Большой Взрыв, темная материя… могут ли космологи нас обманывать?

12 795 просмотров
Об авторе

Черная дыра

Бенджамин Франклин однажды сказал, что любой дурак может критиковать, осуждать и жаловаться — и большинство дураков так и делает. Ричард Фейнман однажды сказал о научном процессе: первый принцип заключается в том, чтобы не обманывать себя — а вас легче всего обмануть. Скептики считают, что ученые могут обманывать сами себя (то ли по незнанию, то ли чтобы сохранить свое рабочее место), и зачастую обвиняют их в этом — климатологов, космологов, кого угодно. В принципе, легко отмахнуться от такой критики как от необоснованной, но возникает интересный вопрос: как мы можем убедиться, что не обманываем себя?

В науке популярно мнение, что эксперименты должно быть возможно повторить и сфальсифицировать. Если у вас есть научная модель, эта модель должна делать четкие прогнозы, и эти прогнозы должно быть можно проверить таким образом, чтобы подтвердить или опровергнуть вашу модель. Иногда критики понимают это так, что истинная наука вершится лишь в лабораторных условиях, но это лишь часть истории. Наблюдательная наука вроде космологии также подчиняется этому правилу, поскольку новые наблюдения могут потенциально опровергнуть наши текущие теории. Если, к примеру, я наблюдаю тысячу белых лебедей, я могу предположить, что все лебеди белые. Наблюдение черного лебедя изменит мои домыслы. Научная теория не может быть абсолютной, всегда носит предварительный характер, меняется при появлении новых свидетельств.

Лебеди

И хотя это технически правильно, называть хорошо устоявшиеся теории «предварительными» немного нечестно. Например, теория всемирного тяготения Ньютона существовала несколько веков, прежде чем ее вытеснила общая теория относительности Эйнштейна. И если мы сегодня можем сказать, что ньютонова гравитация ошибочна, она работает так же, как и всегда работала. Теперь мы знаем, что Ньютон создал приблизительную модель, описывающую гравитационное взаимодействие масс, но настолько точно приближенную к действительности, что мы и сегодня можем использовать ее для расчета орбитальных траекторий. И только когда мы расширяем свои наблюдения за пределы (очень большого) диапазона ситуаций, в которых Ньютон был прав, нам требуется помощь Эйнштейна.

Когда мы собираем доказательства, подтверждающие научную теорию, мы можем быть уверены, что она работает с небольшим окошком для новых доказательств. Другими словами, теория может считать «истинной» в диапазоне, в котором ее качественно проверяли, но новые условия могут неожиданно выявить поведение, которое приведет к более широкой и полной картинке. Наши научные теории предварительны по своей сути, но не настолько, чтобы нельзя было положиться на их точность. И в этом проблема хорошо устоявшихся теорий. Раз мы никогда не сможем узнать наверняка, что наши экспериментальные результаты — «настоящие», откуда нам знать, что мы просто не выдаем желаемый ответ за действительный?

Скорость света

Замеры скорости света в разные годы

Такого рода мышление появляется у студентов начальных курсов. Им поручают измерить некоторые экспериментальные значения вроде ускорения силы тяжести или длины волны лазера. Будучи новичками, они зачастую делают простейшие ошибки и получают результат, который не соответствует «общепринятому» значению. Когда это происходит, они возвращаются и ищут ошибки в работе. Но если они делают такие ошибки, что они уравновешиваются или оказываются неочевидными, они не будут перепроверять свою работу. Поскольку их результат близок к ожидаемому значению, они думают, что все сделали правильно. Такое предубеждение имеется у всех нас, а иногда и у заслуженных ученых. Исторически это происходило и со скоростью света, и с зарядом электрона.

В настоящее время в космологии есть модель, которая хорошо согласуется с результатами наблюдений. Это модель ΛCDM, название которой составлено из греческой буквы «лямбда» и холодной темной материи (CDM). Большинство уточнений этой модели включают проведение более точных измерений параметров этой модели, как то возраст Вселенной, параметр Хаббла и плотность темной материи. Если модель лямбда-CDM действительно точно описывает Вселенную, то непредвзятое измерение этих параметров должно следовать статистическому шаблону. Изучая исторические значения этих параметров, мы можем измерять, насколько смещенными были измерения.

Чтобы понять, как это работает, представьте дюжину студентов, измеряющих длину меловой доски. Статистически, некоторые студенты получают значение, которое больше или меньше настоящего. Согласно обычно распределению, если реальная длина доски составляет 183 сантиметра со стандартным отклонением в сантиметр, то восемь студентов получит результат в пределах 182-184 сантиметров. Но представьте, что все студенты уложились в этот диапазон. В таком случае вы имеет право подозревать некоторые ошибки в измерениях. К примеру, студенты услышали, что доска где-то «метр восемьдесят два с половиной», поэтому проводили измерения, округляя результат к 183. Парадоксально, но если их экспериментальные результаты оказались слишком хороши, можно подозревать изначальное предубеждение при проведении эксперимента.

В космологии различные параметры хорошо известны. Поэтому когда группа ученых проводит новый эксперимент, они уже знают, какой результат общепринят. Выходит, результаты экспериментов «заражены» предыдущими результатами? Одна из последних работ Quarterly Physics Review адресована именно этому вопросу. Изучая 637 измерений 12 различных космологических параметров, они выяснили, как статистически распределены результаты. Поскольку «настоящее» значений этих параметров неизвестно, авторы использовали результаты WMAP 7 как «истинные». И выяснили, что распределение результатов было более точным, чем должно было быть. Эффект невелик, поэтому его можно было бы списать на предубежденное ожидание, но он также сильно отличался от ожидаемого эффекта, что может указывать на переоценку экспериментальных неопределенностей.

Это не значит, что наша текущая космологическая модель неверна, но значит, что нам нужно быть чуть более осторожными в своей уверенности в точности наших космологических параметров. К счастью, существуют способы повысить точность измерений. Космологи не обманывают себя и нас, просто есть еще много пространства для улучшения и исправления данных, методов и анализов, которые они используют.

Большой Взрыв, темная материя… могут ли космологи нас обманывать?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

32 комментария

  1. loijeje

    Рассматривать динамику вселенной в 4х измерениях в наше время уже не серъёзно.

    • SpectreForce

      А во скольких нужно?

      • loijeje

        Действие квантовой спутаннасти или настолько "нежное" что его прохождение не отрабатывается пространством в привычной для нас форме(волны, которая имеет скоростьС,не формируетя),или передаётся через допоонительное измерение, или это"нежное" и "дополнительное" одно и то же.

        • SpectreForce

          Ну так в скольких измерениях рассматривать динамику Вселенной считается по-твоему серьёзно? Такой ска умный, скажи сколько измерений в нашей Вселенной? Или, может, ты предлагаешь вообще не рассматривать?

      • inet

        А во скольких нужно? Во стольких, во скольких вам позволит ваш iq заглянуть за горизонт событий:
        http://inet.livejournal.com/53996.html
        Касаемо "измерений" - об этом простыми словами здесь:
        http://inet.livejournal.com/47302.html
        чуть детальнее здесь:
        http://inet.livejournal.com/47549.html
        а если умеете говорить на языке физики, не опускаясь до выяснения личностей, хамства или невежества, милости прошу в гости по ссылкам. с меня крепкий кофе из зерен мыслей)

        • Froren

          Это типа авторитетные источники? Нормальные источники то есть?

          • inet

            "это типа" источники для слабоинформированного обывателя, коим Вы, судя по вашему хамству в коментах и являетесь. К тому же Вы невнимательны. Ибо писал уже: а если умеете говорить на языке физики, не опускаясь до выяснения личностей, хамства или невежества, милости прошу в гости по ссылкам. с меня крепкий кофе из зерен мыслей)
            .. внимание - линза ума, знаете-ли Впрочем, судя по вашему нику FROREN я зря взялся Вам отвечать, извините и прощайте. и удачного дня

  2. Fernando Navarro

    Темная материя была введена именно из-за отсутсвия массы, но пока ничего не потверждает их существования, кроме математических рассчетов.
    Что-то похожое и с темной энергий, но в этом случае основано на том, что красное смещение чем далее, тем больше. Там и придумали темную энергию, которая с усорением расширяет Вселенную. Но здесь есть большые парадоксы. Не стоить забывать, что чем расстояние в космосе это не только расояние в растоянии, а и во времени, то есть самые дальние галактики "расширяются" с ускорением 13,8 миллиардов лет назад. И на счет, правильности понимания красного смещения, есть определенные сомнения.
    Большой взрыв? Опять же парадокс. Почему врзрыв был с бесконечно малой точки? Почему все-так считают? Может не было никакой бесконечно малой точки, а просто определенное сжатие материи, но не до точки, где не действуют нам известные законы. Мы пока ничего незнаем о том, возможно ли колапсирование материи в класическую черную дыру, вон даже Хоккинс обьявил, что считает, что нет класических черных дыр.
    Пока нам более-менее понятны процесы в нашей галактике, не более.

    • Froren

      "нам", обожаю когда какой-то интернетный "знаток" говорит за всех

      • Fernando Navarro

        "нам" это в общем трезво думаещей часте общества. За альтернативно одаренных "знаотоков" с его раздутым к размерам Вселенной я не упоминал.
        Математические расчеты хорошы, когда есть хотя бы несколько способов потвердить их практическими иследованиями. Все явления, о которых я написал мало проверены, поэтому рано воспринимать их общепринятые свойтсва, как догму. Иначе человество бы застряло в мире, который держится на трех черепах.

        • Froren

          "трезво думаещей часте общества" не будет сомневаться в мировой науке, только дураки и идиоты. Я вообще сомневаюсь, что ты в астрофизике хоть что-то понимаешь, что бы перечить ученым.

          • loijeje

            А мне видится,ч что результатов исследований более чем достаточно."Гранит науки просверлили насквозь и не раз"Однако учёные свои мозги задействовать в нужном новом режиме не могут,

          • Fernando Navarro

            Называя меня "интернет-знатоком", сам то чем отличаешся))? Разве что отсутствием манер. Если есть что написать по сути вопросов, зачем обсуждать меня, а не написать конкретно, что не так.
            Есть мейнстрим в науке, сейчас все с увереностю толкуют о черных дырах, Большом Взрыве, черной материи и энергии, но екперементально все эти являния либо не потвреждены и не должны воприниматся, как догма.
            Да, что-то типа ЧД существует, но вот не давно Хоккинг высказал свое мнение, что вряд ли существуют класические черные. И это утверждение, как по мне, более близко к разумному. Я не вижу приичин, что бы в реальном мире существовали обьекты в которых сила гравитации стремилась бы к бесконечности. И если мы уже пользуемся принцыпом "Бритвы Оккама", то надо искать обьяснение попроще.
            В БАКе прогнозировали обнаружение мини черныр дыр. Но этого не случилось.
            Черная материя, это всего лиш недостаток масы в галактиках. Намного проще предположить, что мы не видим всю материю из-зза пыли, либо большая часть просто баррионая форма материи, чем выдумывать черную материю, с неведомыми свойствами и пилить на этом деньги (ничего не найдено за десять лет).
            Темная энергия это вообще какая-то чушь. На одном только красном смещение выдвигать теория существования какой-то формы энергии, которая заполняет на 72% всю Вселенную уж очень не умно. И это ради того, что бы закрыть брешь в теоретических рассчетах, потому что не сходится. Сам Хаббл, который открыл красное смещение, не был уверен что оно свидетельствует о расшырение с ускоронеим Вселенной.
            Но, большой не интернетный астрофизик, обьясните что значит то, что расшырение с ускорением больше в дальних галактих. Если оно есть, допустим, то чем дальше галактики в пространстве, тем дальше они от нас и во времени. Так почему твердят о ускорении, если чем дальше мы смотрим, тем глубже мы смотрим в прошлое.
            Есть что сказать по теме?

          • JollyRoger

            "Что бы" в данном случае пишется слитно, если что. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

            • Froren

              вау, молодец. Это все, на что тебя хватило, докопаться до орфографии?

        • tabasko

          Это Новое Автаматное Мышление которое по сути это ни к чему не приводит если~ равно ламбда то пропорции не уточнены. По мне так время это постоянная величина, пространство дискретно а плотность относительна, вот и взаимосвязь; дополнения прошу в грубой форме! Чтобы было над чем подумать. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

          • loijeje

            Пространство ламинарно, но так как в нём действуют силы которые распределяются по принипам равнораспределения и энергетической выгодности оно-пространство станавится дискретным:хош те круглые кваны-в 4ёх мерах электроны хош струны глюонные.

            • loijeje

              На так как пространство децл прогибается в пятое измерение,то есть напряжено то в нем должны быть соответствующие этому напряжению струны которые в перпендикулярной проекции имеют круглое сечение

  3. Khius

    Главное — не научиться читать. Гораздо важнее научиться сомневаться в прочитанном. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. Froren

    МОГУТ ЛИ КОСМОЛОГИ НАС ОБМАНЫВАТЬ?

    Нужно больше желтых заголовков! Мировое научное сообщество постоянно же нас обманывает. Ой, стоп, ни разу в новой истории такого не было и быть не может...

  5. sdv

    Конечно могут, чем они впрочем и занимаются.ОТО-отстой.

  6. IsNinTendo

    λ (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  7. sdv

    Аргумент N2: допустим, что я из форточки высунул очень длинную-предлинную палку длинною допустим в 5 световых лет, а на другой ее конец вылупился Альфацентавровец..
    Вопрос: Если я ей в него тыкну, у него синяк будет моментально, или как по Энштейну не раньще чем через 5 лет?

  8. graviton

    Отличная статейка для промывки мозговой соломы в котелках тупорылодолбоносых религиозных фанатиков-богомолов (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.