Научное доказательство — миф

Наука может делать много всего, но доказать научную теорию по-прежнему невозможно.

 Вы слышали о наших величайших научных теориях: теории эволюции, теории Большого взрыва, теории гравитации. Вы также слышали о концепции доказательств и утверждение, что некоторые доказательства подтверждают обоснованность этих теорий.  Ископаемые, генетическое наследование и ДНК доказывают теорию эволюции. Расширение Вселенной Хаббла, эволюция звезд, галактик и тяжелых элементов, а также существование космического микроволнового фона доказывают теорию Большого взрыва. И падающие объекты, GPS-часы, планетарное движение и отклонение звездного света доказывают теорию гравитации.

Только это полная ложь. Хотя они убедительно подтверждают эти теории, они не являются доказательством. На самом деле, когда дело доходит до науки, доказать что-либо невозможно.

Реальность — это сложная вещь. Всё, что нам нужно, чтобы подойти с эмпирической точки зрения, — это величины, которые мы можем определить и измерить. При этом эти величины настолько достоверны, насколько точны инструменты и оборудование, которые мы используем для проведения наблюдений и измерений. Линейные размеры настолько точны, насколько точны измерительные линейки, которыми  делаются измерения; точность измерения яркости определяется способностью фиксировать и подсчитывать количество фотонов; даже само время известно нам по тем часам, которыми мы его измеряем. Независимо от того, насколько точны наши измерения и наблюдения, есть предел этой точности. 

Световые часы, образованные двигающимся между двумя зеркалами фотоном, определяют время для наблюдателя. Даже специальная теория относительности со всеми своими экспериментальными доказательствами никогда не может быть доказана. Изображение: Джон Д. Нортон ( John D. Norton).

Мы также не можем наблюдать или измерять абсолютно всё. Даже если бы Вселенная не подчинялась фундаментальным квантовым правилам, которые ею управляют, наряду со всей присущей ей неопределенностью, было бы невозможно измерить каждое состояние каждой частицы при каждом условии за всё время. В какой-то момент мы вынуждены экстраполировать. Это невероятно мощный и полезный инструмент, но имеет свои ограничения.

Чтобы создать модель, способную предсказать, что произойдет при  самых разных условиях, нам нужно понять несколько вещей:

1. Что мы можем измерить и с какой точностью.
2. То, что измерялось до сих пор, в конкретных начальных условиях.
3. Какие законы существуют для этих явлений, т. е. какие наблюдаемые взаимосвязи существуют между конкретными величинами.
4. И каковы пределы того, что мы знаем в настоящее время.

Если вы понимаете эти вещи, то вы имеете правильные составляющие для того чтобы сформулировать научную теорию: в рамках того, что мы уже знаем, объяснить и предсказать что случится при новых, неизвестных обстоятельствах.

Если вы будете смотреть дальше и глубже во Вселенную, вы будете смотреть всё дальше назад, в прошлое. Самое дальнее, что мы можем видеть сегодня во времени, составляет 13,8 млрд. лет: это наша оценка возраста Вселенной. Это экстраполяция в самые ранние времена зарождения Вселенной привела к идее «Большого взрыва». Хотя все, что мы наблюдаем, согласуется с концепцией Большого Взрыва, это не может быть доказано. Изображение: NASA / STScI / A. Felid

Наши лучшие теории, такие как вышеупомянутая теория эволюции, теория Большого взрыва и Общая теория относительности Эйнштейна, охватывают все эти основы. У них есть основополагающая количественная структура, позволяющая нам предсказать, что произойдет в различных ситуациях, и затем брать и тестировать эти прогнозы эмпирически. До сих пор эти теории продемонстрировали свою исключительную справедливость. Там, где их предсказания могут быть описаны математическими выражениями, мы можем сказать не только то, что должно произойти, но и дать количественную оценку. В частности, измерения и наблюдения, которые были выполнены для проверки этих теорий, были в высшей степени успешными.

Но это столь же убедительно и настолько же веско, как и сфальсифицированные альтернативы, — поэтому невозможно доказать что-либо в науке.

В науке вы никогда не знаете, когда ваши постулаты, правила или логические выводы вдруг перестанут описывать Вселенную. Никогда не знаешь, когда твои предположения вдруг станут недействительными. И вы никогда не знаете, будут ли правила, которые с успехом применяются в ситуациях А, B и C, также успешно применены к ситуации D.

Не просто галактики удаляются от нас, что вызывает красное смещение, а скорее, что пространство между нами и галактиками смещает свет в красную область на его пути издалека к нашим глазам. Конечно, это основано на предположении, справедливость которого у нас нет возможности проверить. Но если это не так, то могут быть любые выводы из этого. Изображение: Ларри Макниш ( Larry McNish) из RASC Calgary Center.

Вы можете быть убеждены, что это произойдет, и часто это происходит, но вы не можете доказать, что это будет всегда происходить. Если законы природы изменяются со временем или ведут себя по-разному в разных условиях или в разных направлениях или местах или не применимы к системе, с которой вы имеете дело, ваши прогнозы будут неправильными. И поэтому всё, что мы делаем в науке, независимо от того, насколько хорошо оно проверяется, всегда является предварительным.

Даже в теоретической физике, самой математической из всех наук, наши «доказательства» базируются не на совсем прочной основе. Если предположения, которые мы делаем о лежащей в основе физической теории (или ее математической структуре), больше не применяются, — то если мы выйдем за пределы допустимости теории, мы «докажем» то, что оказывается неправдой. Если кто-то скажет вам, что научная теория доказана, вы должны спросить, что они подразумевают под этим. Обычно это означает, что «они убедили себя, что это правда», или у них есть подавляющее доказательство того, что конкретная идея действительна в определенном диапазоне. Но ничто в науке не может быть действительно доказано. Оно всегда подлежит пересмотру.

Это не значит, что невозможно знать что-то вообще. Напротив, во многом научное знание является самым «реальным» знанием, которое мы можем получить о мире. Но в науке ничто не доказано без тени сомнения. Как однажды сказал сам Эйнштейн:

Научному теоретику не позавидуешь. Природа, или, точнее, эксперимент, является неумолимым и не очень дружелюбным судьей его работы. Он никогда не говорит «Да» теории. В наиболее благоприятных случаях он говорит «Может быть» и в подавляющем большинстве случаев просто «Нет». Если эксперимент согласуется с теорией, это означает, что это последнее «Может быть», а если нет, то это означает «Нет». Вероятно, каждая теория когда-нибудь испытает свое «Нет», а  большинство теорий, вскоре после их появления.

Идея объединения считает, что все три силы Стандартной модели, и, возможно, даже гравитация при высоких энергиях, объединены вместе в единые рамки. Эта мощная идея, названная Теорией Великого объединения привела к большим исследованиям, но является совершенно недоказанной гипотезой. Тем не менее, многие физики убеждены, что это важный подход к пониманию природы. Изображение: © ABCC Australia 2015 www.new-physics.com.

Поэтому не пытайтесь доказывать вещи; попытайтесь убедить себя. И сами будьте вашим собственным самым суровым критиком и вашим самым большим скептиком. Каждая научная теория когда-нибудь потерпит неудачу, и когда это произойдет, это откроет новую эру научного исследования и открытия. И из всех научных теорий, которые человечество когда-либо придумывало, лучшие из них добиваются успеха в течение длительного периода времени и в самых широких пределах. В каком-то смысле, это лучше, чем доказательство: это самое правильное описание физического мира, которое когда-либо представлялось человечеству.

По материалам: Scientific Proof Is A Myth. Forbes