Читать интересную книгу Семь экспериментов, которые изменят мир - Руперт Шелдрейк

Ил. 17. Лучшие результаты измерения постоянной тонкой структуры за период с 1941 по 1983 гг.

Таблица 4

ВЕЛИЧИНА ПОСТОЯННОЙ ТОНКОЙ

СТРУКТУРЫ, ИЗМЕРЕННАЯ ЗА ПЕРИОД

С 1951 ПО 1973 гг.

Несколько исследователей в области космологии пришли к выводу, что постоянная тонкой структуры могла бы меняться на протяжении эволюции Вселенной.[268] Были предприняты попытки проверить эту гипотезу, анализируя спектр излучения звезд и квазаров. За основу было взято предположение, что расстояние от этих объектов до Земли пропорционально красному смещению спектров их излучения. По результатам измерений можно было предположить, что величина постоянной тонкой структуры или изменяется в крайне незначительной степени, или остается постоянной.[269] Однако, как и при всех других попытках доказать постоянство фундаментальных констант с помощью астрономических наблюдений, было сделано множество допущений, в том числе — о неизменности других констант, об истинности современных космологических теорий и о правомерности использования красного смещения при определении расстояния до космических объектов. Все эти допущения были и остаются недоказанными и оспариваются теми специалистами в области космологии и астрофизики, которые придерживаются иных воззрений.[270]

ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ КОНСТАНТЫ ИЗМЕНЯЮТСЯ?

Как мы уже убедились на приведенных выше примерах, эмпирические данные, получаемые в лабораторных экспериментах, выявляют различные изменения величины констант в зависимости от года их измерения. Похожие изменения обнаруживаются и при измерениях величины других фундаментальных констант. Для упорных ортодоксов эти факты никоим образом не ставят под сомнение постоянство самих констант, так как все отклонения можно попытаться объяснить той или иной ошибкой в эксперименте. Из-за постоянного улучшения экспериментальных методов и совершенствования лабораторного оборудования с наибольшим доверием всегда принято относиться к самым последним эмпирическим данным, и если они отличаются от ранее полученных результатов, предыдущие заведомо считаются неверными. Исключение составляют лишь те случаи, когда предшествующие данные подкреплены высоким авторитетом экспериментатора — как это произошло с Милликеном, измерявшим заряд электрона. Кроме того, специалисты по метрологии склонны переоценивать точность более современных измерений. Может быть, именно поэтому более поздние измерения нередко отличаются от более ранних на величину, превышающую допустимую погрешность. Если бы специалисты в метрологии правильно оценивали свои ошибки, изменения величины констант показали бы, что эти константы на самом деле флуктуируют. Наиболее показательный пример — уменьшение скорости света в вакууме в период с 1928 по 1945 гг. Было ли это реальным природным изменением — или феномен объяснялся исключительно коллективным обманом и самообманом исследователей?

До последнего времени существовало лишь две основные теории по поводу фундаментальных констант. Первая из них утверждает, что константы действительно являются постоянными, а все расхождения в эмпирических данных являются следствием той или иной ошибки. По мере того как наука прогрессирует, величина этих ошибок уменьшается. В случае постоянного возрастания точности экспериментов результаты будут все лучше и лучше согласовываться друг с другом, и в конце концов мы придем к истинному численному значению фундаментальной константы. Такой взгляд является общепринятым. Вторая теория возникла после того, как несколько специалистов в области теоретической физики высказали гипотезу, что одна или несколько фундаментальных констант могут непрерывно и с постоянной скоростью изменяться в ходе эволюции Вселенной и такие изменения возможно уловить с помощью астрономических наблюдений за сверхудаленными космическими объектами. Различные исследования с использованием подобного рода наблюдений подтвердили, что такие изменения возможны, но сами эти исследования не бесспорны. Они основывались на предположениях, которые сами были призваны доказать, что константы являются константами и что современные космологические теории остаются верными во всех смыслах.

Лишь немногих заинтересовала третья гипотеза, которой и посвящен данный раздел. Я допускаю возможность, что фундаментальные константы могут в определенных пределах колебаться относительно средней величины, которая и является истинной константой. Идея неизменности законов и констант — последний отголосок эры классической физики, в которой предполагалось, что в каждый момент времени и в каждой отдельно взятой точке пространства должна присутствовать привычная и в принципе всегда предсказуемая математическая упорядоченность. На практике ни в человеческой деятельности, ни в биологии, ни в атмосферных явлениях, ни даже в религии мы не наблюдаем ничего подобного. Революция хаоса показала, что этот совершенный порядок был лишь иллюзией.[271] Большая часть окружающего нас мира изначально склонна к хаосу.

Колебания величины фундаментальных констант в экспериментальных измерениях, по-видимому, сопоставимы с расхождениями, которые могли бы появиться в том случае, если бы сами величины оставались неизменными, но в эксперименте присутствовали систематические ошибки. Далее я предлагаю простой способ разграничить две возможные трактовки экспериментальных результатов. Для примера возьмем гравитационную постоянную, потому что при измерении численного значения именно этой фундаментальной константы в эмпирических данных выявляются наиболее значительные расхождения. Те же самые принципы можно было бы применить и к любой другой константе.

ЭКСПЕРИМЕНТ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЗМОЖНЫХ ФЛУКТУАЦИЙ ЧИСЛЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ ГРАВИТАЦИОННОЙ ПОСТОЯННОЙ

Принцип эксперимента прост. В настоящее время при лабораторных измерениях окончательная величина основывается на среднем значении, определяемом в целой серии отдельных опытов, а необъяснимые расхождения в экспериментальных данных приписываются случайным ошибкам. Нетрудно заметить, что если флуктуации — будь они следствием изменений в околоземном пространстве или естественных хаотических колебаний самой константы — действительно имели место, в процессе статистической обработки полученных результатов они сглаживаются и отмечаются как случайные ошибки. До тех пор пока измерения проводятся только в одной лаборатории, отличить действительные флуктуации от случайных ошибок будет невозможно.

Я предлагаю через равные промежутки времени — к примеру, раз в месяц — проводить серии измерений величины гравитационной постоянной в нескольких лабораториях, расположенных в разных частях света, и использовать для этого самые точные из доступных методов. Позднее (к примеру, через несколько лет) следует сравнить все полученные результаты. Если за прошедший период действительно происходили флуктуации величины этой константы, то независимо от их причины они будут зафиксированы в различных местах. Иными словами, «ошибки» должны допускаться синхронно, в один месяц увеличивая показатели, а в другой уменьшая. Таким способом можно получить действительную картину изменения численного значения гравитационной постоянной, и ее уже нельзя будет опровергнуть, объясняя отклонения случайными ошибками в эксперименте.

Затем следовало бы отыскать другие возможные объяснения этих флуктуации, исключив возможность изменения численного значения самой константы, но учитывая вероятность изменения единиц измерения. Невозможно заранее предсказать, к каким результатам приведут подобные исследования. В любом случае важно приступить к поиску согласованных колебаний, регистрируемых различными коллективами исследователей. Можно с полной уверенностью утверждать, что, если целенаправленно искать флуктуации, шансов на успех будет гораздо больше. Современная система теоретических воззрений, напротив, побуждает каждого исследователя направлять свои усилия на исключение любых колебаний в экспериментальных результатах — на том основании, что численные значения фундаментальных констант заведомо должны быть одинаковыми независимо от места и времени проведения эксперимента.

В отличие от других экспериментов, предлагаемых в этой книге, в данном исследовании должны принять участие ученые многих стран. Но даже при этом условии финансовые затраты окажутся не слишком велики, если эксперименты будут проводиться в лабораториях, уже оснащенных необходимым для подобных измерений оборудованием. Кроме того, исследования можно провести даже с помощью одних только студентов. В литературе описано нескольких недорогих методов определения численного значения гравитационной постоянной, в том числе классический метод Кавендиша, использовавшего в своих опытах крутильные весы, а также улучшенный метод, недавно разработанный для демонстрации в учебных целях. Последний метод обеспечил точность измерений в пределах 0,1 %.[272]