У науці, як і в житті, зазвичай доводиться помилятися знову і знову, перш ніж ви знайдете правду. Почасти це проявляється коли ви намагаєтеся зробити щось вперше; ніхто ж не народжується експертом в певній справі. Нам доводиться напрацьовувати потужне підставу - інструментарій для вирішення проблем, якщо можна так висловитися - перш ніж можна буде зробити щось новеньке або складне. І все одно завжди будуть кордони нашого можливого успіху. Не те щоб ми були в цьому винні; це життя таке. І це аж ніяк не применшує наш успіх; це наше найбільше досягнення як людської істоти.
Коли ми відкриваємо новий грунт, осягаємо щось новеньке в науці і розширюємо свій кругозір, це йде на користь всьому людству. І навіть найбільший геній всіх часів Альберт Ейнштейн робив колосальні помилки на шляху до правди. Перед вами чотири приклади його великих наукових помилок.
Принаймні так звучить легенда. Правда може злегка розхитати ваше ставлення до Ейнштейна, але вона така: Ейнштейн зміг вивести E = mc 2 тільки для частки в стані повного спокою. Незважаючи на те, що він винайшов спеціальну теорію відносності - засновану на принципі того, що закони фізики незалежні від системи відліку спостерігача - формулювання Ейнштейна не враховувала, як енергія працює для частинки в русі. Іншими словами, E = mc 2 в описі Ейнштейна була залежна від системи відліку! І тільки через шість років Макс фон Лауе вніс важливу поправку, показавши помилку в роботі Ейнштейна: потрібно позбутися від ідеї кінетичної енергії. Замість цього тепер ми говоримо про загальну релятивістської енергії, де традиційна кінетична енергія - KE = 1 / 2mv 2 - може виникати тільки в нерелятивістському межі. Ейнштейн допускав подібні помилки у всіх семи своїх диференціювання E = mc 2 протягом усього життя, не дивлячись на те що фон Лауе, Джозеф Лармор, Вольфганг Паулі і Філіп Ленард - все успішно отримували відношення маси / енергії без помилки Ейнштейна.
2. Ейнштейн додав космологічну постійну Λ в загальну теорію відносності, щоб зберегти Всесвіт нерухомою. Загальна теорія відносності - прекрасна, елегантна і потужна теорія - змінила наше уявлення про Всесвіт. Замість Всесвіту, в якій сила тяжіння була миттєвою, що притягає силою між двома масами, розташованими в фіксованих точках простору, присутність матерії і енергії - у всіх їх формах - впливає і визначає кривизну простору-часу. Щільність і тиск повної суми всіх форм енергії у Всесвіті грає роль, від часток до випромінювання, від темної матерії до енергії поля. Але це відношення не сподобалося Ейнштейну, тому він його змінив.
Річ у тім, Ейнштейн раптом виявив, що Всесвіт, повна речовини і випромінювання, була б нестабільною. Їй довелося б або розширюватися, або стискатися, власне, як це і відбувається. Тому він «полагодив» це відношення шляхом введення додаткового терміну - позитивної космологічної постійної - щоб точно врівноважити можливе стиснення Всесвіту. Цей «ремонт» все одно залишив Всесвіт нестабільною, оскільки трохи більше щільні регіони все одно коллапсировать б, а трохи менше щільні розширювалися б нескінченно. Якби Ейнштейн зміг встояти перед своїм спокусою, він би передбачив розширення Всесвіту ще до Фрідмана і Леметра, а може, і довів би ще до Хаббла. І хоча ми насправді повинні мати космологічні постійну в нашому Всесвіті (яку ми назвали темною енергією), мотиви Ейнштейна її залучити були абсолютно невірними і перешкодили нам додуматися до розширення Всесвіту. Помилка була неприпустимою.
3. Ейнштейн відкинув невизначену квантову природу Всесвіту. Цей пункт залишається вкрай спірним, перш за все завдяки завзятості Ейнштейна в цьому питанні. У класичній фізиці, на кшталт ньютонівської гравітації, максвелловскую електромагнетизмі і навіть загальної теорії відносності, теорії є детермінованими. Якщо ви назвете початкові позиції і імпульси всіх часток у Всесвіті, вчений може - заручившись достатньою обчислювальною потужністю - сказати вам, як вони будуть розвиватися, рухатися і де опиняться через певний час. Але в квантовій механіці не тільки існують величини, які не можна дізнатися заздалегідь, до цієї теорії також притаманний фундаментальний індетермінізм.
Чим краще ви вимірюєте і визначаєте положення частинки, тим гірше ви знаєте її імпульс. Чим коротше термін життя частинки, тим більш невизначеною за своєю суттю є її енергія спокою (тобто маса). А якщо виміряти її спін в одному напрямку, ви таким чином знищите знання про інших двох. Але замість того, щоб прийняти ці самоочевидні факти і спробувати переосмислити, як ми в основному бачимо кванти, що становлять Всесвіт, Ейнштейн наполягав на тому, щоб бачити їх у детермінованому сенсі і робити акцент на прихованих змінних. Можливо, завдяки завзятості Ейнштейна багато фізиків довгий час не могли повірити в те, що потрібно змінити наше ставлення до кванту енергії.
4. Ейнштейн дотримувався свого невірного підходу до уніфікації до самої смерті, незважаючи на незаперечні докази того, що це марно. Уніфікація в науці як ідея народилася задовго до Ейнштейна. В її основі лежить ідея про те, що всю природу можна пояснити простим набором правил або параметрів; сила такої теорії в її простоті. Закон Кулона, закон Гаусса, закон Фарадея і постійні магніти можна пояснити в одних рамках: електромагнетизм Максвелла. Рух земних і небесних тіл вперше пояснила гравітація Ньютона, а потім і загальна теорія відносності Ейнштейна. Але Ейнштейн хотів рухатися далі і намагався об'єднати гравітацію і електромагнетизм. У 1920-х роках був досягнутий певний прогрес, і Ейнштейн хотів продовжувати рухати його в наступні 30 років.
Але експерименти виявили деякі істотно нові правила, які Ейнштейш сумарно проігнорував у своєму наполегливому прагненні об'єднати ці дві сили. Слабкі і сильні взаємодії підкоряються таким же квантовим правилам електромагнетизму, і переклад цих теорій на квантовий мову привів до об'єднання, відомому як Стандартна модель. Але Ейнштейн ніколи не йшов цими стежками і навіть не намагався включити ядерні взаємодії; він застряг в гравітації і електромагнетизмі, навіть коли мала місце були інші докази. Доказів Ейнштейну було недостатньо. Як сказав Оппенгейер:
«Під кінець свого життя Ейнштейн не зробив нічого доброго. Він повернувся спиною до експериментів, щоб ... усвідомити єдність знання ».
Навіть генії часто помиляються. І це повинно служити нагадуванням нам всім, що помилки це норма; немає нічого ганебного в тому, щоб вчитися на своїх помилках, адже тільки так і збираються знання.