Про Em Drive, научный иммунитет и ученых-людей

Этот текст родился из комментария, который я хотел оставить под недавней статьей про двигатель Em Drive, однако, как всегда, Остапа понесло, и вот опять вместо расширенного комментария я выкатываю заумный длиннопост. В каком-то смысле, это продолжение обсуждения.

Друзья, далекие от науки и не очень. Меня часто спрашивают, что я думаю по поводу того или иного изобретения или открытия, которое входит в противоречие с современными научными концепциями, и которое очень будоражит этим прессу. Давно хотел сформулировать свои мысли на эту тему, но всё повода не было, да тут как раз Дмитрий с Em Drive’ом подсуетился. В итоге у меня для вас две, в каком-то смысле даже противоположные мысли.

Мысль первая, адвокатская, адресованная всем мечтателям, сетующим на нерадивых ученых-консерваторов, которые якобы из-за своих принципов и убеждений блокируют научный прогресс. Ребят, поймите, опыт человечества показал, что знание – это поиск жемчуга в горе навоза. Это сложно, долго, а порой и неприятно, потому что человеку свойственно ошибаться. А ещё ошибающемуся человеку свойственно считать, что он не ошибается. Ну и ещё бывают шарлатаны, которые хотят заработать денег. В итоге истинное знание легко спутать с заблуждениями.

На наше счастье, есть ряд признаков, по которым можно определит истинность знания. Это верифицируемость, повторяемость и так далее. Вокруг этих признаков и вертится научное познание. По сути, наука – это иммунная система человеческого знания. Конечно, новому знанию бывает сложно через эту систему пробиться, однако, как показала жизнь, если новое знание истинное, оно завоюет доверие.

Теперь, что касается Em Drive и нарушения им закона сохранения импульса (ЗСИ). Вообще-то говоря, ЗСИ – это не постулат, он выводится. Выводится из идеи, что, если сдвинуться во вселенной на определенное расстояние, законы мироздания не изменятся (это называется трансляционная симметрия). Пока весь человеческий опыт говорит о том, что это предположение верно, и законы физики не зависят от координат, в которых мы их изучаем, либо изменяются настолько незначительно, что никакие наши приборы это не фиксируют (что, впрочем, в то же самое время значит, что нам нет смысла это учитывать). Получается, что, если мы объясняем работу Em drive с помощью нарушения ЗСИ, этого недостаточно. Мы к тому же должны объяснить, почему во всех остальных экспериментах человечество не наблюдало отклонения от ЗСИ.

Зачастую многие «прорывные» идеи и технологии сыпятся именно на том, что они не справляются с объяснениями всего предыдущего опыта, а псевдокулибины обижаются и не понимают, почему их «гениальные» открытия отвергает научное сообщество. Вместе с тем, любому хорошо образованному ученому проще объяснить работу чудо-прибора тем, что автор либо дурак, либо жулик, чем то, что человечество за несколько сотен лет экспериментов проглядело нарушение фундаментальных законов. И, что самое интересное, в подавляющем большинстве случаев наш хорошо образованный ученый оказывается прав. Это есть не что иное, как принцип «бритвы Оккама» в действии.

Но так было не всегда. Иногда ученому или изобретателю удавалось доказать, что результат его труда действительно обобщает накопленный человеком опыт. Ярчайшим примером этого является специальная теория относительности, которая замечательно обобщает Ньютоновскую механику. Более того, зачастую оказывалось так, что человечество действительно упускало из виду то, что лежало на поверхности. Так, например, квантовая механика, с боями застолбившая себе место под солнцем в пантеоне официального научного знания, смогла объяснить линейчатую структуру спектра атома водорода, обнаруженную почти за 30 лет до этого. И хотя тогда, в далеком 1885 году линейчатый характер спектра шёл вразрез с классической теорией электромагнетизма, этому не придавали особенного значения.

Я не утверждаю, что Em drive – это ошибка или мошенничество. Всё-таки интерес со стороны NASA и других экспериментальных групп заставляет серьезнее относиться к этой разработке. Но я призываю понять тех, кто отказывается признавать реальностью нарушения ЗСИ «в каком-то там мутном устройстве», поскольку, если знать историю вопроса, Em drive – вызов не просто физической теории, но самой формальной логике, поскольку в этом случае мы должны признать отсутствие в нашей вселенной трансляционной симметрии. Впрочем, нам не в первОй отказываться от симметрии во вселенной: в 1964 году было экспериментально обнаружено, что наша вселенная не симметрична относительно зеркального отражения (а также замены частиц на античастицы). Тогда эта идея тоже была встречена в штыки, все ожидали, что в эксперименте допущена ошибка. Однако, пройдя все необходимые процедуры (повторение другими группами, рецензируемые публикации и общественное обсуждение, а, главное, объяснение, почему оно раньше не наблюдалось), принцип нарушения закона сохранения чётности стал академическим знанием. Если Em drive – это реальность, а не вымысел, его ждёт похожий путь.

Наконец, вторая мысль. Если до этого я накатал манускрипт в защиту иммунной системы человеческого знания, позвольте внести ложку дёгтя в эту идиллическую картину. В действительности, у выстроенной системы есть недостатки, я бы даже сказал, баги. Но баги не в природе научного подхода как такового, а в человеческой натуре. В реальности некоторые ученые мужи действительно перегибают палку и очень агрессивно относятся к коллегам, пытающимся привнести в науку что-то принципиально новое.

Сразу оговорюсь: то, про что я буду писать дальше, относится к совершенно иному уровню взаимодействия в научном сообществе. Когда мы говорим о новых «Петриках», речь идёт о взаимодействии ученый-обыватель, поскольку последние, как правило, не обладают профильным образованием и даже элементарными знаниями в области, в которой претендуют на достижение. Этот уровень взаимодействия обычно ограничивается дискуссиями на уровне комиссии по борьбе с лженаукой, а единичные исключения лишь подтверждают правило. Я же хочу поговорить о взаимодействии ученый-ученый. Как показывает история науки последнего времени, только в этом случае удается сделать прорыв в какой-то области. Причина этого, по видимому, в том, что край неизвестного в науке расположен где-то там, в башне из слоновой кости, а это ой как далеко от обывателя, которому очень сложно найти что-то новое, что лежало бы на поверхности.

Итак, что же такого может стать причиной чрезмерного критицизма при опубликовании новых результатов, которые могут привести к перевороту в отрасли? Причин может быть несколько. Самая распространенная и банальная – это конкуренция. Например, у вас есть группа, разрабатывающая некую технологию, которая может принести прибыль и гранты. Если кто-то другой начинает вести исследования альтернативной технологии, которая может оказаться конкурентоспособнее вашей, вы наверняка будете хорошенько критиковать результаты ваших коллег-конкурентов и тщательно искать в них ошибки, делая, порой, из мухи слона.

Бывает, и когда новые результаты задевают честолюбие ветеранов какой-то конкретной отрасли. Ещё бы: вы N-дцать лет отпахали в данном разделе науки, излазили всё вдоль и поперек, а тут появляются эти вотэтивот и утверждают, что вы что-то упустили. Да что эти выскочки себе позволяют! Доходит порой до абсурда. Так, в 2010 году на конференции, посвященной сверхточной физике атомных систем и проходившей в местечке Лез-Уш, что во Франции, была впервые представлена загадка радиуса протона. Если вкратце: были обнаружены аномальные сдвиги в спектрах мюонных атомов, которые ну никак не согласовывались с теорией.

Когда результаты эксперимента были объявлены в зале, кто-то из теоретиков-корифеев этой области крикнул, что этого не может быть. Чтобы было понятнее, переформулирую: теоретик – доктор наук – дал понять экспериментатору – тоже, между прочим, доктору наук, – что тот совершил ошибку только лишь на основании того, что он, теоретик, не способен это обсчитать. Последний раз подобное слышали от Гегеля 200 лет назад. Впрочем, надо войти в положение уважаемых теоретиков: они много лет подряд получали гранты на основании того, что их теория самая точная и будет способна предсказывать эксперимент ещё на пару знаков после запятой вперед, а теперь вот как-то нехорошо получается.

Ещё одна важная причина – и это самый грустный случай – это потеря критического мышления к старому, которая, как это ни парадоксально, увеличивает критическое отношение к новому. Поясню. Для любого, кто понимает структуру научного знания, не секрет, что любое стройное объяснение фактов (иначе говоря, теория) строится на постулатах. Эти постулаты мы формулируем без доказательства («руками»), чтобы иметь отправные точки для построения наших логических конструктов. Сама формулировка их и общественное признание, как правило, сопровождается бурными и драматичными дискуссиями. Но если основополагающие постулаты долго не обновляются, со временем рождается поколение ученых, которое не застало конфликта смены научной парадигмы. Это поколение пишет учебники и преподает уже новому поколению, которое начинает относиться к постулатам, как к истине в последней инстанции. Иначе говоря, верить в них.

Конечно, вера в постулаты существенно ускоряет прогресс. Так, квантовая теория поля, например, долгое время не могла давать достоверные предсказания без крайне нелогичных «костылей» (т.н. перенормировок). Как справедливо заметил Стивен Вайнберг, после того, как люди поверили в перенормировки, теория поля стала развиваться, и сегодня мы не понимаем только квантовую гравитацию. Но с верующим сложно спорить. Там, где должно было быть сомнение и поиск, остался догматизм, несмотря на предупреждения отцов-основателей. Речь идёт, например, о фразе, брошенной Ричардом Фейнманом во время лекции на вручении Нобелевской премии, данной ему и коллегам за саму теорию перенормировок. Он сказал, что «перенормировки – это лишь способ спрятать проблемы под ковер» и что «будущие поколения должны будут решить эту проблему». Но прошло почти 70 лет, а некоторые теоретики даже и не знают, что такая проблема была – их просто-напросто этому не учили в университетах.

Часть вины за эту ситуацию лежит на повальном увлечении наукометрией по всему миру. Из-за того, что гранты распределяют чиновники, которые не всегда могут оценить, какое из научных направлений лучше поддержать, было придумано оценивать продуктивность научного знания по числу публикаций. Поначалу этот критерий действительно коррелировал с научным потенциалом группы. Однако затем это неизбежно создало у ученых мотивацию увеличивать число публикаций за единицу времени, что существенно сказалось на глубине исследований. Если в первой половине 20 века хороший ученый уровня Фейнмана или Эйнштейна публиковал одну или две статьи в год, в которых переосмысливал и излагал результат своей работы за этот срок, то теперь правилом хорошего тона является двух-, а то и трехзначное число статей в год. На то, чтобы провести глубокий анализ и переосмысление, банально не хватает времени. Получается, как в знаменитом анекдоте про студентов-медиков и ведро с помоями.

И всё-таки, что же делать, если вы – ученый-неофит со свежими идеями, которые способны изменить этот мир, но вас не заслуженно игнорируют? Что ж, если идеи на самом деле жизнеспособны в том смысле, про который я написал выше, вам понадобится упорство. К счастью, далеко не все уважаемые ученые в этом мире ослеплены жадностью или догматизмом. Нужно ездить на конференции, общаться с большим количеством народу, убеждать, находить слова, демонстрировать факты и математические выкладки. Если вам отказывают в публикации, надо подавать апелляции. Если и это не работает, надо пробоваться в другой журнал. Необходимо призывать на свою сторону мировое сообщество, как бы пафосно это не звучало. На самом деле многие ученые только и ждут, когда кто-нибудь совершит прорыв в их области, привнесет свежие идеи в исхоженные вдоль и поперек разделы, и тогда снова закипит работа, и появится этот сладкий вкус новизны и первооткрывательства.

Подытоживая этот длинный текст, я бы хотел отметить, что плох тот физик, который не хотел бы, чтобы Em drive нарушил ЗСИ и стал реальностью. Все мы любим разгадывать загадки, особенно если за это нам платят. Но в погоне за сенсацией важно не терять голову и не допустить ошибок. Если создатели Em drive действительно нащупали что-то, они должны быть готовы биться в кровь за свои идеи, привлекая на свою сторону всё больше союзников. И, похоже, им это удается. Если так, то нас ждёт ещё много удивительного, связанного с этим двигателем.