От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной

Ливио Марио

Кельвин, со своей стороны, живо интересовался [151] открытиями, связанными с радием и радиоактивностью, однако так и не склонился к мысли, что это как-то повлияет на его оценки возраста Земли и Солнца. По крайней мере поначалу он отказывался признавать, что источник энергии радиоактивных элементов может лежать в них самих, и писал: «Осмелюсь предположить, что когда радий передает тепло массивному веществу, которое его окружает, энергию ему сообщают какие-то эфирные волны» [152] . Иными словами, Кельвин предположил, что атомы просто забирают энергию из эфира (в то время предполагалось, что он пронизывает все пространство), а при распаде высвобождают ее. Однако в 1904 году он все же набрался недюжинной интеллектуальной отваги [153] и публично отказался от своей идеи на съезде Британской ассоциации, хотя так и не предал гласности свое отречение в печати. К сожалению, по какой-то неясной причине в 1906 году он снова утратил общий язык с остальными физиками: он был категорически не согласен, что при радиоактивном

распаде один элемент превращается в другой, хотя и Резерфорд, и другие физики представили веские доказательства этого явления. Все это время Фредерик Содди, который успел создать себе репутацию в физическом сообществе Англии, то и дело терял терпение. На страницах «The Times» он затеял ожесточенную дискуссию [154] с Кельвином и позволил себе оскорбительные намеки: «Жаль, если широкая публика ошибочно решит, будто мнение тех, кто лично не работал с радиоактивными телами [аллюзия на Кельвина], следует уважать наряду с теми, у кого есть подобный опыт». Еще до этой перепалки, в книге, вышедшей в свет в 1904 году, Содди заявил, ни много ни мало, что «пределы прошлого и будущего в истории Вселенной сильнейшим образом раздвинулись».

151

Об этом он писал в письме лорду Рэйли от 24 августа 1903 года, а также упоминал в личной беседе с самим Резерфордом и с Пьером и Марией Кюри во время их визита в Англию.

152

Kelvin 1904.

153

Физик сэр Джозеф Джон Томпсон, первооткрыватель электрона, в 1936 году вспоминал, что Кельвин в частной беседе признал, что открытие радиоактивного тепла опровергло его предположения о возрасте Земли (Thomson 1936, p. 420). Подобное признание Кельвин сделал и на заседании Британской ассоциации (Eve 1939, p. 109).

154

Дискуссия началась с письма Кельвина, опубликованного 9 августа 1906 года, где он повторил, что убежден, что энергия Солнца носит чисто гравитационный характер, и заявил, что радиоактивность – не более чем гипотеза. Примерно месяц в печати появлялись разнообразные опровержения Содди, Оливера Лоджа, Роберта Джона Стратта и Кельвина. В письме от 15 августа Лодж сказал о Кельвине, что «его блистательный ум столь независим, что не всегда готов снизойти до задачи усвоить чужие выводы посредством чтения». Этот эпизод вкратце очерчен в Eve 1939, p. 140–141, в Burchfield 1990, p. 165, и в Lindley 2004, p. 303. Обзор диспута см. у Soddy 1906.

Резерфорд был несколько великодушнее. Много лет спустя он часто рассказывал об одном случае на лекции по радиоактивности, которую он читал в Королевском институте в 1904 году.

«Я вошел в полутемный зал и сразу заметил среди публики лорда Кельвина и понял, что с последней частью моего доклада, где пойдет речь о возрасте Земли, будут сложности, поскольку мои взгляды противоречили представлениям лорда Кельвина. К моему великому облегчению, он тут же заснул, но едва я дошел до важного места, как старый пройдоха вскинулся, открыл один глаз и смерил меня ядовитым взглядом! Тут на меня снизошло вдохновение, и я сказал, что лорд Кельвин ограничил возраст Земли при условии, что не будет обнаружено никаких новых источников энергии. Так вот, это провидческое заявление и относится к теме моего сегодняшнего доклада – к радию! Видели бы вы, как просиял старик [155] .»

155

Цит., в частности, в Eve 1939, p. 107

Впоследствии одним из самых надежных методов, позволяющих определить возраст минералов, скал и прочих геологических объектов, в том числе и самой Земли, стал метод радиоизотопного датирования [156] . В целом метод основан на том, что радиоактивный элемент превращается в другой радиоактивный элемент со скоростью, определяемой периодом полураспада – то есть временем, за которое первоначальное количество вещества уменьшится вдвое. Элементы распадаются, пока не получится стабильный элемент. Если измерить и сравнить относительное количество радиоактивных изотопов в природе и сопоставить эти данные с известными периодами полураспадов, можно с высокой точностью определить возраст Земли, что и сделали геологи.

156

Популярный обзор см. Arthur Holmes 1947. Принятую сегодня оценку возраста Земли проделал геохимик Клэр Паттерсон на основании данных по остаткам изотопов свинца в метеорите Каньон-Дьябло (Patterson 1956).

Одним из первопроходцев в этой области был Резерфорд, о чем свидетельствует и такая история [157] . Однажды Резерфорд шел по университетскому городку с черным камешком в руке и встретил коллегу – канадского геолога Фрэнка Доусона Адамса.

– Адамс, – спросил он, – сколько бишь лет Земле?

Адамс ответил, что несколько методов подсчета дали примерно 100 миллионов лет.

Тогда Резерфорд заметил вполголоса:

– Я выяснил, что этому кусочку уранита 700 миллионов лет.

157

Eve 1939, p. 107

Кстати,

ученые из Аргоннской Национальной лаборатории в Иллинойсе недавно нашли радиоизотопному датированию новое интересное применение. В 2011 году им удалось при помощи распада редкого изотопа криптон-81 проследить возраст Нубийского водоносного слоя, который раскинулся по всей Северной Африке. Ученые измерили, сколько этого изотопа в воде водоносного слоя (часть которого залегает на три километра в глубину под египетскими оазисами) распалось за время, прошедшее с тех пор, как эта вода в последний раз видела солнечный свет.

Большинство исторических отчетов о научной дискуссии по поводу возраста Земли наводят на мысль, что грубая ошибка, которую допустил Кельвин при оценке этой величины, была прямым следствием того, что он не признавал радиоактивность. Если бы дело было только в этом, я бы не включил ее в свою книгу, поскольку она не подпадала бы под категорию ляпсусов: ведь Кельвин, очевидно, не мог учесть при расчетах источник энергии, который еще не был открыт. Однако представление о том, что ошибка в определении возраста связана исключительно с радиоактивностью, ошибочно само по себе. Да, радиоактивный распад по всему объему земной мантии (на глубину почти 3000 км) действительно вырабатывал бы тепло со скоростью, примерно равной половине скорости теплообмена по всей планете. Однако не все это тепло было доступно по первому требованию.

Тщательное изучение проблемы показывает, что если опираться на те же предположения, что и Кельвин, то, согласись он включить в них и тепло от радиоактивного распада, ему пришлось бы учитывать только тепло, вырабатываемое во внешней коре Земли – на глубине до 100 км. Дело в том, что Кельвин показал: только тепло с такой глубины могло участвовать в теплопередаче к поверхности примерно за 100 миллионов лет. Геологи Филипп Ингленд, Питер Молнар и Фрэнк Рихтер [158] в 2007 году показали, что если принять во внимание этот факт, то радиоактивное тепло не слишком повлияло бы на Кельвинову оценку возраста Земли. Серьезный ляпсус Кельвина заключался, очевидно, не в том, что он не подозревал о радиоактивности (хотя, конечно, игнорировать ее открытие ему не следовало), а в том, что он изначально пренебрег предположением, которое высказал Перри, и в дальнейшем возражал против него – я имею в виду гипотезу о конвекции в земной мантии. Вот почему он так грубо ошибся в своих оценках.

158

England, Molnar and Richter 2007; Richter 1986.

Как же так вышло, что человек такого колоссального ума, как Кельвин, столь упорно настаивал на своей правоте, даже когда стало очевидно, что он совершил колоссальную ошибку? Увы, Кельвин, как и все мы, должен был задействовать машинку, которую природа поместила между его ушей – свой мозг, – а ресурсы мозга не безграничны, даже если он принадлежит гению.

Когда кажется, что ты все знаешь

Поскольку мы не можем ни расспросить самого лорда Кельвина, ни получить изображения его мозговой активности, мы так и не узнаем наверняка, каковы были причины его неуместного упрямства. Мы, разумеется, знаем, что те, кто почти всю профессиональную жизнь отстаивают ту или иную точку зрения, неохотно признают, что заблуждались. Но почему? И даже если это верно для большинства из нас, простых смертных, почему это оказалось справедливо и в случае Кельвина – ведь он был великий ученый? Ведь менять собственную теорию на основании новых экспериментальных данных – это и есть наука, верно? К счастью, современная психология и нейрофизиология пролили некоторый свет на так называемое «ложное чувство знания» – видимо, именно этот феномен и определял ход мыслей Кельвина.

Прежде всего следует отметить, что и подход к науке, и метод поисков истины у Кельвина был скорее инженерный, чем философский. Кельвин был как отличным специалистом по математической физике, так и талантливым экспериментатором и всегда скорее искал способ что-то вычислить или измерить, а не возможность взвесить различные варианты. Поэтому самое простое объяснение ляпсуса Кельвина состоит в том, что Кельвин был убежден, что он в любом случае может определить вероятное развитие событий, и не понимал, что всегда существует опасность упустить возможные альтернативы.

На более глубоком уровне ляпсус Кельвина, вероятно, коренился в одной давно известной психологической особенности: чем больше мы убеждены в том или ином мнении, тем меньше нам хочется от него отказываться, даже если существует масса доказательств, что мы ошибаемся (вспомним, например, оружие массового поражения и убежденность некоторых ученых, что оно положит конец войнам). Именно ощущением дискомфорта, которое возникает у человека, когда он сталкивается с информацией, противоречащей его убеждениям, и занимается теория когнитивного диссонанса [159] . Многочисленные исследования показывают, что для облегчения когнитивного диссонанса во многих случаях человек вместо того, чтобы признать ошибку в рассуждениях, склонен по-новому переформулировать свою точку зрения таким образом, чтобы с полным правом придерживаться старых воззрений. Ситуация, когда решения принимаются под воздействием эмоций, называется «мотивированное обоснование».

159

Классический текст – Festinger 1957. Более свежие исследования выявили множество подробностей в сфере как психологии, так и нейрофизиологии, например, Cooper and Fazio 1984, Vol. 17, p. 229; Lee and Schwartz 2010; Van Overwalle and Jordens 2002; Van Veen et al. 2009.