💭 На грани

Обычно в науке бывает так: сначала измерения грубые и расходятся, потом приборы становятся точнее, и результаты сходятся к одному числу. С темпом расширения Вселенной за последние двадцать лет случилось ровно обратное. Чем точнее его измеряли, тем хуже сходились ответы. Сегодня два независимых метода дают значения, которые не перекрываются даже с учётом всех погрешностей. Речь о постоянной Хаббла — величине, которая показывает, насколько быстро разбегаются галактики в зависимости от расстояния до них...

По распространённой версии, однажды в 1950 году физик Энрико Ферми обедал с коллегами в Лос-Аламосе. Разговор зашёл о летающих тарелках, потом перешёл на другое, и вдруг посреди обсуждения Ферми произнёс фразу, точную формулировку которой очевидцы потом вспоминали по-разному: «Ну и где же все?» Вопрос казался застольной шуткой. Он стал одной из самых упрямых проблем современной науки. Суть противоречия в столкновении двух оценок. С одной стороны — масштаб: в нашей Галактике сотни миллиардов звёзд, у многих есть планеты, и часть из них находится в зоне, где возможна жидкая вода...

В любом споре о науке рано или поздно звучит фраза: «А у меня есть другое объяснение». Иногда за ней стоит действительно новая идея. Но чаще — нечто, что только выглядит как альтернатива, а по сути ею не является. Разница между объяснением и теорией — одна из самых важных и самых недооценённых вещей в понимании того, как работает наука. Объяснить уже известное — задача куда более лёгкая, чем кажется. Почти любое наблюдение можно истолковать несколькими способами, если не требовать от истолкования ничего, кроме правдоподобия...

Когда физики объявляют об открытии новой частицы, в новостях обязательно звучит фраза про «пять сигм». Её обычно понимают так: вероятность ошибки ничтожна, значит, открытие почти наверняка настоящее. Понимание это, к сожалению, неверное — причём ошибка тут не в цифрах, а в том, к чему именно они относятся. Начнём с того, что такое сигма. Любое измерение содержит случайный разброс: повторите его много раз — и результаты рассыплются вокруг среднего значения. Сигма, или стандартное отклонение, — мера этого разброса, показывающая, насколько широко результаты обычно расходятся...

Кажется, что измерить скорость света — это просто взять секундомер и рулетку. На самом деле в основании этого как будто бы простого измерения скрывается вопрос, на который физика до сих пор не может дать однозначный ответ. Чтобы измерить скорость света на пути от точки А до точки Б, нужны как минимум две вещи: точное расстояние между этими точками и точно синхронизированные часы в обеих точках, чтобы зафиксировать момент отправления и момент прибытия сигнала. С расстоянием проблем обычно нет. А вот с синхронизацией удалённых друг от друга часов начинается настоящая головоломка...

Когда эксперимент не находит того, что предсказывает теория, интуиция подсказывает: теория неверна. Реальная история науки куда запутаннее — иногда ошибочное объяснение продолжает жить десятилетиями именно потому, что достойной замены ему пока нет. В середине XIX века астрономы заметили: орбита Меркурия смещается чуть иначе, чем предсказывала ньютоновская механика — крошечное, но систематическое отклонение, которое накапливалось из года в год. Величина расхождения была поразительно мала: около 43...