Свемирски брод Земља

Нептун против Вулкана

Данас се публици често из дневнополитичких и дневномаркетиншких разлога нуди картонска верзија науке

Пише: Милан М. Ћирковић

Ствар је врло једноставна: ништа у стварној науци није једноставно. Бар не онолико како концепт „једноставности“ схватају новинари, медији и публика за коју је, нажалост, све тачнија оцена нашег угледног писца Владимира Арсенијевића како више није популарно користити сложене речи и иоле компликованије реченице, јер вас вршњаци (колеге, комшије, итд.) чудно гледају и можете имати све врсте проблема у окружењу. А пошто су наши медији (али и бројни уџбеници, част изузецима) веома хумани и не желе да ви имате проблема, онда вам они у ретким популарно-научним рубрикама и емисијама сервирају поједностављену карикатуру науке. Ова често потпуно накарадна, картонска верзијa науке изгледа лепо – као што картонске верзије било чега често изгледају – али нема никакву јачину, реалност, аутентичност. Што са медијског становишта није ни важно – битно је само да је претерано поједностављена и сваком лако схватљива.

Е сад, у картонској верзији науке влада један универзални принцип: тражимо – погодили сте! – управо универзални рецепт за решавање свих проблема под капом небеском. Многи одлазе и корак даље и утврђују да је тај универзални рецепт пронађен и бркају га са научном методологијом, односно концептом који се често, некад са иронијом, некад са страхопоштовањем, некад непријатељски, али готово увек без разумевања, назива „научним методом“. Ова заблуда, којој су кумовали логички позитивисти, наставља се и проширује кроз лоше уџбенике и лошу популарну науку. Објаснити да је методологија једно, а рецепт или процедура који се слепо следе нешто сасвим друго није ни педагошки једноставно, а још мање маркетиншки занимљиво; ту помодном infotainment-у нема места. Као што су својевремено Наполеонови зидари, под будним оком императоровог министра полиције Жозефа Фушеа, направили прво дрвену верзију париске Тријумфалне капије да би се искористила у дневнополитичке сврхе, а потом, кад је император отишао у неки од бројних ратова, на миру завршили праву грађевину, тако се и данас публици често из дневнополитичких и дневномаркетиншких разлога нуди картонска верзија науке са идејом да ће се једног лепог дана, можда у некој летњој паузи између „важнијих“ медијских садржаја, представити и понешто од оне праве науке.

Разлика између картонске и праве науке се најлакше види на примерима. Једнодимензионални ум, којем се картонска верзија науке и сервира, зна да пореди ствари само дуж – није тешко, зар не? – једне димензије, линеарно. Ентитет А има вредност 3, ентитет Б има вредност 6. Дакле, Б је двоструко вредније од А. Тривијално. Свако то може! Предност оваквог погледа на свет је очигледна – нарочито ако вас мрзи да превише размишљате. Али ако желите да сазнате нешто о стварном функционисању науке, онда на картонску верзију и линеарне скале можете одмах заборавити (као и на већину медијских представа о науци генерално).

Шта каже реална историја и филозофија науке? У овој белешци размотрићу само један пример – који, у ствари, чине два спрегнута примера; ако је то сувише компликовано, вратити се на сам почетак текста – који је јако добро историјски документован, а прелепо илуструје главну поенту.

Нептун

Још од самог открића планете Урана, које је учинио Вилијем Хершел у пролеће 1781. године, те одређивања његове путање (што је, узгред, први учинио дубровачки полихистор Руђер Бошковић), било је јасно да његова путања не одговара савршено предвиђањима Њутнове небеске механике. Свако даље посматрање – а прва половина 19. века била је доба огромног ентузијазма у посматрачкој астрономији и све бољи и бољи инструменти и све пажљивија посматрања су постајали доступни – само је потврђивало да се Уран не понаша као што бисмо очекивали на основу Кеплерових закона, чак и кад се поремећаји због присуства других планета узму у обзир. Одступање је било мало, али је дефинитивно било стварно, те је идеја о томе да је реч о посматрачким грешкама била брзо одбачена. Зашто се то дешава? Зашто се Уран тако чудно понаша?

Суштински, у таквој ситуацији постоје две могућности, од којих ниједна није конзервативна. Прва је претпоставити да постоји утицајан фактор који нисте, упркос свим напорима, узели у обзир у прорачунима који воде до предвиђања; то је својеврсни емпиријски скандал. Други скандал је теоријски: можете претпоставити да су динамички закони које сте користили као модел функционисања природе погрешни. Ниједна могућност није пријатна за конвенционалну слику науке као веселог колаборативног рада на сакупљању нових зрнаца сазнања из океана незнања. Са друге стране, то што нема конзервативног начина суочавања са проблемима ове врсте, не значи да су оба скандала подједнако експлозивна. Може се мирне душе тврдити да је емпиријски скандал много лакше „прогутати“.

У конкретном случају, емпиријски скандал састојао се у томе да нисмо добро избројали све објекте који на кретање Урана учествују – мора да нам неки недостаје, јер је сувише таман или удаљен, или и једно и друго, а он ремети путању Урана тако да она одступа од њутновских предвиђања. Теоријски скандал био би у томе да сами Њутнови закони нису сасвим исправни. То је ипак било неприхватљиво за научнике прве половине 19. века, те су они кренули другим путем. Независно један од другог, Ирбен ле Верије у Француској и Џон Коуч Адамс у Великој Британији дали су се на мукотрпан посао реконструисања масе и орбите невидљивог, загонетног тела које ремети орбиту Урана. Данас је готово несхватљиво колико је било тешко израчунати мале пертурбације у путањи милијардама километара удаљене и тешко видљиве планете у периоду пре електронских рачунара, па и најједноставнијих дигитрона. Овај застрашујуће тежак посао је трајао више година и мада је Адамс отпочео нешто раније, његови методи су били мање ефикасни и мање прецизни, тако да је Ле Верије први могао да заврши прорачун и понуди кључну информацију: предвиђање положаја непознате планете која је својом гравитацијом узроковала необично понашање Урана. На основу Ле Веријеовог дописа, 23. септембра 1846. на Берлинској опсерваторији су Јохан Гале и Хајнрих Д’Аре први посматрали нову планету која је убрзо добила име Нептун. Намерно истичем „први посматрали“, а не „открили“, пошто постоји чврст консензус да ју је открио Ле Верије, иако је није видео; позната анегдота каже да је он одбио да погледа кроз телескоп и види нову планету својим очима, са речима које греју срце сваког озбиљног теоретичара: То није потребно – ја знам да је она тамо.

(Узгред, дуго времена се одржавала историјска фикција, делимично из националистичких разлога који су и иначе извор толиких бесмислица, да су суштински Адамс и Ле Верије били подједнако „на правом путу“ и да је само срећан стицај околности омогућио Ле Веријеу да баш његово предвиђање буде емпиријски потврђено, док су Адамса његове посматрачке колеге исмејале. Данас знамо да то није случај: озбиљан детективски рад историчара астрономије, на челу са Овеном Гингеричем, показао је да су Адамсови прорачуни били далеко мање прецизни, те да би на основу њих Нептун тешко био пронађен. Насупрот предрасудама, историја науке пуна је новости, често сасвим изненађујућих!)

Прецесија Меркуровог перихела

Дакле, Ле Веријеово тријумфално откриће је не само омогућило да се оконча скандал Урановог аномалног кретања, већ је послужило и као велика потврда исправности Њутнове физике и на њој засноване небеске механике. Е сад се вратимо са далеке, ледене и тамне периферије Сунчевог система у потпуно супротну област: до најмање и Сунцу најближе планете, Меркура. Мада је Меркур био познат још древним цивилизацијама, оно што је откривено тек након проналаска телескопа, јесте да орбита Меркура, мада се грубо говорећи покорава Кеплеровим законима (ако не захтевамо сувише велику прецизност), поседује специфичну аномалију, која се технички назива (аномалном) прецесијом перихела. Као што видимо на слици, Меркур се око Сунца креће путањом која није, строго говорећи, затворена елипса како би сугерисала најједноставнија верзија Кеплерових закона, него је својеврсна розета која се никада потпуно не затвара. тако се перихел (тачка у којој је планета најближа Сунцу) лагано помера (прецесира) око Сунца. Од тога колики је овај ефекат, између осталог, зависе почеци и трајање транзита Меркура преко Сунчевог диска.

Наш стари познаник, сада најугледнији астроном Европе, Ирбен Ле Верије, објавио је 1859. године резултате своје анализе транзита Меркура преко Сунчевог диска посматраних у периоду од 1697. до 1848. године. Он је заправо овим проблем почео да се бави још много раније, почетком четрдесетих година 19. века, али га је читава афера са Ураном и слава у којој је након открића Нептуна почео да ужива, успорила у овом пројекту. Укупно годишње померање перихела је око шест угаоних секунди (отприлике једнако 1/300 привидне величине Месечевог или Сунчевог диска). Од тога, ефектима других планета у складу са класичном небеском механиком може се приписати све осим мајушног дела од око 0,4 угаоне секунде годишње; тај део (око 7%) није имао никакво објашњење. Овај ефекат је екстремно мали са становишта људског свакодневног живота, али је потпуно поуздано могао да буде измерен техникама астрономије 19. века и није било никакве сумње у његову реалност. Дакле, нови астрономски скандал био је неизбежан.

У таквој ситуацији, шта је могло бити природније него поново применити рецепт који је већ дао тако спектакуларне резултате 13 година раније? Мора бити да неко ново, непознато тело ремети путању Меркура и изазива померање његовог перихела. Ово тело се мора налазити ближе Сунцу од Меркура, и Ле Верије је предложио за хипотетичну девету (у то време) планету име Вулкан, по римском божанству ватре, што се чинило адекватним за тело на коме свакако, због екстремне близине Сунцу, морају владати огромне температуре.

И гле чуда – на „откриће“ се није дуго чекало – свега неколико месеци након објављивања Ле Веријеове студије, крајем 1859. на његову адресу стигло је писмо лекара и аматерског астронома Едмона Лескарбоа, који је тврдио како је, посматрајући Сунчеве пеге својим рефрактором пречника 10 цм, открио тамну пегу која се лагано кретала преко Сунчевог диска, у чему је препознао транзит. Пошто су астрономске таблице (тзв. ефемериде) јасно говориле да то не може бити транзит ни Венере ни Меркура, морао је, Лескарбо закључује, припадати још неоткривеном телу ближем Сунцу од Земље – што је могао бити једино Ле Веријеов Вулкан!

По пријему писма, Ле Верије је поступио крајње озбиљно: ненајављен је сео у воз и отпутовао до села у којем је Лескарбо живео да би из прве руке чуо све о наводном открићу и проценио озбиљност овог аматера. Оно што је чуо уверило га је да је Лескарбо одиста угледао нову планету – већ другог дана нове, 1860. године, Ле Верије објављује задивљеној француској Академији постојање Вулкана, а Лескарбо не само што ускоро добија орден Легије части, већ улази на велика врата у историју астрономије… или се бар тако чинило. Ле Верије накнадно открива и читав низ других до тада необјашњених транзита преко Сунчевог диска, које приписује Вулкану, чија је орбита лежала на свега 21 милион километара од Сунца и који је, према његовим прорачунима, био веома мала планета, са свега 1/17 масе Меркура. С времена на време, неколико других посматрача је јављало да је угледало Вулкан, било директно поред Сунца, било као тамну мрљу у транзиту преко Сунчевог диска. До краја живота – умро је 1877. године – Ле Верије је био потпуно убеђен у реалност Вулкана, а према томе и још једну велику победу Њутнове небеске механике. Чини се несумњивим да је и његова сасвим људска таштина играла у овом извесну улогу: шта има лепше од открића нове планете – сем ако то није откриће две нове планете? Последњи крик Вулкана десио се годину дана након Ле Веријеове смрти, кад су амерички астрономи Вотсон и Свифт објавили да су током тоталног помрачења Сунца од 29. јула 1878. независно један од другог угледали мало тело око 3 угаона степена удаљено од Сунчевог диска.

Након тога – ништа.

Ниједан озбиљан телескоп није, након 1878, открио било шта сагласно са постојањем Вулкана. Нити је иједно посматрање икада успело да на фотографској плочи или, у новије време, CCD детектору, „ухвати“ загонетну интра-меркурску планету. Чак ни мали објекти, астероиди или комете, нису пронађени унутар Меркурове орбите, а камоли крупнији објекат попут Вулкана. Савремени сателити који посматрају Сунце у дугачким временским размацима, попут SOHO-а или пара Насиних сонди под заједничким називом STEREO, лансираних 2006. године, нису детектовали никакво тело у близини Сунца. Али већ почетком 20. века, постало је јасно да Вулкан једноставно не постоји, нити је икада постојао. Оно што је заварало многе посматраче – нарочито оне који су знали за Ле Веријеово предвиђање – јесте или расејање Сунчеве светлости на оптици телескопа, што је неизбежно када се посматра било шта на малој угаоној даљини од наше звезде, или, у случају транзита, бројне и често конфузне Сунчеве пеге. Али, шта онда изазива необјашњиво кретање Меркура?

Испоставља се да је овде био у питању теоријски скандал, са далеко важнијим последицама чак и од открића читавих нових планета у Сунчевом систему: објашњење аномалне прецесије Меркуровог перихела могло се добити само новом теоријом гравитације. Њу је 1915. године понудио млади немачки физичар Алберт Ајнштајн под именом опште теорије релативности. Као што добро знамо, нова и револуционарна теорија гравитације успела је да објасни не само аномално кретање Меркуровог перихела, већ и огроман скуп других астрономских и геофизичких посматрања, те је довела до предвиђања нових и спектакуларних феномена, попут гравитационих сочива и црних рупа. Данас је општа релативност ушла и у домен инжењерских примена, јер се увелико користи за GPS и друге системе глобалног позиционирања са високом прецизношћу. Општа релативност описује гравитацију као закривљење просторвремена, а њено одступање од Њутнове теорије постаје видљиво само код веома јаких гравитационих поља. Пошто је Меркур најближа планета Сунцу, он се налази најдубље унутар Сунчевог гравитационог поља и стога се релативистички ефекти, попут прецесије перихела, код њега манифестују далеко снажније него код било ког другог објекта у нашем планетском систему. Тиме је загонетка била решена.

Укратко, што је функционисало у случају Нептуна – постојање невидљиве материје која делује својом гравитационом силом на видљива тела – није се показало успешним у случају Вулкана. И то није само контингентна чињеница историје науке. То је много више од тога: само један, боље проучен, од бројних примера да наивна гледања на науку као неку врсту процедуралне, алгоритамске делатности у којој постоји добар „рецепт“ за било шта. Ако се само будемо придржавали рецепта, стићи ћемо свакако до великих открића, каже картонска верзија науке. Нажалост (или на срећу, бар нас који ценимо ствари као што су интуиција, машта, инспирација и сл.), картонска верзија је лажна верзија. Чак и у рукама једног истог – и веома способног – човека, као што се види на примеру Ле Веријеа, рецепт који ради у једном случају, потпуно ће омашити у другом. Нити се може унапред знати да ли ће нека експланаторна стратегија бити успешна, нити се њен успех може и приближно оценити без дубоког увида у саму проблемску ситуацију, како би то рекао велики Карл Попер. Нема пречица, опробаних рецепата нити било каквог другог „краљевског пута“ у науку, како је према легенди Еуклид одговорио краљу Птоломеју кад се овај жалио да му је геометрија сувише тешка. Једино увидом у сваки појединачни проблем настаје истинско здање науке, никаква катедрала, никаква помпезна палата, већ често импровизована, често склепана конструкција – али која не само да издржава векове и културе него и расте са временом. Све остало је картон, претерано поједностављивање и помодна таштина.

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs