Веднъж Бенджамин Франклин каза, че всеки глупак може да критикува, да съди и да се оплаква - и повечето глупаци правят точно това. Веднъж Ричард Файнман каза за научния процес: Първият принцип е да не се заблуждавате - и вие сте най-лесен за измама. Скептиците вярват, че учените могат да се заблудят (или поради незнание, или да запазят работата си), и често ги обвиняват за това - климатолози, космолози, всеки. По принцип е лесно да отхвърлим подобна критика като неоснователна, но възниква интересен въпрос: как можем да се уверим, че не се заблуждаваме?
В науката е разпространено мнението, че експериментите трябва да могат да се повтарят и фалшифицират. Ако имате научен модел, този модел трябва да прави ясни прогнози и тези прогнози трябва да бъдат проверявани по начин, който потвърждава или опровергава вашия модел. Понякога критиците разбират това, че истинската наука се постига само в лабораторни условия, но това е само част от историята. Наблюдателната наука като космологията също се подчинява на това правило, тъй като новите наблюдения могат потенциално да опровергаят настоящите ни теории. Ако например наблюдавам хиляда бели лебеда, мога да предположа, че всички лебеди са бели. Виждането на черен лебед ще промени спекулациите ми. Научната теория не може да бъде абсолютна, тя винаги е предварителна, тя се променя, когато се появят нови доказателства.
Макар това да е технически правилно, е малко несправедливо да се наричат утвърдени теории „предварителни“. Например, теорията на Нютон за универсалната гравитация е съществувала няколко века, преди да бъде изместена от общата теория на относителността на Айнщайн. И ако днес можем да кажем, че нютоновата гравитация е грешна, тя работи по същия начин, както винаги. Сега знаем, че Нютон е създал приблизителен модел, описващ гравитационното взаимодействие на масите, но толкова близо до реалността, че все още можем да го използваме за изчисляване на орбитални траектории днес. Едва когато разширим наблюденията си извън (много големия) диапазон от ситуации, в които Нютон е бил прав, се нуждаем от помощта на Айнщайн.
Когато събираме доказателства в подкрепа на научна теория, можем да бъдем уверени, че те работят с малък прозорец за нови доказателства. С други думи, една теория може да се счита за „вярна“в диапазона, в който е била тествана качествено, но новите условия могат неочаквано да разкрият поведение, което ще доведе до по-широка и по-пълна картина. Нашите научни теории по своята същност са предварителни, но не до такава степен, че да не можем да разчитаме на тяхната точност. И това е проблемът с утвърдените теории. Тъй като никога не можем да знаем със сигурност, че нашите експериментални резултати са „реални“, как да разберем, че просто не предаваме желания отговор като валиден?
Измервания на скоростта на светлината през различни години
Този вид мислене се появява при началните ученици. Те имат за задача да измерват някои експериментални стойности като ускорението на гравитацията или дължината на вълната на лазер. Като начинаещи те често правят най-простите грешки и получават резултати, които не съответстват на „общоприетото“значение. Когато това се случи, те се връщат назад и търсят грешки в работата си. Но ако допуснат грешки по такъв начин, че да балансират или да се окажат не-очевидни, те няма да проверяват отново работата си. Тъй като резултатът им е близък до очакваната стойност, те смятат, че са направили всичко правилно. Този предразсъдък се споделя от всички нас, а понякога и от изтъкнати учени. В исторически план това се е случвало както със скоростта на светлината, така и със заряда на електрон.
Промоционално видео:
В момента в космологията има модел, който е в добро съгласие с наблюденията. Това е моделът ΛCDM, чието име се състои от гръцката буква „ламбда“и студена тъмна материя (CDM). Повечето от усъвършенстванията на този модел включват извършване на по-точни измервания на параметрите на този модел, като възрастта на Вселената, параметъра на Хъбъл и плътността на тъмната материя. Ако ламбда-CDM моделът наистина точно описва Вселената, тогава обективното измерване на тези параметри трябва да следва статистически модел. Чрез изучаване на историческите стойности на тези параметри можем да измерим доколко измерванията са били пристрастни.
За да разберете как става това, представете си дузина ученици, които измерват дължината на креда. Статистически някои ученици получават стойност, която е по-голяма или по-малка от настоящата. Според обичайното разпределение, ако реалната дължина на дъската е 183 сантиметра със стандартно отклонение на сантиметър, тогава осем ученици ще получат резултат в диапазона 182-184 сантиметра. Но представете си, че всички ученици са в този диапазон. В този случай имате право да подозирате някои грешки в измерването. Например учениците чуха, че дъската е около осемдесет и два метра и половина, така че взеха измервания, закръгляйки резултата до 183. Парадоксално е, че ако експерименталните им резултати бяха твърде добри, може да се подозира първоначалното отклонение в експеримента.
В космологията различни параметри са добре известни. Следователно, когато група учени провеждат нов експеримент, те вече знаят кой резултат е общоприет. Оказва се, че резултатите от експериментите са „заразени“с предишните резултати? Един от най-новите статии на Quarterly Physics Review разглежда точно този въпрос. Изучавайки 637 измервания на 12 различни космологични параметри, те разбраха как резултатите са статистически разпределени. Тъй като "реалните" стойности на тези параметри са неизвестни, авторите са използвали резултатите от WMAP 7 като "вярно". И те откриха, че разпределението на резултатите е по-точно, отколкото би трябвало да бъде. Ефектът е малък, така че може да се отдаде на предубедени очаквания, но също така е много различен от очаквания ефект, което може да показва надценяване на експерименталната несигурност.
Това не означава, че настоящият ни космологичен модел е грешен, но означава, че трябва да бъдем малко по-внимателни относно нашата увереност в точността на нашите космологични параметри. За щастие има начини за подобряване на точността на измерване. Космолозите не заблуждават себе си и нас, просто все още има много място за подобряване и коригиране на данните, методите и анализите, които използват.