Правда и ложь в истории великих открытий
Шрифт:
Совершенно очевидно, что такое ненадежное и противоречивое доказательство не могло разрешить спор между двумя теориями. Достаточно вспомнить о турбулентности атмосферы. В условиях жаркого климата, в котором работали обе группы, имевшаяся турбулентность позволила бы зафиксировать только очень большое смещение света. Если бы обе группы измеряли отклонение лучей, проходящих по краю солнечного диска, то отклонение было бы достаточным для того, чтобы выделить воздействие турбулентности. Однако в 1919 году ближайшие к солнечному диску лучи не могли быть видны из-за солнечной короны, а видимые лучи должны были несколько отстоять от края солнечного диска. Следовательно, смещение света было столь незначительным, что наблюдаемое явление можно было бы смело отнести к воздействию турбулентности атмосферы. В какой-то мере обе группы это хорошо понимали. Поэтому в дискуссии, которая проходила после объявления результатов, полученных во время солнечного затмения, Эддингтон и его помощники признавались, что расчеты были ненадежными. Однако прошло всего несколько месяцев, и с кафедры королевского астронома было объявлено: теория Эйнштейна победила.
Экспедиции в Собраль и на Принсипи получили результаты, которые не могли однозначно подтвердить ни теорию Ньютона, ни теорию Эйнштейна. В своей книге «Физические основания общей теории относительности» (1972) британский астроном Деннис Скьяма объяснял, что пресловутые исследования солнечного затмения «очень трудно оценить… поскольку другие астрономы получали совершенно различные результаты при повторном рассмотрении одного и того же материала». В этом случае можно, не сомневаясь, объявлять победителем обе теории, хотя группе, работавшей в Собрале, могло показаться, что справедливее было бы объявить ничью. Однако произошло нечто совсем иное. Усилиями Эддингтона результаты, полученные во время солнечного затмения, были подвергнуты косметической операции таким образом, чтобы полностью соответствовать расчетам Эйнштейна. Без такой обработки результатов правоту Эйнштейна в 1919 году доказать бы не удалось.
Эддингтон начал с того, что подверг сомнению результаты, полученные в Собрале. Он заявил, что величины, измеренные с помощью астрографа, не дают, как это должно быть, случайного распределения вокруг некоторой точки. Вместо этого они находились ниже этой точки, что позволяло говорить о «систематической погрешности», позволившей искусственно занизить и само среднее значение. Без такой погрешности, размышлял он далее, результаты измерений собральской группы тоже находились бы у верхней границы значений, полученных Эйнштейном. Аргумент был убедителен, но беда Эддингтона заключалась в том, что он не доказал отсутствия такой ошибки в других данных. Отвечая на неприятные для себя вопросы, он ни разу не привел убедительных доказательств в пользу того, что в принятые им измерения не вкралась та же ошибка. Более того, Эддингтон для своего удобства полностью игнорировал тот факт, что фотографии, полученные собральской группой, были визуально намного безупречней его двух размытых изображений. Сомнения в надежности результатов, Кроммелина и Дэвидсона, могли быть вполне обоснованны, но при этом следует помнить, что качество фотографий, полученных самим Эддингтоном, было намного хуже. Как в 1923 году писал американский публицист У. Кэмпбелл:
Профессор Эддингтон намеренно придавал большее значение африканским снимкам, но поскольку изображения на его астрографических пластинах были худшего качества, чем те, что были получены в Бразилии, а последним практически не придавалось никакого значения, то логику всего происходившего понять невозможно.
Это весьма критическое отношение к предмету гордости любого британца. Отметим также, что две фотопластины Эддингтона содержали недостаточное количество изображений несмещающихся звезд, по отношению к которым рассчитывалась погрешность (таких звезд было пять вместо шести). Добавьте к этому большое среднеквадратичное отклонение в принятых им результатах (из-за чего все результаты были либо слишком большими, либо слишком маленькими), и вы поймете, почему Иэрман и Глаймур в своей опубликованной в 1980 году статье писали, что «изучавшие затмение экспедиции смогли бы подтвердить теорию [Эйнштейна] только в том случае, если бы исключили часть полученных результатов и игнорировали бы расхождения в оставшихся». Другими словами, теория Эйнштейна подтверждена не была.
Основной принцип стандартной модели научного метода звучит так: что теоретические расчеты не должны влиять на то, какие экспериментальные результаты следует использовать и какие нужно игнорировать. Но и в подходе Эддингтона, и в случаях с Луи Пастером и Робертом Милликеном теоретические и экспериментальные результаты становились взаимоподтверждающими. Эддингтон оценивал свои результаты по тому, насколько они соответствовали нравившимся ему теоретическим выкладкам. С одной стороны, особая значимость придавалась фотографиям, аппроксимация которых давала предсказанную Эйнштейном величину в 1,7 угловой секунды, а с другой — изобретались всякие надуманные причины, чтобы не рассматривать результаты, которые не укладывались в его теоретические представления. «Выкладки Эйнштейна не получили такого неопровержимого подтверждения, как представлялось ранее», — деликатно писал Скьяма в 1972 году. В отношении экспедиций по изучению солнечного затмения он заметил следующее: «Нельзя отделаться от впечатления, что, если бы участники экспедиции не знали, какие результаты следует ожидать, то их реальные результаты варьировались бы в более широком диапазоне». Или, как на заседании Королевского астрономического общества в 1919 году сказал американский физик польского происхождения Людвик Зильберштейн, «если бы нам не была известна теория Эйнштейна, то мы бы не могли сказать, что полученные данные свидетельствуют о справедливости закона отклонения света». Манипуляции с данными, допущенные Эддингтоном, столь серьезны, что трудно избавиться от такой крамольной мысли: если бы теории предсказывали противоположные значения — ньютоновская теория давала бы большие значения, а теория Эйнштейна маленькие, то Эддингтон отказался бы от своих фотографий как от слишком расплывчатых и с удовольствием бы воспользовался астрографическими снимками, полученными в Собрале.
Большинство современников Эддингтона оказались менее критичными или менее циничными, чем Зильберштейн и Скьяма. В результате после тщательного отбора множество данных, обработанных Эддингтоном, были представлены как убедительно доказывающие правоту теоретических построений «своего» ученого. Полностью проигнорировав 18 фотопластин по весьма сомнительным причинам, он приступил к написанию официального отчета об экспедиции. В нем он рутинно упоминал только два множества точек: четыре фотографии, полученные с помощью четырехдюймового телескопа группой в Собрале, и две свои фотографии очень низкого качества. Поскольку эти два множества дали средние значения отклонения 1,98 и 1,671 соответственно, то подготовленному читателю остается только сделать вывод, что Ньютон потерпел полное поражение: гигант последних двух столетий наконец-то повержен.
Поскольку 18 астрографических фотопластин были исключены из рассмотрения и забыты, то и озабоченность низким качеством фотографий, полученных на Принсипи, тоже быстро развеялась. Сложности эксперимента были забыты, и спор между сторонниками Эйнштейна и Ньютона разрешился. По крайней мере, такой вывод можно сделать, прочтя отчет об экспедициях по изучению солнечного затмения, изложенный в популярной книге А. Коулмана «Теория относительности для непосвященных» (1969):
Собральская группа пришла к выводу, что их звезды сместились на 1,98 угловой секунды, а у группы на острове Принсипи звезды сместились на 1,6 угловой секунды. Близость к значению 1,74, предсказанному Эйнштейном, оказалась достаточной, чтобы подтвердить его теорию.
Коулман и другие научные комментаторы не обращали внимания на тот факт, что среди астрономов, однако, отчет Эддингтона не получил быстрого признания. Еще в 1918 году американская экспедиция отправилась в штат Вашингтон, чтобы наблюдать солнечное затмение. Она доложила, что отклонения света на 1,7 угловой секунды «не существует». Между 1922 и 1952 годами наблюдалось еще 10 затмений и только для одного из них были получены, как казалось, высококачественные данные, которые дали отклонение луча в 2,224 угловой секунды — значительно большее, чем предсказывал Эйнштейн. По сути, почти каждое наблюдение затмения давало либо ненадежные, либо, как это было в большинстве случаев, и ненадежные и не совпадающие с расчетами Эйнштейна данные. В свете этих результатов многие ученые, находящиеся на переднем крае исследований в области общей теории относительности, совершенно разумно воздерживались от окончательных высказываний, а некоторые физики поддержали общую теорию относительности только после того, как появились ее подтверждения совершенно иного рода.
В борьбе со своими критиками Эддингтон активно использовал Королевское лондонское научное общество. Эта организация была создана в конце XVII века в стране, не успевшей забыть убийство короля и гражданскую войну. На таком фоне мирное и чинное разрешение споров, и в науке тоже, значило очень много. Работа Королевского общества проходила в большом актовом зале — там могли собираться самые видные ученые, чтобы своими глазами видеть, как ставятся эксперименты. Идея заключалась в том, чтобы члены общества воздерживались от высказывания своего мнения по определенному вопросу до тех пор, пока перед ними не будут поставлены соответствующие эксперименты. Только тогда научное сообщество может, используя демократическую процедуру, прийти к консенсусу и таким образом избежать продолжительных конфликтов. Во многих отношениях, такие же принципы решения научных споров дожили до нынешних времен. Однако сегодня не обязательно собирать ученых в одном зале — достаточно в журнальных статьях подробно описывать приборы и методики экспериментов, чтобы другие ученые смогли провести аналогичные опыты в своих лабораториях.
Правда, когда дело доходит до определения того, что удалось доказать экспериментом, а что не удалось, часто возникают проблемы. Более того, как показали английский социолог Гарри Коллинз и его американский коллега Тревор Пинч, некоторые эксперименты требуют специальной подготовки, особенных знаний и технического опыта. Это означает, что ученые иногда должны верить своим коллегам на слово. В случае с экспедициями в Собраль и на Принсипи, помимо трудностей с пониманием общей теории относительности и выполнением соответствующих расчетов, сами эксперименты были очень сложны для выполнения, невероятно дороги и полностью зависели от солнечного затмения. Таким образом, лишь редкие астрономы решались воспроизвести эксперимент Эддингтона. При таких обстоятельствах большинство было готово принять его интерпретацию без всяких возражений. Как бы там ни было, но этот случай явился убедительной демонстрацией роли доверия в развитии науки.