Машина знаний. Как неразумные идеи создали современную науку

Вы не можете просто посмотреть в телескоп и увидеть преломление света: для этого вам нужно сфотографировать видимое положение звезд рядом с солнечным диском в момент затмения и впоследствии сравнить их с той же группой звезд, когда они находятся далеко от Солнца. Степень искривления выявляют по разнице положений на снимках. Эта разница крайне невелика: измеренное гравитационное отклонение в 0,86 угловой секунды равно 0,0002 градуса, что соответствует смещению положения всего на 1/60 миллиметра, которое и зафиксировано на бразильских астрографических пластинах. При этом все, что может хоть как-то повлиять на измерения, приведет к критической ошибке в расчете угла гравитационного искривления.

Таких препятствий при проведении эксперимента было достаточно много, ведь настройка телескопа в Бразилии оказалась довольно сложной. На рисунке 3.1 вы видите астрографический телескоп в Гринвичской обсерватории в Англии. Он прикреплен к тяжелому, тщательно спроектированному штативу, которое позволяет наблюдать за любой точкой небесного свода. У Эддингтона не было такого крепления. В Бразилии телескопы были уложены горизонтально и направлены на горизонт (рис. 3.2). Внешнее зеркало каждого телескопа отражало свет от цели в небе вниз по стволу телескопа.

Рисунок 3.1. 13-дюймовый астрографический телескоп Королевской Гринвичской обсерватории, основные оптические элементы которого были доставлены в Бразилию и собраны заново для проведения эксперимента

Рисунок 3.2. Установка телескопов экспедицией Эддингтона в Бразилии. Астрографический телескоп находится слева, 4-дюймовый – справа. Наружные зеркала на переднем плане, установлены на блоке

Эддингтон и его команда вцепились в недостатки собранного ими устройства, чтобы объяснить, почему измерения астрографического телескопа могли оказаться неточными. Они также предположили, что жар тропического солнца, освещавшего зеркало телескопа перед началом затмения, мог вызвать неравномерное расширение, которое исказило фотографические изображения. Зеркало, несомненно, было достаточно несовершенным, хотя ученые и нашли способ избежать более серьезных последствий этого несовершенства. Наконец, механизм, который удерживал зеркало, компенсируя вращение Земли, работал неравномерно. Таким образом вполне вероятной становится погрешность в 0,0007 дюйма, что соответствует ньютоновской, а не эйнштейновской гипотезе, даже если эта гипотеза не соответствует действительности.

«Эмпирический факт», представленный в правом нижнем углу рисунка 2.3, – угол гравитационного изгиба – это не наблюдаемая, но вычисляемая величина, число, таким образом, ее значение зависит от длинной цепочки предположений, ряд из которых легко могут оказаться ложными. Однако то же самое относится и к углу изгиба, измеренному с помощью 4-дюймового телескопа, расположенного рядом с астрографическим, зафиксировавшего те же искажения тех же лучей, но подтвердивший при этом конкурирующую гипотезу. Действительно, глядя на данные эксперимента мы можем увидеть, что в работе 4-дюймового телескопа также была допущена системная ошибка, поскольку на основании сделанных им фотографий был получен угол искривления значительно больший, чем допускала теория Эйнштейна. Эддингтон должен был сделать выбор. Сбросить со счетов данные астрографического телескопа или дюймового? Или объявить неудачным весь эксперимент? Он не располагал достаточным количеством информации, чтобы дать заведомо правильный ответ. Поэтому из возможных вариантов он выбрал наиболее симпатичный лично ему.

В ситуации Эддингтона не было ничего необычного. При интерпретации данных ученые часто имеют большое пространство для маневра и слишком редко – однозначное понимание того, какие действия объективно правильны, а какие нет.

Пространство для маневра существует не в последнюю очередь потому, что, как показывает эксперимент с затмением, теории сами по себе не предсказывают, какие данные будут получены в ходе эмпирического исследования. Чтобы вообще что-либо сказать о результате эксперимента – например, о положении пятен на фотопластинке, – теории должны поддерживаться другими постулатами, другими предположениями о надлежащем функционировании экспериментального оборудования, пригодности условий и многих других вещах.

Другими словами, теория, подобно средневековому рыцарю, никогда не сражается в одиночку, а скорее вступает в битву в компании свиты предположений. Именно эта конструкция в целом – то, что вы могли бы назвать теоретической когортой, – делает прогнозы и дает объяснения результатов экспериментов, измерений и других наблюдений. Теория привлекает все внимание. Но она не может вступить в бой с врагом без своего отряда латников.