino viņus - klimatologus, kosmologus, ikvienu. Principā ir viegli noraidīt šādu kritiku kā nepamatotu, taču rodas interesants jautājums: kā mēs varam pārliecināties, ka nemaldinām paši sevi?
Zinātnē ir izplatīts viedoklis, ka eksperimentiem jābūt iespējamiem atkārtoties un viltot. Ja jums ir zinātnisks modelis, šim modelim ir jāsniedz skaidras prognozes, un šīm prognozēm jābūt pārbaudāmām tādā veidā, kas apstiprina vai noraida jūsu modeli. Dažreiz kritiķi to saprot ar to, ka patiesa zinātne tiek sasniegta tikai laboratorijas apstākļos, taču šī ir tikai daļa no stāsta. Novērošanas zinātne, piemēram, kosmoloģija, arī ievēro šo noteikumu, jo jauni novērojumi var potenciāli atspēkot mūsu pašreizējās teorijas. Ja, piemēram, novēroju tūkstoti balto gulbju, varu pieņemt, ka visi gulbji ir balti. Redzot melnu gulbi, manas spekulācijas mainīsies. Zinātniskā teorija nevar būt absolūta, tā vienmēr ir provizoriska, tā mainās, kad parādās jauni pierādījumi.
Lai arī tas ir tehniski pareizi, ir nedaudz negodīgi nosaukt vispāratzītas teorijas par “provizoriskām”. Piemēram, Ņūtona universālās gravitācijas teorija pastāvēja vairākus gadsimtus, pirms to aizstāja Einšteina vispārējā relativitātes teorija. Un, ja mēs šodien varam teikt, ka Ņūtona gravitācija ir nepareiza, tā darbojas tāpat kā vienmēr. Tagad mēs zinām, ka Ņūtons izveidoja aptuvenu modeli, kas apraksta masu gravitācijas mijiedarbību, bet tik tuvu realitātei, ka joprojām to varam izmantot, lai aprēķinātu orbitālās trajektorijas arī šodien. Tikai tad, kad paplašinām novērojumus ārpus (ļoti lielā) situāciju klāsta, kurā Ņūtonam bija taisnība, mums ir nepieciešama Einšteina palīdzība.
Apkopojot pierādījumus zinātniskas teorijas atbalstam, mēs varam būt pārliecināti, ka tie darbojas ar nelielu logu jaunu pierādījumu iegūšanai. Citiem vārdiem sakot, teoriju var uzskatīt par “patiesu” diapazonā, kurā tā tika kvalitatīvi pārbaudīta, taču jauni apstākļi var negaidīti atklāt uzvedību, kas radīs plašāku un pilnīgāku priekšstatu. Mūsu zinātniskās teorijas pēc savas būtības ir provizoriskas, taču ne tik lielā mērā, lai mēs nevarētu paļauties uz to precizitāti. Un tā ir problēma ar vispāratzītām teorijām. Tā kā mēs nekad nevaram droši zināt, ka mūsu eksperimentu rezultāti ir "reāli", kā mēs varam zināt, ka mēs vienkārši nenododam vēlamo atbildi kā derīgu?
Gaismas ātruma mērījumi dažādos gados
Šāda domāšana parādās pamatskolēniem. Viņu uzdevums ir izmērīt dažas eksperimentālās vērtības, piemēram, gravitācijas paātrinājumu vai lāzera viļņa garumu. Būdami iesācēji, viņi bieži pieļauj vienkāršākās kļūdas un iegūst rezultātus, kas neatbilst "vispārpieņemtajai" nozīmei. Kad tas notiek, viņi atgriežas un meklē kļūdas savā darbā. Bet, ja viņi pieļauj kļūdas tā, ka līdzsvarojas vai izrādās acīmredzami, viņi nepārbaudīs savu darbu vēlreiz. Tā kā viņu rezultāts ir tuvu gaidītajai vērtībai, viņi domā, ka visu izdarīja pareizi. Šis aizspriedums ir kopīgs mums visiem, un dažreiz arī izciliem zinātniekiem. Vēsturiski tas ir noticis ar gaismas ātrumu un ar elektrona lādiņu.
Reklāmas video:
Pašlaik kosmoloģijā ir modelis, kas labi saskan ar novērojumiem. Šis ir ΛCDM modelis, kura nosaukumu veido grieķu burts "lambda" un aukstā tumšā viela (CDM). Lielākā daļa šī modeļa uzlabojumu ietver precīzāku šī modeļa parametru mērīšanu, piemēram, Visuma vecumu, Habla parametru un tumšās vielas blīvumu. Ja lambda-CDM modelis patiesi precīzi apraksta Visumu, tad objektīvam šo parametru mērījumam jānotiek pēc statistikas modeļa. Izpētot šo parametru vēsturiskās vērtības, mēs varam izmērīt, cik mēreni bija tendenciozi.
Lai saprastu, kā tas darbojas, iedomājieties, ka ducis studentu mēra krīta dēļa garumu. Statistiski daži studenti iegūst vērtību, kas ir lielāka vai mazāka par pašreizējo. Saskaņā ar parasto sadalījumu, ja tāfeles reālais garums ir 183 centimetri ar standarta novirzi uz centimetru, tad astoņi studenti saņems rezultātu 182-184 centimetru diapazonā. Bet iedomājieties, ka visi studenti atrodas šajā diapazonā. Šajā gadījumā jums ir tiesības aizdomas par dažām mērījumu kļūdām. Piemēram, studenti dzirdēja, ka dēlis bija apmēram astoņdesmit divi ar pusi metri, tāpēc viņi veica mērījumus, noapaļojot rezultātu līdz 183. Paradoksāli, ka, ja viņu eksperimentu rezultāti bija pārāk labi, rodas aizdomas par eksperimenta sākotnējo neobjektivitāti.
Kosmoloģijā dažādi parametri ir labi zināmi. Tāpēc, kad zinātnieku grupa veic jaunu eksperimentu, viņi jau zina, kurš rezultāts ir vispārpieņemts. Izrādās, ka eksperimentu rezultāti ir "inficēti" ar iepriekšējiem rezultātiem? Viens no jaunākajiem Quarterly Physics Review dokumentiem pievēršas tieši šai problēmai. Izpētot 12 dažādu kosmoloģisko parametru 637 mērījumus, viņi noskaidroja, kā rezultāti tika statistiski sadalīti. Tā kā šo parametru "reālās" vērtības nav zināmas, autori WMAP 7 rezultātus izmantoja kā "patiesus". Un viņi uzzināja, ka rezultātu sadalījums bija precīzāks, nekā tam vajadzēja būt. Efekts ir mazs, tāpēc to varēja attiecināt uz neobjektīvām cerībām, taču tas arī ļoti atšķīrās no gaidītā efekta, kas var liecināt par eksperimentālo nenoteiktību pārvērtēšanu.
Tas nenozīmē, ka mūsu pašreizējais kosmoloģiskais modelis ir nepareizs, bet tas nozīmē, ka mums jābūt nedaudz uzmanīgākiem attiecībā uz pārliecību par mūsu kosmoloģisko parametru precizitāti. Par laimi, ir veidi, kā uzlabot mērījumu precizitāti. Kosmologi nemāna sevi un mūs, vienkārši joprojām ir daudz iespēju uzlabot un labot viņu izmantotos datus, metodes un analīzes.