Ядзерная зброя выпрабаванне Майка (выхад 10,4 Mt) на атоле Enewetak. Выпрабаванне было часткай аперацыі Плюшч. Майк стаў першай вадароднай бомбай, якая калі-небудзь правяралася. Калі б не ўсе няправільныя ўказанні, якія мы распачалі, каб разгадаць сакрэт атама, і ўрокі, атрыманыя з гэтых ілжывых стартаў, чалавецтва ніколі не змагло б дасягнуць гэтай навуковай мэты. ці многія іншыя. Крэдыт малюнка: Нацыянальная адміністрацыя ядзернай бяспекі / Офіс сайта Невада.

Найвялікшы ўрок навукі для чалавецтва - "як памыліцца"

Калі вы не навучыцеся гэтаму аднаму ўроку, вы не толькі ніколі не будзеце добра ў навуцы, вы ніколі не навучыцеся нічога новага.

«Гэта правільна, нават калі гэтага ніхто не робіць; няправільна, няправільна, нават калі ўсе робяць гэта. " -Аўгусцін Бегемот

Для некаторых навука - адзін з найбольш непрыемных прадметаў. З аднаго боку, ён абяцае даведацца, як працуе свет ці нават Сусвет, і зарэкамендаваў сябе больш паспяхова, чым, магчыма, любы іншы метад даследавання. Але з іншага боку, гэта неверагодна складана выправіць. Навука патрабуе ад сваіх практыкаў шмат у выглядзе вырашэння праблем, эксперыментальнай ўстаноўкі і сыходу, а таксама матэматычнага аналізу. У гісторыі няма ні аднаго вучонага, ні жывога, ні мёртвага, які б на кожным кроку рабіў усё правільна. Мы ўсе памыляліся ў той ці іншы момант, але найвялікшы ўрок, які навучыць цябе не ў тым, што мы памыляемся, а як паводзіць сябе, калі выяўляеш, што памыляешся.

Чатыры сілы (або ўзаемадзеяння) прыроды, іх сілы, якія нясуць часціцы, і з'явы, альбо здзіўленыя імі часціцы. Усе тры ўзаемадзеяння, якія кіруюць мікракосмасам, значна мацнейшыя за гравітацыю і былі аб'яднаны ў стандартную мадэль. Гэта надзвычайнае дасягненне, але гэта яшчэ не канец. Крэдыт малюнка: Typoform / Nobel Media.

Прыдумаць навуковы светапогляд - не маленькі подзвіг. Пачынаеш толькі з законаў: простыя адносіны паміж вымяральнымі велічынямі, якія не могуць быць знешне звязанымі. Сувязі паміж сілай і паскарэннем (закон Ньютана), ціскам і аб'ёмам (закон Боля), альбо хуткасцю і адлегласцю галактык (закон Хабла) - не вяршыня навукі, а проста пачатак. Заўважанне гэтых адносін і іх прымяненне - важны крок, бо ён можа навучыць вас шукаць невядомую колькасць, калі ў вас ёсць патрэбныя звесткі.

Першапачатковыя назіранні за пашырэннем Хабла Сусвету 1929 года, а затым далейшыя падрабязныя, але і нявызначаныя назіранні. Крэдыт малюнка: Роберт П. Кіршнер (R), Эдвін Хабл (L).

Але што выклікае такія законы, як яны? У чым прычына такіх адносін, якія яны ёсць? Гэта патрабуе больш глыбокага разумення: навуковая аснова, якая ляжыць у аснове таго, як гэтыя велічыні ўплываюць адна на адну. Закон Ньютана існуе таму, што ў нашай Сусвеце захоўваецца імпульс; Закон Бойл існуе таму, што газы вырабляюцца з малекул, якія падпарадкоўваюцца захаванню энергіі; Закон Хабла адбываецца таму, што Сусвет пашыраецца. Гэта рамкі, пра якія вы можаце даведацца, хаця людзі, якія іх прыдумалі, мелі шмат ілжывых пачаткаў, перш чым яны паправіліся. І ўсё ж з наступным крокам прыходзіць рэальная цяжкасць.

З далёкай Сусвету святло падарожнічаў за 10,7 мільярда гадоў з далёкай галактыкі MACSJ2129–1, падцягнуты, скажоны і павялічаны кластарамі пярэдняга плана, намаляванымі тут. Самыя далёкія галактыкі выглядаюць чырвонымі, таму што іх святло змяняецца чырвоным колерам пры пашырэнні Сусвету, што дазваляе растлумачыць, што мы вымяраем законам Хабла. Малюнак: NASA, ESA і S. Toft (Універсітэт Капенгагена) Пацверджанне: NASA, ESA, M. Postman (STScI) і каманда CLASH.

Як вы ўсталёўваеце законы і рамкі ў агульным для апісання вялікага набору звязаных з імі з'яў? Напрыклад:

  • Як захаваны імпульс у неінерцыяльнай сістэме адліку або ў гравітацыйным полі?
  • Як вялікая колькасць часціц, якія выконваюць простыя правілы захавання, паводзяць сябе на макраскапічным узроўні?
  • Што азначае той факт, што Сусвет пашыраецца, азначае мінулае ... і будучыню?

Гэта патрабуе пераходу ад простага закона і асновы да навуковай тэорыі. І тут усё становіцца вельмі брудна.

Вычварэнне касмічнага часу, на агульнай рэлятывісцкай карціне, гравітацыйнымі масамі. Як квант Сусведу прыміраецца з гэтай тэорыяй, застаецца адкрытым пытаннем. Малюнак: LIGO / T. Pyle.

Вядома, тэорыя Эйнштэйна аб агульнай адноснасці адказвае на гэтае першае пытанне. Поле статыстычнай механікі адказвае на другое, а тэорыя Вялікага выбуху, за якой ідзе цеплавая смерць Сусвету, адказвае на трэцяе. Мы гэта ведаем: у 2017 годзе. Але мы не заўсёды ведалі гэтыя рашэнні, і больш за тое, мы ведаем, што гэта не канчатковае рашэнне ўсіх нашых праблем. Сапраўдная навуковая тэорыя - гэта самы сучасны ўзровень разумення, які можна дасягнуць у нашай натуральнай Сусвеце, але гэта не тое, што абсалютная ісціна. Гэта проста лепшае колькаснае апісанне, якое мы маем для Сусвету сёння, і яно заўсёды падлягае перагляду, паляпшэнню і нават рэвалюцыі.

Хвалі хваляў для электронаў, якія праходзяць праз падвойную шчыліну, адна па адной. Калі вы вымяраеце, «праз якую шчыліну» будзе праходзіць электрон, вы знішчыце малюнак, паказаны тут. Звярніце ўвагу, што для выяўлення інтэрферэнцыйнай карціны патрабуецца больш за адзін электрон. Малюнак: доктар Тонамура і Белсазар з Вікісховішча.

Адноснасць Эйнштэйна не можа растлумачыць, што адбываецца з гравітацыйным полем электрона, калі ён праходзіць праз двайную шчыліну. Статыстычная механіка не кажа вам, як пазбегнуць квантавай дэгенерацыі ў сістэмах, якімі вы можаце кіраваць, напрыклад, квантавых кампутараў. І Вялікі выбух не тлумачыць, адкуль адбылося канчатковае зараджэнне прасторы і часу. Гэтыя падполі фізікі - квантавая гравітацыя, квантавая тэорыя інфармацыі і квантавая касмалогія - усё ў раннім узросце, і лепшыя і яркія навукоўцы працуюць над імі справа налева і направа. У любой навуковай галіне пройдзе шмат часу, перш чым пачаць задаваць пытанні, якія сутыкаюцца з межамі чалавечых ведаў.

Чатыры квадратныя схемы IBM IBM, піянерскі прагрэс у вылічэннях, можа прывесці да стварэння кампутараў, досыць магутных для імітацыі цэлай Сусвету. Але поле квантавых вылічэнняў яшчэ ў зачаткавым стане. Імідж крэдыту: даследаванні IBM.

Але менавіта ў гэтым сакрэт! Вы задаеце адпаведнае пытанне, вы правяраеце гэтае пытанне (праводзячы эксперымент, назіраючы або вымяраючы і г.д.), збіраеце поўны набор адпаведных дадзеных і бачыце, ці даведаліся вы адказ. Часам вы робіце; Часцей за ўсё цябе няма. Потым вяртаешся і задаеш гэтае пытанне па-іншаму, правяраеш яго і бачыш, ці даведаешся ты чагосьці новага. У рэшце рэшт, спадзяюся, вы атрымаеце дастаткова ведаў, каб прыйсці да канчатковага адказу на сваё пытанне. А потым вы паспрабуеце сабраць кавалачкі ў аснову ці нават паўнавартасную тэорыю, поўную прагнастычнай сілы, што дае вам новыя з'явы для вымярэння і праверкі.

У фотасферы мы можам назіраць ўласцівасці, элементы і спектральныя асаблівасці, прысутныя ў самых аддаленых слаях Сонца. Але менавіта працэсы, якія адбываюцца ў ядры, забяспечваюць яго сапраўдную сілу - праблему, якая натыкнулася на найвялікшыя розумы 19 і 20 стагоддзя, пакуль ядзерны сінтэз не зразумеў. Крэдыт малюнка: Насэрваторыя сонечнай дынамікі НАСА / GSFC.

Навука - гэта бясконцая гісторыя ўважлівага расследавання, якая патрабуе ад вас пастаянна аспрэчваць свае здагадкі, пераглядаць сваё разуменне ўслед за новымі і лепшымі дадзенымі і з цягам часу ўдасканальваць свае метады і ідэі. Гэта патрабуе, каб вы выкінулі рамкі і тэорыі і ідэі, якія не апісвалі рэчаіснасць так, як гэта зрабілі іншыя, незалежна ад таго, наколькі элегантнымі і пераканаўчымі вы іх ні палічылі. Для гэтага неабходна не толькі сказаць: "Я памыляўся", але шукаць і знайсці апісанне фізічнага Сусвету, якое з'яўляецца больш правільным, чым няправільныя ідэі, якія вы раней мелі. Карацей кажучы, навука вучыць вас быць сціплымі перад Сусветам, а так, як вы робіце, гэта пастаянна шукаць выдатныя тлумачэнні для ўсяго, што вы можаце сабе ўявіць.

Самыя раннія этапы Сусвету, да Вялікага выбуху, - гэта тое, што стварылі першапачатковыя ўмовы, з якіх развівалася ўсё, што мы бачым сёння. Але для разумення самых фундаментальных вытокаў нашай Сусвету спатрэбіцца нам ісці яшчэ далей. Малюнак: Э. Зігель, з выявамі, атрыманымі з ESA / Planck і міжведамаснай аператыўнай групы DoE / NASA / NSF пры даследаванні CMB.

Вы можаце ўявіць сабе свет, у якім чалавецтва шанавала вучобу і перагляд вашых меркаванняў столькі ж, колькі ўпэўненыя перакананні, якія былі непахісныя, незалежна ад таго, якія паказанні паказвалі? Дзе мы адхілілі ідэалагічныя развагі на карысць прыняцця рашэнняў, заснаваных на фактах? Дзе ацэньваліся дзеянні, а не іх намеры? Дзе людзі ўсхваляліся за тое, што яны прызналі свае памылкі і палепшыліся ў будучыні, а не патрабавалі, каб яны былі нейкім недасягальным парагонам бязгрэшнасці?

Праўда ў тым, што часам мы ўсе памыляемся. Гэта кошт арыгінальнай думкі; меркавання. Вялікім пытаннем для кожнага з нас з'яўляецца тое, што мы з гэтым робім. Вы падвоіце сваё першапачатковае меркаванне, шукаючы спосабы яго абгрунтавання, нягледзячы на ​​адваротнае сведчанне? Калі вы даведаліся самы важны ўрок, які можа прапанаваць навука, вы гэтага не зробіце. Замест гэтага вы будзеце працягваць задаваць пытанні пра тое, як і чаму ўсё адбываецца, і як вы можаце праверыць свае ўласныя ідэі. Вы бачыце, каб іх перагледзець і ўдасканаліць з цягам часу, а таксама заснаваць свае рашэнні на тым, што паказвае поўны набор доказаў. Так хапае з ілжывымі прыназоўнікамі, што мы ўсё гэта ведаем. Самы час узяць самыя важныя ўрокі, якія навука можа прапанаваць сэрцу. Пара вучыцца.

Цяпер пачынаецца з выбуху на Forbes, і апублікаваны на Medium дзякуючы нашым прыхільнікам Patreon. Этан напісаў дзве кнігі: Beyond The Galaxy, іTreknology: The Science of Star Trek from Tricorders to Warp Drive.