Benjamin Franklin je nekoč dejal, da lahko vsak bedak kritizira, obsoja in se pritožuje - in večina norcev počne prav to. Richard Feynman je nekoč dejal o znanstvenem procesu: prvo načelo je, da se ne zavajaš - in ti si najlažji. Skeptiki verjamejo, da se lahko znanstveniki zavedejo (bodisi zaradi nevednosti bodisi da ohranijo službo), in za to pogosto krivijo njih - klimatologe, kozmologe in kogar koli. Takšno kritiko je načeloma lahko zavrniti kot neutemeljeno, vendar se postavlja zanimivo vprašanje: kako lahko poskrbimo, da se ne zavajamo?
V znanosti obstaja splošno mnenje, da bi bilo treba poskuse ponoviti in ponarediti. Če imate znanstveni model, bi moral ta model jasno predvidevati in te napovedi bi bilo treba preizkusiti na način, ki potrjuje ali ovrže vaš model. Včasih kritiki to razumejo tako, da resnično znanost dosegajo samo v laboratorijskih pogojih, vendar je to le del zgodbe. Tudi opazovalna znanost, kot je kozmologija, upošteva to pravilo, saj lahko nova opažanja potencialno ovržejo naše sedanje teorije. Če na primer opazim tisoč belih labodov, lahko domnevam, da so vsi labodi beli. Videti črnega laboda bo spremenil moja razmišljanja. Znanstvena teorija ne more biti absolutna, vedno je predhodna, spremeni se, ko se pojavijo novi dokazi.
Čeprav je to tehnično pravilno, je nekoliko nepravično, če dobro uveljavljene teorije imenujemo "okvirne". Na primer, Newtonova teorija univerzalne gravitacije je obstajala več stoletij, preden jo je izpodrinila Einsteinova splošna teorija relativnosti. In če danes lahko rečemo, da je Newtonova gravitacija napačna, deluje enako kot vedno. Zdaj vemo, da je Newton ustvaril približen model, ki opisuje gravitacijsko interakcijo mas, vendar tako tesno približen resničnosti, da ga lahko še danes uporabljamo za izračun orbitalnih poti. Šele ko razširimo svoja opažanja izven (zelo velikega) obsega situacij, v katerih je imel Newton prav, potrebujemo Einsteinovo pomoč.
Ko zbiramo dokaze v podporo znanstveni teoriji, smo lahko prepričani, da delujejo z majhnim oknom za nove dokaze. Z drugimi besedami, teorija se lahko šteje za "resnično" v obsegu, v katerem je bila kvalitativno preizkušena, vendar lahko novi pogoji nepričakovano razkrijejo vedenje, ki bo privedlo do širše in popolnejše slike. Naše znanstvene teorije so že po sebi predhodne, vendar ne do te mere, da se ne bi mogli zanesti na njihovo natančnost. In to je težava z dobro uveljavljenimi teorijami. Ker nikoli ne moremo zagotovo vedeti, da so naši eksperimentalni rezultati "resnični", kako vemo, da želenega odgovora preprosto ne predstavljamo kot veljaven?
Meritve svetlobne hitrosti v različnih letih
Takšno razmišljanje se pojavlja pri osnovnošolcih. Naloženi so, da izmerijo nekatere eksperimentalne vrednosti, kot sta pospešek gravitacije ali valovna dolžina laserja. Kot začetniki pogosto delajo najpreprostejše napake in dobijo rezultate, ki se ne ujemajo s "splošno sprejetim" pomenom. Ko se to zgodi, se vrnejo nazaj in pri svojem delu iščejo napake. Če pa se zmotijo tako, da se uravnovesijo ali izkažejo za ne očitne, svojega dela ne bodo še enkrat preverili. Ker je njihov rezultat blizu pričakovane vrednosti, mislijo, da so vse naredili pravilno. Te predsodke delimo vsi, včasih pa tudi ugledni znanstveniki. V preteklosti se je to dogajalo tako s svetlobno hitrostjo kot z nabojem elektrona.
Promocijski video:
Trenutno v kozmologiji obstaja model, ki se dobro ujema z opazovanji. To je model ΛCDM, katerega ime je sestavljeno iz grške črke "lambda" in hladne temne snovi (CDM). Večina izboljšav tega modela vključuje natančnejše meritve parametrov tega modela, kot so starost vesolja, Hubblov parameter in gostota temne snovi. Če model lambda-CDM resnično natančno opisuje vesolje, mora nepristransko merjenje teh parametrov slediti statističnemu vzorcu. S preučevanjem zgodovinskih vrednosti teh parametrov lahko izmerimo pristranskost meritev.
Če želite razumeti, kako to deluje, si predstavljajte ducat študentov, ki merijo dolžino krede. Statistično nekateri učenci dobijo vrednost, ki je večja ali manjša od sedanje. Glede na običajno razporeditev, če je dejanska dolžina plošče 183 centimetrov s standardnim odklonom na centimeter, bo osem študentov dobilo rezultat v območju 182-184 centimetrov. Toda predstavljajte si, da so vsi študentje znotraj tega obsega. V tem primeru imate pravico sumiti na nekatere merilne napake. Študentje so na primer slišali, da je plošča približno dvainštirideset metrov in pol, zato so opravili meritve in rezultat zaokrožili na 183. Paradoksalno je, da bi lahko, če bi bili njihovi poskusni rezultati predobri, sumili na začetno pristranskost v poskusu.
V kozmologiji so različni parametri dobro znani. Zato skupina znanstvenikov, ko izvede nov poskus, že ve, kateri rezultat je splošno sprejet. Izkazalo se je, da so rezultati poskusov "okuženi" s prejšnjimi rezultati? Eden najnovejših člankov Quarterly Physics Review obravnava prav to vprašanje. S preučevanjem 637 meritev 12 različnih kozmoloških parametrov so ugotovili, kako so bili rezultati statistično porazdeljeni. Ker "realne" vrednosti teh parametrov niso znane, so avtorji uporabili rezultate WMAP 7 kot "resnične". In ugotovili so, da je bila porazdelitev rezultatov natančnejša, kot bi morala biti. Učinek je majhen, zato bi ga lahko pripisali pristranskemu pričakovanju, vendar se je zelo razlikoval od pričakovanega učinka, kar lahko kaže na precenjevanje eksperimentalnih negotovosti.
To ne pomeni, da je naš sedanji kozmološki model napačen, pomeni pa, da moramo biti nekoliko bolj previdni v svojem zaupanju v natančnost naših kozmoloških parametrov. Na srečo obstajajo načini za izboljšanje natančnosti merjenja. Kozmologi ne zavajajo sebe in nas, preprosto je še veliko prostora za izboljšanje in popravljanje podatkov, metod in analiz, ki jih uporabljajo.