Гонка за Нобелем. История о космологии, амбициях и высшей научной награде

Глава 14. Дефляция

Чем выше цель, тем легче ее поразить.
Поговорка летчиков-истребителей
Галилей возлагал на свой телескоп большие надежды. Помимо тяги к знаниям им двигали и менее возвышенные желания. Его первое крупное изобретение — военный компас вместе с руководством по применению — позволило ему неплохо подзаработать. Открытия, сделанные с помощью телескопа, принесли ему славу, сопоставимую с их грандиозностью. Вполне естественно, что конструкция телескопа должна была обогатить его… если бы только он мог сохранить свою монополию.
По словам историка науки из Калифорнийского университета в Дэвисе Марио Бьяджоли, блестящие, хотя и нарочито сенсационные интерпретации Галилея в «Звездном вестнике» шли вразрез с принятыми в то время более консервативными «стандартами» научных публикаций. Но Галилей издал сочинение на собственные деньги, поэтому мог не оглядываться на мнение коллег. И, в отличие от ранее изобретенного компаса, «Звездный вестник» не требовал производственной линии, достаточно было печатного станка. Каждый компас Галилей к тому же снабжал руководством по применению (в отличие от современных гаджетов, с технологиями того времени невозможно было разобраться без подобного пособия). «Звездный вестник» стал таким мануалом, но только без самого гаджета. Этот труд для Галилея был не просто способом заявить об изобретении, но и давал возможность широко распространить свои идеи. Он знал, что не сможет наладить производство телескопов достаточно быстро, чтобы удовлетворить спрос, но мог продать свое открытие и извлечь выгоду из той известности, которую это мгновенно ему принесет. Его идеи быстро стали догмой, а также валютой, хотя и весьма волатильной. Вскоре после публикации «Звездного вестника» он заручился поддержкой богатых покровителей, а слава о нем пошла по всему Европейскому континенту.
Однако в конечном счете именно широкая известность привела Галилея к краху, а этого его телескоп предвидеть не мог. Получив профессорскую должность в Падуанском университете, Галилей привлек к себе пристальное внимание Святой инквизиции, всевидящее око которой не желало признать то, что показывал телескоп.
В дальнейшем рефрактор приносил автору только несчастья. Прибор, который, как он надеялся, увеличит его доходы, умножил лишь бесчестье и позор. Сочинения Галилея на несколько веков были внесены Ватиканом в список запрещенных книг. А теперь, когда гарвардская пресс-конференция осталась позади, нам и нашему рефрактору предстояло разделить судьбу Галилея; внезапно прославившиеся ученые, работавшие над BICEP, должны были предстать перед судом суровой инквизиции. Подтвердится ли наш результат или нам придется молить мировое научное сообщество о помиловании?
Март 2014 года
Ровно за неделю до Дня святого Патрика, когда команда BICEP2 объявила о своем открытии, коллаборация POLARBEAR, одним из руководителей которой был я, также объявила об обнаружении B-мод поляризации, только не на большом одноградусном угловом масштабе, где их зарегистрировал BICEP2, а на угловых масштабах в шесть раз меньше. Источником зарегистрированных POLARBEAR завихрений оказались не гравитационные волны, а более близкий источник. Они были вызваны гравитационным линзированием — хорошо известным феноменом, впервые предсказанным общей теорией относительности Эйнштейна почти столетие назад: мелкомасштабными возмущениями кривизны пространства под воздействием темной материи (рис. 56).
Сделанное POLARBEAR открытие также было научным прорывом. Но, поскольку никто не сомневался в существовании поляризованного сигнала такого типа, все прошло без фанфар: никакой секретности, никаких торжественных пресс-конференций. Мы объявили о своих результатах без лишней шумихи, поместив статью в открытом доступе на сервере для научных препринтов arXiv.org.
В середине 1990-х B-моды поляризации были описаны молодым аргентинским физиком Матиасом Залдарриага и словенским физиком Урошем Сельяком, бывшим де-факто его научным руководителем. Сельяк и Залдарриага дали сигналу его название. Мы с Матиасом дружили 20 лет назад, когда были аспирантами, я — в Университете Брауна, он — в Массачусетском технологическом институте. Впоследствии Матиас сделал впечатляющую карьеру: Нью-Йоркский университет, Гарвард, наконец, постоянная профессорская должность в Институте перспективных исследований (IAS) в Принстоне — том самом, где одно из первых назначений получил Альберт Эйнштейн. Матиас был блестящим ученым, напрочь лишенным всякого высокомерия, несмотря на должность профессора в легендарном институте. 10 марта 2014 года я сообщил ему по электронной почте, что POLARBEAR впервые зарегистрировал сигнал, предсказанный им два десятилетия назад, и отправил ссылку на препринт нашей статьи. «Поздравляю, — написал я, — мы нашли твои B-моды!» Матиас ответил немедленно: «Да, я видел. Поздравляю! Отлично, что наконец появилась такая разрешающая способность». Затем добавил: «До меня дошли слухи, что вы также обнаружили первичные B-моды и собираетесь провести пресс-конференцию и т. п. Можешь рассказать подробнее?»

 

 

К сожалению, я не мог: прежде всего потому, что сам не знал всех деталей пресс-конференции. Вскоре еще несколько теоретиков, знавших о моей роли в BICEP, отправили мне преждевременные поздравления, которые, по правде говоря, казались не более чем плохо завуалированными попытками выудить у меня информацию о результатах BICEP2. Я был раздосадован. За неделю до официальной пресс-конференции наше открытие было секретом Полишинеля в научном мире. Я не стал отвечать Матиасу и другим коллегам. Но им не пришлось долго ждать.
Через неделю после пресс-конференции Матиас поздравил меня еще раз. «Ты прошел огромный путь с того времени, как мы были аспирантами! Результат впечатляет. Я помню, когда я приезжал в Калтех, ты показал мне на компьютере несколько схем первой конструкции BICEP1. До сих пор не могу в это поверить. Вселенная была великодушна к вам, парни, и вы сделали потрясающую работу. И я счастлив, что это сделали именно вы. Печально лишь то, что с нами нет Эндрю Ланге». Мне было невероятно приятно получить столь высокую похвалу от выдающегося ученого, который к тому же писал мне из здания, где когда-то работал сам Эйнштейн!
Апрель 2014 года
Но у нас не было времени почивать на лаврах. Нам нужно было вернуться к работе и прежде всего представить статью о результатах BICEP2 в журнал Physical Review на суд коллег. В течение трех недель после пресс-конференции вышло 250 научных статей о нашем открытии. Поразительный успех: обычно научная работа считается «известной», если набирает 250 цитирований за несколько десятилетий! В одной из статей выдвигалось предположение, что данные BICEP2 могли содержать некоторое загрязнение из-за Млечного Пути: группа во главе с физиком-теоретиком Субиром Саркаром из Оксфордского университета предположила, что источником обнаруженного BICEP2 сигнала могло быть синхротронное излучение — хорошо известный тип излучения Млечного Пути, который изначально собирались изучать Пензиас и Уилсон, пока назойливый сигнал реликтового фона не привлек их внимание. Но команда BICEP2 легко опровергла предположение Саркара, поскольку оно не соответствовало ни данным BICEP2, ни более ранним данным BICEP1. Казалось, некоторые теоретики просто хотели погреться в лучах славы BICEP2, пусть даже отраженных. В любом случае, как заметил Уинстон Чёрчилль, «ничто в жизни так не воодушевляет, как то, что в тебя стреляли и промахнулись».
Затем, в начале апреля, я получил еще одно письмо от Матиаса. «Интересно, как долго он будет меня поздравлять?» — подумал я.
Если пыль стелется низко на широком пространстве, значит, идет пехота.
Сунь-цзы. Искусство войны
Апрельское письмо Матиаса не было похвалой. Он был встревожен. Он хотел обсудить детали — и это свидетельствовало о том, что суровый суд инквизиции, которого я так опасался, начался. По его словам, в Принстоне ходили разговоры о том, как мы использовали приснопамятный слайд Planck. «Люди в Принстоне очень обеспокоены пылью, — его слова звучали как зловещее предзнаменование. — И, по правде говоря, им удалось меня убедить, что нет никаких веских причин верить в то, что это не просто пыль. Ты сам смотрел на передний план?» Разумеется, я смотрел на передний план — на потенциальные источники загрязнения, такие как поляризованное излучение пыли Млечного Пути. Это было главным предметом волнений всей нашей команды: что, если обнаруженные нами B-моды не отпечатки первичных гравитационных волн, а маскирующиеся под них поляризованные сигналы галактической пыли? Но данные на низких частотах, полученные BICEP1, и на высоких частотах, полученные Planck и взятые нами со слайда PowerPoint, убедили нас в том, что мы были правы.
Через несколько дней я узнал, что сразу после пресс-конференции BICEP2 астрофизик Дэвид Спергель провел в Принстонском университете коллоквиум. Он заявил, что нашел в наших результатах грубую ошибку и что наши данные были сильно загрязнены галактической пылью. Вскоре я узнал, что и другие космологи в Принстоне сосредоточились на том, как мы смоделировали влияние пыли. Надо сказать, что негативная реакция со стороны принстонских коллег не стала для нас неожиданностью: в конце концов, они работали над несколькими конкурирующими экспериментами по исследованию В-мод. Мы подозревали, что они просто раздосадованы тем, что их снова обскакали в прорывном открытии касательно реликта. К тому же мы были убеждены, что вскоре сможем исключить значительную часть вероятного влияния пылевого излучения Млечного Пути, как уже опровергли гипотезу Саркара о синхротронном излучении. Но атаки продолжались.
Я поинтересовался у Матиаса, кто еще помимо Дэвида Спергеля обвиняет нас в космологической ереси. Он ответил: «Кажется, ни о чем другом здесь больше не говорят». Мое сердце остановилось. Космологическое сообщество Принстона было одним из самых авторитетных в мире — это был Святой престол космологии, собравший ведущих теоретиков и экспериментальных космологов, среди которых было немало членов различных Национальных академий наук. Это походило на инфляционную инквизицию, способную внести результаты BICEP2 в список запрещенных препринтов.
Представьте себе, что все Налоговое управление США — все его сотрудники, начиная с министра финансов и заканчивая армией дотошных аудиторов, — скрупулезно изучают вашу налоговую декларацию в поисках малейших несоответствий! Есть от чего запаниковать.
Матиас сообщил мне, что талантливый молодой астрофизик Рафаэль Флаугер пишет статью в соавторстве со Спергелем и его аспирантом Колином Хиллом. Флаугер убедил Матиаса, что влияние поляризованного излучения пыли Млечного Пути было намного сильнее, чем предполагала команда BICEP2. То, что мы использовали неопубликованный слайд Planck, делало такими же уязвимыми и нас: они могли оцифровать наши результаты, прежде чем мы их официально опубликовали. Что от слайда родилось, то от слайда и погибнет.
«Не пойми меня неправильно, — добавил Матиас. — Я бы очень хотел, чтобы ваши результаты подтвердились. Но все эти разговоры поколебали мою уверенность. Я очень надеюсь, вы подробно объясните скептикам, что именно вы сделали с этими планковскими слайдами».
Май 2014 года
К началу мая Флаугер и его сотрудники закончили свой анализ и пришли к неутешительным для BICEP2 выводам. Согласно Флаугеру, мы неверно оценили уровень поляризации пыли на слайде Planck, его значение в четыре раза ниже, чем использованное нами. Если это действительно было так, это низводило BICEP2 до роли самого знаменитого пылеуловителя в истории, а нашу команду — до очередных жертв пылевого миража.
Но Флаугер не делал категорических выводов. «Я надеюсь, что сигнал все-таки есть, — беспристрастно продолжал он. — Я не пытаюсь затеять спор ради спора; просто так функционирует наука: кто-то представляет результат, другие его проверяют. Но обычно это не происходит на публике, как сейчас». Он и его коллеги, а также Урош Селяк и Майкл Мортонсон заявили, что наша интерпретация данных со слайда Planck вызывает сомнения, но это не означает, что мы ошиблись. Только новые данные, которых пока не было ни у BICEP2, ни у других групп, проводящих повторный анализ, могли помочь установить истину. Время суда пока еще не пришло.
Анализ Флаугера был скрупулезным, и другим космологам потребовалось несколько недель, чтобы переварить его. В сообществе исследователей CMB воцарилась атмосфера напряженного ожидания, мы словно попали в остросюжетный космический сериал. Затем, 30 мая 2014 года, в Нью-Йорке состоялся бой за будущую Нобелевскую премию — в форме дебатов на тему инфляции в рамках Всемирного фестиваля науки. Помимо модератора, физика Брайана Грина, присутствовали три отца инфляции: Пол Стейнхардт, Алан Гут и Андрей Линде.
Слева от Пола Стейнхардта сидела профессор Эмбер Миллер, наблюдатель, исследующий CMB, и декан факультета в Колумбийском университете. Слева от нее сидел руководитель проекта BICEP2 Джон Ковач. Лицом к зрителю был обращен Грин, ставший арбитром схватки, когда Ковач обрушился с резкими нападками на патриарха-отступника Стейнхардта: противостояние молодого гарвардского профессора и представителя старой гвардии требовало опытного контролера.
Линде и Гут благоразумно не вмешивались в драку, со стороны наблюдая за тем, как их коллеги обменивались беспощадными ударами. Ковач бил точно в цель и ловко уклонялся, однако Стейнхардт нанес нокаутирующий удар, спросив Ковача, не хочет ли тот отказаться от своего утверждения, что «началась новая эпоха В-мод»: «Вы по-прежнему это утверждаете?» Эмбер Миллер сидела между ними, скрестив руки на груди и напряженно склонив голову вперед — на случай, если Ковач и Стейнхардт начнут драться по-настоящему. В ожидании спасительного финального гонга Ковач только и смог, что выдавить из себя: «Мы сказали „по всей видимости“!» К счастью, отведенное на дискуссию время вышло, но сейчас команда BICEP2 получила технический нокаут.
К началу лета команда BICEP2 работала в паническом режиме, анализируя и повторно анализируя данные, отвечая на критические рецензии и пытаясь потушить разгорающийся пожар в СМИ и на научных конференциях. Параллельно с научными баталиями нам пришлось вести баталии в СМИ по поводу СМИ. В частности, самой горячей темой стала гарвардская пресс-конференция. За то, как мы разрекламировали результаты эксперимента BICEP2, нас критиковали почти так же активно, как и за использование планковского слайда.
Показать оглавление

Комментариев: 0

Оставить комментарий