Смекни!
smekni.com

Шелдрейк Р. Семь экспериментов, которые изменят мир : Самоучитель пе­редовой науки / Пер англ. А. Ростовцева (стр. 38 из 66)

Я согласен с этим анализом. Своей книгой я хочу под­держать идею более демократичных и многообразных по форме научных исследований, не скованных теми «условными соглашениями», которые навязаны практи­ческой науке из-за исполняемой ею роли своего рода «светской церкви». Однако, независимо от формы, со­держание науки в любом случае определяется экспери­ментом.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

До сих пор речь шла о том, что основные проблемы в науке вызваны иллюзией объективности. В следующих двух главах я опишу эксперименты, помогающие прояс­нить природу самого экспериментального исследования. В главе 6 я рассматриваю доктрину единообразия, которая настраивает ученых против неожиданных ре­зультатов и нарушений единообразия в природе. Даже неизменность «фундаментальных констант» оказывает­ся вопросом веры. Как показывают реальные измерения, действительные значения этих констант непостоянны. При обработке результатов допускается поправка на случайную ошибку, что позволяет замаскировать изме­нения в количественных данных, скрывая имеющиеся расхождения. Я предлагаю способ, позволяющий эмпи­рически исследовать наблюдаемые колебания в значе­ниях констант.

В главе 7 я рассматриваю влияние ожидаемого ре­зультата на проведение эксперимента. Ожидания иссле­дователя могут оказывать на исследуемую систему едва ощутимое воздействие, которое, возможно, основано на каких-то паранормальных явлениях. В какой мере экс­перимент сообщает нам объективные данные о природе, а в какой мере — отражает ожидания экспериментатора?

ГЛАВА 6

НЕПОСТОЯНСТВО «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КОНСТАНТ»

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ И ИЗМЕРЕНИЯ ИХ ЗНАЧЕНИЙ

«Физические константы» представляют собой числа, которые ученые используют в своих вычислениях. В от­личие от математических констант вроде числа π, зна­чения констант различных природных явлений не могут быть вычислены чисто математически, а зависят от лабораторных измерений.

Как следует из самого их названия, так называемые физические константы должны иметь постоянное зна­чение. Считается, что они отражают неизменность за­конов природы. В этой главе я намерен проследить, ка­ким образом значения фундаментальных физических констант на практике изменялись в течение последних десятилетий, и высказать некоторые предположения по поводу исследования природы таких изменений.

В справочниках по физике и химии перечисляется мно­жество различных постоянных — к примеру, точки плав­ления и кипения тысяч различных химических соедине­ний, списки которых занимают сотни страниц. В частно­сти, точка кипения этилового спирта в обычных условиях составляет плюс 78,5°С, а точка перехода в твердое состо­яние — минус 117,3°С. Но некоторые константы лежат в основе физических вычислений. Приведем список семи констант, которые считаются основными (таблица I)[227].

Таблица 1

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ КОНСТАНТЫ

Фундаментальная константа Символ

Скорость света в вакууме c

Элементарный электрический заряд e

Масса электрона mc

Масса протона mp

Число Авогадро NA

Постоянная Планка h

Гравитационная постоянная G

Постоянная Больцмана k

Все перечисленные константы выражаются в опре­деленных единицах измерения. Например, скорость све­та в вакууме выражается в метрах в секунду. Если из­меняется единица измерения, меняется и значение кон­станты. Но единицы измерения вводятся человеком и зависят от конкретного содержания, заложенного в определение этой единицы. Это содержание может время от времени изменяться. В частности, в 1790 г. декре­том Французской национальной ассамблеи метр был оп­ределен как одна десятимиллионная доля дуги земного меридиана, проходящего через Париж. На этой величи­не основывалась вся метрическая система, утвержденная особым законом. Позднее выяснилось, что первоначаль­ные измерения длины меридиана оказались неточными. В 1799 г. было введено новое определение метра. За точ­ку отсчета была принята длина эталонного стержня, который хранился во Франции под официальным надзо­ром. В 1960 г. вводится очередное определение метра. Ему соответствовало определенное число длин волн, ис­пускаемых атомами одного из изотопов криптона. Нако­нец, в 1983 г. метр был определен как расстояние, кото­рое свет проходит в вакууме за 1/299 792458 долю секунды.

Значение констант изменяется не только при выборе новых единиц измерения. Официально признанные зна­чения фундаментальных констант корректируются и после того, как проводятся новые, более точные измере­ния. Эти значения постоянно уточняются экспертами и международными комиссиями. Старые значения кон­стант заменяются новыми, основанными на самых после­дних «лучших показаниях», получаемых в расположен­ных по всему миру лабораториях. Далее я подробно рас­смотрю четыре примера: гравитационную постоянную (G), скорость света в вакууме (с), постоянную Планка (h), а также постоянную тонкой структуры (α), значе­ние которой выводится из заряда электрона (е), скорос­ти света в вакууме и постоянной Планка.

«Лучшие» значения уже по определению являются ре­зультатом тщательного отбора. Во-первых, эксперимен­таторы склонны отбрасывать те данные, которые выхо­дят за пределы ожидаемого интервала значений, считая их ошибочными. Во-вторых, после исключения подавляющего большинства отклоняющихся от нормы резуль­татов различные значения, получаемые в конкретной ла­боратории, сглаживаются за счет сопоставления с ранее полученными данными и выведения среднего показателя, в результате чего окончательное значение константы оказывается подверженным ряду коррекций, в достаточ­ной степени произвольных. Наконец, результаты, полу­ченные в лабораториях, расположенных в различных уголках Земли, тщательно отбираются, усредняются и затем выдаются в качестве официального значения дан­ной константы.

Измерение фундаментальных констант — вотчина специалистов, называемых метрологами. В прошлом в этой области преобладали отдельные исследователи — к примеру, американский ученый Р.Т. Бердж из Кали­форнийского университета в городе Беркли, который безраздельно господствовал в метрологии в 20—40-е гг. XX в. В наши дни окончательные величины физических констант устанавливаются международными комитета­ми и экспертами. Официальные величины этих констант зависят от целой серии решений, принимаемых самими экспериментаторами, ведущими специалистами в метро­логии, членами специальных комитетов. Вот как Бердж описывает процесс определения константы:

«Каждый раз для каждой отдельно взятой констан­ты решение по поводу ее наиболее вероятной вели­чины требует определенного набора суждений. (...) При этом в ходе отбора данных и вывода окончатель­ного заключения каждый исследователь руковод­ствуется собственным набором суждений»[228].

ВЕРА В ВЕЧНЫЕ ИСТИНЫ

На практике значения физических констант со временем изменяются, но в теории все они считаются неизменны­ми. Противоречия между теорией и практикой отметают­ся без какого-либо обсуждения — на том основании, что все различия между теоретическими и эксперименталь­ными значениями физических констант появляются вследствие ошибок эксперимента, а поэтому значения, полученные в результате последних лабораторных опы­тов, считаются самыми точными. От прежних значений отказываются и со временем их забывают.

Что, если значения физических констант действи­тельно изменяются? Возможно ли, что меняются сами основополагающие принципы природы? Перед тем как задуматься над этим вопросом, необходимо определить­ся с самым фундаментальным положением науки, какое нам известно, — с верой в единообразие природы. Для убежденного сторонника этой теории сама постановка вопроса звучит абсурдно: постоянные являются посто­янными по определению.

Большинство физических констант измерены в од­ном только уголке Вселенной, и только в течение пос­ледних нескольких десятилетий, причем реальные ре­зультаты измерений непредсказуемым образом варьи­ровались. Утверждение, что значения всех констант остаются постоянными независимо от места и времени измерения, не является экстраполяцией полученных результатов. Такая экстраполяция выглядела бы весь­ма странно. Значения констант, полученные в резуль­тате измерений на Земле, значительно изменились за последние пятьдесят лет, и у нас слишком мало доказа­тельств, позволяющих утверждать, что нигде во Вселен­ной эти константы не менялись в течение последних 15 миллиардов лет. Сам факт, что такое предположение практически не обсуждается и принимается без доказа­тельств, показывает, насколько в науке укоренилась вера в вечные истины.

В соответствии с традиционными научными воззре­ниями, в природе все управляется фиксированными за­конами и неизменными константами. Законы природы остаются одними и теми же в любое время и в любом месте. Строго говоря, это означает, что они находятся вне времени и пространства. В таком случае законы природы ближе к «идеям» в понимании Платона, чем к развивающейся материи. Они игнорируют материю, энергию, поля, пространство и время. Короче говоря, они не содержат в себе ничего. Они нематериальны и находятся вне физического существования. Так же как идеи Платона, они лежат в основе всех явлений в каче­стве скрытой причины, или «логоса», пребывающего вне времени и пространства.