Правда и ложь в истории великих открытий - Джон Уоллер

ЗАРЯЖЕН, ЗНАЧИТ, ВИНОВЕН

В феврале 1910 года Милликен опубликовал описание своего нового метода в престижном «Философском журнале»[4]. Приняв значение e равным -4,65 x 10-10 ед. СГСЭ, он представил данные, на которых основывалась эта цифра. Стилистически эта статья выглядела очень необычно. Проведя серию экспериментов, физики обычно решают, результаты каких экспериментов учитывать, а каких — нет, ведь некоторые опыты оказываются неудачными. Есть случаи, когда полученные данные столь неожиданны, что логично объяснить их вкравшейся ошибкой. Правда, стремление понять, почему появился вдруг такой странный результат, иногда приводит к Нобелевской премии. Но чаще всего он возникает из-за того, что один из исследователей просто не сумел соблюсти выбранную методику. Вот как об этом пишет американский генетик Феодосий Добжанский[5]:

Слова Добжанского указывают на то, что исключение отдельных результатов — не обязательно порочная научная практика. Вероятность того, что вместе с водой выплеснут и ребенка, очень мала. Тем не менее ученые редко признаются в том, что подвергают результаты исследований определенной селекции. Большинство из них инстинктивно делают вид, будто они честно идут туда, куда ведут результаты их опытов. По крайней мере, в своей первой статье Милликен выглядел явным исключением из общего числа и производил впечатление очень простодушного человека: он описывал все свои опыты, отмечая каждый эксперимент одной, двумя или тремя звездочками в зависимости от того, насколько удачно, по его мнению, тот прошел. Его расчеты среднего значения е включали дифференциальное статистическое взвешивание в зависимости от того, сколько звезд получил эксперимент.

Получается, что из самых лучших побуждений Милликен публично признавался в некоторой фальсификации полученных им результатов. Его нельзя обвинить в нечестности, поскольку он ничего не скрывал. Просто эксперименты с конденсационной камерой настолько технически сложны, что такие откровения вполне оправданны. Но в науке ни тогда, ни сейчас не принято допускать подобную откровенность. Один абзац особенно вызывал чувство неловкости у читателей. Объясняя, почему он включил несколько оценочных значений e, полученных во время неудачных экспериментов, он делает почти театральную ремарку: «Я бы ими, конечно, пренебрег, если бы они не согласовывались с результатами других наблюдений». Дальше он объяснял, на каких основаниях полностью исключил результаты семи экспериментов. В одном месте он писал: «Я исключил одно сомнительное и не повторившееся наблюдение явно заряженной капли, которое давало величину заряда электрона на 30 % ниже окончательно выведенного значения». В этом нельзя не увидеть привлекательного простодушия, но получается, что Милликен плохо понимал связь, которая существует между научными результатами и научными выводами.

КРИТИКА ФЕЛИКСА ЭРЕНХАФТА

Как рассказывает философ и историк науки Джеральд Холтон, Роберт Милликен весьма темпераментно относился к интерпретации своих результатов. Хотя время и показало его правоту, эксперименты, сделавшие ему имя, стали неоспоримыми только после того, как появились подтверждения в смежных областях науки. Субъективность подхода, используемого Милликеном, можно прекрасно проиллюстрировать, обратившись к работам одного из его яростных критиков, австрийского физика Феликса Эренхафта (1879–1952). Он скрупулезно опровергал результаты Милликена, показывая, как легко их трактовать в пользу теории его противников.

Эренхафт приступил к изучению природы электричества, будучи убежденным сторонником атомной теории. В 1909 году он даже утверждал, что его собственная оценка величины e намного точнее той, что получил Милликен. Но к 1910 году Эренхафт произвел странный и впечатляющий кульбит.

Наблюдая за движением маленьких частиц металла и папиросного дыма в микроскоп, он стал утверждать, что следует признать малые величины е, полученные Милликеном. Его собственные эксперименты дали значение e в диапазоне от -7,53 x 10-10 до -1,38 x 10-10 ед. СГСЭ, причем такой разброс, как он полагал, отражает реальность. Подвергнув уничтожающей критике «гипотезы и корректировки» Милликена, Эренхафт в 1910 году объявил, что имеющиеся данные говорят в пользу либо теории «субэлектронов» (частиц меньше электрона), либо альтернативной теории, рассматривающей электричество как возмущения эфира. Согласно Эренхафту, дальше было бессмысленно «придерживаться фундаментальной гипотезы теории электронов». По сути, субэлектроны, которые, как считал Эренхафт, ему удалось открыть, были результатом слабости его метода, однако это выяснилось только несколько лет спустя. А тогда, в 1910 году, лишь безграничная вера Милликена в атомную теорию строения вещества не позволила ему опустить руки и продолжить эксперименты, невзирая на нападки Эренхафта.

Непредвзятость Милликена позволила ему не перейти в глухую оборону, а увидеть благодаря критике Эренхафта собственные ошибки. Статья, опубликованная в сентябре 1910 года в журнале «Science», показывает, что он, по-прежнему придерживаясь электронной теории, не забывал совершенствовать свой метод: теперь он использовал вместо воды капельки неиспаряющегося масла. «Новый метод, — восторженно писал он, — свободен от всех сомнительных теоретических предположений, и его ценность может оценить любой прохожий».

Тремя годами позже, в 1913 году, статья Милликена в журнале «Physical Review» показала, что его научное суперэго никуда не делось. В опубликованном им отчете утверждалось, что ошибка при измерении e не превышает 5 %. Кроме того, он писал: «Это не специально выбранная группа капель, а репрезентативное представление всех капель, над которыми велись эксперименты в течение 60 дней». Однако его личные лабораторные записи говорят об обратном. Когда 70 лет спустя Джеральд Холтон стал их внимательно изучать, оказалось, что вместо того, чтобы признаться в игнорировании плохих, неудачных экспериментов, Милликен впал в противоположную крайность, утверждая, что у него таковых вообще не было.

ЕЩЕ О МАНИПУЛЯЦИЯХ МИЛЛИКЕНА

Реальный процесс отбора, который претерпевали данные Милликена, становится ясным, когда читаешь его замечания относительно разных экспериментов. В декабре 1911 года он писал: «Это почти то, что нужно, и лучшее из того, что у меня получалось!»; в феврале 1912 года: «То, что нужно» и «Опубликовать этот прекрасный эксперимент»; в марте того же года: «Опубликовать это обязательно. Прекрасно!» — а потом: «Много ошибок: не использовать!» — и уже в апреле: «Идеально, опубликовать», «Работать не будет», «Слишком большие значения — на 1,5 %», «…на 1 % меньше», и «Слишком большое значение e — на 1,25 %». В серии экспериментов, поставленных сразу после Рождества 1911 года, он получил величину e за пределами ожидаемого предела погрешности. В дневнике он сухо записывает: «e = 4,98, это означает, что была не капля масла [а пылинка]». Похоже, Милликен использует слово «красивый» по отношению к эксперименту довольно формально: он получает каплю, быстро рассчитывает e и записывает, будет он публиковать этот эксперимент или нет. Дневники Милликена показывают, что, вместо того, чтобы опубликовать результаты всех экспериментов, проведенных за 60 дней, он в статье рассмотрел только треть: 117 измерений из 175 вообще не упомянуты. В 1917 году в своей книге «Электрон» он пошел еще дальше, утверждая, что капли, о которых сообщалось в его статье, «представляют все исследованные за 60 дней, и ни одна капля не забыта».