Свидетельства, которые по нескольку десятилетий обманывавшие учёных
В науке можно найти удивительно мало доказанных фактов. Вместо этого учёные часто рассуждают о том, сколько свидетельств существует в пользу их теорий. Чем больше свидетельств, тем сильнее теория и тем больше людей с ней соглашаются.
Учёные обычно очень осторожно подходят к сбору свидетельств и тщательной проверке своих теорий. Но в истории науки есть несколько ключевых, хотя и редких, примеров того, как свидетельства оказались настолько обманчивыми, что заставили всё научное сообщество верить в то, что позже было признано совершенно неверным.
Обычно учёные при сборе свидетельств делают предсказания чего-либо, и смотрят, насколько они оказались правы. Проблемы случаются, когда предсказания оказываются правильными, а теория, использовавшаяся для их создания, оказывается неправильной. Предсказания, кажущиеся особенно рискованными, и оказавшиеся правильными, кажутся очень убедительными свидетельствами, как часто подчёркивали Карл Поппер и другие философы науки. Но история показывает, что даже очень убедительные свидетельства могут обмануть нас.
Иоганн Фридрих Меккель
В 1811 году Иоганн Фридрих Меккель успешно предсказал, что у человеческих эмбрионов должны быть жаберные щели. Это рискованное предсказание должно было обеспечить убедительное свидетельство в пользу его теории о том, что люди, как «наиболее совершенные» организмы, развиваются по этапам, соответствующим «менее идеальным» видам (рыбы, амфибии, рептилии и так далее).
И действительно, у ранних человеческих эмбрионов есть щели в шеях, напоминающие жабры. И это почти наверняка происходит оттого, что у людей и рыб есть общая ДНК и общий предок, а не потому, что мы проходим «рыбий этап», находясь в чреве матерей, как часть нашего развития по направлению к биологическому совершенству.
Но свидетельства, полученные после обнаружения шейных щелей в 1827, определённо добавили убедительности теории Меккеля. Только когда теория эволюции Чарльза Дарвина заявила о себе во второй половине XIX века, стало совершенно ясно, что идея Меккеля о линейной последовательности биологического совершенства была совершенно непригодной.
Джеймс Геттон
Ещё один пример – идея геолога XVIII века Джеймс Геттон [James Hutton; более точная транскрипция – Хаттон; его именем назван минерал хаттонит / прим. перев.] о том, что Земля напоминает органическое тело, постоянно воспроизводящее себя с тем, чтобы обеспечить обитаемую среду для людей. На основе этой теории Геттон успешно предсказал, что гранитные жилы должны проходить через другие слои камня и смешиваться с ним. Он также успешно предсказал несогласные напластования, при которых новые слои камня покоятся под разными углами к более старым слоям, находящимся непосредственно под ними.
Теория Геттона была ошибочной по множеству причин, по сравнению с современным мышлением. Очевидно, Земля не создана для людей. И, конечно, у Геттона не было представления о тектонике плит.
Но, несмотря на теоретические ошибки, предсказания оказались успешными, и стали весьма влиятельными. Его теория оставалась серьёзным кандидатом на истину даже 100 лет спустя. И только в конце XIX века её, наконец, вытеснила противоречащая ей теория Земли, которая (тоже ошибочно) объясняла формирование низин и горных хребтов постепенным сжатием Земли от охлаждения.
Математические свидетельства
Предсказания Меккеля и Геттона были основаны на неправильных аргументах. Но существуют и весьма впечатляющие примеры обманчивых свидетельств, основывавшихся на уравнениях. К примеру, когда Нильс Бор предсказал в 1913 году правильные частоты для определённых оттенков света, поглощаемых и испускаемых ионизированным гелием, Эйнштейн, как говорят, заметил: «Значит, теория Бора должна быть верной».
Нильс Бор
Предсказания Бора были способны мгновенно убедить Эйнштейна (и многих других), потому, что они были правильными до нескольких знаков после запятой. Но они были взяты из модели атома, в которой электроны буквально двигались по круговым орбитам вокруг атомных ядер, что, как нам теперь известно, совершенно не так. Бору повезло: несмотря на фундаментальную ошибочность его модели, в ней содержалось несколько зёрен истины, достаточно для того, чтобы поддержать его предсказания по поводу ионизированного гелия.
Но, возможно, наиболее выдающийся пример связан с разработкой модели Бора Арнольдом Зоммерфельдом. Зоммерфельд обновил модель, придав орбитам электронов эллиптическую форму, и подправив её согласно теории относительности Эйнштейна. Всё это выглядело более реалистичным, чем простая модель Бора.
Сегодня нам известно, что электроны на самом деле не движутся по орбитам вокруг ядер. Но учёные, работавшие в начале XX века, считали электроны крохотными шариками, и предполагали, что их движение можно сравнивать с движением реальных шаров.
Это оказалось ошибкой: современная квантовая механика говорит нам о том, что электроны ужасно загадочны, и их поведение никак не соответствует привычным человеку концепциям. Электроны в атомах даже не занимают точную позицию в определённое время. Все эти рассуждения описываются известной остротой: «Если вы считаете, что разобрались в квантовой механике, значит вы в ней не разобрались».
Арнольд Зоммерфельд
Так что ошибочное представление находилось в самом центре теории Зоммерфельда. И всё же, в 1916 году Зоммерфельд использовал свою модель в качестве основы для уравнения, правильно описывающего тонкую картину цветов света, поглощаемого и испускаемого водородом. Это уравнение оказалось точно таким же, как то, что вывел Поль Дирак в 1928, используя современную теорию релятивистской квантовой механики.
Этот результат в физических кругах давно считается шокирующим совпадением, и проводилось множество попыток понять, как он получился. Стоит ли говорить, что невероятный предсказательный успех теории Зоммерфельда убедил множество работавших в то время учёных в истинности его теории.
Несмотря на то, что более поздние свидетельства опровергли эти теории, я не думаю, что мы можем сказать, будто участвовавшие в их разработке учёные ошиблись. Они следовали за свидетельствами – именно так и должен вести себя хороший учёный. Им не дано было знать, что свидетельства сбивали их с пути.
Эти несколько примеров однозначно не должны убеждать нас в том, что науке нельзя доверять. Свидетельства редко бывают совершенно ошибочными, и обычно полностью ложные теории не выдают успешных и точных предсказаний (обычно они выдают совершенно ложные предсказания). Наука – это процесс постоянного совершенствования, способный сглаживать ненужные несовершенства в долгосрочной перспективе. И всем нам известно, что даже наиболее заслуживающие доверия вещи могут иногда нас подводить