Карл Саббаг - Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки

• Название: Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки
• Автор: Карл Саббаг
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Научпоп
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-91678-144-1

Есть детские вопросы, на которые не каждый взрослый ответит: почему ночью небо темное? почему мы не проваливаемся сквозь пол? кто изобрел колесо? почему зеркало меняет местами только лево и право, а не верх и низ? Карл Саббаг подробно разбирает эти и многие другие загадки (да-да, загадки, причем Большой Науки!), и не просто разбирает, а легко, доходчиво, с хорошим юмором рассказывает об окружающих нас чудесах физики, химии, биологии, психологии и даже космологии. Вот еще вопросы: как работает Гугл? можно ли увидеть нейтрино? что такое пятый вкус, о котором никто не знает, кроме японцев? обижаются ли на нас собаки? кто был автором первого в истории мультфильма? Интересно? При чтении этой книги будет еще интереснее! Потому что именно с такой целью она и писалась: напомнить нам, что мир вокруг таинствен и удивителен.

Карл Саббаг (р. 1942) — британец палестинского происхождения, писатель, журналист, телевизионный продюсер. Автор многих научно-популярных книг, документальных фильмов и научно-популярных телесериалов.

---

«И сделал литое из меди море, — от края его до края его десять локтей, — совсем круглое, вышиною в пять локтей, и снурок в тридцать локтей обнимал его кругом»

(3 Цар. 7:23).

Иными словами, Бог ясно дал понять: число π равняется трем.

Таксидерьмовая история

На рубеже XIX и XX столетий в английском городе Гастингсе жил продавец оружия и по совместительству таксидермист Джордж Бристоу. На протяжении примерно тридцати лет он многократно сообщал, будто видел на территории графства Суссекс птиц редких видов. По тогдашнему обыкновению, редакция «Справочника-определителя британских птиц» со слов Бристоу заносила данные его наблюдений в ежегодный список редких птиц, замеченных в Великобритании. От таксидермиста требовалось только представить на рассмотрение тушки или чучела убитых птиц с указанием места, где они были увидены и подстрелены.

Первым зафиксированным видом был красноголовый сорокопут в 1892 году, а последним — пегая трясогузка в 1919-м. В один из периодов, наиболее богатых случаями наблюдения редких птиц, к основному списку пернатых, встречающихся на Британских островах, добавилось 49 новых видов, из них только в окрестностях Гастингса были замечены 32 вида.

Улов просто невероятный, и тому есть три возможных объяснения. Либо Гастингс и его предместья были чем-то вроде птичьего Бермудского треугольника, только наоборот, и редкие виды птиц появлялись тут куда чаще, чем где бы то ни было на территории Британских островов; либо Бристоу был необычайно искусным и неутомимым наблюдателем; либо он докладывал о птицах, которых никогда не видел в Британии живьем и которых каким-то образом раздобывал в очень далеких краях.

К 1962 году эти птицы, известные как «редкие виды Гастингса», все еще входили в авторитетный список птиц, когда-либо встреченных на Британских островах. Однако подозрение, что отчеты Бристоу были фальшивками, высказывалось все чаще, и наконец было решено подкрепить или опровергнуть их, собрав реальные данные. В том же 1962 году двое орнитологов высказались в журнале «Британские птицы» — пожалуй, даже слишком дипломатично высказались, — что по крайней мере в случае одного «наблюдения» в Гастингсе редкого вида «мы обнаруживаем, что нас принуждают оказаться в опасной близости от грани скептицизма». Они также ссылались на «хроническое невезение, по-видимому преследующее экспертов-орнитологов: ведь им никак не удается увидеть ни одного живого представителя тех удивительных и редких видов, чьи тушки были когда-то столь грамотно и в большом количестве собраны охотниками из примерно двух десятков приходов».

Имелось немало фактов, косвенно доказывавших, что «редкие виды Гастингса» не более чем надувательство. Отчеты о замеченных птицах к концу 1920-х годов стали поступать все реже, а потом и вовсе иссякли, и, проанализировав зафиксированные случаи появления похожих птиц на остальной территории Британских островов, орнитологи выявили две вещи:

1. Сравнение списка редких птиц, замеченных в более поздние годы (то есть не из числа «редких видов Гастингса»), с зафиксированными случаями наблюдения тех же птиц в период «редких видов Гастингса» показало схожее распределение видов птиц, хотя и в больших количествах, — появилась новая удобная техника для наблюдения за птицами, а также возросло число наблюдателей.

2. Если же сравнивать случаи наблюдения редких видов, замеченных ранее, с более поздней картиной, разница получалась поразительная: многие виды, обнаруженные в период «редких видов Гастингса», впоследствии ни разу не встречались на всей территории Британских островов, не говоря уже об отдельно взятом Гастингсе.

Итак, Бристоу за время своих наблюдений сообщил о целом ряде видов, которых позднейшие наблюдатели не встречали больше ни разу, — довольно красноречивый признак того, что тут что-то нечисто.

Но окончательным аргументом против «редких видов Гастингса» стал простой математический тест под названием «хи-квадрат», используемый при любом элементарном статистическом анализе результатов научных экспериментов.

Вот как он работает. Допустим, вы взяли монету, сыграли в орлянку 100 раз и получили следующий расклад по выпавшим орлам и решкам:

Орлы Решки Сумма Фактически 53 47 100 Ожидавшееся 50 50 100

Вы спросите, как трактовать этот расклад, слегка перекошенный в сторону орлов: вышло ли это случайно или монетка была жульническая?

Тест хи-квадрат заключается в вычитании ожидаемого результата, ОР, из фактического, ФР, возведения полученной разности в квадрат (умножения ее на себя) и деления на ОР. Такая операция проделывается и с орлами, и с решками, а результаты складываются. В нашем случае хи-квадрат таков: (53–50)2/50 + (47–50)2/50 = 9/50 + 9/50 = 0,36. Существует специальная таблица хи-квадратов. Используя ее, вы можете найти там это значение и определить, укладывается ли оно в рамки нормы, то есть понять, насколько оно согласуется с результатом, который мог бы получиться при случайном подбрасывании монетки. В данном случае согласуется. Таблица показывает нам, что такой результат получается примерно в 55 случаях из ста, что вполне обычно.

Теперь допустим, к примеру, что распределение бросков было следующим: 40 орлов и 60 решек. Соответственно хи-квадрат получится: 100/50 + 100/50 = 4,0. Заглянув в таблицу, мы найдем, что вероятность такого события при использовании обычной монеты около 4 %. Не то чтобы совсем невозможно, но, согласитесь, дает почву для подозрений.

Наблюдения в Гастингсе существенно отличаются от данных в целом по стране — главным образом, за счет того, что раньше на этой территории видели гораздо больше редких видов, чем сейчас. Но если все эти свидетельства подлинны и прежняя небывалая частота объясняется наличием чрезвычайно искусных наблюдателей, или охотников, или и тех и других, то общая картина открытий в Гастингсе — количество птиц каждого вида, времена года, в которые было замечено больше птиц и так далее, — должна напоминать раскладку по другим уголкам страны, несмотря на то что количество случаев в Гастингсе выше. И напротив, если свидетельства о редких птицах фальшивы и не имеют ничего общего с теми видами, которые на самом деле бороздят небо над Гастингсом, то картинка будет абсолютно другая. Статистик, работавший в сотрудничестве с орнитологами из журнала «Британские птицы», собрал информацию по трем районам и двум периодам. Он просмотрел отчеты о трех разновидностях редких птиц (класс 1, класс 2 и класс 3), виденных в каждом из районов, а затем внес в одну строку таблицы показатели по каждой разновидности в Гастингсе, а во вторую — совокупные показатели по двум остальным районам. Вот что у него получилось:

Класс 1 Класс 2 Класс 3 Сумма Гастингс 243 208 165 516 Остальное 125 119 255 499

Одного взгляда на цифры достаточно, чтобы убедиться: картина странная. Видов класса 1 в Гастингсе почему-то замечено вдвое больше, чем во всей остальной Великобритании. И наоборот, видов класса 3 в Гастингсе намного меньше.

А окончательно все прояснил простой хи-квадрат. Как мы видели в примере с орлянкой, значение хи-квадрата, равное четырем, означает, что только в четырех случаях из ста такой результат мог выпасть случайным образом. Если обратиться к «редким видам Гастингса», то хи-квадратный тест выдает куда больший и, таким образом, куда менее вероятный результат — 57,40, исключая всякую возможность того, что поступившие к орнитологам отчеты были получены в ходе обычного процесса наблюдения. Итак, опасения орнитологов насчет «опасной близости от грани скептицизма» полностью подтвердились.

Джордж Бристоу брал всех на пушку — можно ведь выразиться и так — всю оставшуюся жизнь (он умер в 1947 году в возрасте 84 лет), но важно другое: как только британское орнитологическое сообщество поставило его отчеты под вопрос и перестало учитывать их в статистике, редких птиц, якобы порхавших в небе Гастингса в начале XX века, сильно поубавилось — примерно до тех показателей, которые отмечались в остальной части страны.