Benjamin Franklin powiedział kiedyś, że każdy głupiec może krytykować, oceniać i narzekać - a większość głupców właśnie to robi. Richard Feynman powiedział kiedyś o procesie naukowym: Pierwsza zasada to nie oszukiwać siebie - a oszukanie jest najłatwiejsze. Sceptycy uważają, że naukowcy mogą się oszukiwać (z powodu ignorancji lub dla zachowania pracy) i często winią za to ich - klimatologów, kosmologów, kogokolwiek. W zasadzie łatwo jest odrzucić taką krytykę jako nieuzasadnioną, ale pojawia się interesujące pytanie: jak możemy się upewnić, że nie oszukujemy samych siebie?
W nauce panuje opinia, że eksperymenty powinny być możliwe do powtórzenia i sfałszowania. Jeśli masz model naukowy, model ten powinien dawać jasne prognozy, a te przewidywania powinny być testowalne w sposób, który potwierdza lub obala Twój model. Czasami krytycy rozumieją, że oznacza to, że prawdziwą naukę można osiągnąć tylko w warunkach laboratoryjnych, ale to tylko część historii. Nauki obserwacyjne, takie jak kosmologia, również przestrzegają tej zasady, ponieważ nowe obserwacje mogą potencjalnie obalić nasze obecne teorie. Jeśli np. Obserwuję tysiąc białych łabędzi, to mogę założyć, że wszystkie łabędzie są białe. Widok czarnego łabędzia zmieni moje spekulacje. Teoria naukowa nie może być absolutna, jest zawsze wstępna, zmienia się, gdy pojawiają się nowe dowody.
Chociaż jest to technicznie poprawne, nazwanie dobrze ugruntowanych teorii „niepewnymi” jest trochę niesprawiedliwe. Na przykład teoria powszechnego ciążenia Newtona istniała przez kilka stuleci, zanim została wyparta przez ogólną teorię względności Einsteina. A jeśli możemy dziś powiedzieć, że grawitacja Newtona jest zła, to działa tak samo, jak zawsze. Teraz wiemy, że Newton stworzył przybliżony model opisujący grawitacyjne oddziaływanie mas, ale tak blisko rzeczywistości, że możemy go nadal używać do obliczania trajektorii orbity. Dopiero kiedy rozszerzymy nasze obserwacje poza (bardzo duży) zakres sytuacji, w których Newton miał rację, potrzebujemy pomocy Einsteina.
Kiedy zbieramy dowody na poparcie teorii naukowej, możemy być pewni, że działa ona z małym oknem na nowe dowody. Innymi słowy, teorię można uznać za „prawdziwą” w zakresie, w jakim została przetestowana jakościowo, ale nowe warunki mogą nieoczekiwanie ujawnić zachowanie, które doprowadzi do szerszego i pełniejszego obrazu. Nasze teorie naukowe są z natury wstępne, ale nie do tego stopnia, że nie możemy polegać na ich dokładności. I to jest problem z ugruntowanymi teoriami. Skoro nigdy nie możemy być pewni, że wyniki naszych eksperymentów są „prawdziwe”, skąd wiemy, że po prostu nie uznamy żądanej odpowiedzi za poprawną?
Pomiary prędkości światła w różnych latach
Ten rodzaj myślenia pojawia się u uczniów szkół podstawowych. Mają za zadanie zmierzyć pewne wartości eksperymentalne, takie jak przyspieszenie grawitacyjne lub długość fali lasera. Jako nowicjusze często popełniają najprostsze błędy i uzyskują wyniki, które nie odpowiadają „ogólnie przyjętemu” znaczeniu. Kiedy tak się dzieje, wracają i szukają błędów w swojej pracy. Ale jeśli popełniają błędy w taki sposób, że równoważą się lub nie są oczywiste, nie będą podwójnie sprawdzać swojej pracy. Ponieważ ich wynik jest bliski oczekiwanej wartości, uważają, że zrobili wszystko dobrze. To uprzedzenie podzielamy wszyscy, a czasem wybitni naukowcy. Historycznie rzecz biorąc, działo się to z prędkością światła i ładunkiem elektronu.
Film promocyjny:
Obecnie istnieje model w kosmologii, który dobrze zgadza się z obserwacjami. Jest to model ΛCDM, którego nazwa składa się z greckiej litery „lambda” i zimnej ciemnej materii (CDM). Większość udoskonaleń tego modelu obejmuje dokładniejsze pomiary parametrów tego modelu, takich jak wiek Wszechświata, parametr Hubble'a i gęstość ciemnej materii. Jeśli model lambda-CDM naprawdę dokładnie opisuje wszechświat, to obiektywny pomiar tych parametrów musi być zgodny ze wzorem statystycznym. Badając historyczne wartości tych parametrów, możemy zmierzyć, jak obciążone były pomiary.
Aby zrozumieć, jak to działa, wyobraź sobie kilkunastu uczniów mierzących długość tablicy kredowej. Statystycznie, niektórzy uczniowie uzyskują wartość większą lub mniejszą niż obecnie. Zgodnie ze zwykłym rozkładem, jeśli rzeczywista długość planszy wynosi 183 centymetry z odchyleniem standardowym na centymetr, wówczas ośmiu uczniów otrzyma wynik w zakresie 182-184 centymetrów. Ale wyobraź sobie, że wszyscy uczniowie są w tym zakresie. W takim przypadku masz prawo podejrzewać błędy pomiarowe. Na przykład uczniowie usłyszeli, że tablica ma około osiemdziesięciu dwóch i pół metra, więc wykonali pomiary, zaokrąglając wynik do 183. Paradoksalnie, jeśli ich wyniki eksperymentalne były zbyt dobre, można podejrzewać początkowe odchylenie w eksperymencie.
W kosmologii dobrze znane są różne parametry. Dlatego, gdy grupa naukowców przeprowadza nowy eksperyment, już wie, który wynik jest ogólnie akceptowany. Okazuje się, że wyniki eksperymentów są „zainfekowane” poprzednimi wynikami? Jeden z najnowszych artykułów opublikowanych w Quarterly Physics Review dotyczy właśnie tego zagadnienia. Badając 637 pomiarów 12 różnych parametrów kosmologicznych, ustalili, w jaki sposób wyniki były rozkładane statystycznie. Ponieważ „rzeczywiste” wartości tych parametrów są nieznane, autorzy zastosowali wyniki WMAP 7 jako „prawdziwe”. Okazało się, że rozkład wyników był dokładniejszy niż powinien. Efekt jest niewielki, więc można go przypisać tendencyjnym oczekiwaniom, ale był też bardzo różny od oczekiwanego, co może wskazywać na przeszacowanie niepewności eksperymentalnej.
Nie oznacza to, że nasz obecny model kosmologiczny jest błędny, ale oznacza, że musimy być nieco bardziej ostrożni, jeśli chodzi o naszą pewność co do dokładności naszych parametrów kosmologicznych. Na szczęście istnieją sposoby na poprawę dokładności pomiaru. Kosmolodzy nie oszukują siebie i nas, po prostu wciąż jest dużo miejsca na ulepszanie i korygowanie danych, metod i analiz, których używają.