Натыкаясь на темные данные
Иногда нам просто везет. Обычно темные данные представляют собой проблему, требующую серьезного поиска: от нас скрыто нечто, что могло бы изменить наше понимание и, скорее всего, повлиять на наши действия. Но иногда мы совершенно случайно натыкаемся на темные данные, и перед нами внезапно открывается целый мир.
Классическим примером такой ситуации служит открытие космического реликтового излучения. В 1948 г. Ральф Альфер и Роберт Херман предсказали, что Вселенная должна буквально купаться в низкотемпературном излучении, оставшемся с раннего периода ее развития после Большого взрыва. Шестнадцать лет спустя, в 1964 г., астрономы Арно Аллан Пензиас и Роберт Вудро Уилсон проводили измерения с помощью микроволнового радиометра Дикке. Первоначально этот прибор был создан для тестирования спутниковой связи, но Пензиас и Уилсон использовали его в качестве радиотелескопа. Однако они никак не могли устранить фоновые шумы – не помогало даже охлаждение антенны. Были изучены даже самые нелепые объяснения проблемы, например то, что шумы вызваны пометом голубей, облюбовавших радиометр. Прибор был очищен, но помехи не исчезли. По счастливому совпадению, Роберт Дикке, которого в тот момент как раз занимал поиск доказательств, подтверждающих идею о том, что после Большого взрыва осталось реликтовое излучение, посетил их лабораторию. Во время встречи с Пензиасом и Уилсоном он догадался, что они совершенно случайно наткнулись на те самые доказательства, которые он искал. В 1978 г. их открытие было отмечено Нобелевской премией по физике, которую они разделили с Петром Капицей, награжденным за его работу в области физики низких температур.
Мораль этой истории заключается в том, что, хотя большинство аномалий и сбоев в данных являются экспериментальными ошибками или неточностями измерений, некоторые из них могут привести к фундаментальным прорывам. Ниже приведено еще несколько интересных примеров таких случайностей.
Когда в ходе исследования химик Б. С. Субба Рао изучил 57 препаратов и обнаружил, что одно из них ведет себя аномальным образом, он хотел проигнорировать этот странный результат и опубликовать результаты, полученные на остальных 56 препаратах. Его решение имело смысл, поскольку 56 препаратов были подготовлены под тщательным контролем, в то время как процесс подготовки 57-го отличался. Но его сотрудник, американский химик английского происхождения Герберт Браун, почувствовал, что они должны докопаться до сути, и продолжил исследование. Это привело Брауна к открытию химической реакции, называемой гидроборированием, и к Нобелевской премии.
Немецкий инженер-механик и физик Уильям Рентген заметил, что пропускание тока высокого напряжения между двумя электродами в вакуумированной стеклянной колбе вызывало свечение платино-бариевого экрана, расположенного в трех метрах от него, хотя колба была закрыта плотным черным картоном. Так были открыты рентгеновские лучи.
Планета Уран также была случайно обнаружена немецким астрономом Уильямом Гершелем, когда он заметил едва видимый глазу объект, который изменил положение на фоне неподвижных звезд.
Говорят, что Александр Флеминг открыл пенициллин, перебирая чашки Петри с колониями бактерий Staphylococcus – он случайно заметил на одной из них плесень и обнаружил, что на этом участке не было бактерий.
В своей основополагающей работе «Структура научных революций»
[109] философ Томас Кун пишет: «Именно это и происходит с новыми фундаментальными фактами и теориями. Они создаются непреднамеренно в ходе игры по одному набору правил, но их восприятие требует разработки другого набора правил. После того как они становятся элементами научного знания, наука… никогда не остается той же самой»
[110]. Однако будьте бдительны: все новое, аномальное и неожиданное, хотя и может оказаться вспышкой света, озаряющей скрытые темные данные, чаще бывает просто следствием неточности измерений или экспериментальных сбоев, которые делают данные нерезкими и отвлекают внимание.
Темные данные и общая картина
В известной статье Джон Иоаннидис, профессор медицины и статистики в Стэнфорде, утверждает: «Можно доказать, что большинство заявленных результатов исследований являются ложными»
[111]. Это смелое утверждение сделало его одним из самых цитируемых ученых.
Такая точка зрения вполне обоснованна, более того, причины для ее появления существуют уже на протяжении десятилетий. Благодаря тому, что Иоаннидис привлек к этой проблеме внимание, она получила неожиданно большой резонанс в научной и, в частности, медицинской исследовательской литературе, вызвав широкий интерес и спровоцировав волну опасений. И что еще более удивительно – последующие прения по этому вопросу показали, насколько широко распространены базовые заблуждения относительно самой природы научного процесса. Причем зачастую заблуждаются именно те, кто должен лучше всех знать ответы на острые вопросы: «Почему наука перестала удовлетворять основному критерию воспроизводимости?», «Нарушен ли процесс научного познания?», «Действительно ли наука столкнулась с кризисом воспроизводимости?».
Ниже приводятся некоторые цифры, позволяющие обосновать утверждение Иоаннидиса в контексте различных дисциплин.
Брюс Бут, партнер венчурной компании Atlas Venture, специализирующейся в области биологических наук, утверждает, что в соответствии с негласным правилом среди венчурных капиталистов ранней стадии по крайней мере 50 % опубликованных исследований, даже те, которые публикуются в ведущих научных журналах, «не удается повторить с теми же результатами в промышленных лабораториях». Как следствие этого, Atlas Venture теперь требует независимой проверки в качестве предварительного условия для дальнейших инвестиций
[112].
Опрос, проведенный журналом Nature, показал, что более 70 % из 1576 респондентов пытались воспроизвести чужую работу и не смогли этого сделать
[113]. Конечно, не следует принимать результаты этого опроса за чистую монету – вполне вероятно, что они искажены темными данными. Например, те ученые, которые не смогли воспроизвести чью-либо работу в прошлом, были более склонны отвечать на вопросы, чем те, кто преуспел в этом деле. Или, возможно, было какое-то одно исследование с аномальными результатами, которые многие респонденты пытались, но не смогли воспроизвести (вспомните случай с холодным ядерным синтезом). Тем не менее даже с учетом этого их доля поразительно велика.
