„Didžiausias pastarojo dešimtmečio fizikos atradimas“ – visai ne atradimas?

Prinstono universiteto (JAV) profesorius Paulas Steinhardtas labai skeptiškai vertina kovo viduryje paviešintą informaciją apie „vieną didžiausių pastarojo dešimtmečio fizikos atradimą“ – gravitacinių bangų užfiksavimą. Pasak profesoriaus, pernelyg ankstyvas apsidžiaugimas neegzistuojančiu atradimu išryškino modelių, nusakančių Visatos evoliuciją, trūkumus.

Kuomet kovą per spaudos konferenciją kosmologai paskelbė aptikę gravitacijos bangas, sugeneruotas pirmomis akimirkomis po Didžiojo sprogimo, Visatos gimimo klausimas tapo pačia karščiausia tema bent jau mokslo naujienų svetainėse. Šis pranešimas tapo pasauline sensacija mokslo bendruomenei, žiniasklaidai ir visuomenei apskritai, žurnalui „Nature“ rašė fizikos profesorius.

Mokslininkai tikino, jog BICEP2 teleskopu, pastatytu Pietų ašigalyje, atliktas atradimas yra 5–7 sigma patikimumo lygio, arba, kalbant žmonių kalba, klaidos tikimybė buvo mažesnė nei vienas iš dviejų milijonų. Šiuos rezultatus mokslininkai pakrikštijo kaip Didžiojo sprogimo infliacijos ir iš jos išsivysčiusios multivisatos teorijos įrodymą. Iškart buvo pradėta dalintis Nobelio premijomis, prikurta galybė teorinių modelių. Dėl šio pranešimo keitėsi prioritetai skiriant dotacijas moksliniams tyrimams ir akademines darbo vietas. Netgi valstybiniai didelių projektų finansavimo planai buvo koreguojami.

BICEP2 mokslininkų grupė savo kosminio mikrobangų fono žemėlapyje aptiko poliarizacijos b tipo (sūkuriuotas) konstrukcijas. Tačiau per kelis vėlesnius mėnesius fizikai atliko labai rimtų tyrimo atlikimo trūkumų, dėl kurių neabejotinas atradimas tapo visai ne atradimu. Gravitacinių bangų paieškas teks pradėti nuo pradžių. Mat tokius pačius sūkurius gali generuoti ir kiti reiškiniai – šviesos išbarstymas nuo dulkių bei po mūsų galaktikos magnetinius laukus klaidžiojančių elektronų sukuriama sinchrotroninė spinduliuotė.

BICEP2 jutikliai registruoja tik vieno dažnio spinduliuotę, todėl negali mikrobangų fono atskirti nuo kitų kosminių spinduliuotės šaltinių. Todėl mokslininkai savo matavimų duomenis koregavo pagal galaktinių dulkių žemėlapį, sudarinėjamą Wilkinsono mikrobangų anizotropijos zondo ir Plancko palydovo – abu šie kosminiai aparatai registruoja platesnį bangų dažnių spektrą. Kai BICEP2 mokslininkai atliko savo analizę, Plancko palydovo sudarytas dulkių žemėlapis dar nebuvo publikuotas viešai, todėl mokslininkai naudojosi duomenimis iš preliminaraus žemėlapio, kuris visuomenei parodytas keliais mėnesiais anksčiau.

Prinstono universiteto ir Pažangiųjų tyrimų instituto mokslininkams atlikus kruopščią pakartotinę analizę padaryta išvada yra gniuždanti: BICEP2 užregistruotos b tipo struktūros gali būti visai ne gravitacinių bangų, o artimesnių objektų pėdsakas. Kiti galaktinių dulkių pasiskirstymo modeliai, taip pat vertinti BICEP2, neigiamos Prinstono mokslininkų išvados nepakeitė.

Po tokio atradimo reikšmės vertinimo pasikeitimo mokslo bendruomenei teks apsvarstyti, kaip ateityje vertinti kosmologijos teorijas ir jų eksperimentinius patikrinimus. Pastaroji mokslininkų analizė toli gražu netvirtina, jog gravitacinių bangų nėra – anaiptol. To paties tikslo – gravitacinių bangų atradimo – šiuo metu siekia bent aštuoni eksperimentai, kuriuos vykdys BICEP3, Keck masyvas, Plancko teleskopas.

Tačiau ateities eksperimentuose mokslininkai bus užtikrinti, kad į jų rezultatų patikimumą bus nukreiptos viso pasaulio akys. Šįkart tam, kad rezultatai būtų pripažinti, reikės atlikti matavimus įvairiuose dažniuose, kad artimesnių objektų sukeliami efektai būtų aiškiai atskirti nuo fono, o taip pat būtų atmesti kiti galimi rezultatų iškraipymo šaltiniai.

Ir šįkart garsūs pareiškimai turės būti daromi jau po rezultatų pateikimo recenzuojamiems žurnalams bei recenzentų įvertinimo. Jei ir bus spaudos konferencijų, reikia tikėtis, kad mokslo bendruomenė ir žurnalistai reikalaus, jog konferencijos metu bus pateiktas pilnas dokumentų rinkinys, taip pat – sisteminės analizės detalės ir duomenys, pakankami objektyviam rezultatų verifikavimui. BICEP2 incidentas taip pat atskleidė tiesą apie infliacijos teoriją. Įprasta manyti, jog tai – labai prognozuojama teorija. Bet jeigu tai būtų tiesa, o gravitacijos bangų atradimas iš tiesų būtų tiesioginis ir nepaneigiamas šios teorijos įrodymas, tuomet taip pat reikėtų manyti, jog gravitacijos bangų neatradimas reiškia, jog teorija nėra teisinga. Tokia yra įprastinio mokslo prigimtis. Tačiau kai kurie infliacijos teorijos šalininkai, besidžiaugę BICEP2 rezultatų paskelbimu, jau tikina, kad teorija yra vienodai teisinga nepriklausomai nuo to, ar gravitacijos bangos atrastos, ar ne. Kaip gi taip įmanoma?

Infliacijos teorijos šalininkų pateikiamas paaiškinimas kelia nerimą: esą, infliacijos paradigma yra tokia lanksti, jog ji yra atspari eksperimentiniams ir stebėjimo bandymams. Visų pirma, infliacijos variklis yra hipotetinis skaliarinis laukas, kurio savybės yra tokios, jog jas kaitaliojant galima gauti bet kokį rezultatą. Antra, infliacija nesibaigia Visatoje su visur vienodomis savybėmis, bet beveik neišvengiamai išvirsta į multivisatą su begalybe burbulų, kuomet skirtinguose burbuluose kosmoso ir fizikinės savybės skiriasi. Mūsų stebima multivisatos dalis tėra vieno tokio burbulo dalelė. Jokiu eksperimentu negalima paneigti teorijos, kuri leidžia visų galimų rezultatų galimybę. Kitaip tariant infliacijos paradigma yra nepaneigiama.

Tai gali gluminti – ypač įvertinus, jog prirašyta šimtai teorinių mokslinių darbų su prognozėmis, kad vienas ar kitas infliacijos modelis yra teisingesnis. Tačiau visiems šiems darbams bendra viena silpnybė – jie ignoruoja multivisatą ir tai, jog egzistuoja daugybė kitų modelių, kurie siūlo įvairiausias skirtingas kosmologines baigtis. Visa tai įvertinus tampa akivaizdu, jog infliacijos paradigma yra fundamentaliai nepatvirtinama, todėl moksliniu požiūriu ji yra bereikšmė.

Kosmologija – tai išskirtinis mokslas, vykdomas išskirtiniu metu. Žmonijos technologinė pažanga, taip pat gravitacinių bangų paieškoms skirtų instrumentų vystymas, nesustos, todėl bus labai įdomu išgirsti, kokie bus ateities mokslo atradimai. O turint tų atradimų rezultatus teoretikams teks užduotis sukurti iš tiesų viską paaiškinančią ir viską prognozuojančią mokslinę paradigmą, kuri aprašytų Visatos evoliuciją bei ateitį, teigia P. Steinhardtas.