בפוסט הקודם כתבתי אודות הפנטה-קווארק (פנטאקווארק). בקיצור: ב-2003 פורסם מאמר של קבוצה יפנית שבו נטען כי חלקיק חדש התגלה - הפנטה-קווארק. לאחר מכן תשע קבוצות תמכו בגילוי החדש בעזרת ניסויים נוספים. הניסויים הללו נערכו במאיצי חלקיקים אחרים, כך שלא סביר שהייתה כאן הטיה עקב מכשור לא תקין או עקב רמאות מכוונת. אולם, במקביל, מספר קבוצות אחרות קיבלו תוצאות שלילית ולא מצאו את הפנטה-קווארק. בשלב זה נחלקה קהילת החלקיקאים (פיזיקאים של חלקיקים) בין המצדדים בפנטה-קווארק ובין הטוענים כי הוא לא קיים, או לכל הפחות לא התגלה עד עתה. בשנת 2005 החלה הכף לנטות לעבר השוללים את תקפות הגילוי, וקיומו של החלקיק הוטל בספק רב. בסופו של דבר, האוסף הגדול של התוצאות השליליות שכנע את מרבית חברי הקהילה שהחלקיק לא קיים, ואם נותרו עדיין כאלו שחושבים אחרת, הם לא מעיזים לומר זאת בגלוי.
שני דברים מעניינים אותי במיוחד בסיפור הזה:
1. כיצד מצאו עשר קבוצות חלקיק שאינו קיים?
2. מתי תאוריה נחשבת לתקפה ומתי היא מופרכת?
בקשר לשאלה הראשונה, ברור לי שהפיזיקאים פרסמו את מה שהם מצאו כשניתחו את התוצאות ולא רימו במתכוון. הבושה בגילוי חלקיק שאינו קיים היא גדולה. קרוב לוודאי שההסבר נעוץ בהטיית הנסיין: מדענים שמחפשים משהו מסוים עלולים לפרש את התוצאות בצורה שגויה לטובת התוצאה שאותה הם קיוו לגלות. ההטיה הזו נפוצה יותר ממה שחושבים, במיוחד כשכמות הנתונים קטנה, ועל מנת להתגבר עליה יש צורך במשנה זהירות. כשמדובר בגילוי ראשוני קיימת בעיה מיוחדת: השתהות בפרסום לצורך בדיקה נוספת עלולה להעניק את הבכורה למתחרים. ובכל זאת יש לי עדיין בעיה להבין את מה שקרה, משום שהחשש מהמתחרים מסביר אולי את התנהגות היפנים, אבל מה לגבי תשע הקבוצות האחרות? האם הן העדיפו "להשתתף בחגיגה" של הגילוי החדש במקום לנסות להפריך את הגילוי של המתחרים? אני משער שההתאמה המושלמת בין תכונות החלקיק החדש למודל שהוצע ב-1997 השפיעה עליהן. ההתאמה גרמה לרבים לקבל את הפרסום הראשוני ללא עוררין, ובאווירה שנוצרה היה צריך אומץ לומר שלא היה שם גילוי. להגנתן של הקבוצות אני יכול לומר ששיטות הניתוח בתחום הזה אינן פשוטות, והמהימנות שלהן נמוכה כשכמות הנתונים קטנה מאוד.
לגבי השאלה השנייה, מובן לי שהגדרת הרגע שבו תאוריה מפסיקה להיות תקפה אינה פשוטה. פילוסוף המדע קרל פופר טען שתאוריה מדעית צריכה להיות ניתנת להפרכה באמצעות ניסויים. הוא הוסיף וטען שהמדע מתקדם מתאוריה אחת לאחרת באמצעות הפרכה ניסיונית של תאוריות ישנות. אין ספק שלהפרכה של תאוריות יש תפקיד חשוב בהתפתחות המדע, אבל לפעמים המצב מורכב יותר, ויש גורמים חברתיים פנימיים שמשפיעים על הקהילה המדעית. כך למשל, ייתכן שתאוריה מצליחה לעמוד במספר גדול של ניסויים, אך נכשלת בניסוי אחד בלבד, או בניסויים בודדים. במקרה כזה התאוריה לא תיזנח לחלוטין - המדענים ינסו למצוא תאוריה כוללת יותר שתכיל את התאוריה שנכשלה ותצליח להסביר מדוע היא נכשלה במקרים אלו. המודל הסטנדרטי של החלקיקים הוא דוגמה לתאוריה כזו. הוא עבר בהצלחה אלפי ניסויים, אך נכשל באחד (גילוי מסה גדולה מאפס של חלקיקי נייטרינו). על פי פופר היינו צריכים לזרוק את המודל הסטנדרטי לפח, אבל זה לא קורה ולא יקרה. החלקיקאים מנסים למצוא תאוריה כללית יותר שהמודל הסטנדרטי יהיה קירוב שלה. המקרה של הפנטה-קווארק שייך לקטגוריה אחרת. הפיזיקאים היו במבוכה כשמספר ניסויים תמכו בתאוריה ואילו ניסויים אחרים הפריכו אותה. הם חיכו לתוצאות נוספות על מנת להכריע, ואלו אכן הגיעו והיטו את הכף נגד הפנטה-קווארק. גם כאן המדענים לא הלכו בעקבות פופר ולא הסתפקו בניסוי אחד על מנת להפריך את התאוריה. היה להם מובן שתוצאות של ניסויים עלולות להיות שגויות ושקיימות הטיות פסיכולוגיות.
בשני הפוסטים הבאים אעסוק בהיבטים נוספים של שתי השאלות שהעליתי ואעשה זאת באמצעות שני אירועים מחיי.
שני דברים מעניינים אותי במיוחד בסיפור הזה:
1. כיצד מצאו עשר קבוצות חלקיק שאינו קיים?
2. מתי תאוריה נחשבת לתקפה ומתי היא מופרכת?
בקשר לשאלה הראשונה, ברור לי שהפיזיקאים פרסמו את מה שהם מצאו כשניתחו את התוצאות ולא רימו במתכוון. הבושה בגילוי חלקיק שאינו קיים היא גדולה. קרוב לוודאי שההסבר נעוץ בהטיית הנסיין: מדענים שמחפשים משהו מסוים עלולים לפרש את התוצאות בצורה שגויה לטובת התוצאה שאותה הם קיוו לגלות. ההטיה הזו נפוצה יותר ממה שחושבים, במיוחד כשכמות הנתונים קטנה, ועל מנת להתגבר עליה יש צורך במשנה זהירות. כשמדובר בגילוי ראשוני קיימת בעיה מיוחדת: השתהות בפרסום לצורך בדיקה נוספת עלולה להעניק את הבכורה למתחרים. ובכל זאת יש לי עדיין בעיה להבין את מה שקרה, משום שהחשש מהמתחרים מסביר אולי את התנהגות היפנים, אבל מה לגבי תשע הקבוצות האחרות? האם הן העדיפו "להשתתף בחגיגה" של הגילוי החדש במקום לנסות להפריך את הגילוי של המתחרים? אני משער שההתאמה המושלמת בין תכונות החלקיק החדש למודל שהוצע ב-1997 השפיעה עליהן. ההתאמה גרמה לרבים לקבל את הפרסום הראשוני ללא עוררין, ובאווירה שנוצרה היה צריך אומץ לומר שלא היה שם גילוי. להגנתן של הקבוצות אני יכול לומר ששיטות הניתוח בתחום הזה אינן פשוטות, והמהימנות שלהן נמוכה כשכמות הנתונים קטנה מאוד.
פילוסוף המדע קרל פופר
לגבי השאלה השנייה, מובן לי שהגדרת הרגע שבו תאוריה מפסיקה להיות תקפה אינה פשוטה. פילוסוף המדע קרל פופר טען שתאוריה מדעית צריכה להיות ניתנת להפרכה באמצעות ניסויים. הוא הוסיף וטען שהמדע מתקדם מתאוריה אחת לאחרת באמצעות הפרכה ניסיונית של תאוריות ישנות. אין ספק שלהפרכה של תאוריות יש תפקיד חשוב בהתפתחות המדע, אבל לפעמים המצב מורכב יותר, ויש גורמים חברתיים פנימיים שמשפיעים על הקהילה המדעית. כך למשל, ייתכן שתאוריה מצליחה לעמוד במספר גדול של ניסויים, אך נכשלת בניסוי אחד בלבד, או בניסויים בודדים. במקרה כזה התאוריה לא תיזנח לחלוטין - המדענים ינסו למצוא תאוריה כוללת יותר שתכיל את התאוריה שנכשלה ותצליח להסביר מדוע היא נכשלה במקרים אלו. המודל הסטנדרטי של החלקיקים הוא דוגמה לתאוריה כזו. הוא עבר בהצלחה אלפי ניסויים, אך נכשל באחד (גילוי מסה גדולה מאפס של חלקיקי נייטרינו). על פי פופר היינו צריכים לזרוק את המודל הסטנדרטי לפח, אבל זה לא קורה ולא יקרה. החלקיקאים מנסים למצוא תאוריה כללית יותר שהמודל הסטנדרטי יהיה קירוב שלה. המקרה של הפנטה-קווארק שייך לקטגוריה אחרת. הפיזיקאים היו במבוכה כשמספר ניסויים תמכו בתאוריה ואילו ניסויים אחרים הפריכו אותה. הם חיכו לתוצאות נוספות על מנת להכריע, ואלו אכן הגיעו והיטו את הכף נגד הפנטה-קווארק. גם כאן המדענים לא הלכו בעקבות פופר ולא הסתפקו בניסוי אחד על מנת להפריך את התאוריה. היה להם מובן שתוצאות של ניסויים עלולות להיות שגויות ושקיימות הטיות פסיכולוגיות.
בשני הפוסטים הבאים אעסוק בהיבטים נוספים של שתי השאלות שהעליתי ואעשה זאת באמצעות שני אירועים מחיי.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה