6 γραφήματα που έδειχναν ανακαλύψεις ορόσημα—αλλά αργότερα καταρρίφθηκαν

Ξεκινά με τη μικρότερη ανωμαλία. Οι πρώτοι εξωπλανήτες ήταν οι παραμικρές μετατοπίσεις στο φως ενός αστεριού. Το μποζόνιο Higgs ήταν απλώς ένα χτύπημα στον θόρυβο. Και η Μεγάλη Έκρηξη ξεπήδησε από μερικούς ταχέως κινούμενους γαλαξίες που θα έπρεπε να είχαν μείνει στη θέση τους. Μεγάλες επιστημονικές ανακαλύψεις γεννιούνται από ασήμαντα σήματα που προκαλούν την προσοχή.

Και τώρα, ένα άλλο δελεαστικό αποτέλεσμα συγκεντρώνει ατμό, διεγείροντας την περιέργεια των φυσικών σε όλο τον κόσμο. Είναι ένα χτύπημα στα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), τον πιο ισχυρό επιταχυντή σωματιδίων στον κόσμο. Εάν το χτύπημα ωριμάσει σε μια πιο καθαρή κορυφή κατά τη δεύτερη λειτουργία του LHC, θα μπορούσε να υποδηλώνει την ύπαρξη ενός νέου, απροσδόκητου σωματιδίου που είναι 2.000 φορές βαρύτερο από το πρωτόνιο. Τελικά, θα μπορούσε να προκαλέσει μια σημαντική ενημέρωση στην κατανόησή μας για τη φυσική.

Ή θα μπορούσε απλώς να είναι μια στατιστική ατυχία, καταδικασμένη να εξαφανιστεί με την πάροδο του χρόνου. Αλλά το χτύπημα έχει επί του παρόντος ένα επίπεδο σημασίας τριών σίγμα, που σημαίνει ότι αυτός ο μικρός μπορεί απλώς να είναι εδώ για να μείνει. Ο εμπειρικός κανόνας στη φυσική είναι ότι ένα αποτέλεσμα ενός σίγμα θα μπορούσε εύκολα να οφείλεται σε τυχαίες διακυμάνσεις, όπως το δίκαιο νόμισμα που αναποδογυρίζει τις ουρές δύο φορές. Ένα αποτέλεσμα τριών σίγμα μετράει ως παρατήρηση, που αξίζει να συζητηθεί και να δημοσιευθεί. Αλλά για να διακηρύξουν οι φυσικοί μια ανακάλυψη, ένα εύρημα που ξαναγράφει τα σχολικά βιβλία, ένα αποτέλεσμα πρέπει να είναι στο επίπεδο του πέντε σίγμα. Σε εκείνο το σημείο, η πιθανότητα να προκύψει τυχαία το σήμα είναι μόνο μία στο εκατομμύριο.

Δεν γνωρίζουμε αν το νέο εύρημα των ερευνητών του LHC είναι πραγματικό μέχρι να συγκεντρώσουν περισσότερα δεδομένα. Και ακόμη μεγαλύτερες επίδοξες ανακαλύψεις –αυτές με αποτελέσματα πέντε σίγμα και καλύτερα– έχουν οδηγήσει τους φυσικούς σε λάθος στο παρελθόν, δημιουργώντας ελπίδες για νέες γνώσεις για το Σύμπαν προτού διαψευσθούν από άλλα δεδομένα. Όταν πιέζουμε τα ίδια τα όρια αυτού που μπορούμε ενδεχομένως να μετρήσουμε, τα ψευδώς θετικά είναι πάντα ένας κίνδυνος. Ακολουθούν πέντε παραδείγματα όπου αναιρέθηκαν φαινομενικά σταθερά ευρήματα.

Επιπλέον εξωπλανήτες

Η αναζήτηση για εξωπλανήτες ξεκίνησε σοβαρά στα μέσα της δεκαετίας του 1990, αλλά υπήρξαν κάποιες προηγούμενες λανθασμένες εκκινήσεις. Τον Απρίλιο του 1963, ο Peter van de Kamp ανακοίνωσε την ανακάλυψη ενός αόρατου αντικειμένου που έλκει τόσο ελαφρά το αστέρι του Barnard, το δεύτερο πιο κοντινό αστρικό σύστημα στο δικό μας. Η βαρυτική διαταραχή ήταν τόσο λεπτή που ο van de Kamp βασίστηκε σε 50 χρόνια παρατηρήσεων για να αποδείξει την υπόθεσή του.

Την επόμενη μέρα, η είδηση ​​εμφανίστηκε στους The New York Times , υπό τον τίτλο, «Ένα άλλο ηλιακό σύστημα βρέθηκε 36 τρισεκατομμύρια μίλια από τον Ήλιο». Αλλά σήμερα, δεν θα βρείτε την ανακάλυψη του van de Kamp ανάμεσα στους χιλιάδες γνωστούς εξωπλανήτες.

Το 1974, ο αστρονόμος George Gatewood από το Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ έψαξε και απέτυχε να βρει στοιχεία για τον άπιαστο πλανήτη. Περίπου την ίδια εποχή, ο αστρονόμος John Hershey από το Swarthmore College ανακάλυψε ότι το τηλεσκόπιο στο οποίο βασιζόταν ο van de Kamp ήταν ελαττωματικό.

Η ιστορία των εξωπλανητών είναι γεμάτη από αυτές τις ιστορίες. Μόλις πέρυσι, οι αστρονόμοι ανακοίνωσαν την ανακάλυψη ενός συναρπαστικού νέου εξωπλανήτη:του Kapteyn b, ο οποίος φημολογείται ότι περιφέρεται άνετα στην κατοικήσιμη ζώνη του αστεριού του, όπου θα μπορούσε να υπάρχει υγρό νερό στην επιφάνειά του. Επιπλέον, εκτιμήθηκε ότι ήταν διπλάσια από την ηλικία της Γης, επομένως «αν η έξυπνη ζωή εξελισσόταν εκεί, θα ήταν πολύ πιο μπροστά από εμάς στην τεχνολογία», είπε ο συνεργάτης της μελέτης Mikko Tuomi στο Sky &Telescope περιοδικό.

Αλλά δεν χρειάστηκε πολύς χρόνος για να συναντήσει διαμάχη ο νέος πλανήτης. Μια διαφορετική ομάδα αστρονόμων διαπίστωσε αυτό το καλοκαίρι ότι οι τακτικές αλλαγές στο φως των αστεριών που ερμηνεύονται ως Kapteyn b ήταν πιθανώς προϊόν των κηλίδων και της περιστροφής του αστεριού.

Faster-Tan- Αλήθεια Νετρίνα

Λίγα πειραματικά αποτελέσματα παραβιάζουν τους νόμους της φυσικής. Όμως το 2011, το αδύνατο φαινόταν να συμβαίνει. Φυσικοί από το CERN, το Ευρωπαϊκό Κέντρο Πυρηνικών Ερευνών, βρήκαν στοιχεία ότι τα νετρίνα ταξίδεψαν από την Ελβετία στην Ιταλία με τόσο μεγάλη ταχύτητα που στην πραγματικότητα έσπασαν το όριο της κοσμικής ταχύτητας. Έφτασαν 60,7 νανοδευτερόλεπτα γρηγορότερα από ό,τι μπορούσε να ταξιδέψει το φως.

Τα νέα των δεδομένων διέρρευσαν, δημιουργώντας φήμες ότι η μεγάλη θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν είχε αμφισβητηθεί. Αλλά όταν το CERN ανακοίνωσε τα αποτελέσματά του, η ομάδα δεν έκανε μεγαλεπήβολους ισχυρισμούς - αντίθετα ανέφερε ήρεμα την ανωμαλία και ζήτησε άλλες εξηγήσεις ή στοιχεία. Πολλοί ειδησεογραφικοί οργανισμοί, ωστόσο, δεν κατάφεραν να συλλάβουν αυτήν την προειδοποίηση και με ενθουσιασμό ισχυρίστηκαν ότι το αδύνατο είχε συμβεί.

Ευτυχώς η κοινότητα της φυσικής έλαβε τα νέα με σκεπτικισμό. "Αυτοί οι τύποι έχουν κάνει το επίπεδό τους το καλύτερο, αλλά πριν ρίξουν τον Αϊνστάιν στη φωτιά, θα θέλατε να δείτε ένα ανεξάρτητο πείραμα", είπε ο Τζον Έλις, θεωρητικός του CERN, στους The New York Times . Πολλοί ερευνητές αναζήτησαν άλλες εξηγήσεις, επηρεασμένοι εν μέρει από τη μέτρια ομάδα που απλώς ζήτησε βοήθεια.

Στην πραγματικότητα, ορισμένοι ερευνητές είδαν την ευκαιρία ως μια ευκαιρία να προωθήσουν την επιστήμη προς τα εμπρός. "Τα χειρότερα δεδομένα είναι καλύτερα από την καλύτερη θεωρία", είπε ο Antonio Ereditato, επικεφαλής του πειράματος εκείνη την εποχή, στον Nautilus εκ των υστέρων. «Αν ψάχνετε για λογικά αποτελέσματα, δεν θα κάνατε ποτέ μια ανακάλυψη, ή τουλάχιστον δεν θα κάνετε ποτέ μια απροσδόκητη ανακάλυψη. Κάνετε μόνο —και αυτό είναι μια αντίφαση από άποψη— μια αναμενόμενη ανακάλυψη."

Στο τέλος της ημέρας, η πηγή του προβλήματος χρονισμού εντοπίστηκε σε ένα κακώς συνδεδεμένο καλώδιο οπτικών ινών που μετέφερε τα σήματα GPS.

Το "πρώτο" μποζόνιο Higgs

Τον Ιούλιο του 2011, ένα αχνό σήμα εμφανίστηκε σε δύο ανεξάρτητα πειράματα LHC. Υπήρχε αναμφίβολα ένα μικρό χτύπημα σαν Higgs στα 144 gigaelectro volt (GeV). Και οι φυσικοί ανησύχησαν αμέσως.

Ένα ελαφρύτερο μποζόνιο Higgs (περίπου 115 GeV) θα αποδεικνυόταν πολλά υποσχόμενο για την υπερσυμμετρία, μια θεωρία που ενσωματώνει τα γνωστά στοιχειώδη σωματίδια σε μια πλήρη απογραφή του Σύμπαντος. Κατά μία έννοια, η υπερσυμμετρία θα μπορούσε να επιτρέψει στους φυσικούς να κατανοήσουν το σύμπαν από τη βάση. Ωστόσο, ένα βαρύτερο μποζόνιο Higgs (περίπου 140 GeV) θα αποδεικνύεται ελπιδοφόρο για το πολυσύμπαν, η θεωρία ότι το σύμπαν μας είναι μόνο ένα από μια άπειρη σειρά συμπάντων, με τα άλλα να βρίσκονται εκτός οποιασδήποτε παρατήρησης.

Αυτή η δελεαστική πρώτη ανίχνευση υπαινίσσεται το τελευταίο. «Αρχίζει να μοιάζει σαν η φύση να έχει κάνει την επιλογή της», είπε ο Ντέιβιντ Κάπλαν, ένας θεωρητικός σωματιδιακός φυσικός στο Πανεπιστήμιο Τζονς Χόπκινς, στο ντοκιμαντέρ Particle Fever . Εάν η ανίχνευση αντέξει στη δοκιμασία του χρόνου, «δεν θα έχουμε ποτέ πρόσβαση στη βαθύτερη θεωρία. Όλες αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να βρίσκονται στα άλλα σύμπαντα. Μπορεί να είμαστε στο τέλος του δρόμου. Αυτό είναι."

Το βαρύ αποτέλεσμα φαινόταν καταστροφικό. Αλλά σε λιγότερο από ένα μήνα, τα ευρήματα είχαν απομακρυνθεί από τα μάτια. Ένα άλλο χτύπημα - ένα σε επίπεδο πέντε σίγμα - θα εμφανιστεί στα 126 GeV σε λιγότερο από ένα χρόνο. Η φύση της σωματιδιακής φυσικής πέρα ​​από το Καθιερωμένο Μοντέλο μένει ακόμη να προσδιοριστεί.

Εξωγήινος Συσκευή κουζίνας;

Το 2010 αστρονόμοι που εργάζονταν στο Παρατηρητήριο Parkes στην Αυστραλία ανέφεραν φευγαλέες αλλά φωτεινές εκρήξεις ραδιοκυμάτων στα δεδομένα τους. Έμοιαζαν εντυπωσιακά με γρήγορες ραδιοφωνικές εκρήξεις (FRB), σπάνια και μυστηριώδη σήματα που πιστεύεται ότι προέρχονται από το διάστημα. Αλλά διάφορες πτυχές των νέων εκρήξεων υποδήλωναν έντονα ότι στην πραγματικότητα προήλθαν πιο κοντά στο σπίτι, ας πούμε από κεραυνούς ή δορυφόρους. Στην πραγματικότητα, το όνομά τους για τις εκρήξεις, «περύτονες», προέρχεται από μια μυθολογική φτερωτή άλκη που ρίχνει τη σκιά ενός ανθρώπου, που εμφανίζεται ως κάτι που δεν είναι. Σήμαιναν αυτά τα περίτονα ότι όλα τα FRB ήταν απλώς οι παρενέργειες κάποιας συνηθισμένης διαδικασίας εδώ στη Γη, παρά συναρπαστικά νέα στοιχεία εξωτικών διεργασιών που συμβαίνουν στον διαγαλαξιακό χώρο;

Για πέντε χρόνια, το ερώτημα παρέμενε αναπάντητο, καθώς οι ερευνητές δεν κατάφεραν να βρουν καμία εξήγηση για τα σήματα, είτε από τη Γη είτε από το βαθύ διάστημα. Αλλά νωρίτερα φέτος, ένα διαφορετικό σύνολο αστρονόμων που εργάζονταν στο Parkes έλυσαν το μυστήριο. Παρατηρώντας ότι τα περίτονα βρέθηκαν κυρίως κοντά στην ώρα του μεσημεριανού γεύματος, άρχισαν να κάνουν δοκιμές στην κουζίνα. Αυτές οι δοκιμές έδειξαν ότι ο δράστης ήταν φούρνος μικροκυμάτων:Αν ανοίξει πρόωρα, εξαπέλυσε δελεαστικά ραδιοκύματα που μεταμφιέζονταν σε σήματα πέρα ​​από τον Γαλαξία.

Βαρυτικά κύματα που μετατράπηκαν σε σκόνη

Ονομάστηκε ανακάλυψη «άξια για το Νόμπελ». Τον Μάρτιο του 2014, οι αστρονόμοι εντόπισαν στροβιλιζόμενα σχέδια στο παλαιότερο φως του σύμπαντος. Λήφθηκε ως απόδειξη για τα βαρυτικά κύματα, η από καιρό αναζητούμενη απόδειξη ότι το σύμπαν υπέστη πληθωρισμό, μια εξαιρετικά γρήγορη διαστολή όταν ήταν περίπου ένα τρισεκατομμυριοστό του τρισεκατομμυρίου του τρισεκατομμυρίου του δευτερολέπτου. Και υποστήριξε επίσης μια πιο άγρια ​​πρόβλεψη:Το Σύμπαν μας είναι μόνο ένα σε ένα πολυσύμπαν συμπάντων.

Η συνέντευξη Τύπου ήταν γεμάτη ενθουσιασμό. Και η συνέχεια ήταν συναρπαστική:Μέσα σε λίγα λεπτά ο κόσμος κατάλαβε αμέσως ότι αυτή η ανίχνευση ήταν διαφορετική. "Αυτό είναι τεράστιο, όσο μεγάλο όσο γίνεται", είπε ο Marc Kamionkowski του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, ο οποίος δεν ήταν μέλος της ομάδας ανακάλυψης, στους The New York Times . Αλλά λίγοι άνθρωποι ενθουσιάστηκαν όσο ο Αντρέι Λίντε, ένας από τους κύριους συγγραφείς της θεωρίας του πληθωρισμού, όταν ο Τσάο-Λιν Κουό, μέλος της ομάδας ανακάλυψης, χτύπησε την πόρτα του με ένα μπουκάλι σαμπάνια για να του πει τα νέα. /P>

Αλλά μετά όλα έγιναν σκόνη — κυριολεκτικά. Τα αποτελέσματα από τις αρχές του τρέχοντος έτους επιβεβαιώνουν ότι τα μοτίβα συστροφής δεν ήταν κυματισμοί στο παλαιότερο φως, αλλά στροβιλιζόμενα μοτίβα που παράγονται από τη γαλαξιακή σκόνη. Η θεωρία ότι το Σύμπαν γνώρισε τον πληθωρισμό εξακολουθεί να στερείται οριστικής απόδειξης.

Η επιστήμη δεν είναι πάντα ακριβής επιστήμη

Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, η επιστήμη είναι γεμάτη ελαττώματα και αβεβαιότητες. Συνεπάγεται σταδιακή πρόοδο, καθώς οι νέοι ισχυρισμοί τίθενται συνεχώς υπό αμφισβήτηση και μπορούν να υπόκεινται σε συνεχείς συζητήσεις για χρόνια. Χρειάζεται λίγος χρόνος για να μπορέσουν οι επιστήμονες να πουν με βεβαιότητα ποια αποτελέσματα θα βγουν μακροπρόθεσμα. Αλλά τελικά το κάνουν, και η επιστήμη κάνει ένα στραβό βήμα προς τη μεγαλύτερη αλήθεια.

Το ερώτημα λοιπόν είναι:βλάπτουν τέτοιες ατυχίες την αντίληψη του κοινού για την επιστήμη; Ο Sean Carroll, ένας φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, πιστεύει ότι οποιαδήποτε βραχυπρόθεσμη ζημιά από ενοχλητικές γκάφες θα ήταν λιγότερο σοβαρή εάν το κοινό καταλάβαινε ότι η επιστήμη είναι μια διαδικασία. «Οι επιστήμονες ισχυρίζονται εκπληκτικά αποτελέσματα και μερικές φορές έχουν δίκιο, αλλά μερικές φορές έχουν άδικο», μου είπε σε μια συνέντευξη. "Πρέπει να κάνετε υπομονή για να δείτε εάν επιβεβαιώνονται ή όχι από άλλους ερευνητές."

Ο Carroll υποστηρίζει ότι η απάντηση δεν είναι ασπρόμαυρη. «Δεν νομίζω ότι χρειάζεται να έχουμε ένα πρότυπο όπου κάθε αποτέλεσμα πρέπει να είναι απολύτως αδιαμφισβήτητο πριν το ακούσει το κοινό. Αυτό μπορεί να πάρει δεκαετίες», λέει. Το κοινό έχει δικαίωμα να δει την επιστήμη σε δράση, αλλά «από την άλλη πλευρά δεν πρέπει να είμαστε πολύ ατημέλητοι. Δεν πρέπει απλώς να πετάμε πράγματα εκεί έξω χωρίς κανέναν καλό λόγο να πιστεύουμε ότι είμαστε στο σωστό δρόμο.»