Великие закрытия, или О грязных экспериментах, неправильных трактовках и прочей методологии

IQ и преступность

Американская психологическая ассоциация в докладе «Интеллект: известное и неизвестное» отмечает, что корреляция между IQ и преступностью составляет −0,2 (обратная связь). Корреляция 0,2 означает, что объяснённые различия в преступности составляют менее 4 %.

...

В книге «Фактор g» (The g Factor, Arthur Jensen, 1998) Артур Дженсен цитирует данные, согласно которым люди с IQ в интервале 70—90, вне зависимости от расы, чаще совершают правонарушения, чем люди с IQ ниже или выше этого интервала[43].

 

- просто образец некорректной трактовки: люди с низким IQ не чаще совершают правонарушения - они чаще совершают правонарушения, и при этом попадаются! (что, можно сказать, ожидаемо) А про истинную частоту совершения правонарушений по этим данным судить просто невозможно.

легко представить себе тот инте-
рес, который вызвала опубликованная в
марте 1982 года в журнале «Физикал ревью
леттерс» (том 48, стр. 1378) статья, автор
которой Блез Кабрера, аспирант профессо-
ра Фербенкса из Стенфордского универси-
тета (США), рассказал, как он в сравни-
тельно простом эксперименте обнаружил
магнитный монополь.

Кабрера поместил в сосуд с жидким ге-
лием небольшую катушку D витка диамет-
ром 5 см) из ниобиевой проволоки и таким
образом превратил ее в сверхпроводник. За-
тем в катушку была введена порция энергии,
и в ней начал циркулировать ток. А по-
скольку сопротивление проволоки равнялось
нулю (сверхпроводник!), то ток в катушке
протекал несколько месяцев без каких-либо
существенных изменений. Но вот 14 февраля
где-то между двумя и тремя часами дня по
местному времени ток в ниобиевой сверх-
проводящей катушке резко возрос. Эксперимен-
татор объяснил это пролетом через катушку
магнитного монополя — он традиционным
способом — электромагнитная индукция при
изменении магнитного потока — навел в ка-
тушке дополнительную ЭДС, что и привело
к возрастанию тока.

Ток в катушке измерялся сверхчувстви-
тельным прибором SQUID со сверхпровод-
никовым датчиком, он улавливал очень ма-
лые изменения магнитного потока через ка-
тушку, например, возникающая при долива-
нии жидкого гелия в охлаждающую систе-
му. Кроме того, было отмечено 27 «случай-
ных» всплесков магнитного потока более
чем на 20%. Само «событие», интерпрети-
руемое как пролет магнитного монополя,
привело к увеличению магнитного потока
через катушку в 8 раз. Пытаясь исключить
появление такого эффекта из-за какого-либо
нечаянного толчка аппаратуры, эксперимен-
татор в порядке контроля сильно постукивал
отверткой по дюаровому сосуду с катуш-
кой. При этом наблюдалось изменение маг-
нитного потока в 6 раз (предполагается,
что из-за смещения витков), но он доволь-
но быстро возвращался к исходному уров-
ню. В то же время после «события» поток
так и остался более сильным, как считает
автор, именно потому, что пролетевший мо-
нополь ввел в катушку дополнительную
порцию энергии. Кабрера оценил достовер-
ность такого вывода на 95 процентов, оста-
вив 5 процентов на возможные ошибки и
запланировав на ближайшее время новую
серию экспериментов.

Значительно выше оценивают возмож-
ность ошибки сторонние специалисты, и
многие из них полагают, что с признанием
открытия пока нужно подождать. Называют
разные возможности появления ошибки, раз-
бирать их здесь неуместно, но об одной
умолчать нельзя.

Специалисты, работавшие со сверхпровод-
ииковыми приборами, утверждают, что ча-
сто наблюдали скачки магнитного потока в
установках, которые в принципе не могли
бы зарегистрировать пролет монополя. Было
найдено и экспериментально подтверждено
вполне прозаическое объяснение таких ска-
чков — при охлаждении деталей установки,
например, стенок дюарова сосуда, на неод-
нородностях материала может «зацепиться»
малая порция магнитного поля и возникнуть
поддерживающий его кольцевой ток. При
определенных условиях два таких тока про-
тивоположного направления могут встре-
титься и скомпенсировать друг друга, их
магнитные поля исчезнут, и общий магнит-
ный поток резко изменится. Простейший
расчет показал, что если в установке Каб-
реры недалеко от катушки подобным обра-
зом аннигилируют две самые малые порции
(два кванта) «зацепившегося» магнитного
поля, то эффект будет именно таким, как
при зафиксированном «событии».

 

Академик Александров, "Годы с Курчатовым", 1983

Меня академик Иоффе назначил в отдел
тонкослойной изоляции, руководителем
которого был А. К. Вальтер. Я довольно
хорошо разбирался в органической химии,
и моей задачей было изыскание полимеров,
дающих однородные тонкие пленки, и изу-
чение электрических свойств этих пленок.

Целью работы было получение тонких пле-
нок сверхвысокой электрической прочно-
сти. Это было дальнейшее развитие работ
Иоффе, Курчатова, Синельникова и других,
считавших на основании своих исследова-
ний, что электрический пробой диэлектри-
ка происходит путем лавинного процесса
ударной ионизации нонами. При таком ме-
ханизме в тонкой пленке не может раз-
виться лавина ионов, и поэтому тонкие
пленки должны обладать в десятки раз бо-
лее высокой электрической прочностью.

Меня ужасно удивляло, что Игорь прак-
тически ушел от этого направления, хотя
очень много вложил в него. Я хорошо под-
готовил методическую сторону работы и
бился буквально с утра до ночи, чтобы на
новых тогда полимерных материалах вос-
произвести электрическую прочность тон-
ких слоев, которую на стеклах и слюде
уже наблюдали Иоффе, Курчатов, Синель-
ников, Гохберг 'И другие. У меня ничего не
выходило. Часто я приглашал Иоффе и
Курчатова, просил раскритиковать мою ме-
тодику. Однако все считали, что я все де-
лаю- правильно и, значит, в этих пленках
какой-то другой механизм пробоя. Тогда
я решил воспроизвести их старые опыты и
опять же не обнаружил эффекта электри-
ческого упрочнения диэлектрика при пере-
ходе к его тонкой пленке.

Игорь принес мне стекла, на которых ои
работал, но и тут я ничего не получил.
Тогда я полностью воспроизвел их старую
методику измерений, и эффект появился,
но оказалось, что он был результатом пог-
решности самой методики. У меня было тя-
желейшее положение: мне, мальчишке, оп-
ровергнуть результаты Иоффе и его бли-
жайших сотрудников! И вот тут я убедил-
ся в поразительной принципиальности на-
стоящих ученых. Курчатов долго сидел в
моей лаборатории и мерил вместе со мной.
До часа ночи просидел Иоффе, и в резуль-
тате мною совместно с ним была опубли-
кована работа, в которой исправлялась
ошибка академика и его сотрудников.
Казалось бы, что такая ситуация могла
поставить меня в сложное положение в
институте. Однако всю жизнь Иоффе, Кур-
чатов и другие физтеховцы всячески под-
держивали мои работы и ни в чем не про-
являли какой-либо обиды. А Игорь, напи-
савший к этому времени монографию о
сегнетоэлектричестве, подарил ее мне с
надписью «как материал для опроверже-
ния».

 

Ну вот. Открыли и закрыли - довольно быстро. Теория не подтвердилась, эксперименты были ошибочными, Иоффе не обиделся - всё хорошо.


Но...
"...и он пошёл в лес за ёлкой, и он принёс её, но это было уже весной" © м/ф "Падал прошлогодний снег"
Более полувека спустя вновь обнаружено экспериментально повышение электрической прочности тонких плёнок (см., напр., Воробьёв, "Физика диэлектриков", 2003).
Если, конечно, это не очередная ошибка. Но может быть в тех образцах 1930-х в тонких плёнках были дефекты, "замывавшие" эффект (пардон за каламбур).

Вообще, похоже, даже на сегодняшний день нет полной, точной и общепринятой теории пробоя твёрдых диэлектриков.

"...заметили, но не поверили..." © "Физики продолжают шутить", об одной из стадий открытия и восприятия эффекта Мёссбауэра.
"Так и бабочек". То есть с позитроном.

Заметили, но долго не могли поверить, причём все и изо всех сил.

(статья про другое, но упоминается и сложная судьба обнаружения, а, главное, признания позитрона)

Всем известны инерционные опыты типа Стюарта-Толмена - опыт Мандельштама-Папалекси (выполнивших аналогичные работы чуть раньше) упоминается в советских школьных учебниках. Разогнали металлический проводник, резко остановили, потёк ток - всё понятно, в металле есть массивные частицы с отрицательным зарядом, они и делают его проводящим. "Что и требовалось доказать".

Менее известны - да что там, почти неизвестны - опыты Барнетта начала 1930-х. В целом примерно то же самое, в плане общей идеи, но несколько другая постановка и более точно проведены количественные измерения.

И вот тут-то - ну, чуть погодя - мы оказались практически на пороге закрытия. Аж целой теории!

Дело в том, что согласно современной зонной теории - волны Блоха, концепция эффективной массы, все дела - движение электрона в металле характеризуется эффективной массой. Ну, это общее место, простите за напоминание - в полупроводниках об этом вроде все помнят, что там эффективная масса у дырки, ну и уж у электрона заодно, а насчёт металлов как-то часто забывают, что "так и бабочек".
Так вот, по данным Барнетта выходило, что движение электронов характеризуется именно массой свободного электрона, и никак иначе - а вовсе не эффективной массой, как должно быть согласно зонной теории. И точность экспериментов была такой, что на ошибку никак не спишешь.

И эти - не оспариваемые - экспериментальные данные как бы поставили под сомнение всё здание зонной теории. Которая бы тоже настолько хорошо простроена, логически выверена, и экспериментально неоднократно подтверждена с хорошей точностью - а тут такой афронт!

Любопытный момент: несмотря на то, что первые опыты Барнетта выполнены в 1931, кажется, противоречие с зонной теорией твёрдого тела усмотрели только к началу 50-х. То ли сперва точность была не такая, то ли зонная теория еще была повсеместно общеизвестной и устоявшейся, да и вообще она в тот момент (начало 30-х) не была, пожалуй, окончательно сформирована - в частности, эффективную массу электрона в металлах еще, практически уверен, никто не считал. В рамках же теории Друде и прочих ранних это смотрелось вполне естественно - конечно, свободный электрон из электроннога газа, какой же еще-то? Самой концепции эффективной массы нет как класса.
А к 50-м уже накопилось, и в совокупности данных Браун с Барнеттом увидели противоречие - как же так, у нас выходит, что переносчиками заряда везде являются свободные электроны, чего быть не должно, а значит, зонная теория в основе ошибочна! Критика встретила критику, но какую-то неубедительную - не выходило объяснить, как же так получается. Какое-то более-менее внятное объяснение появилось только в 60-х, да и то...

Честно говоря, у меня оно оставляет неудовлетворительное ощущение. Как-то вот... недостаточно наглядно. "Про пар, барин, всё понимаю, но кобылу-то куды запрягать?".



P.S. Наверное, стоит отдельно коснуться "замалчивания" Мандельштама с Папалекси и "выпячивания" Толмена и Стюарта - т.к. естественным образом возникает вопрос, как же мол так, если наши были года на три раньше.
Опыт Стюарта-Толмена более известен в т.ч. потому, что у Мандальштама и Папалекси результаты носили сугубо качественный характер, и подтвердили лишь (кхм... "лишь"! всем бы такой лишь в своей биографии) то, что носителями заряда в металле являются некие массивные частицы с отрицательным зарядом - а у Стюарта с Толменом получилось и хоть как-то количественно оценить массу этих частиц, т.е. им удалось пойте несколько дальше. (Любопытно, что даже в большинстве сравнительно кратких описаниях жизни и научных результатов Мандельштама этот опыт вообще обычно не упоминается - даром что попал в учебник! Очевидно, большинство биографов считали этот результат незначительным, особенно на фоне других достижений Мандельштама - научных результатов явно мирового и нобелевского уровня.)