Машина знаний. Как неразумные идеи создали современную науку

Ученые слишком противоречивы, а также морально и интеллектуально неустойчивы, чтобы последовательно придерживаться какого бы то ни было метода

Когда 29 мая 1919 года произошло полное солнечное затмение, новая теория гравитации повисла на волоске. Всего за несколько лет до этого Альберт Эйнштейн сформулировал свою общую теорию относительности, выдвинутую в качестве радикальной альтернативы теории гравитации, прославившей Исаака Ньютона на заре современной науки примерно за двести лет до этого. В то время как Ньютон считал, что массивные тела воздействуют друг на друга «силой гравитации», Эйнштейн утверждал, что они скорее искривляют пространство и время вокруг себя, придавая им характерную форму. Когда объекты делают все возможное, чтобы пройти через эту искривленную среду по прямолинейной траектории, они двигаются таким образом, который мог бы свидетельствовать о существовании силы гравитации, но на самом деле такой вещи не существует. Эти две концепции радикально отличаются друг от друга, но на их основании могут быть сделаны почти идентичные прогнозы о движении как крохотных частиц, так и огромных небесных тел. Почти идентичные, но не одинаковые. Выявить все различия между идеями Ньютона и Эйнштейна, а также осознать, чья теория на самом деле верна, по мнению ученых, должно было помочь полное солнечное затмение.

Двумя месяцами ранее из Ливерпуля вышел пароход «Ансельм» с тремя телескопами и двумя группами ученых на борту. Одна группа направлялась в Бразилию, другая – на остров Принсипи, расположенный у берегов Западной Африки. В пунктах назначения каждая группа должна была сфотографировать небо в тот момент, когда солнечный диск будет полностью скрыт луной. Фотографии звезд, окружающих затмение, должны были показать, насколько лучи света, проходя близко к Солнцу, отклоняются от курса мощным гравитационным полем нашей родной звезды. Точно так же, как частично погруженное в воду весло кажется изогнутым в точке, где входит в воду, из-за рефракции на границе воздуха и воды, так и звезды кажутся смещенными со своего обычного положения, и это смещение возникает вследствие искривления из-за гравитации Солнца. Новая теория Эйнштейна предполагала, что лучи света должны отклоняться в два раза сильнее, чем предполагала старая теория Ньютона.

Это был решающий эксперимент в парадигме Поппера. Измерьте видимое смещение положения звезд, и в ослепительном сиянии эмпирических данных выживет не более одной теории – либо теории Эйнштейна, либо теории Ньютона, а если неверными окажутся обе, то обе же нужно навсегда вычеркнуть из науки.

Через шесть месяцев после затмения руководитель экспедиции Артур Эддингтон объявил результаты: Ньютон был свергнут с престола, а Эйнштейна объявили новым законодателем физических теорий. Первая мировая война наконец завершилась, а мистическая немецкая физика Эйнштейна была подтверждена строгим британским экспериментом Эддингтона, научным триумфом, о котором услышал весь мир (в том числе молодой Карл Поппер) и который начал эру международного сотрудничества, прогресса и мира.

Но мир длился недолго, так как результаты эксперимента оказались поставлены под сомнение. Эддингтон проснулся утром во время затмения и увидел облачное небо над Принсипи; он смог получить только размытые, нечеткие фотографии звезд. Снимки из Бразилии были намного лучше, но и там возникла непредвиденная проблема. Бразильская команда привезла с собой два телескопа, и измерения, сделанные с помощью этих телескопов, противоречили друг другу. Один телескоп, 4-дюймовый, показал смещение положения звезд примерно в соответствии с предсказанием Эйнштейна. Но другой, собранный с применением линз для астрографа (телескопа, специально предназначенного для фотографирования звезд), показал почти точное ньютоновское смещение.

Рисунок 2.1. Пасмурный день на острове Принсипи

Как же тогда Эддингтон и его сотрудники пришли к выводу, что прогнозы Эйнштейна оказались верны?

У них под рукой было три набора данных. Во-первых, две фотографии с Принсипи, на которых звезды смутно виднелись сквозь облака и которые, согласно довольно сложным расчетам, проведенным Эддингтоном, показали сдвиг эйнштейновской величины. Во-вторых, было семь фотографий с бразильского 4-дюймового телескопа, которые также подтвердили эйнштейновский сдвиг (среди них рис. 2.2). В-третьих, еще 18 фотографий с бразильского астрографического телескопа, которые зафиксировали сдвиг, описанный теорией Ньютона. Стратегия Эддингтона заключалась в том, чтобы доказать, что при выполнении этой серии фотографий произошла какая-то системная ошибка. По факту они были значительно более размытыми, чем те, что сделаны с использованием 4-дюймового телескопа, возможно (как предполагали сам Эддингтон и его сотрудники), из-за искажений, вызванных неравномерно нагретым солнцем зеркалом, которое отражало свет от затмения в телескоп.