Спросите Итана №95: может ли наука серьёзно ошибаться?

https://medium.com/starts-with-a-bang/ask-ethan-95-could-it-all-come-crashing-down-8c0109eefde0#.ieio0apga
  • Перевод
Революции видны только задним числом.
— Алан Гринспен

Мы частенько ищем новые большие открытия, но нам плохо удаётся их предсказывать. В 19-м веке мы спорили насчёт того, что является источником энергии Солнца, не подозревая, что в нём идёт ядерный синтез. В 20-м мы спорили о судьбе Вселенной, не думая, что она будет расширяться с ускорением навстречу забвению.

Вы отправляете вопросы и предложения в мою колонку, и на этой неделе выбранный вопрос был задан Крисом Шоу, который хочет знать:
Может ли случиться так, что наши знания о Вселенной окажутся неправильными, что мы найдём другое объяснение для реликтового излучения или может случиться что-то, из-за чего поменяются наши представления о красном смещении или эффекте Допплера, и окажется, что мы находимся в статичной Вселенной?

Это один из главных экзистенциальных вопросов: насколько мы уверены в башне науки, построенной нами самими?



Ответ, как ни странно: вполне уверены, до тех пор, пока не появится серьёзный результат, конфликтующей с ней. Если бы нейтрино, двигающиеся быстрее света, о которых говорили несколько лет назад, подтвердились, нам пришлось бы поменять все наши представления об относительности и ограничениях скорости. Если EMDrive, или другие двигатели, нарушающие законы физики, окажутся правдой, нам нужно будет менять наши представления о классической механике и законе сохранения импульса.

И хотя эти результаты оказались недостаточно серьёзными [статья от 2015 года, когда НАСА ещё не делало своих подтверждений насчёт EMDrive – прим. перев.] – когда-нибудь мы вполне можем встретить другой. И это хорошо! И надеемся, что мы точно знаем, как мы с ним поступим.

Позвольте объяснить вам, что определяет науку и то, как она работает.



Наука – это:
  1. Набор знаний, включающих всё, что мы узнали о Вселенной из наблюдений, измерений и экспериментов.
  2. Процесс постоянного подвергания сомнению наших предположений, попыток найти щели в нашем понимании, поиск логических ошибок и несоответствий и проверка ограничений нашего знания новыми способами.


Всё, что мы видим, слышим, всё, что фиксируют наши инструменты, может стать, при правильной записи происходящего, научными данными. Когда мы пытаемся построить картину Вселенной, мы используем все доступные нам научные данные. Чтобы правильно заниматься наукой, мы не выбираем по кусочкам только те результаты, что соответствуют нашим предпочтениям. Нам необходимо иметь дело со всеми ними.

Так что, для правильного научного процесса нам нужно собрать данные, сконструировать из этих кусочков непротиворечивую платформу, и потом постоянно подвергать её проверкам. Это значит – увеличивать точность, повышать энергии, понижать температуры, уменьшать расстояния, увеличивать размеры образцов. Выходить за пределы действия теории. Придумывать новые методы наблюдений и экспериментов.



В какой-то момент неизбежно найдётся некое несоответствие. Найдётся нечто, что не соответствует ожиданиям. Вы получите результат, противоречащий старой существующей теории. И когда это произойдёт – если вы сможете подтвердить противоречие, если оно выдержит проверку, и покажет себя, как нечто реальное – вы придёте кое к чему удивительному: к научной революции!

Недостаточно сказать «Старьё не право!». Нужно пойти дальше, и всё сделать правильно. Революционная научная теория должна выполнить три вещи:
  1. Воспроизвести все успехи предыдущей.
  2. Объяснить новые результаты, противоречившие старой.
  3. Сделать новые, проверяемые предсказания, которые ранее не проверялись, и которые либо можно проверить и обосновать, либо отвергнуть.


Это не так-то просто! Поэтому гелиоцентризму пришлось делать предсказания движений планет, не забыть противоречивые результаты (движение комет), и сделать новые предсказания эллиптических орбит. Поэтому Общей теории относительности пришлось объяснять всю ньютоновскую гравитацию, прецессию перигелия Меркурия и движение со скоростью, близкой к световой, и делать новые предсказания об отклонении света гравитацией (и другие).

И поэтому Большой взрыв должен был соответствовать ОТО, объяснить хаббловское расширение Вселенной, отношение красного смещения к расстоянию, и сделать новые предсказания о:
• Существовании и спектре реликтового излучения,
• Избытке нуклеосинтеза лёгких элементов,
• Формировании крупномасштабных структур и о группирующих свойствах гравитации.





И теперь, к вашему главному вопросу: может ли всё это быть ошибочным? Конечно же, может! Для этого потребовалось бы единственное наблюдение любого явления, противоречащего предсказаниям теории Большого взрыва (в контексте ОТО).

Но вот, что важно: это не значит, что теория Большого взрыва будет кругом неправа, так же, как и то, что ОТО не сделала неправильным всю ньютоновскую гравитацию. Теория всё ещё правильно будет описывать Вселенную, начавшуюся в горячем, плотном и расширяющемся состоянии; она всё ещё правильно будет описывать наблюдаемую Вселенную возрастом в миллиарды лет (но не бесконечным); она будет правильно повествовать нам о первых звёздах и галактиках, первых нейтральных атомах и стабильных атомных ядрах.



Что бы её ни заменило, что бы ни замещало наши лучшие теории, оно должно включать в себя все их успехи. Статическая Вселенная не может этого сделать уже сейчас. То же касается теории электрической Вселенной, плазменной космологии, усталого света, дискретизации красного смещения квазаров, топологических дефектов и космических струн.

Возможно, когда-нибудь для одной из этих альтернатив случатся теоретические прорывы, и она вырастет в нечто, соответствующее всему набору наблюдений, или же появится новая альтернатива. Но не сегодня – а пока инфляционная Вселенная Большого взрыва, с излучением, нормальной материей, тёмной материей и тёмной энергией объясняет весь набор всего, что мы наблюдаем, а другие теории на это не способны.



Но важно знать, что мы не пришли к этому состоянию, концентрируясь на одном сомнительном и ненадёжном результате. У нас были десятки параллельных доказательств, приведших к одному и тому же заключению. Даже если оказалось бы, что мы не понимаем сверхновые, нам была бы нужна тёмная энергия. Если бы мы ошибались во вращении галактик, нам была бы нужна тёмная материя. Если бы мы отбросили реликтовое излучение, нам был бы нужен Большой взрыв. Детали могут оказаться другими, и я надеюсь, что проживу достаточно, чтобы увидеть новые теории, замещающие текущие. Но то, что мы знаем сегодня, не окажется неправильным, оно всего лишь неполное, и должно быть заменено чем-то более полным.
Поделиться публикацией
Комментарии 15
    +1
    Спасибо! Было интересно!
      0
      +1
      Я тоже иногда задаюсь таким же вопросом — а что если наука сильно ошибается?
        +1
        И что вы делаете по этому поводу? ;-)
          +1
          Задается.
      0
      Как бы это все вбить в голову опровергателям-альтернативщикам?
        0
        Вот и стараемся, по мере сил. Вода камень точит.
        0
        Нет, разочарован — нет ответа на главный вопрос, а что если одна, несколько или все наши аксиомы неверны (
          0
          Единственная аксиома науки — что законы существуют и не меняются во времени. Если это неверно, то все науки бессмысленны.
          всё остальное же — научные теории о том, какой вид имеют эти законы, и вот они не могут быть «неверны-неверны».
          Например, 2 закон Ньютона не может не быть F=m*a. Потому что он в этой форме описывает множество феноменов, проверенных и перепроверенных тысячи раз в различных условиях.
          Но на самом деле, если перейти к большим массам и ускорениям, окажется что он таки не прав, и нужны поправки Теории Относительности. Которые тоже проверены и перепроверены достаточно много.
          И может быть, если мы ещё поднажмём, нам понадобится ещё какая-то коррекция.
          Но вернувшись «на землю» мы обнаружим что Ньютоновская механика всё ещё очень хорошо описывает происходящее, а все поправки — и ТО, и наши гипотетические — малы настолько, что мы их не можем сдетектить с достаточной точностью.
          О чём Этан и пишет — истинно научная теория не может измениться. она может быть только уточнена.
          0
          Так ведь теории раз в примерно 100 лет обновляются (теория гравитации, ОТО/СТО, суперструны), и совершенно меняют представление о Вселенной (бесконечный Ньютонианский мир, сжимающийся ОТО-мир, потом инфлатон, потом «мир как голограмма»)…

          Ну и лет так через 50 появится теория-X, по которой выяснится, что и Большой Взрыв, и инфлатрон — очередные заблуждения древности. А будет, ну как там у Пелевина, «Как известно, наша вселенная находится в чайнике некоего Люй ДунБиня, продающего всякую мелочь на базаре в Чаньани». ;)
            +1
            теории раз в примерно 100 лет обновляются.., и совершенно меняют представление о Вселенной
            Как было прямо сказано в тексте — нет, не обновляются а модифицируются, и не меняют полностью, а расширяют и дополняют.

            И вдобавок, у вас как-то маловато точек, чтобы говорить про „раз примерно в сто лет“.
              0
              > нет, не обновляются а модифицируются

              Модификация с целью соответствия новым данным разве не есть обновление?

              > и не меняют полностью

              То-то соверменники так тяжело воспринимают это «расширения и дополнения».
              Если б было так, то изменения пошли бы проще. А указанные мной теории (+квантмех)
              всё-таки привели к парадигмальному сдвигу: пространство-время не статично и взаимодействует с материей (ОТО/СТО), материя это не шарики-атомы, а вообще «непонять что» (квантмех). Как-то это
              не похоже на «расширение и дополнение».

              > И вдобавок, у вас как-то маловато точек, чтобы говорить про „раз примерно в сто лет“.

              Три точки. Если добавить квантовую механику, то и все четыре. ОТО/СТО и квантмех — теории последних ста лет. А сколько, по Вашему, точек надо, чтобы говорить «раз в сто лет меняется представление о Вселенной»?
                0
                Модификация с целью соответствия новым данным разве не есть обновление?
                Ок. Тонкости семантики, я полагаю.

                То-то соверменники так тяжело воспринимают это «расширения и дополнения».
                Парадигмальный сдвиг в понимании не влечёт за собой сдвигов в описании уже известного, вот я о чём. Материя с шариками-атомами никуда не делась и по-прежнему спокойно используется, к примеру, в термодинамике.

                Три точки. Если добавить квантовую механику, то и все четыре.
                Перечислите с примерными датами, будьте добры. И учтите, что про понятия научного метода и прочих парадигм мы в какой-то мере можем говорить только с эдак середины позапрошлого столетия. А, и выкиньте суперструны из своего списка, они пока от математики толком не отпочковались.

                В итоге окажется, что у вас точек мало, лежат они близко, и описывать могут как линейную зависимость, так и экспоненциональную, а то и вовсе логистическую.

                А сколько, по Вашему, точек надо, чтобы говорить «раз в сто лет меняется представление о Вселенной»?
                Речь не столько о количестве точек, сколько о временном промежутке наблюдений.
            0
            Наука это инструмент. Им мы добыаем верифицируемые знания на основе объективных фактов. Новому знанию нужно будет объяснить все предшествующие факты.
              0
              Не обманывайтесь, наука это прежде всего бизнес, со всеми вытекающими.
              0
              Интересная статья! Что если наука в чём-то ошибается? Ошибалась же. Да и сейчас в науке не без теорий. А теория может быть верной, а ведь может и нет. Масштаб последствий можно оценить исходя из того насколько сильно мы верим в ту или иную теорию(имеется ввиду те теории, которыйе пока не доказаны) и как много утверждений построенно на этих теориях.

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

              Самое читаемое