Приямвада Натараджан - Карта Вселенной [Главные идеи, которые объясняют устройство космоса]

Читатель может вспомнить известный в физике фокус с исчезновением лампы или другого источника света при рассмотрении через поляризационный фильтр. Яркий источник перестает быть видимым при повороте поляризационного фильтра на 90°, так как блокируется свет, поляризованный в одном направлении. Поляризация наблюдается даже в диапазоне микроволнового и рентгеновского излучения. Невероятно, но поляризационные свойства реликтового излучения могут быть измерены, и именно эти измерения стали сейчас наблюдательным вызовом на границе исследований. Измерения этих отпечатков смогут рассказать нам много больше о младенческой жизни Вселенной.

Как уже отмечалось выше, новые идеи и задачи потребовали развития и дальнейшего совершенствования измерительных приборов. Необходимость специальных навыков и опыта для выполнения таких, более сложных, измерений реликтового излучения повлияла на профессиональную структуру и повседневную практику космологических исследований. Как отмечает историк науки Питер Галисон, разделение труда в физике элементарных частиц уже привело к созданию новых профессиональных «зон занятости», которые переопределили процедуру экспертизы. Исследования реликтового излучения в космологии также привели к созданию таких зон между теорией, разработкой оборудования и экспериментом. Чтобы выполнить миссии по изучению реликтового излучения, потребовалось сотрудничество трех различных сообществ: инженеров, которые создавали инструменты, ученых, обрабатывавших измерения, и теоретиков, которые интерпретировали данные. Этот процесс начался давно, еще с тех времен, когда Дикке и его команда в Радиационной лаборатории MIT сами стали представлять такую необычную рабочую зону — необычную как в смысле поиска знаний, так и в смысле взаимодействия специалистов в одном физическом пространстве из ранее разделенных частей научного сообщества, начавших работать совместно. Как я упоминала выше, период с 1980-х гг. по 1990-е гг. стал в космологии новой стадией интеллектуального развития вследствие появления новых приборов, приводящих к новому разделению работы в процессе исследования. Галисон отмечает, что существование упомянутых «зон занятости» изменило не только практику проведения научной работы, но также и сам характер создания и обсуждения возникающих новых научных идей и предложений {18} .

Уровень сложности используемой аппаратуры к этому времени настолько возрос, что дискуссии и сопротивление сторон перестали быть решающими факторами в борьбе или столкновении научных идей. Это справедливо и для космологии и объясняет, почему характер сопротивления научного сообщества, описанный в данной главе, настолько принципиально отличается от истории с черными дырами, связанной с противостоянием между Чандрой и Эддингтоном, или от развития идеи расширяющейся Вселенной, когда Эйнштейн наконец признал наблюдения Хаббла.

К 1990-м гг. уже трудно было представить, что простой клерк из патентного бюро, далекий от академической деятельности, смог стать признанным гением науки. Сейчас ученые — часть профессиональных кадров, которые получают стандартизованное образование, устоявшееся в течение XX в. Чувство удивления и любопытства теперь реализуется в частной работе среди членов большой команды. Такое изменение процесса возникновения научного знания вовсе не означает окончание споров и борьбы идей, просто вместо этого они принимают иной характер и выражаются по-новому. Сейчас эта борьба чаще сводится к обсуждению деталей обработки или калибровки данных, а также к тщательному изучению возможных причин ошибок измерения. Поскольку исследования в настоящее время проводятся большими группами ученых, столкновения между сотрудниками приобретают скорее ритуальный характер, хотя слава, заслуги и похвалы по-прежнему на кону.

В качестве примера можно рассмотреть протекавшие недавно дискуссии, связанные с заявленным измерением поляризационного сигнала реликтового излучения. WMAP увидел первые намеки на поляризацию. Сейчас возникла проблема более точного измерения силы и значимости сигнала, где учитывались бы все источники ошибок, которые могли бы его изменить. В марте 2014 г. команда для изучения внегалактической поляризации фонового излучения BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), проводившая точные измерения поляризации реликтового излучения с помощью радиотелескопа, установленного на Южном полюсе, объявила о своем драматическом открытии. Она созвала пресс-конференцию, где доложила об измерении сигнала с очень высокой степенью достоверности. Но картинка вихревой поляризации, наблюдаемой в реликтовом излучении, могла легко загрязниться пылью, с которой оно столкнулось в нашей собственной Галактике. С заявлением не согласились другие члены научного сообщества, вследствие чего команде BICEP пришлось объяснять, каким образом им удалось откорректировать сложное воздействие пыли в нашей Галактике, представляющей собой последнее «сито» на пути прохождения реликтового излучения перед его измерением. Характеристики свойств этой галактической пыли и ее влияния на измеренную поляризацию были поставлены под сомнение, особенно теоретиками Принстона. Основываясь на наследии Дикке, Принстон по-прежнему остается оплотом науки о реликтовом излучении [29]. Понимание эффектов воздействия космической пыли на излучение имеет важнейшее значение для описания поляризации сигнала и решения главного вопроса: возникла ли поляризация в самой ранней Вселенной или она отражает лишь воздействие пыли на сигнал в нашей собственной Галактике? В современном мире, объединенном глобальной связью, дискуссия протекала публично. Это стало новым начинанием для космологии. Все вопросы, раньше обсуждавшиеся, как описывалось выше, на специально созываемых встречах или конференциях при закрытых дверях, стали рассматриваться открыто и публично в интернете в социальных сетях без регулярной и структурированной системы. Решения, которые раньше принимались и публиковались лишь после достижения экспертами консенсуса, сейчас обсуждаются всей научной общественностью. Процесс обсуждения стал прозрачным и легко наблюдаемым, как поведение рыбок в аквариуме. Беспорядочность научного процесса обнажилась. Мнение в сообществе космологов разделилось: является ли такое новое развитие полезным или вредным для интеллектуальной строгости? Конечно, в описанной выше ситуации с группой BICEP решение проблемы оказалось простым, так как получаемые со спутника Planck данные решили вопрос. Эксперимент BICEP переоценил уровень достоверности измерения поляризации. Дьявол заключался в пыли или, говоря об этом случае, в деталях систематических ошибок при оценке роли пыли, которая привела к ложному сигналу? {19}