‏הצגת רשומות עם תוויות פילוסופיה. הצג את כל הרשומות
‏הצגת רשומות עם תוויות פילוסופיה. הצג את כל הרשומות

יום שני, 26 באוקטובר 2009

האם הטבע מונע את פתיחת מאיץ ה-LHC?

ארבעה מיילים חיכו לי הבוקר בתיבת הדואר האלקטרוני. כולם הפנו אותי לכתבה אודות ה-LHC שהופיעה היום באתר של הארץ. את הרעיון המוזר שמופיע בכתבה שמעתי כבר לפני זמן מה. הוא התפרסם לראשונה לפני שנתיים על ידי נילסן הדני ונינומיה היפני, ולאחרונה החל לתפוס כותרות בעקבות הופעת מאמר נוסף פרי עטם. הסיפור הגיע לעיתונות הישראלית באיחור אופייני של כמה ימים. אני סבור שיש מקום לפרסם רעיונות כאלו, אפילו אם הם נראים מטורפים במבט ראשון, אבל צריך להקפיד על כלל חשוב - אם הרעיון מוזר ולא מקובל, יש לפרסם תגובה של המתנגדים ולעמת אותו עם הגישה הרווחת. במקרה הנוכחי, רוב רובם של הפיזיקאים דוחים את הרעיונות של נילסן ונינומיה מכל וכל.

התקלות בפתיחת מאיץ ה-LHC הממוקם על גבול שווייץ-צרפת גורמות לשני פיזיקאים לחשוד שיש יד מכוונת שמונעת את פתיחת הניסוי וגילוי חלקיקים חדשים

ובכן, מה אומרים שני הפיזיקאים? הם טוענים שצירוף של תקלות בפתיחת מאיץ ה-LHC, כמו גם ביטול הפרויקט האמריקאי SSC, לפני למעלה מעשור, אינם יד המקרה. לטענתם, ייתכן שהטבע, או יישות אחרת, מונעים מהאנושות לייצר חלקיקים חדשים, דוגמת בוזוני היגס. הם מציעים להגריל מספר אקראי ובהתאם לתוצאה להחליט אם לפתוח את המאיץ או לא. לטענתם, זו תהיה בדיקה אם יש השפעה של העתיד על ההווה. כך למשל, הם מציעים שאם בהגרלה של מספר בין 0 ל-1 יתקבל מספר קטן מחמש מיליוניות, יש לעצור את הפרויקט ולא להפעיל את ה-LHC.

אני מתקשה להבין כיצד הם הגיעו למסקנה שיש כאן אוסף לא סביר של תקלות. ראשית, כמות התקלות אינה יוצאת דופן, ושנית כל פרויקט גדול נתקל בבעיות, חלקן כאלה שניתן לצפות ועל ידי הקפדה על הנהלים למנוע אותן, וחלקן כאלה שקשה לצפות. בכל אופן, יש להיזהר כאן מחוק המספרים הקטנים - הכמות הקטנה של התקלות לא יכולה להצביע על מגמה כללית, או במילים אחרות אין ראיות סטטיסטיות לטענה כאילו התקלות בפתיחת ה-LHC וביטולו של הפרויקט האמריקאי מקורן ביד מכוונת.

כעת לנקודה נוספת הקשורה להיסטוריה של הפיזיקה. במהלך המאה ה-20 התגלה מספר גדול של חלקיקים. אם היה כוח נסתר שמנע גילוי של חלקיקים, הרי שהוא באמת היה נסתר, משום שפיזיקת החלקיקים היא אחד הענפים המצליחים בפיזיקה בכל הקשור לתגליות ניסיוניות. בוזון היגס לא אמור להיות יוצא דופן. זהו חלקיק כשאר החלקיקים, שאם יתגלה יעזור לנו בהבנה טובה יותר של תמונת חלקיקי היסוד ("המודל הסטנדרטי של החלקיקים") ואם לא יתגלה נצטרך לעמול קשה על מנת למצוא הסבר מניח את הדעת לתמונה הנוכחית. הכינוי שהודבק לו בשנות ה-90, "החלקיק האלוהי", אינו מוצא חן בעיני - אין שום קשר בין בוזון היגס ובין אלוהים והוא יוצר תחושה כאילו יש רעיונות דתיים במדע המודרני, בעוד שבפועל מדע ודת הם דברים שונים ורחוקים, לפחות לפי השקפתי.

בחזרה לבוזון היגס - אם הוא קיים, אז כשאר החלקיקים הוא נוצר ונעלם סביבנו באופן ספונטני מאז ומעולם, רק שלא ניתן לגלות אותו בצורה כזו. חלקיקים שנוצרים ונעלמים באופן ספונטני, נקראים חלקיקים וירטואליים, ויש הרבה ראיות לקיומם, למשל אפקט קזימיר. יתרה מכך, בהנחה שבוזון היגס קיים בטבע, הרי שגם יצירה של בוזוני היגס ממשיים מתרחשת כל העת, משום שהאנרגיות שאליהן יגיע ה-LHC אינן נדירות ביקום. כך למשל, חלק קטן מחלקיקי הקרינה הקוסמית שפוגעים באופן קבוע באטמוספרה של כדור הארץ מגיעים לאנרגיה כזו. כלומר, ייתכן שבוזוני היגס נוצרים כל העת ואפילו פוגעים בכדור הארץ, אלא שטרם השכלנו לגלות אותם. אגב, ניסוי שבו נוצרים חלקיקים בתנאים מבוקרים, כמו ה-LHC, הוא מקום נוח יותר לגילוי חלקיקים חדשים, וזו הסיבה לכך שתולים יותר תקווות בגילוי ההיגס במאיץ מאשר באטמוספרה.

כעת לנושא ההסתברות ששני הפיזיקאים מרבים לעסוק בו במאמרים שלהם. הם משתמשים בכלים הסתברותיים רגילים שנכונים להערכת תוצאה עתידית של ניסויים ששולט בהם עיקרון הסיבתיות. כלומר, מצב שבו אין לאירועים מהעתיד השפעה על ההווה. אולם, בפועל הם משתמשים בכלים אלו לניתוח תופעות לא-סיבתיות, שלמענן יש צורך בכלים אחרים, וככל שידוע לי לא פותחו כלים כאלו עד כה.

ולסיום, הרעיון להגריל מספר ולהחליט לפיו אם לפתוח את המאיץ או לא אינו קשור לפיזיקה אלא לקבלת החלטות. בעיני הוא נראה מגוחך: מדוע הם סבורים שאותה יישות שרוצה למנוע מאיתנו את גילוי בוזון היגס תעשה זאת דווקא אל ידי התערבות בהגרלה של נילסן ונינומיה? אולי היישות המופלאה הזו תעשה זאת בדרך אחרת, למשל על ידי החלטת בית משפט, התפטרות של כל עובדי CERN או אפילו באמצעות מגפה כלל-עולמית? במילים אחרות - אם נכנסתם לעולם המסקרן של השפעת העתיד על ההווה אל תצפו שתופעות יתרחשו כפי שאתם צופים אותן.

ואם לחזור להגיון הפשוט - אני מקווה שהדגם של קבלת החלטות לפי הגרלת מספרים לא יתקבל. אולי במקרה בודד אין כמעט סכנה, אבל לאורך זמן עלולות להתקבל, מדי פעם, החלטות מסוכנות ומוטעות לחלוטין. אני אישית שומר את הקוביות שלי למשחק השש-בש.

יום שני, 23 בפברואר 2009

איך פופר עזר לי להתחמק מסיאנס

בפוסט הקודם סיפרתי על גישתו של קרל פופר למדע. הוא טען שתאוריה יכולה להיחשב לתאוריה מדעית רק אם היא ניתנת להפרכה באמצעות ניסויים. ניתן להדגים גישה זו בעזרת תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין. אחת התחזיות של תורת היחסות נוגעת להתעקמות מסלול קרני האור ליד עצם מסיבי, דוגמת השמש. תחזית זו נבדקה לראשונה על ידי ארתור אדינגטון בעת ליקוי חמה ב-1919. בשעת ליקוי חמה, השמש מוסתרת ולכן ניתן לראות כוכבים שנמצאים כמעט באותו כיוון, ממש בסמוך לה. הוא מדד את מיקומם של כמה כוכבים כאלו ומצא סטייה יחסית למיקומם הרגיל, כשאינם נמצאים בסמוך לשמש על כיפת השמיים.

 ליקוי החמה שצפה בו אדינגטון בשנת 1919 ואשר סיפק אישוש ראשוני לתורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין

יש לומר שכיום המדידות של אדינגטון שנויות במחלוקת, משום שהוא לא לקח בחשבון חלק מהתצלומים, כאלו שנעשו בעזרת הטלסקופ הראשי שלו, וזאת בטענה שהמיקוד של הטלסקופ לא היה תקין. אולם, לענייננו זו לא הנקודה המרכזית, מה עוד שהתחזית קיבלה אישושים רבים נוספים לאורך השנים. הנקודה החשובה מבחינת גישתו של פופר למדע היא שתורת היחסות היא תורה מדעית משום שהיא ניתנת להפרכה בעזרת ניסויים. אמונה דתית, לעומת זאת, לא ניתנת להפרכה, ועל כן היא שייכת לקטגוריה אחרת - תורות לא-מדעיות שלא ניתן להפריך אותן או לאשש את נכונותן בעזרת ניסויים.

במאמר מוסגר אומר שהיחס שלי כלפי הדת הוא מורכב. אינני אדם מאמין אך גם אינני אתאיסט. הייתי מגדיר את עצמי כאגנוסטיקן. אני מתייחס לדת המופשטת בכבוד, בעיקר מטעמים רגשיים ומטעמי כיבוד מסורת. אמנם איני מנהל אורח חיים דתי, אך נושאי דת מעניינים אותי, ולעתים קרובות למדי אני מעיין בתנ"ך ובגמרא. עם זאת, אני רחוק מאוד מאמונה בתופעות על-טבעיות, ואני משוכנע שיש להן הסבר מדעי.

לפני שנים התיידדתי עם בחור דתי. יום אחד השיחה שלנו גלשה לענייני אמונה. כשאמרתי לו שדת אינה ניתנת להוכחה הוא ביקש ממני לבוא לסיאנס על מנת שיוכל להוכיח לי את נכונותה של הדת בצורה מדעית. היום אני יודע שהיחס של היהדות כלפי מאגיה הוא שלילי בעיקרו, אבל אז לא ידעתי זאת. מצד אחד לא רציתי להפסיד בוויכוח, אך מצד שני לא היה לי זמן ולא היה לי רצון להגיע לאותו סיאנס שממילא לא היה מוכיח לי כלום.

בתגובה להזמנה עניתי לו: "אשמח לבוא, אבל אעשה זאת בתנאי אחד - אם הסיאנס יכשל אתה תפסיק להאמין ותעזוב את הדת". בעצם הצבתי בפניו מבחן פופריאני על מנת לבדוק אם הוא אכן מתייחס לדת כתאוריה מדעית, כלומר תאוריה הניתנת להפרכה. הבחור חשב כמה דקות ובסופו של דבר אמר: "אתה יודע מה - אני מעדיף שלא תבוא". הבנתי שהאמונה שלו עמוקה והוא לא רוצה להעמיד אותה למבחן אמפירי דרך הצלחה או כישלון של סיאנס זה או אחר. לימים נודע לי ששני מכרים שלי חזרו בתשובה בהשפעתו.

יום שבת, 21 בפברואר 2009

פנטה-קווארק - המשך פסיכולוגי-פילוסופי

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.

 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.