• Começa Com Um Estrondo

Por que os cientistas são tão cruéis com novas ideias?

Dois buracos negros, cada um com discos de acreção, são ilustrados aqui antes de colidirem. Com o novo anúncio do GW190521, descobrimos os buracos negros de massa mais pesados ​​já detectados em ondas gravitacionais, cruzando o limiar de 100 massas solares e revelando nosso primeiro buraco negro de massa intermediária. (MARK MYERS, ARC CENTRO DE EXCELÊNCIA PARA A DESCOBERTA DE ONDAS GRAVITACIONAIS (OZGRAV))

Exigir níveis apropriados de ceticismo e escrutínio não é crueldade, mas demonstra integridade científica e honestidade intelectual.

A cada poucos meses, uma nova manchete voará pelo mundo, alegando revolucionar uma ou mais de nossas ideias científicas mais profundas. As declarações são sempre abrangentes e revolucionárias, desde o Big Bang nunca aconteceu até essa ideia acabar com a matéria escura e a energia escura até os buracos negros não serem reais até talvez esse fenômeno astronômico inesperado seja devido a alienígenas. E, no entanto, apesar da cobertura brilhante da proposta do romance, ela mais frequentemente definha na obscuridade, atraindo pouca atenção do mainstream além de uma miríade de demissões.

Comumente, é retratado que os cientistas neste campo em particular são dogmáticos, apegados a ideias antigas e de mente fechada. Essa narrativa pode ser popular entre cientistas contrários ou aqueles que têm crenças marginais, mas pinta um quadro falso da verdade científica. Na realidade, as evidências que apoiam as teorias predominantes são esmagadoras, e as novas propostas de manchetes não são mais convincentes do que o equivalente científico de brincar na caixa de areia. Aqui estão as quatro grandes falhas que geralmente ocorrem com novas ideias e por que você nunca mais ouvirá falar sobre a maioria delas depois que elas forem apresentadas pela primeira vez.

Nosso Universo, desde o quente Big Bang até os dias atuais, passou por um enorme crescimento e evolução, e continua a fazê-lo. Embora tenhamos uma grande quantidade de evidências de matéria escura, ela realmente não faz sua presença conhecida até que muitos anos se passaram desde o Big Bang, o que significa que a matéria escura pode ter sido criada naquela época ou antes, com muitos cenários restantes. viável. (NASA/CXC/M.WEISS)

1.) Quando você trabalha, todos os dias, com o verdadeiro McCoy, você pode identificar imediatamente as falhas de um impostor . Na ciência, acumulamos um enorme corpo de conhecimento – um conjunto de dados experimentais e observacionais – e um conjunto de teorias que fornecem uma estrutura para descrever com precisão as regras que governam nossa realidade. Muitos dos resultados que obtivemos foram inicialmente bizarros e contra-intuitivos, com múltiplas possibilidades teóricas propostas para explicá-los. Com o tempo, outros experimentos e observações os reduziram, e as teorias mais bem-sucedidas com os maiores graus de validade foram as que sobreviveram.

Propostas que tentam revolucionar uma (ou mais) de nossas teorias aceitas têm um grande conjunto de obstáculos a serem superados. Em particular, devem:

• reproduzir todos os sucessos da teoria predominante,
• explicar um fenômeno com mais sucesso do que a teoria atual pode,
• e fazer novas previsões que podem ser testadas que diferem da teoria que está tentando substituir.

É muito raro que todos esses três critérios sejam atendidos. De fato, a esmagadora maioria dessas grandes propostas falha até mesmo no primeiro ponto.

A luz real do Sol (curva amarela, esquerda) versus um corpo negro perfeito (em cinza), mostrando que o Sol é mais uma série de corpos negros devido à espessura de sua fotosfera; à direita está o corpo negro perfeito da CMB conforme medido pelo satélite COBE. Observe que as barras de erro à direita são surpreendentes 400 sigma. A concordância entre teoria e observação aqui é histórica, e o pico do espectro observado determina a temperatura restante da Microondas Cósmica de Fundo: 2,73 K. (WIKIMEDIA COMMONS USER SCH (L); COBE/FIRAS, NASA / JPL-CALTECH (R ))

Tentativas de explicar o Universo sem um Big Bang quente falham em explicar a existência e as propriedades da Microondas Cósmica de Fundo: um padrão omnidirecional de radiação que é conhecido há mais de 55 anos. As alegações de que os detectores de ondas gravitacionais estão vendo ruído, em vez de sinais, ignoram o grande conjunto de evidências que ligam eventos observados eletromagneticamente com suas contrapartes de ondas gravitacionais. E a ideia de que a gravidade possa emergir de outra entidade, como a entropia, produz resultados absurdos para o problema da matéria escura, falhando em manter a razão necessariamente constante de matéria escura para matéria normal.

Não é suficiente, pelos padrões científicos, simplesmente propor uma ideia maluca que explique uma propriedade com a qual a teoria prevalecente, atualmente aceita, tem dificuldade. Uma nova observação sempre pode ser explicada por um novo parâmetro livre, que é uma maneira gentil de dizer invocando algo novo. Se essa nova adição teórica não tem o poder de explicar outros fenômenos também, no entanto, não é provável que ganhe tração séria de qualquer tipo.

A estrutura interna de um próton, com quarks, glúons e spin de quarks mostrados. A força nuclear age como uma mola, com força desprezível quando não esticada, mas grandes forças atrativas quando esticada a grandes distâncias. Até onde sabemos, o próton é uma partícula verdadeiramente estável e nunca foi observado decaimento, enquanto os quarks e glúons que o compõem não mostram evidências de composição. (LABORATÓRIO NACIONAL DE BROOKHAVEN)

2.) Muitas ideias novas são reembalagens não originais de ideias antigas e desacreditadas que não merecem reconsideração . A maioria de nós, se tivermos algum tipo de imaginação, jogamos o jogo do que se sobre algum aspecto da realidade em algum momento. Talvez você já tenha se perguntado sobre isso e tenha tido ideias como:

• E se você viajasse em linha reta pelo Universo por uma distância suficientemente longa; você voltaria ao seu ponto de partida?
• E se as partículas que consideramos fundamentais hoje — quarks, elétrons, fótons, etc. — forem na verdade partículas compostas de componentes mais fundamentais?
• E se houver algum tipo de novo campo extra no Universo que permeia todo o espaço, e essa é a explicação por trás do que estamos chamando atualmente de matéria escura e energia escura?

Todas essas ideias são boas ideias. Há muitos artigos que foram escritos sobre eles e os exploraram em grande detalhe.

Em um modelo hipertoro do Universo, o movimento em linha reta o levará de volta à sua localização original, mesmo em um espaço-tempo não curvo (plano). O Universo também poderia ser fechado e curvado positivamente: como uma hiperesfera. (USUÁRIO ESO E DEVIANTART INTHESTARLIGHTGARDEN)

Mas cada um deles tem dificuldades que os levaram a serem abandonados, e nenhuma nova evidência surgiu para favorecê-los sobre as teorias predominantes. Por exemplo, a ideia de que o Universo pode ter uma topologia não trivial continua a ser interessante, mas se isso acontecer, a evidência demonstra que qualquer que seja o tamanho do Universo, ele deve ser significativamente maior do que todo o Universo observável. Se alguma de nossas partículas fundamentais são partículas compostas, elas não exibem esse comportamento sob nenhuma das condições experimentais que já investigamos.

E se não houver matéria escura ou energia escura, mas sim uma explicação de campo, então essa explicação requer pelo menos dois novos parâmetros livres: um grumoso que se comporta como matéria escura e um liso que se comporta como energia escura. Você não ganha nada com essas reformulações e, em muitos casos, acaba de adicionar mais complexidade para explicar um quebra-cabeça de maneira inferior. Não há razão para que você não possa explorar esses caminhos, mas a menos que você possa explicar algo que a teoria predominante não pode ou reduzir o número de parâmetros livres exigidos por sua teoria, você não fez nada além de brincar na caixa de areia.

Talvez a representação mais famosa da 'criação do homem', do teto da Capela Sistina. Embora esta possa ser uma história metafórica fascinante, temos amplas evidências que indicam que esta é uma imagem em desacordo com o que a ciência entende hoje. (MICHELANGELO / WIKIMEDIA COMMONS)

3.) É fundamentalmente anticientífico começar com uma conclusão ideologicamente motivada . Esta é uma das armadilhas mais perigosas em que os cientistas – particularmente os cientistas jovens e inexperientes – podem cair. Se você tem um quebra-cabeça ou problema que o irrita ou fascina, você pode ter um pensamento do tipo, não seria fascinante se ____________ explicasse o que estávamos vendo? Não há absolutamente nada de errado em ter esse pensamento, e não há nada de errado em explorar as consequências teóricas do que sua ideia implicaria para o Universo que temos a capacidade de observar.

Mas há uma linha que, uma vez que você cruza, te empurra para fora da linha de cientista legítimo para território maluco: quando você se convence de que sua ideia devo estar correto. Assim que você der esse salto, você decidiu que eu sei qual é a conclusão, e isso significa que você vai mexer com sua teoria até que ela lhe dê a conclusão que você sabe que precisa chegar. Esse tipo de construção de modelo trabalhando para trás pode dar o resultado que você deseja, mas não será um resultado científico.

Niels Bohr e Albert Einstein, discutindo muitos tópicos na casa de Paul Ehrenfest em 1925. Os debates Bohr-Einstein foram uma das ocorrências mais influentes durante o desenvolvimento da mecânica quântica. Hoje, Bohr é mais conhecido por suas contribuições quânticas, mas Einstein é mais conhecido por suas contribuições para a relatividade e equivalência massa-energia. No que diz respeito aos heróis, os dois homens possuíam tremendas falhas em suas vidas profissionais e pessoais. (PAUL EHRENFEST)

Muitos cientistas foram vítimas dessa armadilha. Fred Hoyle se convenceu de que o Universo deve estar em um estado estacionário e não pode ter uma origem quente e densa, apesar das evidências esmagadoras que apoiam o Big Bang. Arthur Eddington estava convencido de que as estrelas do Universo nunca poderiam atingir propriedades além de certos limites, apesar da evidência observacional de que esses limites eram frequentemente excedidos. Até o próprio Einstein se convenceu de que a aleatoriedade quântica deve ter uma explicação determinista e que a gravidade e o eletromagnetismo clássico levariam a uma força unificada; essas avenidas não produziram resultados conseqüentes nos últimos 20 anos da vida científica de Einstein.

De muitas maneiras, esses cientistas influentes atrasaram substancialmente o progresso em seu campo até a morte, com a lição sendo que sua intuição física – independentemente de quem você é ou do que você realizou – não substitui as informações legítimas que obtemos por fazendo perguntas ao Universo sobre si mesmo. É por isso que Johannes Kepler, que jogou fora sua bela teoria de esferas aninhadas e sólidos perfeitos para a feia teoria das órbitas elípticas que se ajustam aos dados melhor do que qualquer outro, continua sendo um modelo espetacular de como fazer ciência corretamente.

Tycho Brahe conduziu algumas das melhores observações de Marte antes da invenção do telescópio, e o trabalho de Kepler alavancou amplamente esses dados. Aqui, as observações de Brahe da órbita de Marte, particularmente durante episódios retrógrados, forneceram uma excelente confirmação da teoria da órbita elíptica de Kepler. (WAYNE PAFKO, 2000 / HTTP://WWW.PAFKO.COM/TYCHO/OBSERVE.HTML )

4.) O trabalho de um cientista é atacar rigorosamente sua própria hipótese, e os proponentes de novas ideias muitas vezes não conseguem fazer esse trabalho. . Teve uma ideia e se apaixonou? Muitos de nós o fazem, e isso é um tremendo problema para nós. Na ciência, cabe a nós sermos os críticos mais severos de nossas próprias ideias, pois seremos os primeiros a explorá-las em profundidade, antes de apresentar nossas descobertas ao mundo onde elas serão avaliadas por outros. Se você falhar na tentativa de derrubar suas próprias ideias - encontrar seus pontos fracos, expor onde termina sua validade, identificar onde ela se compara desfavoravelmente com a teoria que procura substituir - outros farão esse trabalho para você.

Isso não é crueldade. Isso não é mente fechada. E isso certamente não é adesão ao dogma. Essa é uma parte necessária da ciência: submeter qualquer nova hipótese a um rigoroso escrutínio e avaliação. Embora possa ser lamentável, a maioria das novas ideias vai desmoronar sob o peso das evidências que já foram coletadas, assim como a maioria das ideias que são originalmente propostas para explicar um novo fenômeno falham espetacularmente em descrever o conjunto completo de evidência que o Universo fornece.

Comparados com vários outros objetos conhecidos com origens no Sistema Solar, os objetos interestelares 1I/’Oumuamua e 2I/Borisov parecem muito diferentes um do outro. Borisov se encaixa extremamente bem com objetos semelhantes a cometas, enquanto ‘Oumuamua está completamente esgotado. Descobrir o porquê é uma tarefa que ainda aguarda a humanidade, mas quase certamente não é porque é uma sonda alienígena. (CASEY M. LISSE, SLIDES DE APRESENTAÇÃO (2019), COMUNICAÇÃO PRIVADA)

É fácil entender por que, se você tem uma ideia que ama, gostaria que os outros também a adorassem. Mas é muito difícil convencer outros cientistas – particularmente os cientistas que adotam a noção de ter níveis apropriados de ceticismo para ideias – de que vale a pena amar sua ideia se você não a submeteu ao escrutínio necessário. Se você quer propor uma teoria em que a velocidade da luz é diferente para diferentes comprimentos de onda da luz, é melhor não discordar de nenhuma das observações de vários comprimentos de onda que já coletamos sobre a luz de objetos distantes, por exemplo.

Se você tem uma ideia que está fora do mainstream, há algumas perguntas que você definitivamente vai querer fazer.

• Qual é o problema que você está considerando que motivou essa ideia?
• Como essa ideia se compara à teoria predominante quando aplicada a esse fenômeno específico?
• Como essa ideia se compara à teoria predominante quando aplicada a outros grandes sucessos da teoria predominante?
• E quais são alguns testes críticos que você pode realizar legitimamente (com tecnologia atual ou futura) para discernir melhor sua ideia versus a teoria predominante?

Como Richard Feynman disse uma vez com tanta eloquência: O primeiro princípio é que você não deve se enganar – e você é a pessoa mais fácil de enganar.

Nas escalas maiores, a forma como as galáxias se agrupam observacionalmente (azul e roxo) não pode ser correspondida por simulações (vermelho), a menos que a matéria escura seja incluída. Embora existam maneiras de reproduzir esse tipo de estrutura sem incluir especificamente a matéria escura, como adicionar um tipo específico de campo, essas alternativas parecem suspeitamente indistinguíveis da matéria escura ou não reproduzem uma das muitas outras observações em apoio à matéria escura . (GERARD LEMSON & THE VIRGO CONSORTIUM, COM DADOS DO SDSS, 2DFGRS E A SIMULAÇÃO DO MILLENNIUM)

Não é um ato de crueldade, dogmatismo ou mentalidade fechada exigir rigor científico. Em vez disso, é uma marca de integridade e um compromisso de encontrar a verdade científica em torno de qualquer questão ou fenômeno que você esteja investigando. Há muitas ideias grandes e brilhantes que foram relegadas à lata de lixo histórica das teorias fracassadas pela melhor razão de todas: porque não se alinharam com sucesso com nossa realidade observada. Não importa o quão fantasiosa ou convincente uma ideia possa ser, se ela discordar do experimento, da medição e da observação, está errada.

Há muitas ideias atraentes, interessantes e viáveis ​​por aí, e sempre haverá muito espaço para especulação sobre o desconhecido. Mas sempre que consideramos uma ideia nova e alternativa, temos que fazê-lo através das lentes do rigor científico. Não podemos simplesmente escolher os fenômenos aos quais desejamos prestar atenção enquanto ignoramos os aspectos da realidade que são inconvenientes para nossas ideias prediletas.

No final, o Universo sempre será o árbitro final do que é real e quais teorias melhor descrevem nossa realidade. Mas cabe a nós – os seres inteligentes que conduzem o empreendimento da ciência – descobrir rigorosamente essas verdades. A menos que o façamos com responsabilidade, corremos o risco de nos enganar acreditando no que queremos que seja verdade. Na ciência, integridade e honestidade intelectual são os ideais aos quais devemos aspirar.

Começa com um estrondo é escrito por Ethan Siegel , Ph.D., autor de Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

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