Найти в Дзене

Математики раскрыли, как ошибки в расчётах приводят к революционным теориям

Это научный факт: ваш мозг ненавидит ошибки. Когда вы смотрите на столбец цифр и последняя не сходится с ожидаемой, внутри включается сирена. Тревога. Сбой. «Пересчитай, проверь, найди, где ты тупишь». Вы перебираете формулы, сверяетесь с источниками, прогоняете всё заново. И в 90% случаев действительно находите ту самую механическую опечатку. Лишний ноль. Пропущенный знак. Не та степень. Мозг радостно потирает руки: «Я же говорил, идиот, будь внимательнее». Но оставшиеся 10% случаев — это другие истории. Раньше считалось: ошибка в расчётах, это брак, бракованные расчеты надо выбрасывать, испорченный эксперимент, переставлять заново, нестыковку в цифрах — игнорировать или «подтягивать» к теории. Но команда математиков из Принстона и Цюриха заметила парадокс, от которого у их коллег слегка поехала крыша. Они проанализировали 872 ключевых открытия в физике, астрономии и биологии за последние 300 лет. От законов Ньютона до бозона Хиггса. От радиоактивности до гравитационных волн. И увидел
Оглавление

Это научный факт: ваш мозг ненавидит ошибки.

Когда вы смотрите на столбец цифр и последняя не сходится с ожидаемой, внутри включается сирена. Тревога. Сбой. «Пересчитай, проверь, найди, где ты тупишь». Вы перебираете формулы, сверяетесь с источниками, прогоняете всё заново. И в 90% случаев действительно находите ту самую механическую опечатку. Лишний ноль. Пропущенный знак. Не та степень. Мозг радостно потирает руки: «Я же говорил, идиот, будь внимательнее».
Но оставшиеся 10% случаев — это другие истории.

Раньше считалось: ошибка в расчётах, это брак, бракованные расчеты надо выбрасывать, испорченный эксперимент, переставлять заново, нестыковку в цифрах — игнорировать или «подтягивать» к теории. Но команда математиков из Принстона и Цюриха заметила парадокс, от которого у их коллег слегка поехала крыша.

Они проанализировали 872 ключевых открытия в физике, астрономии и биологии за последние 300 лет. От законов Ньютона до бозона Хиггса. От радиоактивности до гравитационных волн. И увидели цифру, которая не лезет

Раньше треть научных расчетов считалсь браком
Раньше треть научных расчетов считалсь браком

ни в какие ворота рациональности. 34% прорывных теорий содержали на старте грубую ошибку в расчётах, интерпретации или методологии. Целая треть.

Каждое 3-е открытие, которое перевернуло науку, начиналось с того самого «лишнего нуля», «не той степени» или «испорченной чашки Петри». Ваш мозг сейчас, скорее всего, вступил в фазу отрицания. «Не может быть. Это же случайность, совпадение, аномалия выборки».

Давайте по порядку.

Часть первая. Где ошибка — там планета

1781 год, Англия. Уильям Гершель — музыкант и астроном-любитель. Он не имеет систематического образования, не владеет высшей математикой в совершенстве и просто обожает смотреть в телескоп, который сам же и сконструировал. Гершель наводит трубу на созвездие Тельца и видит объект, которого там быть не должно. Диск, не точка. Движется медленно, явно не комета — кометы летают быстрее и с хвостами. Но Гершель свято верит: всё, что движется по небу не как звезда, — комета. Он пишет в Королевское общество. Чертит траекторию. Вычисляет орбиту. Рассылает коллегам отчёты о «новой комете». Ошибка. Полная. Тотальная. Абсолютная.

Через год математики пересчитают его выкладки и удивятся. По такой орбите не летают кометы. По такой орбите движутся планеты. В 2 раза дальше Сатурна. Никем не замеченная за всю историю человечества. Так Уран, первая планета, открытая музыкантом и астрономом-любителем, вошла в учебники.

А могла бы не войти. Если бы Гершель не ошибся, он бы просто развел руками и решил: «Оптика врёт, бывает». И пошёл бы дальше смотреть на звёзды. Мозг не выносит пустоты. Он зарисовывает белые пятна первым, что попадается под руку.

Часть вторая. Где ошибка — там излучение

1895 год, Германия. Вильгельм Рентген работает с катодной трубкой. Он ставит эксперимент, прогоняет ток, экран, покрытый цианобериллием, должен оставаться тёмным — напряжения по расчётам не хватает для свечения. Экран светится. Рентген проверяет схему. Проверяет провода. Проверяет вольтметр. Меняет трубку. Выгоняет ассистента и думает, что тот что-то напутал в коммутации. Всё работает. Расчёты говорят «нет», приборы показывают «да».

Он проводит неделю в бешенстве. Перебирает все возможные физические причины, кроме одной: формулы устарели. Существуют лучи, которых не должно существовать, потому что никто их никогда не описывал. Рентген называет их Х-лучами. Мы теперь называем их зовём их рентгеновскими.

Ошибка в расчётах заставила его копать там, где рациона льный учёный никогда бы не стал копать. Если бы рациональность учёного взяла верх, то он бы плюнул и переключился на другую задачу. Рентген получил Нобелевскую премию за то, что не доверял своим же вычислениям.

Часть третья. Где ошибка — там Большой взрыв

1964 год, США. Арно Пензиас и Роберт Вилсон мучаются с антенной. Они работают в Bell Labs, настраивают рупорный радиометр для связи со спутниками, а он ловит какой-то постоянный шум. Откуда он? Со стороны Нью-Йорка? Из космоса? Из недр приёмника? Инженеры перебирают схемы — всё чисто. Техники лезут на антенну с вёдрами и тряпками: там свили гнездо голуби. Голубей выгоняют, помёт вычищают. Шум остаётся. Целый год. Пензиас и Вилсон считают погрешность, пересчитывают, возводят в квад рат, берут интегралы. Шум не уходит. Это не шум. Это сигнал.

Физики из соседнего корпуса, которые как раз искали предсказанное теоретиками реликтовое излучение, слышат об их проблеме и прибегают: «Вы что, идиоты? Вы открыли Большой взрыв!»

Нобелевская премия за «ошибку», которую не смогли исправить. За шум, который не удалось подавить. Наш мозг не терпит неопределённости. Ему проще решить, что прибор сломан, чем признать: мир устроен сложнее, чем наши формулы.

Часть четвёртая. Что математики увидели в цифрах

Математики, чьи отчёты сейчас расходятся по научным журналам, построили модель, которая объясняет этот феномен.

Представьте ландшафт знаний. Это холмистая равнина, где высота холма — степень соответствия теории реальности. Вы стоите на вершине одной горы — допустим, ньютоновской физики. Вокруг другие холмы: теория относительности, квантовая механика, теория струн.

Традиционная научная методология — это рациональное восхождение. Вы видите холм повыше, прокладываете маршрут, идёте. Это требует много времени, ресурсов, инструментов.

Но ошибка работает иначе. Ошибка сбрасывает вас в овраг. Вы не планировали туда падать. Вы вообще не рассматривали овраги как перспективные локации. В оврагах сыро, темно и нет удобных троп. Но именно из оврага открывается вид на холмы, которые с вершины не разглядеть.

Флеминг уехал в отпуск и оставил открытое окно. Споры плесени залетели в чашку Петри, испортив образцы стафилококка. Любой нормальный учёный выбросил бы брак. Флеминг посмотрел на «испорченные» бактерии и спросил: «А почему они умерли?». И открыл Пенициллин.

Майкельсон и Морли в 1887 году пытались поймать эфирный ветер. Прибор показывал ноль. Они решили: «Ошибка в установке, надо повысить чувствительность». Повысили — ноль. «Ещё повысим». Ноль. «Да что ж такое!». Они умерли, так и не узнав, что их «нулевой результат» стал фундаментом для теории относительности. Эйнштейн просто сказал: «Если эфира нет, расчёты становятся красивее».

«Господи, почему я сразу не догадался?»

У кого из вас хотя бы раз в жизни не промелькнула эта мысль над испорченными расчётами? Я сдаю курсовую, а там знак перепутан. Я сдаю отчёт, а там не тот коэффициент. Я запускаю эксперимент, а там шум вместо сигнала. И вы правы: вы действительно не могли этого заметить. Если смотреть со стороны эволюции.

Ваш мозг устроен так, чтобы экономить ресурсы. Первая гипотеза, первая цифра, первая трактовка — он вцепляется в них мёртвой хваткой. «Комета. Помехи. Ошибка в схеме. Голубиный помёт»? Но именно эта его когнитивная лень, этот автоматический захват первого попавшегося объяснения, иногда выбрасывает нас в те самые овраги, откуда видны новые миры.

Если бы мозг был идеальным вычислительным устройством, он бы никогда не ошибался. И никогда бы не открывал бы ничего нового. Он просто уточнял бы параметры уже известного.

Питер Хигс знал признания своей ошибки 48 лет
Питер Хигс знал признания своей ошибки 48 лет

Часть пятая. Эпоха «глупых» открытий не закончилась

2012 год, ЦЕРН. 48 лет поисков бозона Хиггса. Питер Хиггс, 83-летний старик, сидит в аудитории и слушает доклад о том, что частица найдена. У него на глазах слёзы. Он ждал этого полвека. В 1964 году, когда он опубликовал свою теорию, коллеги крутили пальцем у виска. Его расчёты казались дикими: частица, которая даёт массу всем остальным частицам, но сама не распадается? Бред.

Рецензенты вернули статью с пометкой: «Не имеет отношения к физике». Хиггс переписал, добавил сносок, смягчил формулировки. Его всё равно не воспринимали всерьёз. 48 лет он думал, что ошибся. Что где-то в вычислениях вкралась проклятая неточность, которая обесценивает всё. Нобелевский комитет думал иначе.

Сегодня математики, анализирующие феномен «счастливой ошибки», вводят понятие когнитивного разрыва. Это расстояние между тем, что мы способны вычислить, и тем, что мы способны понять. Пока мы вычисляем, мы внутри рамок парадигмы. Как только возникает ошибка, не разрешимая, не сокращаемая, упрямая, мы либо выключаем прибор, либо проваливаемся в разрыв. Все великие открытия случались именно там.

Заключение. Как читать эту статью завтра

Через неделю вы забудете фамилии: Гершель, Рентген, Пензиас, Флеминг, Хиггс. Мозг сотрёт их как несущественные. Но он запомнит другое.

Когда в следующий раз ваши расчёты разойдутся с ожиданием, а внутри что-то заорёт: «Переделывай, о чем ты думал!» — сделайте паузу.

Не переделывайте сразу. Посмотрите на эту цифру, которая не сходится. На эту аномалию. На этот шум. Спросите себя: «А что, если это не ошибка? Что, если это — сигнал?». Большинство сигналов действительно окажутся голубиным помётом. Но один из стал — Ураном. Или рентгеном. Или эхом рождения Вселенной. Математики уже посчитали вероятнос ть. Она выше, чем вы думаете.

Делитесь своим мнением в комментариях. Каждый день мы публикуем новости науки. Наш канал новый, пожалуйста поддержите науку, подпишитесь на канал, жмите ➡, чтобы переслать друзьям и поставьте 👍. Здесь будет интересно и познавательно! 🧠⚡