«Неоткрытые острова» и Большой Взрыв космологических эмоций
Я работаю над заключительной книгой «научных историй», в которой будут описаны не ужё решенные проблемы, а еще нерешенные - такая своеобразная карта белых пятен науки для детей и подростков. Так что каждая история будет посвящена целой науке или обширной научной области. Мне надо найти консультантов в области палеонтологии (динозавры), геологии, археологии (Троя, Шлиман) и нерасшифрованных древних рукописей. Если есть желающие - дайте знать. Вот первая написанная история - про темную материю:
https://www.nkj.ru/archive/articles/31693/
Теперь продолжаю тему космологической дискуссии 2017. Я рассматриваю нынешнюю полемику «3-33»: 3-х анти-инфляционистов и 33-х (условно) инфляционистов не как борьбу теории инфляции Гуса и др. с мембранной теорией Стейнхарда и др., к которой многие физики, включая меня, относятся скептически, а как этап полемики креационистов и космоциклистов. Оба типа моделей были введены А.А.Фридманом в 1922 году. Циклические модели были детально рассмотрены Толменом в 30-х. В 50-х и 60-х годах такие космологи как Гамов, Дикке, Пиблс и другие, склоняясь к цикличности Вселенной, рассматривали Большой Взрыв как Большой Отскок: в результате предыдущего сжатия Вселенной образовался коллапсирующий огненный шар, превративший все химические элементы снова в протоны, а потом по какой-то причине сменивший сжатие на расширение, что, в частности, привело к нынешнему реликтовому излучению. Эта космологическая модель не была квантовой и не доводила Вселенную до микроскопических размеров (по оценке Вайнберга, Вселенная при сжатии могла иметь минимальный периметр в 4 световых года). Что привело к отскоку? Есть несколько вариантов ответа, и мембранная модель Стейнхарда и др. не является здесь самой убедительной.
В 1981 году Гус предложил инфляционную «креационную» модель с принципиально новыми свойствами:
1. Вселенная родилась в момент Большого Взрыва, до него ничего в мире не было.
2. Вселенная расширялась из микроскопического размера и её динамика во многом носила квантовый характер.
3. В момент расширения существовало некое новое физическое отталкивающее поле «инфлантон».
4. В начале своей эволюции Вселенная расширялась с сильным ускорением, что решает ряд космологических проблем.
Каждое из этих утверждений - исключительно сильное и требующее детального обсуждения. Когда в 1998 году выяснилось, что Вселенная до сих пор расширяется со значительным ускорением, то теорию инфляции пришлось расширить и включить в неё ещё одно условие: новое физическое поле или среду, которую принято называть «тёмной энергией» и которая тоже носит квантовый характер, но никто не может вычислить значение этой ускоряющей силы из первых квантовых принципов. Следуя общепринятой парадигме, тёмную материю, которая составляет значительную часть состава современной Вселенной, обычно тоже считают квантовым феноменом в виде большого количества элементарных частиц - аксионов, WIMP и т.д.
Более трёх десятков лет монопольного царствования теории инфляции в космологии отмечены следующими особенностями:
1. Глубоким неуважением к теории Эйнштейна. Многие космологи искренне считают, что они уже работают с «теорией квантовой гравитации», а не с устарелой ОТО. Я не поверил своим ушам, когда знакомый космолог заявил, что квантовую теорию гравитации построил ДеВитт в 1967-м. Для справки всем инфля-энтузиастам: КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ ГРАВИТАЦИИ НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Есть множество теоретических попыток её построить, которые оказываются неудовлетворительными даже в теоретическом плане. Но даже хорошо построенная квантовая теория гравитации не станет теорией, пока не продемонстрирует лучшую, чем у ОТО, наблюдательную подтверждаемость, не предскажет проверяемое нечто, что ОТО предсказать не могла.
2. Филолого-юридическим решением физическо-математических проблем. Если наблюдатели нашли признаки космологического ускорения или действия какой-то неизвестной силы, то поиск физической причины этого ускорения или природы этой силы сводится фактически к тому, что неизвестный фактор получает звучное название («инфлантон», «темная энергия», «квинтэссенция») и становится известным, привычным и легитимным. Дальше вроде и искать ничего не нужно. Как-то юная и свирепая космологиня на моё замечание, что теория инфляции не знает причины Большого Взрыва, гордо заявила: «У нас есть инфлантон!» Дырка от бублика у вас есть, филологический трюк. Вы как древние люди - если в вашем доме происходит что-то непонятное, то немедленно вводится новый демон, который специализируется именно по этой непонятности. Ваш дом уже полон демонов, пора переходить к научной стадии, когда для объяснения множества наблюдательных эффектов вводится одна теория. А так как в космологии существует только одна проверенная теория - ОТО (все остальные - гипотезы), то ведущим физическим журналам нет никакого смысла печатать космологические статьи, основанные на неэйнштейновских теориях, введении новых измерений и физических полей, ранее неизвестных науке (помимо четырёх фундаментальных взаимодействий) - все эти статьи наверняка неверны, так что пусть выпускаются периферийными изданиями, пока не перейдут в статус заметно выше вечного двигателя. Проблема в том, что тогда главным журналам нечего будет печатать.
3. Желанием максимально дистанцировать теорию от эксперимента. В письме 33-х сказано про 3-х критиков «They close by making the extraordinary claim that inflationary cosmology “cannot be evaluated using the scientific method” and go on to assert that some scientists who accept inflation have proposed “discarding one of [science’s] defining properties: empirical testability,” thereby “promoting the idea of some kind of nonempirical science.” We have no idea what scientists they are referring to». «Они делают экстраординарное утверждение, что инфляционная космология «не может быть оценена с использованием научного метода» и далее утверждают, что некоторые ученые-инфляционисты, предложили «отказаться от одного из определяющих свойств [науки]: от эмпирическая проверяемости», тем самым «продвигая идею своего рода неэмпирической науки». Мы понятия не имеем, каких ученых они имеют в виду». Слабый ход, потому что мне и многим памятна дискуссионная статья в Nature 2014 года http://www.nature.com/news/scientific-method-defend-the-integrity-of-physics-1.16535 видных космологов Эллиса и Силка, которые выступили против опасных тенденций «неэмпиричности» в космологии (неужели просто так, с перепугу они написали статью аж в Nature?) - и в качестве примеров указывали публикации, в том числе Sean Carroll https://www.edge.org/response-detail/25322 где содержатся призывы к уменьшению роли эксперимента в оценке научных теорий и отказу от критерия научности Поппера. По иронии, Сarroll входит в число подписантов письма 33-х, что делает удивление «мы понятия не имеем, каких ученых они имеют в виду» особенно деланным.
Статья трех критиков отражает атаку космоциклистов на позиции хорошо окопавшихся креационистов. Троица придерживается мнения, что Большой Взрыв - это Большой Отскок, а Вселенная в своём минимальном размере не была квантовым объектом. Так что эта дискуссия - исключительно полезна для развития космологии. Тем, кто заявляет, что эта дискуссия ведется «ненаучными» методами, скажу одно: главная ненаучность в вопросе дискуссий является их отсутствие. Что является еще одним отличительным признаком нынешнего космологического сообщества (и, конечно, не только космологического). Академик Алексей Старобинский, подписавший письмо 33-х, заявил в телепередаче
https://otr-online.ru/programmi/gamburgskii-schet-24869/aleksei-starobinskii-chto-69628.html
«Мы не защищали инфляцию, а протестовали против ненаучного метода ведения дискуссии на страницах достаточно уважаемых научных журналов». Сам академик в ответ на «ненаучные» тезисы анти-инфляционистов выдвинул следующий глубоко научный довод: «это были смехотворные утверждения». Эх, по семинарам Зельдовича, я помню Старобинского молодым худеньким человеком. На этих семинарах учёные смело обсуждали самые острые противоречия. Грищук - еще один непременный участник этих семинаров, когда я его в последний раз встречал в 2004 году на гравитационной конференции, был единственным, кто встал после выступления итальянского профессора, излагавшего свою неэйнштейновскую теорию, и без всяких реверансов заявил докладчику: «Ваша теория неверна, потому что она расходится с ОТО в два раза, а предсказание ОТО проверено с точностью 1%”. Интересно, что сказал бы Зельдович, узнав, что один из его учеников выступил против обсуждения острых научных вопросов, из-за «ненаучности метода» ведения дискуссии. Напомню, что Стейнхард - Эйнштейновский профессор Принстона (то есть он занимает место Эйнштейна) и директор Принстоновского института теоретических исследований, а также один из отцов инфляционной теории, а Лоеб - профессор, глава кафедры астрономии Гарварда и директор Института теории и вычислений Гарвардско-Смитсоновского астрофизического центра, Анна - постдок в Принстоне. Если они не являются достойными участниками научных споров, то кто тогда является? Только те, что поет осанну? Тогда это не спор, а церковный хор.
Хочу отметить, что авторы «письма 33-х», судя по тексту, в первую очередь, всё-таки защищали теорию инфляции, а не стиль ведения дискуссии. Во-вторых, дискуссия началась с публикации не в научном, а в популярном журнале. Между прочим, Стейнхард в 2014 году написал в Nature (в главном научном журнале!) статью против теории инфляции, где заявил практически тоже самое, что и в «Сайентифик Американ» в 2017 году: “The inflationary paradigm is fundamentally untestable, and hence scientifically meaningless.” - «Инфляционная парадигма фундаментально непроверяема, таким образом, научно бессмысленна»
https://www.nature.com/news/big-bang-blunder-bursts-the-multiverse-bubble-1.15346
Почему же тогда инфляционисты не поднялись на борьбу в ответ на такое оскорбление перед лицом всего научного общества? А тут так расстроилась всего лишь из-за популярной статьи? Сейчас объясню, почему. Кстати, в статье в газете.ру об этой дискуссии «3-33» https://www.gazeta.ru/science/2017/05/12_a_10669655.shtml наткнулся на комментарий популяризатора Сергея Попова. Ранее он рухнул в моих глазах как учёный, потому что, следуя космологическому майнстриму, не видит разницы между моделями, создаваемыми в рамках ОТО, и моделями, возникающими среди сотен неэйнштейновских подходов. Ну учат так нынче молодых, пропуская какие-то абсолютно базисные вещи. Оказывается, Попов совершенно не сечет поляну и в общем понимании мировой науки. Он заявил: «Мне кажется неправильным, когда, по сути, ученые начинают апеллировать к широкой публике, т.е. к людям, не являющимся экспертами в определенной сложной теме, по сугубо академическим вопросам».
Как я уже отмечал, мировое сообщество вкладывает в проблему темных энергий и материй порядка 10 миллиардов долларов, идущие из кармана налогоплательщика (один альфа-магнетометр на МКС - см фото выше и статью в НиЖ, потянул на 2 миллиарда). Как только Сергей Попов будет сам оплачивать космологические мировые исследования, тогда он смело может считать вопросы о теории инфляции «сугубо академическими». Американские конгрессмены активно режут научные проекты, будучи не учёными, а теми, кто дает (разрешает давать) деньги. Попробуйте в ответ на их решение заявить, что они - не эксперты, а это «сугубо академический вопрос»! Фантастическая наивность.
Итак, ежегодные космологические расходы - порядка полумиллиарда долларов. Сюда входят как неявные деньги, расходуемые на подготовку ежегодных 2.5 тысяч статей, связанных с темными сущностями, так и явные расходы на космические проекты, наземные телескопы, подземные лаборатории и т.д. Явные расходы на проекты области тёмной энергии и темной материи должны утверждаться на уровне правительств. Политики не читают научных журналов, даже Nature, а вот «Сайентифик американ» они вполне осилят, как и многие СМИ. Выделение бюджета всегда проходит во внутриполитической борьбе. Самый свежий пример - вопрос о потеплении климата. Демократы в США - за, республиканцы - против. Они пришли к власти, и финансирование климатических программ резко упало. Споры вокруг научных проектов служат де-факто инструментом внутриполитической борьбы. И в этой борьбе, если противники финансирования поиска «темных сущностей», получат хоть какие-то аргументы, судьба огромных проектов может быть плачевна. То есть, анти-инфляционная публикация в популярном журнале потенциально поставила под угрозу про-инфляционные научные программы на сотни миллионов долларов. И этого конечно, стерпеть было нельзя. Так и возникла эта публикация. Конечно, реальные цели, даже если они и осознавались подлинными авторами письма, не доносились до остальных подписантов, которые руководствовались своими интерпретациями происходящего, часто очень наивными. Их попросту использовали. Правда, организаторы письма оказали себе медвежью услугу, вызвав повышенный интерес к статье своих критиков. Я с удовольствием размышляю над итогами этой дискуссии, и как учёный и как своего рода историк науки, собираясь использовать эти материалы в своих будущих книгах.
https://www.nkj.ru/archive/articles/31693/
Теперь продолжаю тему космологической дискуссии 2017. Я рассматриваю нынешнюю полемику «3-33»: 3-х анти-инфляционистов и 33-х (условно) инфляционистов не как борьбу теории инфляции Гуса и др. с мембранной теорией Стейнхарда и др., к которой многие физики, включая меня, относятся скептически, а как этап полемики креационистов и космоциклистов. Оба типа моделей были введены А.А.Фридманом в 1922 году. Циклические модели были детально рассмотрены Толменом в 30-х. В 50-х и 60-х годах такие космологи как Гамов, Дикке, Пиблс и другие, склоняясь к цикличности Вселенной, рассматривали Большой Взрыв как Большой Отскок: в результате предыдущего сжатия Вселенной образовался коллапсирующий огненный шар, превративший все химические элементы снова в протоны, а потом по какой-то причине сменивший сжатие на расширение, что, в частности, привело к нынешнему реликтовому излучению. Эта космологическая модель не была квантовой и не доводила Вселенную до микроскопических размеров (по оценке Вайнберга, Вселенная при сжатии могла иметь минимальный периметр в 4 световых года). Что привело к отскоку? Есть несколько вариантов ответа, и мембранная модель Стейнхарда и др. не является здесь самой убедительной.
В 1981 году Гус предложил инфляционную «креационную» модель с принципиально новыми свойствами:
1. Вселенная родилась в момент Большого Взрыва, до него ничего в мире не было.
2. Вселенная расширялась из микроскопического размера и её динамика во многом носила квантовый характер.
3. В момент расширения существовало некое новое физическое отталкивающее поле «инфлантон».
4. В начале своей эволюции Вселенная расширялась с сильным ускорением, что решает ряд космологических проблем.
Каждое из этих утверждений - исключительно сильное и требующее детального обсуждения. Когда в 1998 году выяснилось, что Вселенная до сих пор расширяется со значительным ускорением, то теорию инфляции пришлось расширить и включить в неё ещё одно условие: новое физическое поле или среду, которую принято называть «тёмной энергией» и которая тоже носит квантовый характер, но никто не может вычислить значение этой ускоряющей силы из первых квантовых принципов. Следуя общепринятой парадигме, тёмную материю, которая составляет значительную часть состава современной Вселенной, обычно тоже считают квантовым феноменом в виде большого количества элементарных частиц - аксионов, WIMP и т.д.
Более трёх десятков лет монопольного царствования теории инфляции в космологии отмечены следующими особенностями:
1. Глубоким неуважением к теории Эйнштейна. Многие космологи искренне считают, что они уже работают с «теорией квантовой гравитации», а не с устарелой ОТО. Я не поверил своим ушам, когда знакомый космолог заявил, что квантовую теорию гравитации построил ДеВитт в 1967-м. Для справки всем инфля-энтузиастам: КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ ГРАВИТАЦИИ НЕ СУЩЕСТВУЕТ. Есть множество теоретических попыток её построить, которые оказываются неудовлетворительными даже в теоретическом плане. Но даже хорошо построенная квантовая теория гравитации не станет теорией, пока не продемонстрирует лучшую, чем у ОТО, наблюдательную подтверждаемость, не предскажет проверяемое нечто, что ОТО предсказать не могла.
2. Филолого-юридическим решением физическо-математических проблем. Если наблюдатели нашли признаки космологического ускорения или действия какой-то неизвестной силы, то поиск физической причины этого ускорения или природы этой силы сводится фактически к тому, что неизвестный фактор получает звучное название («инфлантон», «темная энергия», «квинтэссенция») и становится известным, привычным и легитимным. Дальше вроде и искать ничего не нужно. Как-то юная и свирепая космологиня на моё замечание, что теория инфляции не знает причины Большого Взрыва, гордо заявила: «У нас есть инфлантон!» Дырка от бублика у вас есть, филологический трюк. Вы как древние люди - если в вашем доме происходит что-то непонятное, то немедленно вводится новый демон, который специализируется именно по этой непонятности. Ваш дом уже полон демонов, пора переходить к научной стадии, когда для объяснения множества наблюдательных эффектов вводится одна теория. А так как в космологии существует только одна проверенная теория - ОТО (все остальные - гипотезы), то ведущим физическим журналам нет никакого смысла печатать космологические статьи, основанные на неэйнштейновских теориях, введении новых измерений и физических полей, ранее неизвестных науке (помимо четырёх фундаментальных взаимодействий) - все эти статьи наверняка неверны, так что пусть выпускаются периферийными изданиями, пока не перейдут в статус заметно выше вечного двигателя. Проблема в том, что тогда главным журналам нечего будет печатать.
3. Желанием максимально дистанцировать теорию от эксперимента. В письме 33-х сказано про 3-х критиков «They close by making the extraordinary claim that inflationary cosmology “cannot be evaluated using the scientific method” and go on to assert that some scientists who accept inflation have proposed “discarding one of [science’s] defining properties: empirical testability,” thereby “promoting the idea of some kind of nonempirical science.” We have no idea what scientists they are referring to». «Они делают экстраординарное утверждение, что инфляционная космология «не может быть оценена с использованием научного метода» и далее утверждают, что некоторые ученые-инфляционисты, предложили «отказаться от одного из определяющих свойств [науки]: от эмпирическая проверяемости», тем самым «продвигая идею своего рода неэмпирической науки». Мы понятия не имеем, каких ученых они имеют в виду». Слабый ход, потому что мне и многим памятна дискуссионная статья в Nature 2014 года http://www.nature.com/news/scientific-method-defend-the-integrity-of-physics-1.16535 видных космологов Эллиса и Силка, которые выступили против опасных тенденций «неэмпиричности» в космологии (неужели просто так, с перепугу они написали статью аж в Nature?) - и в качестве примеров указывали публикации, в том числе Sean Carroll https://www.edge.org/response-detail/25322 где содержатся призывы к уменьшению роли эксперимента в оценке научных теорий и отказу от критерия научности Поппера. По иронии, Сarroll входит в число подписантов письма 33-х, что делает удивление «мы понятия не имеем, каких ученых они имеют в виду» особенно деланным.
Статья трех критиков отражает атаку космоциклистов на позиции хорошо окопавшихся креационистов. Троица придерживается мнения, что Большой Взрыв - это Большой Отскок, а Вселенная в своём минимальном размере не была квантовым объектом. Так что эта дискуссия - исключительно полезна для развития космологии. Тем, кто заявляет, что эта дискуссия ведется «ненаучными» методами, скажу одно: главная ненаучность в вопросе дискуссий является их отсутствие. Что является еще одним отличительным признаком нынешнего космологического сообщества (и, конечно, не только космологического). Академик Алексей Старобинский, подписавший письмо 33-х, заявил в телепередаче
https://otr-online.ru/programmi/gamburgskii-schet-24869/aleksei-starobinskii-chto-69628.html
«Мы не защищали инфляцию, а протестовали против ненаучного метода ведения дискуссии на страницах достаточно уважаемых научных журналов». Сам академик в ответ на «ненаучные» тезисы анти-инфляционистов выдвинул следующий глубоко научный довод: «это были смехотворные утверждения». Эх, по семинарам Зельдовича, я помню Старобинского молодым худеньким человеком. На этих семинарах учёные смело обсуждали самые острые противоречия. Грищук - еще один непременный участник этих семинаров, когда я его в последний раз встречал в 2004 году на гравитационной конференции, был единственным, кто встал после выступления итальянского профессора, излагавшего свою неэйнштейновскую теорию, и без всяких реверансов заявил докладчику: «Ваша теория неверна, потому что она расходится с ОТО в два раза, а предсказание ОТО проверено с точностью 1%”. Интересно, что сказал бы Зельдович, узнав, что один из его учеников выступил против обсуждения острых научных вопросов, из-за «ненаучности метода» ведения дискуссии. Напомню, что Стейнхард - Эйнштейновский профессор Принстона (то есть он занимает место Эйнштейна) и директор Принстоновского института теоретических исследований, а также один из отцов инфляционной теории, а Лоеб - профессор, глава кафедры астрономии Гарварда и директор Института теории и вычислений Гарвардско-Смитсоновского астрофизического центра, Анна - постдок в Принстоне. Если они не являются достойными участниками научных споров, то кто тогда является? Только те, что поет осанну? Тогда это не спор, а церковный хор.
Хочу отметить, что авторы «письма 33-х», судя по тексту, в первую очередь, всё-таки защищали теорию инфляции, а не стиль ведения дискуссии. Во-вторых, дискуссия началась с публикации не в научном, а в популярном журнале. Между прочим, Стейнхард в 2014 году написал в Nature (в главном научном журнале!) статью против теории инфляции, где заявил практически тоже самое, что и в «Сайентифик Американ» в 2017 году: “The inflationary paradigm is fundamentally untestable, and hence scientifically meaningless.” - «Инфляционная парадигма фундаментально непроверяема, таким образом, научно бессмысленна»
https://www.nature.com/news/big-bang-blunder-bursts-the-multiverse-bubble-1.15346
Почему же тогда инфляционисты не поднялись на борьбу в ответ на такое оскорбление перед лицом всего научного общества? А тут так расстроилась всего лишь из-за популярной статьи? Сейчас объясню, почему. Кстати, в статье в газете.ру об этой дискуссии «3-33» https://www.gazeta.ru/science/2017/05/12_a_10669655.shtml наткнулся на комментарий популяризатора Сергея Попова. Ранее он рухнул в моих глазах как учёный, потому что, следуя космологическому майнстриму, не видит разницы между моделями, создаваемыми в рамках ОТО, и моделями, возникающими среди сотен неэйнштейновских подходов. Ну учат так нынче молодых, пропуская какие-то абсолютно базисные вещи. Оказывается, Попов совершенно не сечет поляну и в общем понимании мировой науки. Он заявил: «Мне кажется неправильным, когда, по сути, ученые начинают апеллировать к широкой публике, т.е. к людям, не являющимся экспертами в определенной сложной теме, по сугубо академическим вопросам».
Как я уже отмечал, мировое сообщество вкладывает в проблему темных энергий и материй порядка 10 миллиардов долларов, идущие из кармана налогоплательщика (один альфа-магнетометр на МКС - см фото выше и статью в НиЖ, потянул на 2 миллиарда). Как только Сергей Попов будет сам оплачивать космологические мировые исследования, тогда он смело может считать вопросы о теории инфляции «сугубо академическими». Американские конгрессмены активно режут научные проекты, будучи не учёными, а теми, кто дает (разрешает давать) деньги. Попробуйте в ответ на их решение заявить, что они - не эксперты, а это «сугубо академический вопрос»! Фантастическая наивность.
Итак, ежегодные космологические расходы - порядка полумиллиарда долларов. Сюда входят как неявные деньги, расходуемые на подготовку ежегодных 2.5 тысяч статей, связанных с темными сущностями, так и явные расходы на космические проекты, наземные телескопы, подземные лаборатории и т.д. Явные расходы на проекты области тёмной энергии и темной материи должны утверждаться на уровне правительств. Политики не читают научных журналов, даже Nature, а вот «Сайентифик американ» они вполне осилят, как и многие СМИ. Выделение бюджета всегда проходит во внутриполитической борьбе. Самый свежий пример - вопрос о потеплении климата. Демократы в США - за, республиканцы - против. Они пришли к власти, и финансирование климатических программ резко упало. Споры вокруг научных проектов служат де-факто инструментом внутриполитической борьбы. И в этой борьбе, если противники финансирования поиска «темных сущностей», получат хоть какие-то аргументы, судьба огромных проектов может быть плачевна. То есть, анти-инфляционная публикация в популярном журнале потенциально поставила под угрозу про-инфляционные научные программы на сотни миллионов долларов. И этого конечно, стерпеть было нельзя. Так и возникла эта публикация. Конечно, реальные цели, даже если они и осознавались подлинными авторами письма, не доносились до остальных подписантов, которые руководствовались своими интерпретациями происходящего, часто очень наивными. Их попросту использовали. Правда, организаторы письма оказали себе медвежью услугу, вызвав повышенный интерес к статье своих критиков. Я с удовольствием размышляю над итогами этой дискуссии, и как учёный и как своего рода историк науки, собираясь использовать эти материалы в своих будущих книгах.