Benjaminas Franklinas kartą pasakė, kad bet kuris kvailys gali kritikuoti, teisti ir skųstis - ir dauguma kvailių tai ir daro. Richardas Feynmanas kartą pasakė apie mokslinį procesą: pirmas principas yra neapgaudinėti savęs - o jus apgauti yra lengviausia. Skeptikai mano, kad mokslininkai gali apgauti save (dėl nežinojimo, ar išsaugoti savo darbą), ir dažnai dėl to kaltina juos - klimatologus, kosmologus, bet ką. Iš esmės tokią kritiką lengva atmesti kaip nepagrįstą, tačiau kyla įdomus klausimas: kaip mes galime įsitikinti, kad savęs neapgaudinėjame?
Moksle yra paplitusi nuomonė, kad eksperimentus turėtų būti įmanoma pakartoti ir suklastoti. Jei turite mokslinį modelį, tas modelis turėtų pateikti aiškias prognozes ir tas prognozes turėtų būti galima išbandyti tokiu būdu, kuris patvirtintų ar paneigtų jūsų modelį. Kartais kritikai tai supranta turėdami omenyje, kad tikras mokslas vykdomas tik laboratorinėmis sąlygomis, tačiau tai tik dalis istorijos. Stebėjimo mokslas, pavyzdžiui, kosmologija, taip pat laikosi šios taisyklės, nes nauji stebėjimai gali paneigti dabartines mūsų teorijas. Pavyzdžiui, jei stebiu tūkstantį baltų gulbių, galiu manyti, kad visos gulbės yra baltos. Pamačiusi juodą gulbę, mano spekuliacijos pasikeis. Mokslo teorija negali būti absoliuti, ji visada yra preliminari, ji keičiasi, kai atsiranda naujų įrodymų.
Nors tai techniškai teisinga, šiek tiek nesąžininga vadinti nusistovėjusias teorijas nusistovėjusiomis teorijomis. Pavyzdžiui, Niutono visuotinės traukos teorija egzistavo kelis šimtmečius, kol ją išstūmė bendra Einšteino reliatyvumo teorija. Ir jei šiandien galime pasakyti, kad Niutono gravitacija yra neteisinga, ji veikia taip pat, kaip ir visada. Dabar mes žinome, kad Niutonas sukūrė apytikslį modelį, apibūdinantį masių gravitacinę sąveiką, tačiau artimą tikrovei taip tiksliai, kad vis tiek galime jį naudoti orbitinėms trajektorijoms apskaičiuoti. Tik tada, kai išplėsime savo pastebėjimus už (labai didelio) situacijų, kuriose Niutonas buvo teisus, diapazono, mums reikia Einšteino pagalbos.
Kai renkame įrodymus, pagrindžiančius mokslinę teoriją, galime būti tikri, kad tai tinka mažam naujų įrodymų langui. Kitaip tariant, teorija gali būti laikoma „tikra“tame diapazone, kuriame ji buvo kokybiškai patikrinta, tačiau naujos sąlygos gali netikėtai atskleisti elgesį, dėl kurio susidarys platesnis ir išsamesnis vaizdas. Mūsų mokslinės teorijos iš esmės yra preliminarios, bet ne tiek, kad negalėtume pasikliauti jų tikslumu. Ir tai yra nusistovėjusių teorijų problema. Kadangi niekada negalime tiksliai žinoti, kad mūsų eksperimentiniai rezultatai yra tikri, iš kur mes žinome, kad norimo atsakymo paprasčiausiai neatstojame kaip teisingo?
Šviesos greičio matavimai skirtingais metais
Toks mąstymas pasireiškia pradinių klasių mokiniams. Jiems pavesta išmatuoti kai kurias eksperimentines vertes, tokias kaip gravitacijos pagreitis arba lazerio bangos ilgis. Būdami naujokai, jie dažnai padaro paprasčiausias klaidas ir gauna rezultatus, neatitinkančius „visuotinai priimtos“reikšmės. Kai taip nutinka, jie grįžta atgal ir ieško klaidų savo darbe. Bet jei jie padarys klaidų taip, kad subalansuos arba nėra akivaizdūs, jie netikrins savo darbo. Kadangi jų rezultatas artimas laukiamai vertei, jie mano, kad padarė viską teisingai. Ši išankstinė nuostata pritaria mums visiems, o kartais ir žymiems mokslininkams. Istoriškai tai įvyko su šviesos greičiu ir su elektrono įkrova.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Šiuo metu kosmologijoje yra modelis, kuris gerai sutampa su pastebėjimais. Tai ΛCDM modelis, kurio pavadinimą sudaro graikų raidė „lambda“ir šaltoji tamsioji medžiaga (CDM). Dauguma šio modelio patobulinimų apima tikslesnius šio modelio parametrų, tokių kaip visatos amžius, Hablo parametras ir tamsiosios materijos tankis, matavimus. Jei lambda-CDM modelis išties tiksliai apibūdina visatą, tai objektyvus šių parametrų matavimas turi atitikti statistinį modelį. Nagrinėdami istorines šių parametrų vertes, galime išmatuoti, kiek šališki buvo matavimai.
Norėdami suprasti, kaip tai veikia, įsivaizduokite keliolika studentų, matuojančių kreidos lentos ilgį. Statistiškai kai kurie studentai gauna didesnę ar mažesnę vertę nei esama. Pagal įprastą paskirstymą, jei tikrasis lentos ilgis yra 183 centimetrai su standartiniu nuokrypiu centimetrui, tada aštuoni mokiniai gaus 182-184 centimetrų diapazoną. Bet įsivaizduokite, kad visi studentai atitinka šį diapazoną. Tokiu atveju turite teisę įtarti kai kurias matavimo klaidas. Pavyzdžiui, studentai išgirdo, kad lenta buvo apie aštuoniasdešimt du su puse metro, todėl jie atliko matavimus, apvalindami rezultatą iki 183. Paradoksalu, tačiau jei jų eksperimento rezultatai buvo per geri, galima įtarti pradinį eksperimento šališkumą.
Kosmologijoje gerai žinomi įvairūs parametrai. Todėl kai mokslininkų grupė atlieka naują eksperimentą, jie jau žino, kuris rezultatas yra visuotinai priimtas. Pasirodo, kad eksperimentų rezultatai yra „užkrėsti“ankstesniais rezultatais? Vienas iš naujausių „Quarterly Physics Review“straipsnių skirtas būtent šiai problemai. Ištyrę 637 12 skirtingų kosmologinių parametrų matavimus, jie išsiaiškino, kaip rezultatai buvo statistiškai pasiskirstę. Kadangi šių parametrų „tikrosios“vertės nežinomos, autoriai WMAP 7 rezultatus naudojo kaip „tikrus“. Jie sužinojo, kad rezultatų paskirstymas buvo tikslesnis, nei turėjo būti. Poveikis yra nedidelis, todėl jį galima priskirti šališkiems lūkesčiams, tačiau jis taip pat labai skyrėsi nuo laukiamo poveikio, o tai gali reikšti eksperimentinių neapibrėžtumų pervertinimą.
Tai nereiškia, kad dabartinis mūsų kosmologinis modelis yra neteisingas, tačiau tai reiškia, kad turime būti šiek tiek atsargesni pasitikėdami savo kosmologinių parametrų tikslumu. Laimei, yra būdų, kaip pagerinti matavimo tikslumą. Kosmologai neapgauna savęs ir mūsų, paprasčiausiai dar yra daug vietos patobulinti ir pataisyti jų naudojamus duomenis, metodus ir analizes.