Danas se publici često iz dnevnopolitičkih i dnevnomarketinških razloga nudi kartonska verzija nauke
Piše: Milan M. Ćirković
Stvar je vrlo jednostavna: ništa u stvarnoj nauci nije jednostavno. Bar ne onoliko kako koncept „jednostavnosti“ shvataju novinari, mediji i publika za koju je, nažalost, sve tačnija ocena našeg uglednog pisca Vladimira Arsenijevića kako više nije popularno koristiti složene reči i iole komplikovanije rečenice, jer vas vršnjaci (kolege, komšije, itd.) čudno gledaju i možete imati sve vrste problema u okruženju. A pošto su naši mediji (ali i brojni udžbenici, čast izuzecima) veoma humani i ne žele da vi imate problema, onda vam oni u retkim popularno-naučnim rubrikama i emisijama serviraju pojednostavljenu karikaturu nauke. Ova često potpuno nakaradna, kartonska verzija nauke izgleda lepo – kao što kartonske verzije bilo čega često izgledaju – ali nema nikakvu jačinu, realnost, autentičnost. Što sa medijskog stanovišta nije ni važno – bitno je samo da je preterano pojednostavljena i svakom lako shvatljiva.
E sad, u kartonskoj verziji nauke vlada jedan univerzalni princip: tražimo – pogodili ste! – upravo univerzalni recept za rešavanje svih problema pod kapom nebeskom. Mnogi odlaze i korak dalje i utvrđuju da je taj univerzalni recept pronađen i brkaju ga sa naučnom metodologijom, odnosno konceptom koji se često, nekad sa ironijom, nekad sa strahopoštovanjem, nekad neprijateljski, ali gotovo uvek bez razumevanja, naziva „naučnim metodom“. Ova zabluda, kojoj su kumovali logički pozitivisti, nastavlja se i proširuje kroz loše udžbenike i lošu popularnu nauku. Objasniti da je metodologija jedno, a recept ili procedura koji se slepo slede nešto sasvim drugo nije ni pedagoški jednostavno, a još manje marketinški zanimljivo; tu pomodnom infotainment-u nema mesta. Kao što su svojevremeno Napoleonovi zidari, pod budnim okom imperatorovog ministra policije Žozefa Fušea, napravili prvo drvenu verziju pariske Trijumfalne kapije da bi se iskoristila u dnevnopolitičke svrhe, a potom, kad je imperator otišao u neki od brojnih ratova, na miru završili pravu građevinu, tako se i danas publici često iz dnevnopolitičkih i dnevnomarketinških razloga nudi kartonska verzija nauke sa idejom da će se jednog lepog dana, možda u nekoj letnjoj pauzi između „važnijih“ medijskih sadržaja, predstaviti i ponešto od one prave nauke.
Razlika između kartonske i prave nauke se najlakše vidi na primerima. Jednodimenzionalni um, kojem se kartonska verzija nauke i servira, zna da poredi stvari samo duž – nije teško, zar ne? – jedne dimenzije, linearno. Entitet A ima vrednost 3, entitet B ima vrednost 6. Dakle, B je dvostruko vrednije od A. Trivijalno. Svako to može! Prednost ovakvog pogleda na svet je očigledna – naročito ako vas mrzi da previše razmišljate. Ali ako želite da saznate nešto o stvarnom funkcionisanju nauke, onda na kartonsku verziju i linearne skale možete odmah zaboraviti (kao i na većinu medijskih predstava o nauci generalno).
Šta kaže realna istorija i filozofija nauke? U ovoj belešci razmotriću samo jedan primer – koji, u stvari, čine dva spregnuta primera; ako je to suviše komplikovano, vratiti se na sam početak teksta – koji je jako dobro istorijski dokumentovan, a prelepo ilustruje glavnu poentu.
Neptun
Još od samog otkrića planete Urana, koje je učinio Vilijem Heršel u proleće 1781. godine, te određivanja njegove putanje (što je, uzgred, prvi učinio dubrovački polihistor Ruđer Bošković), bilo je jasno da njegova putanja ne odgovara savršeno predviđanjima Njutnove nebeske mehanike. Svako dalje posmatranje – a prva polovina 19. veka bila je doba ogromnog entuzijazma u posmatračkoj astronomiji i sve bolji i bolji instrumenti i sve pažljivija posmatranja su postajali dostupni – samo je potvrđivalo da se Uran ne ponaša kao što bismo očekivali na osnovu Keplerovih zakona, čak i kad se poremećaji zbog prisustva drugih planeta uzmu u obzir. Odstupanje je bilo malo, ali je definitivno bilo stvarno, te je ideja o tome da je reč o posmatračkim greškama bila brzo odbačena. Zašto se to dešava? Zašto se Uran tako čudno ponaša?
Suštinski, u takvoj situaciji postoje dve mogućnosti, od kojih nijedna nije konzervativna. Prva je pretpostaviti da postoji uticajan faktor koji niste, uprkos svim naporima, uzeli u obzir u proračunima koji vode do predviđanja; to je svojevrsni empirijski skandal. Drugi skandal je teorijski: možete pretpostaviti da su dinamički zakoni koje ste koristili kao model funkcionisanja prirode pogrešni. Nijedna mogućnost nije prijatna za konvencionalnu sliku nauke kao veselog kolaborativnog rada na sakupljanju novih zrnaca saznanja iz okeana neznanja. Sa druge strane, to što nema konzervativnog načina suočavanja sa problemima ove vrste, ne znači da su oba skandala podjednako eksplozivna. Može se mirne duše tvrditi da je empirijski skandal mnogo lakše „progutati“.
U konkretnom slučaju, empirijski skandal sastojao se u tome da nismo dobro izbrojali sve objekte koji na kretanje Urana učestvuju – mora da nam neki nedostaje, jer je suviše taman ili udaljen, ili i jedno i drugo, a on remeti putanju Urana tako da ona odstupa od njutnovskih predviđanja. Teorijski skandal bio bi u tome da sami Njutnovi zakoni nisu sasvim ispravni. To je ipak bilo neprihvatljivo za naučnike prve polovine 19. veka, te su oni krenuli drugim putem. Nezavisno jedan od drugog, Irben le Verije u Francuskoj i Džon Kouč Adams u Velikoj Britaniji dali su se na mukotrpan posao rekonstruisanja mase i orbite nevidljivog, zagonetnog tela koje remeti orbitu Urana. Danas je gotovo neshvatljivo koliko je bilo teško izračunati male perturbacije u putanji milijardama kilometara udaljene i teško vidljive planete u periodu pre elektronskih računara, pa i najjednostavnijih digitrona. Ovaj zastrašujuće težak posao je trajao više godina i mada je Adams otpočeo nešto ranije, njegovi metodi su bili manje efikasni i manje precizni, tako da je Le Verije prvi mogao da završi proračun i ponudi ključnu informaciju: predviđanje položaja nepoznate planete koja je svojom gravitacijom uzrokovala neobično ponašanje Urana. Na osnovu Le Verijeovog dopisa, 23. septembra 1846. na Berlinskoj opservatoriji su Johan Gale i Hajnrih D’Are prvi posmatrali novu planetu koja je ubrzo dobila ime Neptun. Namerno ističem „prvi posmatrali“, a ne „otkrili“, pošto postoji čvrst konsenzus da ju je otkrio Le Verije, iako je nije video; poznata anegdota kaže da je on odbio da pogleda kroz teleskop i vidi novu planetu svojim očima, sa rečima koje greju srce svakog ozbiljnog teoretičara: To nije potrebno – ja znam da je ona tamo.
(Uzgred, dugo vremena se održavala istorijska fikcija, delimično iz nacionalističkih razloga koji su i inače izvor tolikih besmislica, da su suštinski Adams i Le Verije bili podjednako „na pravom putu“ i da je samo srećan sticaj okolnosti omogućio Le Verijeu da baš njegovo predviđanje bude empirijski potvrđeno, dok su Adamsa njegove posmatračke kolege ismejale. Danas znamo da to nije slučaj: ozbiljan detektivski rad istoričara astronomije, na čelu sa Ovenom Gingeričem, pokazao je da su Adamsovi proračuni bili daleko manje precizni, te da bi na osnovu njih Neptun teško bio pronađen. Nasuprot predrasudama, istorija nauke puna je novosti, često sasvim iznenađujućih!)
Precesija Merkurovog perihela
Dakle, Le Verijeovo trijumfalno otkriće je ne samo omogućilo da se okonča skandal Uranovog anomalnog kretanja, već je poslužilo i kao velika potvrda ispravnosti Njutnove fizike i na njoj zasnovane nebeske mehanike. E sad se vratimo sa daleke, ledene i tamne periferije Sunčevog sistema u potpuno suprotnu oblast: do najmanje i Suncu najbliže planete, Merkura. Mada je Merkur bio poznat još drevnim civilizacijama, ono što je otkriveno tek nakon pronalaska teleskopa, jeste da orbita Merkura, mada se grubo govoreći pokorava Keplerovim zakonima (ako ne zahtevamo suviše veliku preciznost), poseduje specifičnu anomaliju, koja se tehnički naziva (anomalnom) precesijom perihela. Kao što vidimo na slici, Merkur se oko Sunca kreće putanjom koja nije, strogo govoreći, zatvorena elipsa kako bi sugerisala najjednostavnija verzija Keplerovih zakona, nego je svojevrsna rozeta koja se nikada potpuno ne zatvara. tako se perihel (tačka u kojoj je planeta najbliža Suncu) lagano pomera (precesira) oko Sunca. Od toga koliki je ovaj efekat, između ostalog, zavise počeci i trajanje tranzita Merkura preko Sunčevog diska.
Naš stari poznanik, sada najugledniji astronom Evrope, Irben Le Verije, objavio je 1859. godine rezultate svoje analize tranzita Merkura preko Sunčevog diska posmatranih u periodu od 1697. do 1848. godine. On je zapravo ovim problem počeo da se bavi još mnogo ranije, početkom četrdesetih godina 19. veka, ali ga je čitava afera sa Uranom i slava u kojoj je nakon otkrića Neptuna počeo da uživa, usporila u ovom projektu. Ukupno godišnje pomeranje perihela je oko šest ugaonih sekundi (otprilike jednako 1/300 prividne veličine Mesečevog ili Sunčevog diska). Od toga, efektima drugih planeta u skladu sa klasičnom nebeskom mehanikom može se pripisati sve osim majušnog dela od oko 0,4 ugaone sekunde godišnje; taj deo (oko 7%) nije imao nikakvo objašnjenje. Ovaj efekat je ekstremno mali sa stanovišta ljudskog svakodnevnog života, ali je potpuno pouzdano mogao da bude izmeren tehnikama astronomije 19. veka i nije bilo nikakve sumnje u njegovu realnost. Dakle, novi astronomski skandal bio je neizbežan.
U takvoj situaciji, šta je moglo biti prirodnije nego ponovo primeniti recept koji je već dao tako spektakularne rezultate 13 godina ranije? Mora biti da neko novo, nepoznato telo remeti putanju Merkura i izaziva pomeranje njegovog perihela. Ovo telo se mora nalaziti bliže Suncu od Merkura, i Le Verije je predložio za hipotetičnu devetu (u to vreme) planetu ime Vulkan, po rimskom božanstvu vatre, što se činilo adekvatnim za telo na kome svakako, zbog ekstremne blizine Suncu, moraju vladati ogromne temperature.
I gle čuda – na „otkriće“ se nije dugo čekalo – svega nekoliko meseci nakon objavljivanja Le Verijeove studije, krajem 1859. na njegovu adresu stiglo je pismo lekara i amaterskog astronoma Edmona Leskarboa, koji je tvrdio kako je, posmatrajući Sunčeve pege svojim refraktorom prečnika 10 cm, otkrio tamnu pegu koja se lagano kretala preko Sunčevog diska, u čemu je prepoznao tranzit. Pošto su astronomske tablice (tzv. efemeride) jasno govorile da to ne može biti tranzit ni Venere ni Merkura, morao je, Leskarbo zaključuje, pripadati još neotkrivenom telu bližem Suncu od Zemlje – što je mogao biti jedino Le Verijeov Vulkan!
Po prijemu pisma, Le Verije je postupio krajnje ozbiljno: nenajavljen je seo u voz i otputovao do sela u kojem je Leskarbo živeo da bi iz prve ruke čuo sve o navodnom otkriću i procenio ozbiljnost ovog amatera. Ono što je čuo uverilo ga je da je Leskarbo odista ugledao novu planetu – već drugog dana nove, 1860. godine, Le Verije objavljuje zadivljenoj francuskoj Akademiji postojanje Vulkana, a Leskarbo ne samo što uskoro dobija orden Legije časti, već ulazi na velika vrata u istoriju astronomije… ili se bar tako činilo. Le Verije naknadno otkriva i čitav niz drugih do tada neobjašnjenih tranzita preko Sunčevog diska, koje pripisuje Vulkanu, čija je orbita ležala na svega 21 milion kilometara od Sunca i koji je, prema njegovim proračunima, bio veoma mala planeta, sa svega 1/17 mase Merkura. S vremena na vreme, nekoliko drugih posmatrača je javljalo da je ugledalo Vulkan, bilo direktno pored Sunca, bilo kao tamnu mrlju u tranzitu preko Sunčevog diska. Do kraja života – umro je 1877. godine – Le Verije je bio potpuno ubeđen u realnost Vulkana, a prema tome i još jednu veliku pobedu Njutnove nebeske mehanike. Čini se nesumnjivim da je i njegova sasvim ljudska taština igrala u ovom izvesnu ulogu: šta ima lepše od otkrića nove planete – sem ako to nije otkriće dve nove planete? Poslednji krik Vulkana desio se godinu dana nakon Le Verijeove smrti, kad su američki astronomi Votson i Svift objavili da su tokom totalnog pomračenja Sunca od 29. jula 1878. nezavisno jedan od drugog ugledali malo telo oko 3 ugaona stepena udaljeno od Sunčevog diska.
Nakon toga – ništa.
Nijedan ozbiljan teleskop nije, nakon 1878, otkrio bilo šta saglasno sa postojanjem Vulkana. Niti je ijedno posmatranje ikada uspelo da na fotografskoj ploči ili, u novije vreme, CCD detektoru, „uhvati“ zagonetnu intra-merkursku planetu. Čak ni mali objekti, asteroidi ili komete, nisu pronađeni unutar Merkurove orbite, a kamoli krupniji objekat poput Vulkana. Savremeni sateliti koji posmatraju Sunce u dugačkim vremenskim razmacima, poput SOHO-a ili para Nasinih sondi pod zajedničkim nazivom STEREO, lansiranih 2006. godine, nisu detektovali nikakvo telo u blizini Sunca. Ali već početkom 20. veka, postalo je jasno da Vulkan jednostavno ne postoji, niti je ikada postojao. Ono što je zavaralo mnoge posmatrače – naročito one koji su znali za Le Verijeovo predviđanje – jeste ili rasejanje Sunčeve svetlosti na optici teleskopa, što je neizbežno kada se posmatra bilo šta na maloj ugaonoj daljini od naše zvezde, ili, u slučaju tranzita, brojne i često konfuzne Sunčeve pege. Ali, šta onda izaziva neobjašnjivo kretanje Merkura?
Ispostavlja se da je ovde bio u pitanju teorijski skandal, sa daleko važnijim posledicama čak i od otkrića čitavih novih planeta u Sunčevom sistemu: objašnjenje anomalne precesije Merkurovog perihela moglo se dobiti samo novom teorijom gravitacije. Nju je 1915. godine ponudio mladi nemački fizičar Albert Ajnštajn pod imenom opšte teorije relativnosti. Kao što dobro znamo, nova i revolucionarna teorija gravitacije uspela je da objasni ne samo anomalno kretanje Merkurovog perihela, već i ogroman skup drugih astronomskih i geofizičkih posmatranja, te je dovela do predviđanja novih i spektakularnih fenomena, poput gravitacionih sočiva i crnih rupa. Danas je opšta relativnost ušla i u domen inženjerskih primena, jer se uveliko koristi za GPS i druge sisteme globalnog pozicioniranja sa visokom preciznošću. Opšta relativnost opisuje gravitaciju kao zakrivljenje prostorvremena, a njeno odstupanje od Njutnove teorije postaje vidljivo samo kod veoma jakih gravitacionih polja. Pošto je Merkur najbliža planeta Suncu, on se nalazi najdublje unutar Sunčevog gravitacionog polja i stoga se relativistički efekti, poput precesije perihela, kod njega manifestuju daleko snažnije nego kod bilo kog drugog objekta u našem planetskom sistemu. Time je zagonetka bila rešena.
Ukratko, što je funkcionisalo u slučaju Neptuna – postojanje nevidljive materije koja deluje svojom gravitacionom silom na vidljiva tela – nije se pokazalo uspešnim u slučaju Vulkana. I to nije samo kontingentna činjenica istorije nauke. To je mnogo više od toga: samo jedan, bolje proučen, od brojnih primera da naivna gledanja na nauku kao neku vrstu proceduralne, algoritamske delatnosti u kojoj postoji dobar „recept“ za bilo šta. Ako se samo budemo pridržavali recepta, stići ćemo svakako do velikih otkrića, kaže kartonska verzija nauke. Nažalost (ili na sreću, bar nas koji cenimo stvari kao što su intuicija, mašta, inspiracija i sl.), kartonska verzija je lažna verzija. Čak i u rukama jednog istog – i veoma sposobnog – čoveka, kao što se vidi na primeru Le Verijea, recept koji radi u jednom slučaju, potpuno će omašiti u drugom. Niti se može unapred znati da li će neka eksplanatorna strategija biti uspešna, niti se njen uspeh može i približno oceniti bez dubokog uvida u samu problemsku situaciju, kako bi to rekao veliki Karl Poper. Nema prečica, oprobanih recepata niti bilo kakvog drugog „kraljevskog puta“ u nauku, kako je prema legendi Euklid odgovorio kralju Ptolomeju kad se ovaj žalio da mu je geometrija suviše teška. Jedino uvidom u svaki pojedinačni problem nastaje istinsko zdanje nauke, nikakva katedrala, nikakva pompezna palata, već često improvizovana, često sklepana konstrukcija – ali koja ne samo da izdržava vekove i kulture nego i raste sa vremenom. Sve ostalo je karton, preterano pojednostavljivanje i pomodna taština.