Джон Уоллер - Правда и ложь в истории великих открытий

• Название: Правда и ложь в истории великих открытий
• Автор: Джон Уоллер
• Издательство: КоЛибри
• Жанр: Научпоп
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-389-01444-2

В истории науки множество мифов. Их герои, великие ученые. — настоящие рыцари чести, бескорыстные, благородные, жертвующие во имя науки всем, что у них есть. Но насколько мифы соответствуют истине? Известный английский историк науки Джон Уоллер (р. 1972 г.) рассказывает, основываясь на исследованиях современных ученых, о том, как на самом деле совершались великие открытия. Перед читателем разворачиваются человеческие драмы, полные борьбы идей, амбиций, честолюбий, и эти драмы не менее увлекательны, чем самые необыкновенные мифы.

---

Лишь некоторым экспериментаторам везет настолько, что во всех их экспериментах не бывает ошибок или неудач, поэтому нет ничего удивительного в том, что такие ошибки случаются… Вероятность получения ложных результатов очень высока, и потому между учеными существует негласная договоренность не учитывать необъяснимые результаты.

Слова Добжанского указывают на то, что исключение отдельных результатов — не обязательно порочная научная практика. Вероятность того, что вместе с водой выплеснут и ребенка, очень мала. Тем не менее ученые редко признаются в том, что подвергают результаты исследований определенной селекции. Большинство из них инстинктивно делают вид, будто они честно идут туда, куда ведут результаты их опытов. По крайней мере, в своей первой статье Милликен выглядел явным исключением из общего числа и производил впечатление очень простодушного человека: он описывал все свои опыты, отмечая каждый эксперимент одной, двумя или тремя звездочками в зависимости от того, насколько удачно, по его мнению, тот прошел. Его расчеты среднего значения е включали дифференциальное статистическое взвешивание в зависимости от того, сколько звезд получил эксперимент.

Получается, что из самых лучших побуждений Милликен публично признавался в некоторой фальсификации полученных им результатов. Его нельзя обвинить в нечестности, поскольку он ничего не скрывал. Просто эксперименты с конденсационной камерой настолько технически сложны, что такие откровения вполне оправданны. Но в науке ни тогда, ни сейчас не принято допускать подобную откровенность. Один абзац особенно вызывал чувство неловкости у читателей. Объясняя, почему он включил несколько оценочных значений e, полученных во время неудачных экспериментов, он делает почти театральную ремарку: «Я бы ими, конечно, пренебрег, если бы они не согласовывались с результатами других наблюдений». Дальше он объяснял, на каких основаниях полностью исключил результаты семи экспериментов. В одном месте он писал: «Я исключил одно сомнительное и не повторившееся наблюдение явно заряженной капли, которое давало величину заряда электрона на 30 % ниже окончательно выведенного значения». В этом нельзя не увидеть привлекательного простодушия, но получается, что Милликен плохо понимал связь, которая существует между научными результатами и научными выводами.

КРИТИКА ФЕЛИКСА ЭРЕНХАФТА

Как рассказывает философ и историк науки Джеральд Холтон, Роберт Милликен весьма темпераментно относился к интерпретации своих результатов. Хотя время и показало его правоту, эксперименты, сделавшие ему имя, стали неоспоримыми только после того, как появились подтверждения в смежных областях науки. Субъективность подхода, используемого Милликеном, можно прекрасно проиллюстрировать, обратившись к работам одного из его яростных критиков, австрийского физика Феликса Эренхафта (1879–1952). Он скрупулезно опровергал результаты Милликена, показывая, как легко их трактовать в пользу теории его противников.

Эренхафт приступил к изучению природы электричества, будучи убежденным сторонником атомной теории. В 1909 году он даже утверждал, что его собственная оценка величины e намного точнее той, что получил Милликен. Но к 1910 году Эренхафт произвел странный и впечатляющий кульбит.

Наблюдая за движением маленьких частиц металла и папиросного дыма в микроскоп, он стал утверждать, что следует признать малые величины е, полученные Милликеном. Его собственные эксперименты дали значение e в диапазоне от -7,53 x 10-10 до -1,38 x 10-10 ед. СГСЭ, причем такой разброс, как он полагал, отражает реальность. Подвергнув уничтожающей критике «гипотезы и корректировки» Милликена, Эренхафт в 1910 году объявил, что имеющиеся данные говорят в пользу либо теории «субэлектронов» (частиц меньше электрона), либо альтернативной теории, рассматривающей электричество как возмущения эфира. Согласно Эренхафту, дальше было бессмысленно «придерживаться фундаментальной гипотезы теории электронов». По сути, субэлектроны, которые, как считал Эренхафт, ему удалось открыть, были результатом слабости его метода, однако это выяснилось только несколько лет спустя. А тогда, в 1910 году, лишь безграничная вера Милликена в атомную теорию строения вещества не позволила ему опустить руки и продолжить эксперименты, невзирая на нападки Эренхафта.

Непредвзятость Милликена позволила ему не перейти в глухую оборону, а увидеть благодаря критике Эренхафта собственные ошибки. Статья, опубликованная в сентябре 1910 года в журнале «Science», показывает, что он, по-прежнему придерживаясь электронной теории, не забывал совершенствовать свой метод: теперь он использовал вместо воды капельки неиспаряющегося масла. «Новый метод, — восторженно писал он, — свободен от всех сомнительных теоретических предположений, и его ценность может оценить любой прохожий».

Тремя годами позже, в 1913 году, статья Милликена в журнале «Physical Review» показала, что его научное суперэго никуда не делось. В опубликованном им отчете утверждалось, что ошибка при измерении e не превышает 5 %. Кроме того, он писал: «Это не специально выбранная группа капель, а репрезентативное представление всех капель, над которыми велись эксперименты в течение 60 дней». Однако его личные лабораторные записи говорят об обратном. Когда 70 лет спустя Джеральд Холтон стал их внимательно изучать, оказалось, что вместо того, чтобы признаться в игнорировании плохих, неудачных экспериментов, Милликен впал в противоположную крайность, утверждая, что у него таковых вообще не было.

ЕЩЕ О МАНИПУЛЯЦИЯХ МИЛЛИКЕНА

Реальный процесс отбора, который претерпевали данные Милликена, становится ясным, когда читаешь его замечания относительно разных экспериментов. В декабре 1911 года он писал: «Это почти то, что нужно, и лучшее из того, что у меня получалось!»; в феврале 1912 года: «То, что нужно» и «Опубликовать этот прекрасный эксперимент»; в марте того же года: «Опубликовать это обязательно. Прекрасно!» — а потом: «Много ошибок: не использовать!» — и уже в апреле: «Идеально, опубликовать», «Работать не будет», «Слишком большие значения — на 1,5 %», «…на 1 % меньше», и «Слишком большое значение e — на 1,25 %». В серии экспериментов, поставленных сразу после Рождества 1911 года, он получил величину e за пределами ожидаемого предела погрешности. В дневнике он сухо записывает: «e = 4,98, это означает, что была не капля масла [а пылинка]». Похоже, Милликен использует слово «красивый» по отношению к эксперименту довольно формально: он получает каплю, быстро рассчитывает e и записывает, будет он публиковать этот эксперимент или нет. Дневники Милликена показывают, что, вместо того, чтобы опубликовать результаты всех экспериментов, проведенных за 60 дней, он в статье рассмотрел только треть: 117 измерений из 175 вообще не упомянуты. В 1917 году в своей книге «Электрон» он пошел еще дальше, утверждая, что капли, о которых сообщалось в его статье, «представляют все исследованные за 60 дней, и ни одна капля не забыта».

Тем не менее, строго говоря, этот случай нельзя отнести к научной фальсификации. Как правило, Милликен мог легко найти объяснение необычности результатов — влияние конвекционных токов или загрязнение пылью. Кроме того, если пересчитать величину e, использовав данные всех измерений Милликена, то получится величина, не намного отличающаяся от опубликованной. Однако три раза Милликен действительно получал результаты, резко отличавшиеся от среднего значения.

Седьмого мая 1912 года он рассчитал величину e, которая оказалась у него равной 1,915 x 10-10, что на 60 % выходило за пределы средних значений. Милликен не смог объяснить этот результат. Не могут это сделать и современные физики. Что случилось на самом деле, так и осталось тайной. Но Милликен не решился упомянуть об этом случае в своей статье.

Седьмого мая произошла еще одна аномалия. В тот день у него получилось и e = -2,810 x 10-10. И опять отклонение от среднего было большим. Удивительное дело: перед тем как сделать расчеты величины e, Милликен был доволен ходом эксперимента и отметил его в своем дневнике словом «опубликовать». Но после необходимых расчетов он отмел эти данные на том основании, что «что-то случилось с термометром». Современные исследователи считают, что это не больше, чем стремление объяснить необъяснимое. То, что реально произошло, лежит за пределами понимания.

Наконец 20 января 1912 года Милликен снова получил непонятные результаты, и e, рассчитанное на их основе, оказалось значительно меньше среднего значения. И этот результат был проигнорирован.

ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ

С точки зрения современной науки отсев Милликеном некоторых результатов рассматривается как наведение порядка. Но стоит помнить, что в то время, когда писалась его статья, много говорили об изменчивости величины e, и Феликс Эренхафт трактовал этот факт в пользу теории эфира и идеи «субэлектронов». То, что данные Милликена очень плотно группировались, было невыгодно Эренхафту, но, если бы разброс был большим и значения e меньше или составляли дробное значение от опубликованной величины, у него было бы достаточно места для маневра. В тех случаях, когда у Милликена были все основания считать эксперимент неудачным, его результаты, конечно, можно было игнорировать. Однако сие не относится к трем перечисленным выше случаям. Эти капли не были учтены без каких бы то ни было технических обоснований. Если бы Эренхафт получил доступ к дневникам Милликена и опубликовал эти измерения, он получил бы серьезное подтверждение своей собственной теории. Конечно, Милликен должен был понимать, что, удаляя эти результаты, он лишает Эренхафта его основных козырей. Для большинства историков, анализировавших дневники Милликена, его тактика была абсолютно понятна. Когда речь заходит о Нобелевской премии или международном авторитете, игнорирование некоторых результатов происходит нередко.