Их используют в таких областях, как философия и теоретическая физика, когда провести физический эксперимент невозможно.

Они служат хорошей пищей для размышлений, и заставляют пересмотреть то, что мы считаем, как данное.

Вот одни из самых известных мысленных экспериментов.

Научные эксперименты

1. Обезьяна и охотник

“Охотник следит за обезьяной на дереве, прицеливается и стреляет. В момент, когда пуля вылетает из оружия, обезьяна падает с ветки на землю. Как должен прицелиться охотник, чтобы попасть в обезьяну ?

1. Целится в обезьяну

2. Целится выше головы обезьяны

3. Целится ниже обезьяны

Результат может быть неожиданным. Гравитация действует на обезьяну и пулю с той же скоростью, поэтому независимо от того, как быстро летит пуля (учитывая сопротивление воздуха и другие факторы), охотник должен целиться в обезьяну.

Результат можно посмотреть в этой компьютерной симуляции

2. Пушечное ядро Ньютона

В этом мысленном эксперименте, нужно представить себе пушку, находящуюся на очень высокой горе, которая выстреливает свое ядро под углом 90 градусов к Земле .

Диаграмма показывает несколько возможных траекторий полета пушечного ядра, в зависимости от того, как быстро оно будет лететь в момент запуска.

Если оно будет двигаться слишком медленно, то, в конце концов, упадет вниз на Землю.

Если же оно будет очень быстрым, оно может освободиться от гравитации Земли и направиться в космос. Если оно достигнет средней скорости, то будет двигаться по орбите Земли .

Этот эксперимент сыграл большую роль в изучении гравитации, заложив основу для создания спутников и космических полетов.

Пример эксперимента

3. Загадка токсина Кавки

“Эксцентричный миллиардер предлагает вам флакон с токсичным веществом, который, если вы его выпьете, вызовет у вас мучительную боль на один день, но не будет угрожать жизни, и не будет иметь каких-либо долговременных последствий.

Миллиардер заплатит вам 1 миллион долларов на следующее утро, если сегодня в полночь вы намереваетесь выпить токсичное вещество завтра в полдень . При этом, вам не обязательно выпить токсин, чтобы получить деньги. Деньги уже будут на вашем счету за несколько часов до того, как настанет время его выпить. Но … в случае если вам это удастся.

Все что нужно сделать, это намереваться сегодня в полночь выпить токсин завтра в полдень. Вы можете передумать после того, как получите деньги и не пить токсин. Вопрос состоит вот в чем: можно ли намереваться выпить токсичное вещество ?

Согласно американскому философу Грегори Кавке, было бы очень сложно, практически невозможно, намереваться сделать что-то, если мы не намереваемся сделать это. Рациональный человек знает, что он не выпьет яд, и потому не может намереваться его выпить.

4. Загадка слепого

Эту загадку задал ирландский философ Ульям Молинье (William Molyneux) британскому мыслителю Джону Локку.

Представьте себе, что слепой с рождения человек, который научился с помощью прикосновений различать между кубом и шаром, внезапно прозрел.

Сможет ли он с помощью зрения, до того как коснется объектов, определить, что есть куб, а что шар ?

Ответ: Нет. Несмотря на то, что он получил опыт, используя осязание, это не повлияет на его зрение.

Ответ на этот вопрос сможет решить одну из фундаментальных проблем человеческого разума.

Так, например, эмпиристы считают, что человек рождается как “чистая доска” и становится суммой всего накопленного опыта. Напротив нативисты возражали, что нашразум с самого начала содержит представления , которые потом активизируются зрением, звуками и прикосновениями.

Если бы слепой человек внезапно прозрел и смог сразу различить, где куб и где шар, это означало бы, что знания являются врожденными.

Несколько лет назад профессор Паван Синха (Pawan Sinha) из Массачусесткого технологического института провел исследование на пациентах, которым вернули зрение. Результаты подтвердили предположение Молинье.

Эксперимент (видео)

5. Парадокс близнецов

Эйнштейн так сформулировал эту проблему:

“Представьте себе двух близнецов Джо и Фрэнка. Джо домосед, а Фрэнк любит путешествовать.

На свое 20-летие, один из них отправляется на космическом корабле в космос, путешествуя со скоростью света . Его путешествие на этой скорости занимает 5 лет, и он возвращается, когда ему уже 30 лет. Вернувшись домой, он узнает, что на Земле прошло 50 лет. Его брат близнец сильно состарился и ему уже 70 лет.

Тут вступает в силу закон относительности, согласно которому, чем быстрее вы движетесь в космосе, тем медленнее вы продвигаетесь во времени .

6. Квантовое бессмертие и квантовое самоубийство

В этом мысленном эксперименте, предложенном американским теоретиком Максом Тегмароком, участник направляет на себя ружье, которое снабжено механизмом, измеряющим вращение квантовой частицы.

В зависимости от измерений, ружье может либо выстрелить, либо нет. Этот гипотетический процесс стал известен, как квантовое самоубийство .

Если верна многомировая интерпретация, то есть существование параллельных Вселенных, то Вселенная расщепится на две, в одной из которых участник будет жить, а в другой он умрет .

Такое разветвление будет происходить каждый раз при нажатии на курок. Сколько бы выстрелов не произошло, в одном из миров всегда останется версия участника, которая выживет. Таким образом, он приобретет квантовое бессмертие.

Эксперименты ученых

7. Бесконечные обезьяны

Этот эксперимент, который известен, как “теорема бесконечных обезьян “, утверждает что, если бесконечное количество обезьян случайным образом нажмут на клавиши бесконечного числа пишущих машинок, в какой-то момент они совершенно точно создадут произведения Шекспира.

Основная идея состоит в том, что бесконечное количество действующих сил и бесконечное время случайным образом создадут все и вся . Теорема является одним из лучших способов продемонстрировать природу бесконечности.

В 2011 году американский программист Джесси Андерсон (Jesse Anderson) решил проверить эту теорему с помощью виртуальных обезьян. Он создал несколько миллионов “виртуальных обезьян ” – специальные программы, которые вводят случайную последовательность букв. Когда последовательность букв совпадает со словом из Шекспировского произведения, оно выделяется. Таким образом, почти через месяц ему удалось воспроизвести поэму Шекспира “Жалоба влюбленной”.

8. Кот Шредингера

Парадокс кота Шредингера связан с квантовой механикой и был впервые предложен физиком Эрвином Шредингером. Эксперимент состоит в том, что кот, заперт внутри коробки вместе с радиоактивным элементом и пузырьком смертельного яда . Шанс того, что радиоактивный элемент распадется в течение часа, составляет 50/50. Если это произойдет, молот, прикрепленный к счетчику Гейгера, разобьет пузырек, выпустит яд и убьет кота.

Так как существуют равные шансы того, что это случится, или не случится, то до того, как коробку откроют, кот может быть одновременно и жив и мертв.

Суть состоит в том, что, так как никто не наблюдает за тем, что происходит, кот может существовать в разных состояниях . Это похоже на известную загадку, которая звучит так: “Если дерево упало в лесу, и никто этого не слышит, издает ли оно звук?”

Кот Шредингера показывает необычную природу квантовой механики, согласно которой некоторые частицы настолько малы, что мы не можем их измерить, не изменив их . До того, как мы их измерим, они существуют в суперпозиции – то есть в любом состоянии одновременно.

Эксперимент науки:

9. Мозг в колбе

Этот мысленный эксперимент пронизывает многие области, начиная от когнитивной науки до философии и популярной культуры.

Суть эксперимента состоит в том, что некий ученый извлек ваш мозг из тела и помесил его в колбу с питательным раствором . К мозгу подключили электроды и подсоединили к компьютеру, который генерирует изображения и ощущения.

Так как вся информация о мире проходит через мозг, этот компьютер может симулировать ваш опыт.

Вопрос: Если бы это было возможно, как бы вы могли действительно доказать, что мир вокруг вас реален , а не является симуляцией компьютера?

Все это похоже на сюжет фильмы “Матрица”, на который в частности повлиял эксперимент “мозг в колбе”.

По сути, этот эксперимент заставляет вас задуматься о том, что значит быть человеком. Так известный философ Рене Декарт задавался вопросом, можно ли действительно доказать, что все ощущения принадлежат нам самим, а не являются иллюзией, вызванной “злым демоном”. Он отразил это в своем знаменитом высказывании “Cogito ergo sum”(“Я мыслю, и значит, существую”). Однако в данном случае мозг, подключенный к электродам, тоже может думать.

10. Китайская комната

Китайская комната – еще один известный мысленный эксперимент, предложенный в 1980-х годах американским философом Джоном Серлем.

Представьте, что человека, говорящего на английском языке заперли в комнате, в которой есть небольшая щель для писем. У человека есть корзины с китайскими иероглифами и учебник с инструкциями на английском языке , который поможет перевести с китайского. Через щель в двери ему передают листки бумаги с набором китайских иероглифов. Мужчина может использовать учебник, чтобы перевести фразы и отправить ответ на китайском языке.

Хотя сам он ни слова не говорит на китайском, он может убедить находящихся снаружи, что в совершенстве владеет китайским.

Этот эксперимент был предложен с целью опровергнуть предположение, что компьютеры или другие виды искусственного интеллекта могут думать и понимать . Компьютеры не понимают информацию, которая им дается, но у них может быть программа, которая создает видимость человеческого интеллекта.

Гравитационные волны – изображение художника

Гравитационные волны - возмущения метрики пространства-времени, отрывающиеся от источника и распространяющиеся подобно волнам (так называемая «рябь пространства-времени»).

В общей теории относительности и в большинстве других современных теорий гравитации гравитационные волны порождаются движением массивных тел с переменным ускорением. Гравитационные волны свободно распространяются в пространстве со скоростью света. Ввиду относительной слабости гравитационных сил (по сравнению с прочими) эти волны имеют весьма малую величину, с трудом поддающуюся регистрации.

Поляризованная гравитационная волна

Гравитационные волны предсказываются общей теорией относительности (ОТО), многими другими . Впервые они были непосредственно обнаружены в сентябре 2015 года двумя детекторами-близнецами , на которых были зарегистрированы гравитационные волны, возникшие, вероятно, в результате слияния двух и образования одной более массивной вращающейся чёрной дыры. Косвенные свидетельства их существования были известны с 1970-х годов - ОТО предсказывает совпадающие с наблюдениями темпы сближения тесных систем за счёт потери энергии на излучение гравитационных волн. Прямая регистрация гравитационных волн и их использование для определения параметров астрофизических процессов является важной задачей современной физики и астрономии.

В рамках ОТО гравитационные волны описываются решениями уравнений Эйнштейна волнового типа, представляющими собой движущееся со скоростью света (в линейном приближении) возмущение метрики пространства-времени. Проявлением этого возмущения должно быть, в частности, периодическое изменение расстояния между двумя свободно падающими (то есть не испытывающими влияния никаких сил) пробными массами. Амплитудой h гравитационной волны является безразмерная величина - относительное изменение расстояния. Предсказываемые максимальные амплитуды гравитационных волн от астрофизических объектов (например, компактных двойных систем) и явлений (взрывов , слияний , захватов чёрными дырами и т. п.) при измерениях в весьма малы (h =10 −18 -10 −23). Слабая (линейная) гравитационная волна согласно общей теории относительности переносит энергию и импульс, двигается со скоростью света, является поперечной, квадрупольной и описывается двумя независимыми компонентами, расположенными под углом 45° друг к другу (имеет два направления поляризации).

Различные теории по-разному предсказывают скорость распространения гравитационных волн. В общей теории относительности она равна скорости света (в линейном приближении). В других теориях гравитации она может принимать любые значения, в том числе до бесконечности. По данным первой регистрации гравитационных волн их дисперсия оказалась совместимой с безмассовым гравитоном, а скорость оценена как равная скорости света.

Генерация гравитационных волн

Система из двух нейтронных звезд порождает рябь пространства-времени

Гравитационную волну излучает любая материя, движущаяся с асимметричным ускорением. Для возникновения волны существенной амплитуды необходимы чрезвычайно большая масса излучателя или/и огромные ускорения, амплитуда гравитационной волны прямо пропорциональна первой производной ускорения и массе генератора, то есть ~ . Однако если некоторый объект движется ускоренно, то это означает, что на него действует некоторая сила со стороны другого объекта. В свою очередь, этот другой объект испытывает обратное действие (по 3-му закону Ньютона), при этом оказывается, что m 1 a 1 = − m 2 a 2 . Получается, что два объекта излучают гравитационные волны только в паре, причём в результате интерференции они взаимно гасятся почти полностью. Поэтому гравитационное излучение в общей теории относительности всегда носит по мультипольности характер как минимум квадрупольного излучения. Кроме того, для нерелятивистских излучателей в выражении для интенсивности излучения имеется малый параметр где - гравитационный радиус излучателя, r - его характерный размер, T - характерный период движения, c - скорость света в вакууме.

Наиболее сильными источниками гравитационных волн являются:

сталкивающиеся (гигантские массы, очень небольшие ускорения),
гравитационный коллапс двойной системы компактных объектов (колоссальные ускорения при довольно большой массе). Как частный и наиболее интересный случай - слияние нейтронных звёзд. У такой системы гравитационно-волновая светимость близка к максимально возможной в природе планковской светимости.

Гравитационные волны, излучаемые системой двух тел

Два тела, движущиеся по круговым орбитам вокруг общего центра масс

Два гравитационно связанных тела с массами m 1 и m 2 , движущиеся нерелятивистски (v << c ) по круговым орбитам вокруг их общего центра масс на расстоянии r друг от друга, излучают гравитационные волны следующей энергии, в среднем за период:

Вследствие этого система теряет энергию, что приводит к сближению тел, то есть к уменьшению расстояния между ними. Скорость сближения тел:

Для Солнечной системы, например, наибольшее гравитационное излучение производит подсистема и . Мощность этого излучения примерно 5 киловатт. Таким образом, энергия, теряемая Солнечной системой на гравитационное излучение за год, совершенно ничтожна по сравнению с характерной кинетической энергией тел.

Гравитационный коллапс двойной системы

Любая двойная звезда при вращении её компонент вокруг общего центра масс теряет энергию (как предполагается - за счёт излучения гравитационных волн) и, в конце концов, сливается воедино. Но для обычных, некомпактных, двойных звёзд этот процесс занимает очень много времени, много большее настоящего возраста . Если же двойная компактная система состоит из пары нейтронных звёзд, чёрных дыр или их комбинации, то слияние может произойти за несколько миллионов лет. Сначала объекты сближаются, а их период обращения уменьшается. Затем на заключительном этапе происходит столкновение и несимметричный гравитационный коллапс. Этот процесс длится доли секунды, и за это время в гравитационное излучение уходит энергия, составляющая по некоторым оценкам более 50 % от массы системы.

Основные точные решения уравнений Эйнштейна для гравитационных волн

Объёмные волны Бонди - Пирани - Робинсона

Эти волны описываются метрикой вида . Если ввести переменную и функцию , то из уравнений ОТО получим уравнение

Метрика Такено

имеет вид , -функции, удовлетворяют тому же уравнению.

Метрика Розена

Где удовлетворяют

Метрика Переса

При этом

Цилиндрические волны Эйнштейна - Розена

В цилиндрических координатах такие волны имеют вид и выполняются

Регистрация гравитационных волн

Регистрация гравитационных волн достаточно сложна ввиду слабости последних (малого искажения метрики). Приборами для их регистрации являются детекторы гравитационных волн. Попытки обнаружения гравитационных волн предпринимаются с конца 1960-х годов. Гравитационные волны детектируемой амплитуды рождаются при коллапсе двойного . Подобные события происходят в окрестностях ориентировочно раз в десятилетие.

С другой стороны, общая теория относительности предсказывает ускорение взаимного вращения двойных звёзд из-за потери энергии на излучение гравитационных волн, и этот эффект надёжно зафиксирован в нескольких известных системах двойных компактных объектов (в частности, пульсаров с компактными компаньонами). В 1993 году «за открытие нового типа пульсаров, давшее новые возможности в изучении гравитации» открывателям первого двойного пульсара PSR B1913+16 Расселу Халсу и Джозефу Тейлору мл. была присуждена Нобелевская премия по физике. Ускорение вращения, наблюдаемое в этой системе, полностью совпадает с предсказаниями ОТО на излучение гравитационных волн. Такое же явление зафиксировано ещё в нескольких случаях: для пульсаров PSR J0737-3039, PSR J0437-4715, SDSS J065133.338+284423.37 (обычно сокращённо J0651) и системы двойных RX J0806. Например, расстояние между двумя компонентами A и B первой двойной звезды из двух пульсаров PSR J0737-3039 уменьшается примерно на 2,5 дюйма (6,35 см) в день из-за потерь энергии на гравитационные волны, причём это происходит в согласии с ОТО. Все эти данные интерпретируются как непрямые подтверждения существования гравитационных волн.

По оценкам наиболее сильными и достаточно частыми источниками гравитационных волн для гравитационных телескопов и антенн являются катастрофы, связанные с коллапсами двойных систем в ближайших галактиках. Ожидается, что в ближайшем будущем на усовершенствованных гравитационных детекторах будет регистрироваться несколько подобных событий в год, искажающих метрику в окрестности на 10 −21 -10 −23 . Первые наблюдения сигнала оптико-метрического параметрического резонанса, позволяющего обнаружить воздействие гравитационных волн от периодических источников типа тесной двойной на излучение космических мазеров, возможно, были получены на радиоастрономической обсерватории РАН, Пущино.

Ещё одной возможностью детектирования фона гравитационных волн, заполняющих Вселенную, является высокоточный тайминг удалённых пульсаров - анализ времени прихода их импульсов, которое характерным образом изменяется под действием проходящих через пространство между Землёй и пульсаром гравитационных волн. По оценкам на 2013 год, точность тайминга необходимо поднять примерно на один порядок, чтобы можно было задетектировать фоновые волны от множества источников в нашей Вселенной, и эта задача может быть решена до конца десятилетия.

Согласно современным представлениям, нашу Вселенную заполняют реликтовые гравитационные волны, появившиеся в первые моменты после . Их регистрация позволит получить информацию о процессах в начале рождения Вселенной. 17 марта 2014 года в 20:00 по московскому времени в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики американской группой исследователей, работающей над проектом BICEP 2, было объявлено о детектировании по поляризации реликтового излучения ненулевых тензорных возмущений в ранней Вселенной, что также является открытием этих реликтовых гравитационных волн. Однако почти сразу этот результат был оспорен, поскольку, как выяснилось, не был должным образом учтён вклад . Один из авторов, Дж. М. Ковац (Kovac J. M. ), признал, что «с интерпретацией и освещением данных эксперимента BICEP2 участники эксперимента и научные журналисты немного поторопились».

Экспериментальное подтверждение существования

Первый зафиксированный гравитационно-волновой сигнал. Слева данные с детектора в Хэнфорде (H1), справа - в Ливингстоне (L1). Время отсчитывается от 14 сентября 2015, 09:50:45 UTC. Для визуализации сигнала он отфильтрован частотным фильтром с полосой пропускания 35-350 Герц для подавления больших флуктуаций вне диапазона высокой чувствительности детекторов, также были применены полосовые режекторные фильтры для подавления шума самих установок. Верхний ряд: напряжения h в детекторах. GW150914 сначала прибыл на L1 и через 6 9 +0 5 −0 4 мс на H1; для визуального сравнения данные с H1 показаны на графике L1 в обращённом и сдвинутом по времени виде (чтобы учесть относительную ориентацию детекторов). Второй ряд: напряжения h от гравитационно-волнового сигнала, пропущенные через такой же полосный фильтр 35-350 Гц. Сплошная линия - результат численной относительности для системы с параметрами, совместимыми с найденными на базе изучения сигнала GW150914, полученный двумя независимыми кодами с результирующим совпадением 99,9. Серые толстые линии - области 90 % доверительной вероятности формы сигнала, восстановленные из данных детекторов двумя различными методами. Тёмно-серая линия моделирует ожидаемые сигналы от слияния чёрных дыр, светло-серая не использует астрофизических моделей, а представляет сигнал линейной комбинацией синусоидально-гауссовых вэйвлетов. Реконструкции перекрываются на 94 %. Третий ряд: Остаточные ошибки после извлечения отфильтрованного предсказания сигнала численной относительности из отфильтрованного сигнала детекторов. Нижний ряд: представление частотной карты напряжений, показывающее возрастание доминирующей частоты сигнала со временем.

11 февраля 2016 года коллаборациями LIGO и VIRGO. Сигнал слияния двух чёрных дыр с амплитудой в максимуме около 10 −21 был зарегистрирован 14 сентября 2015 года в 9:51 UTC двумя детекторами LIGO в Хэнфорде и Ливингстоне через 7 миллисекунд друг от друга, в области максимальной амплитуды сигнала (0,2 секунды) комбинированное отношение сигнал-шум составило 24:1. Сигнал был обозначен GW150914. Форма сигнала совпадает с предсказанием общей теории относительности для слияния двух чёрных дыр массами 36 и 29 солнечных; возникшая чёрная дыра должна иметь массу 62 солнечные и параметр вращения a = 0,67. Расстояние до источника около 1,3 миллиарда , излучённая за десятые доли секунды в слиянии энергия - эквивалент около 3 солнечных масс.

История

История самого термина «гравитационная волна», теоретического и экспериментального поиска этих волн, а также их использования для исследований явлений недоступных иными методам.

1900 - Лоренц предположил, что гравитация «…может распространятся со скоростью, не большей скорости света»;
1905 - Пуанкаре впервые ввёл термин гравитационная волна (onde gravifique). Пуанкаре, на качественном уровне, снял устоявшиеся возражения Лапласа и показал, что связанные с гравитационными волнами поправки к общепринятым законам тяготения Ньютона порядка сокращаются, таким образом, предположение о существовании гравитационных волн не противоречит наблюдениям;
1916 - Эйнштейн показал, что в рамках ОТО механическая система будет передавать энергию гравитационным волнам и, грубо говоря, любое вращение относительно неподвижных звёзд должно рано или поздно остановиться, хотя, конечно, в обычных условиях потери энергии порядка ничтожны и практически не поддаются измерению (в этой работе он ещё ошибочно полагал, что механическая система, постоянно сохраняющая сферическую симметрию, может излучать гравитационные волны);
1918 - Эйнштейн вывел квадрупольную формулу, в которой излучение гравитационных волн оказывается эффектом порядка , тем самым исправив ошибку в своей предыдущей работе (осталась ошибка в коэффициенте, энергия волны в 2 раза меньше);
1923 - Эддингтон - поставил под сомнение физическую реальность гравитационных волн «…распространяются… со скоростью мысли». В 1934 году, при подготовке русского перевода своей монографии «Теория относительности», Эддингтон добавил несколько глав, включая главы с двумя вариантами расчётов потерь энергии вращающимся стержнем, но отметил, что использованные методы приближенных расчётов ОТО, по его мнению, неприменимы к гравитационно связанным системам, поэтому сомнения остаются;
1937 - Эйнштейн совместно с Розеном исследовал цилиндрические волновые решения точных уравнений гравитационного поля. В ходе этих исследований у них возникли сомнения, что гравитационные волны, возможно, являются артефактом приближенных решений уравнений ОТО (известна переписка относительно рецензии на статью Эйнштейна и Розена «Существуют ли гравитационные волны?»). Позднее он нашёл ошибку в рассуждениях, окончательный вариант статьи с фундаментальными правками был опубликован уже в «Journal of the Franklin Institute»;
1957 - Герман Бонди и Ричард Фейнман предложили мысленный эксперимент «трость с бусинками» в котором обосновали существование физических последствий гравитационных волн в ОТО;
1962 - Владислав Пустовойт и Михаил Герценштейн описали принципы использования интерферометров для обнаружения длинноволновых гравитационных волн;
1964 - Филип Петерс и Джон Мэтью теоретически описали гравитационные волны, излучаемые двойными системами;
1969 - Джозеф Вебер, основатель гравитационно-волновой астрономии, сообщает об обнаружении гравитационных волн с помощью резонансного детектора - механической гравитационной антенны. Эти сообщения порождают бурный рост работ в этом направлении, в частности, Ренье Вайс, один из основателей проекта LIGO, начал эксперименты в то время. На настоящий момент (2015) никому так и не удалось получить надёжных подтверждений этих событий;
1978 - Джозеф Тейлор сообщил об обнаружении гравитационного излучения в двойной системе пульсара PSR B1913+16. Исследования Джозефа Тейлора и Рассела Халса заслужили Нобелевскую премию по физике за 1993 год. На начало 2015 года три пост-кеплеровских параметра, включающих уменьшение периода вследствие излучения гравитационных волн, было измерено, как минимум, для 8 подобных систем;
2002 - Сергей Копейкин и Эдвард Фомалонт произвели с помощью радиоволной интерферометрии со сверхдлинной базой измерения отклонения света в гравитационном поле Юпитера в динамике, что для некоторого класса гипотетических расширений ОТО позволяет оценить скорость гравитации - отличие от скорости света не должно превышать 20 % (данная трактовка не общепринята);
2006 - международная команда Марты Бургей (Обсерватория Паркса, Австралия) сообщила о существенно более точных подтверждениях ОТО и соответствия ей величины излучения гравитационных волн в системе двух пульсаров PSR J0737-3039A/B;
2014 - астрономы Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (BICEP) сообщили об обнаружении первичных гравитационных волн при измерениях флуктуаций реликтового излучения. На настоящий момент (2016) обнаруженные флуктуации считаются не имеющими реликтового происхождения, а объясняются излучением пыли в Галактике;
2016 - международная команда LIGO сообщила об обнаружении события прохождения гравитационных волн GW150914. Впервые сообщено о прямом наблюдении взаимодействующих массивных тел в сверхсильных гравитационных полях со сверхвысокими относительными скоростями (< 1,2 × R s , v/c > 0.5), что позволило проверить корректность ОТО с точностью до нескольких постньютоновских членов высоких порядков. Измеренная дисперсия гравитационных волн не противоречит сделанным ранее измерениям дисперсии и верхней границы массы гипотетического гравитона (< 1,2 × 10 −22 эВ), если он в некотором гипотетическом расширении ОТО будет существовать.

Философия не наука, философия - это образ жизни. Рассуждения о воображаемых жуках в коробках, не родившихся свиньях и жизни паука в писсуаре могут вызвать серьёзные опасения за психическое здоровье участников таких дискуссий, однако не спешите крутить пальцем у виска - лучше попробуйте поразмыслить, что скрывается за той или иной, казалось бы, надуманной проблемой.
С помощью таких мысленных упражнений человек способен решить сложнейшие вопросы бытия и сознания (вы, кстати, уже знаете, что для вас первично?) и даже обрести душевное равновесие. Конечно, пока очередной философ не подкинет ещё одну парадоксальную задачку. Предлагаем вам 9 мысленных экспериментов, которые, возможно, не изменят вашу жизнь, но, по крайней мере, заставят крепко задуматься.

1. Дилемма заключённого

Классическая проблема из теории игр, в которой испытуемый должен решить, признаться в преступлении или нет, при том, что он не знает, как ответит его подельник.
Вот как формулирует дилемму заключённого «Стэнфордская философская энциклопедия»:

«Двоих арестовали за ограбление банка и поместили в разные камеры. Следователь предложил каждому сделку: „Если вы признаетесь, а ваш сообщник будет молчать, я сниму все обвинения, выдвинутые против вас, а он получит огромный срок. Если подельник даст показания, а вы будете молчать, его отпустят и посадят вас на точно такой же срок. Если признаетесь оба, то получите срок, но я выхлопочу вам двоим условно-досрочное освобождение. Если же ни один из вас не признается, придётся посадить обоих, но ненадолго, потому что прямых улик против вас нет“».
Если предположить, что оба обвиняемых заботятся только о минимальном сроке для себя, то у каждого возникает непростая дилемма, в которой вариант предательства доминирует над сотрудничеством с сообщником из-за того, что один не знает, как себя поведёт другой. Лучшим выходом из ситуации для обоих является молчание, однако, рассуждая рационально, практически каждый человек приходит к тому, что предать выгоднее, чем сотрудничать, независимо от того, как себя поведёт подельник. Рациональность каждого вместе приводит их к нерациональному решению.

2. Комната Мэри

Этот мысленный эксперимент направлен против философии физикализма как убеждения, что всё в мире, включая психические процессы, имеет физическую природу. Из эксперимента следует, что есть нефизические свойства окружающего мира, которые можно постигнуть только путём непосредственного опыта.

Фрэнк Джексон
Один из создателей этой концепции, Фрэнк Джексон, сформулировал проблему так:
«Мэри, блестящий ученый, вынуждена изучать мир из черно-белой комнаты через черно-белый монитор. Она специализируется на нейрофизиологии зрения, и, предположим, она обладает всей возможной физической информацией, которую можно получить о том, что мы испытываем, когда видим спелые помидоры или небо, или когда используем слова „красный“, „синий“, и так далее. К примеру, она знает, какие комбинации длин волн, излучаемые небом, стимулируют сетчатку глаза, и что в точности происходит в центральной нервной системе, когда произносится фраза „Небо синее“. Что произойдет, когда Мэри выйдет из своей комнаты или когда ей дадут цветной монитор? Узнает ли она что-нибудь новое?»
Иными словами, Мэри знает о цвете всё, кроме самого главного: она никогда не видела никаких цветов, кроме оттенков чёрного и белого, поэтому не может предсказать разницу между академическим знанием и фактическим опытом.
Эта проблема даёт понять, что даже объективное наблюдение не позволяет человеку получить представление обо всех свойствах предмета. Говоря простым языком, нам не дано представить, что именно мы не знаем.

3. Жук в коробке

Людвиг Витгенштейн
Эксперимент, предложенный Людвигом Витгенштейном, показывает, что люди в принципе не способны понять друг друга до конца.
Представьте, что есть группа людей, и у каждого из них имеется по коробке, в которой содержится то, что каждый называет жуком. Никто не может заглянуть в чужую коробку, но при этом каждый утверждает, что именно по виду своего жука знает, что это действительно жук, и никто не знает, что лежит в коробках у других владельцев «жуков».
При обсуждении членами группы того, что лежит у них в коробках, понятие «жук» перестаёт иметь смысл, потому что каждый подразумевает что-то своё, но что именно - никто не знает. Таким образом «жук» начинает обозначать просто «то, что лежит в коробке».
Витгенштейн полагал, что эксперимент прекрасно иллюстрирует тот факт, что человек никогда не знает наверняка, что его собеседник имеет в виду, так как не знает, о чём тот думает. Эксперимент Витгенштейна связан с так называемой трудной проблемой сознания, описанной австралийским философом Дэвидом Чалмерсом и феноменом квалиа, то есть зависимостью ощущения мира от ментального состояния.

4. Китайская комната

Вообразите себе человека, знающего только один язык, например, русский. Он сидит в комнате и, используя подробный учебник, позволяющий грамотно оперировать китайскими иероглифами, даже не понимая их смысл, составляет различные предложения на китайском.

Если при этом за ним, например, через окно, наблюдают люди, говорящие по-китайски, у них сложится полное впечатление, что человек в комнате также знает и этот язык.

Джон Сёрль
Эксперимент, как считал его автор, американский философ Джон Сёрль, - это весомый аргумент против возможности создания искусственного разума. Даже если компьютер способен распознавать речь и формулировать предложения, на самом деле он не понимает их смысл, потому что действует по программе, заложенной в него человеком, так же как человек в комнате действует по инструкции и составляет правильные фразы на китайском, но на самом деле не знает этого языка.
Некоторые исследователи выдвигают аргументы против концепции Сёрля, утверждая, что необходимо рассматривать комнату, книгу с инструкциями и человека в системе, и это говорит о том, что взаимодействие трёх компонентов действительно позволяет системе понимать китайский язык. Другие полагают, что человеческое мышление - манипуляция понятиями, которые заложены в мозг обучением так же, как программа может быть загружена в машину, поэтому ничего невозможного в создании компьютерного разума нет.

5. Машина для производства личного опыта

Американский философ Роберт Нозик разработал мысленный эксперимент, намекающий, что люди, возможно, действительно способны жить в Матрице.

Роберт Нозик
Предположим, что учёные создали машину, позволяющую давать человеку любой опыт, который он только пожелает. Стимулируя мозг, она может генерировать ощущения, например, от прочтения интересной книги, знакомства с кем-либо или написания романа. Согласитесь ли вы подключиться к такой машине, запрограммировав предварительно всё, что должно с вами «произойти», понимая при этом, что всю жизнь проведёте с подключёнными к мозгу электродами, но впечатления никак не будут отличаться от реального жизненного опыта?
Основная идея эксперимента Нозика состоит в том, что у человека действительно могут быть веские основания для подключения к такой «машине по производству личного опыта» (как её называет сам философ). В жизни люди зачастую лишены возможности выбора, пусть даже в пользу «искусственных» переживаний, так что соблазн велик. Конечно, можно говорить о том, что никакая «виртуальная реальность» не заменит настоящей, но так или иначе, поднятая Нозиком проблема уже несколько десятков лет является причиной многочисленных философских споров.

6. Проблема вагонетки

Сейчас существует множество вариантов этого мысленного эксперимента, но его принципы были сформулированы английским философом Филиппой Фут ещё в 1967-м году в статье «Аборт и доктрина двойного эффекта». Суть в следующем:
«По рельсам с большой скоростью несётся тяжёлая неуправляемая вагонетка. На пути её следования привязаны к рельсам пять человек, которые неминуемо должны погибнуть. У вас есть возможность перевести стрелку, и вагонетка свернёт на запасной путь, но при этом задавит другого человека, также привязанного к рельсам. Каковы будут ваши действия?»
Утилитаристы, считающие, что моральная ценность поступка определяется его полезностью, несомненно, переведут стрелку, чтобы минимизировать негативные последствия. Приверженцы философии кантианства (по имени её создателя - Иммануила Канта), наверняка не будут вмешиваться, потому что рассматривают людей как цель, а не как средство, следовательно, даже один человек не может быть лишь инструментом спасения пяти остальных.
В ином варианте этой дилеммы роль стрелки играет толстяк, которого необходимо столкнуть на рельсы, чтобы помешать вагонетке убить остальных, однако это никак не влияет на сложность выбора между сознательным убийством одного, пусть с целью спасения нескольких человек, и невмешательством, за которым последует гибель пятерых.

7. Паук в писсуаре

Идея этого неожиданного эксперимента, уже ставшего классическим, пришла американскому философу Томасу Нагелю, когда он зашел в туалет Принстонского университета и заметил в писсуаре небольшого паука, показавшегося ему очень грустным. Каждый раз, когда философ мочился в писсуар, паук будто становился ещё печальнее от безысходности. Нагель поднял проблему с пауком в своём эссе «Рождение, смерть и смысл жизни»:

Томас Нагель
«Я заходил в туалет, смотрел на паука в писсуаре и постепенно его жалкий вид начал меня угнетать. Конечно, возможно, для него это стало естественной средой обитания, но лишь потому, что он был пойман в ловушку гладкими фарфоровыми стенками и никак не мог оттуда выбраться, не было и возможности узнать, хочет он покинуть писсуар, или нет.
Однажды я решился - взял изрядный кусок туалетной бумаги и опустил в писсуар, паук схватился за неё, я вытащил его и посадил на пол. Он сидел, не шелохнувшись, и я ушёл. Когда я вернулся через пару часов, паук находился там же, а когда на следующий день я зашёл в туалет, то обнаружил на этом месте его труп».
Эксперимент показывает, что, даже действуя из лучших побуждений, человек не знает, к чему на самом деле может привести его вмешательство в ситуацию, и что является благом для каждого участника конкретной ситуации.

8. Качество, или количество?

Представьте себе мир, в котором все стали вегетарианцами. Люди бы перестали выращивать животных, предназначенных на убой, а значит, миллионы свиней, коров и кур не получили бы даже права на жизнь, пусть с последующим превращением в котлеты или попаданием в суп.
Мало того, одомашненная скотина совершенно не готова к самостоятельному существованию, поэтому, так или иначе, большинство таких животных обречено даже без ножа мясника - куры разучились летать, что делает их лёгкой добычей для хищников, а коровы бы передохли в первую же зиму. Те, кому всё же удалось бы приспособиться к естественным условиям, нанесли бы дикой природе непоправимый вред. Вы считаете, это лучше, чем употребление в пищу мяса?

Вирджиния Вулф
Знаменитая британская писательница Вирджиния Вулф как-то сказала:

«Из всех аргументов в пользу вегетарианства те, которые озвучивают люди, - самые слабые. Свинья больше всех заинтересована в спросе на бекон. Если бы все были евреями, то свиней в мире бы почти не осталось».
Конечно, утверждение очень спорное: что лучше, например, когда 20 млрд человек живут в нищете или когда 10 млрд купаются в роскоши? Если последнее, то как быть с 10 млрд личностей, которые никогда не появятся на свет? С другой стороны, как вообще можно беспокоиться о тех, кого никогда не будет? Каждый для себя решает сам.

9. Начать с нуля

Любопытный мысленный эксперимент в области политической философии предложил американец Джон Ролз.

Джон Ролз
Представьте, что вы с группой других людей находитесь в ситуации, когда вам вместе необходимо выработать принципы организации человеческого общества, в котором предстоит жить, но никто из вас понятия не имеет о философских концепциях, моделях государственного устройства, физических законах, достижениях психологии, экономики, биологии и других наук. Из-за некоей «вуали незнания» никто не может оценить свои природные данные и социальное положение, в общем, предстоит заново создать законы существования человечества.
Вопрос: до чего вы договоритесь, если не будете руководствоваться эгоистичными и корыстными побуждениями?
Скорее всего, как считает Ролз, постепенно были бы созданы принципы, гарантирующие каждому равные основные права и свободы, например, обеспечивающие возможность образования и трудоустройства, однако его теория справедливости, предполагающая наличие единой естественной справедливости для каждого человека как такового, а не для отдельных личностей или классов, критикуется многими философами как утопическая.

У. Эдвард Деминг проводил эксперимент с красными бусинками в своих 4-х дневных семинарах. Смотрите видео эксперимента с красными и белыми бусинами на этой странице.

Эксперимент Деминга с красными бусинками. Как провести эксперимент с красными и белыми бусинками самостоятельно? Что необходимо для проведения эксперимента с красными бусинками, который проводил Э. Деминг?

Тренинг с экспериментом У. Э. Деминга "Красные бусинки".

“Руководители заняты копеечными делами,

они игнорируют огромные потери”.

Э. Деминг

Эксперимент с красными бусинами

Dr. Deming"s Red Bead Experiment

Эксперимент с красными бусинами Деминг начал проводить в своих первых лекциях для японцев в 1950 г., чтобы продемонстрировать разницу между общими и особыми причинами вариаций. В течение многих лет Деминг использовал для экспериментов с красными бусинами одни и те же приспособления. Этими основными приспособлениями служат: коробка с белыми и красными бусинами в пропорции примерно 4:1 и прямоугольный кусок пластика» дерева, металла и т.п., обычно называемый лопаткой, в котором сделано 50 вертикальных углублений. Выборка из 50 бусинок достигается путем погружения лопатки в коробку.

Иточник описания эксперимента: Нив Генри Р. "Пространство доктора Деминга: Принципы построения устойчивого бизнеса" Пер. с англ. - М.: Альпина Бизнес Букс, 2005, стр. 110-115.

Цветные иллюстрации и видео - С. Григорьев.

Основная форма эксперимента с красными бусинами, которая демонстрировалась на четырехдневных семинарах, оставалась относительно неизменной на протяжении нескольких лет.

Мастером из аудитории приглашаются добровольцы:

шесть заинтересованных рабочих (им не требуется каких-либо специальных навыков: они пройдут обучение и должны будут выполнять все требования без вопросов и жалоб);
два младших инспектора (им достаточно уметь считать до двадцати);
главный инспектор (должен уметь сравнить два числа на предмет их равенства или неравенства и уметь говорить громко и четко);
регистратор (должен уметь аккуратно писать и производить простые арифметические действия).

Рабочий день для каждого рабочего - это процесс взятия выборки (50 бусинок) из коробки с помощью лопатки. Белые бусины - это хороший продукт, приемлемый для потребителя. Красные бусины - продукт неприемлемый. В соответствии с требованиями мастера или пожеланиями высшего руководства ставится задача не допускать попадания более одной-трех красных бусин. Рабочие обучаются мастером (Демингом), который дает точные инструкции о том, как должна проводиться работа: как нужно смешивать бусинки, каковы должны быть направления, расстояния, углы и уровень помешивания при пользовании лопаткой. Для минимизации вариаций процедуру нужно стандартизировать и регламентировать.

Рабочие должны очень внимательно следовать всем инструкциям, ведь от результатов их труда зависит, останутся ли они на работе.

"Запомните, каждый ваш рабочий день может быть последним в зависимости от того, как вы работаете. Я надеюсь, вы получите удовольствие от своей работы!"

В процессе контроля участвует много персонала, однако он весьма эффективен. Каждый рабочий приносит выполненную дневную работу к первому младшему инспектору, который молча пересчитывает и записывает число красных бусинок, а затем идет ко второму инспектору, который делает то же самое. Главный инспектор, также сохраняя молчание, сравнивает эти два счета. Если они различаются, значит, закралась ошибка! Еще больше заставляет задуматься тот факт, что даже если оба счета совпадают, они тем не менее могут быть ошибочными. Однако процедура такова, что в случае ошибки инспекторы, по-прежнему независимо друг от друга, должны пересчитывать результат. Когда показания счета совпадают, главный инспектор объявляет результат и регистратор заносит его на слайд, проецируемый на расположенный выше экран. Рабочий возвращает свои бусинки в коробку - его рабочий день завершен.

Работа продолжается в течение четырех дней. Всего получается 24 результата. Мастер постоянно их комментирует. Он хвалит Эла за снижение количества красных бусинок до четырех, и аудитория рукоплещет ему. Он ругает Одри за получение шестнадцати красных, и аудитория нервно смеется. Как это у Одри может быть в четыре раза больше дефектных бусинок, если только она не беспечна и не ленива? Никто из остальных работников также не может оставаться спокойным, ведь если Эл мог сделать четыре, то и каждый может это сделать. Эл - несомненный «рабочий дня», и он получит премию. Но на следующий день у Эла находят девять красных бусинок, поскольку он чересчур успокоился. Одри приносит десять: она плохо начала, но теперь начинает исправляться, в особенности после серьезного разговора с мастером в конце первого дня.

"Стоп! Остановить линию! Бен только что сделал семнадцать красных! Давайте проведем собрание и постараемся понять, в чем причина плохой работы. Такого рода работа может привести к закрытию предприятия".

В конце второго дня мастер проводит серьезный разговор с рабочими. По мере того как люди осваиваются и становятся более опытными, их результаты должны улучшаться.

Вместо этого вслед за 54 красными бусинками, полученными в первый день, на второй день их было получено целых 65. Неужели рабочие не понимают своей задачи? Задача состоит в том, чтобы получать белые бусины, а не красные. Будущее выглядит довольно мрачно. Никто не достиг цели. Они должны стараться работать лучше.

Подавленные рабочие возвращаются к работе. И вдруг возникают два проблеска: Одри, продолжая улучшать свои результаты, достигает семи красных бусинок; на верном пути и Бен, повторивший успех первого дня своей работы - девять красных! Однако все остальные работают хуже. Общее число красных бусинок вновь поднимается и достигает 67. День завершается без успехов, как и предыдущие. Мастер говорит рабочим, что, если существенных улучшений не произойдет, предприятие придется закрыть.

Начинается четвертый день. С облегчением мы обнаруживаем, что дела пошли лучше благодаря Одри, которая теперь производит только шесть красных бусинок*. Но в целом день заканчивается 58 красными, что попрежнему хуже, чем в первый день.

Вот все результаты, полученные на данный момент:

На этой стадии мастер решает призвать на помощь известное великое достижение менеджмента - сохранить предприятие, оставив только лучших рабочих. Он увольняет Бена, Кэрол и Джона, трех рабочих, которые сделали 40 и более красных бусинок за четыре дня, и оставляет Одри, Эла и Эда, выплачивая им премию и заставляя работать в две смены.

Неудивительно, что это не дает результата.

Наблюдая эксперимент с красными бусинами, мы получаем редкое преимущество: мы хорошо понимаем систему и можем быть уверены, что она управляема. Как только мы осознаем это, нам становится ясно, насколько бессмысленны все действия мастера (или кого-либо еще) с целью воздействия на результаты, которые предположительно зависят от рабочих, а на самом деле полностью обусловлены существующей системой. Все эти поступки были реакцией на чисто случайные вариации.

Центральная линия на карте соответствует среднему показанию, т.е. 244/24 = 10,2, поэтому расчет 1σ (сигма) дает:

Отсюда для положения верхней и нижней контрольных границ имеем:

10,2 + (3 х 2,8) = 18,6 » средняя линия + 3σ

10,2 - (3 х 2,8) = 1,8 » соответственно, средняя линия - 3σ

Примечание С. Григорьев: Для построения контрольной карты выбран тип np-карта альтернативных данных. Правила построения и формулы расчета контрольных границ смотрите описание в ГОСТ Р ИСО 7870-1-2011 (ISO 7870-1:2007), ГОСТ Р ИСО 7880-2-2015 (ISO 7870-2:2013) - Статистические методы. Контрольные карты Шухарта. Если потребуются дополнительные пояснения, буду рад их дать по запросу.

Контрольная карта показана на рисунке, ниже.

Если мы проведем эксперимент завтра, или послезавтра, или на следующей неделе, то, по всей видимости, получим похожий разброс результатов.

Рис. Контрольная np-карта эксперимента с красными бусинами, проведенного 02.04.2011г. на обучающем семинаре Григорьевым С. Смотрите видео (8 минут).

Рис. Сравнение контрольных np-карт экспериментов с красными бусинами, проведенных в 1983г. Э. Демингом и в 2011г. С. Григорьевым. Обратите внимание, что в эксперименте С. Григорьева использовались другая лопатка, другие бусины, другие люди (рабочие), немного модифицирован сам процесс, временной промежуток 28 лет. Но основной системный фактор - отношение красных бусин к белым, оставался прежним. Можно было бы продлить контрольные пределы из эксперимента проведенного Демингом на 30 лет вперед и они предсказывали бы поведение процесса с достаточной точностью. О чем вам это говорит?

Участники семинаров видят удовольствие, получаемое от хороших результатов, и огорчение от плохих, не зависящих от ругательств и критики мастера. Они видят тенденцию (например, тенденцию Одри к значительному улучшению результатов), видят относительно однородные результаты (как, например, у Джона) и переменчивые (как у Бена). Они видят и слышат жалобы и стенания мастера, когда его бесполезные и бессмысленные указания не выполняются буквально. Они видят, как рабочих сравнивают друг с другом, в то время как на самом деле рабочие не имеют возможности воздействовать на получение результатов: результаты полностью определяются системой, внутри которой они работают. А еще участники семинара видят, как рабочие теряют свою работу без какой-либо вины с их стороны, в то время как другие получаю премию, не имея особых заслуг (кроме той, что система относится к ним более лояльно).

Деминг указывает на некоторые очевидные особенности эксперимента плюс на несколько других, менее очевидных. Так, накопленные средние значения в конце каждого из четырех дней соответственно составляют:

Деминг спрашивает у аудитории, на каком значении установится среднее, если эксперимент продолжать дальше. Поскольку отношение белых и красных бусинок 4:1, для тех, кто знакомы с законами математики, ясно, что ответ должен быть 10,0. Но это оказывается не так. Это было бы правильным, если бы выборка производилась по методу случайных чисел. Но в действительности она осуществляется путем погружения лопатки в коробку. Это механическая выборка, а не случайная, для которой применимы математические законы. В качестве дополнительных доказательств Деминг приводит результаты, полученные при использовании в течение ряда лет четырех различных лопаток. Как минимум для двух из них традиционный статистик оценил бы результаты как «статистически значимо» отличающиеся от 10,0. А какой же тип выборки мы осуществляем в производственных процессах? Механический или случайный? В какое положение все это ставит тех, кто зависит только от стандартной статистической теории в приложении к промышленности?

Не все в этом эксперименте дает пример того, как не надо делать. В том, как организован процесс контроля, имеется важный положительный аспект.

На первый взгляд, он противоречит одной из идей, которую Деминг иногда рассматривает на своих семинарах, - и в процессе контроля имеет место разделение ответственности. На самом деле вклады каждого из контролеров в результат независимы один от другого; риск разделения ответственности здесь сведен к риску консенсуса.

Как в эксперименте с воронкой, так и в эксперименте с красными бусинами возникает естественный вопрос: что же можно сделать для улучшения дел? Мы уже знаем ответ. Так как рассматриваемая система находится в состоянии статистического контроля, настоящих улучшений можно достигнуть только путем ее реального изменения. Их не получить воздействием на выходы, т.е. результаты работы системы: воздействие на выходы годится только в присутствии особых причин вариаций. Воздействие на результаты - это как раз то, на что нацелены правила 2, 3 и 4 в эксперименте с воронкой, на это же направлены и все эмоциональные восклицания мастера в данном эксперименте.

Воздействия на систему с целью устранения общих причин вариаций - обычно более трудная задача, чем действия по устранению особых причин. Так, в эксперименте с воронкой сама воронка может быть опущена или использована более мягкая ткань для покрытия стола, с тем чтобы погасить часть движений шарика после его падения. В эксперименте с красными бусинами каким-то образом доля красных бусинок в коробке должна быть уменьшена - путем введения улучшений на предшествующих стадиях производственного процесса или при поставках исходных материалов либо того и другого вместе.

Деминг ссылается на эксперимент с красными бусинами как «донельзя простой». Так и есть. Однако, как и в случае эксперимента с воронкой, передаваемые при этом идеи оказываются вовсе не такими уж простыми.

Проводя обучающие семинары, демонстрируя на них эксперименты, которые демонстрировал Э. Деминг на своих четырехдневных семинарах, я сталкиваюсь с разрывом между знаниями, полученными в период обучения и последующим применением менеджментом теории управления системами Э. Деминга на практике. Одной из главных причин такого обстоятельства вижу неготовность многих руководителей к полномасштабному изменению стиля управления, а без этого преобразование невозможно.

Генри Нив примерно оценивает в четверть миллиона человек присутствовавших на знаменитых четырехдневных семинарах Э. Деминга в период между 1980 и 1993 годами.

В интервью Э. Деминга изданию The Washington Post , январь 1984:

Вопрос:

"Вы были очень успешными в привлечении людей на эти семинары. Разве это не обнадеживает вас?"

Доктор Э. Деминг:

"Я не знаю, почему это должно обнадеживать. Я хочу видеть, что они собираются делать. Это займет годы".

Смотрите оригинальное видео эксперимента с красными бусинками, проведенного Э. Демингом в последние годы своей жизни, видео лекции Lessons Of The Red Beads (Уроки красных бусинок) и интервью Э. Деминга.

Red Bead Experiment with Dr. W. Edwards Deming

Lessons Of The Red Beads

Lessons from the Red Bead Experiment

Эксперимент с красными бусинами Деминг начал проводить в своих первых лекциях для японцев в 1950 г., чтобы продемонстрировать разницу между общими и особыми причинами вариаций. В течение многих лет Деминг использовал для экспериментов с красными бусинами одни и те же приспособления. Этими основными приспособлениями служат: коробка с белыми и красными бусинами в пропорции примерно 4: 1 и прямоугольный кусок пластика, дерева, металла и т.п., обычно называемый лопаткой, в котором сделано 50 вертикальных углублений. Выборка из 50 бусинок достигается путем погружения лопатки в коробку. (Замечание для статистиков: я намеренно не употребляю термин «случайная выборка», даже с учетом того, что бусины могут быть хорошо перемешаны, прежде чем в них погрузят лопатку.)

Основная форма эксперимента с красными бусинами, которая демонстрируется на четырехдневных семинарах, остается относительно неизменной на протяжении нескольких лет. Из аудитории приглашаются добровольцы:

шесть заинтересованных рабочих (им не требуется каких-либо специальных навыков: они пройдут обучение и должны будут выполнять все требования без вопросов и жалоб);

два младших инспектора (им достаточно уметь считать до двадцати);

главный инспектор (должен уметь сравнить два числа на предмет их равенства или неравенства и уметь говорить громко и четко);

регистратор (должен уметь аккуратно писать и производить простые арифметические действия).

емлемый. В соответствии с требованиями мастера или пожеланиями высшего руководства ставится задача не допускать попадания более одной-трех красных бусин. Рабочие обучаются мастером (Демингом), который дает точные инструкции о том, как должна проводиться работа: как нужно смешивать бусинки, каковы должны быть направления, расстояния, углы и уровень помешивания при пользовании лопаткой. Для минимизации вариаций процедуру нужно стандартизировать и регламентировать.

«Запомните, каждый ваш рабочий день может быть последним в зависимости от того, как вы работаете. Я надеюсь, вы получите удовольствие от своей работы!»

Рабочий возвращает свои бусинки в коробку - его рабочий день завершен.

Организация как система

проводит серьезный разговор с рабочими. По мере того как люди осваиваются и становятся более опытными, их результаты должны улучшаться. Вместо этого вслед за 54 красными бусинками, полученными в первый день, на второй день их было получено целых 65. Неужели рабочие не понимают своей задачи? Задача состоит в том, чтобы получать белые бусины, а не красные. Будущее выглядит довольно мрачно. Никто не достиг цели. Они должны стараться работать лучше.

Начинается четвертый день. С облегчением мы обнаруживаем, что дела пошли лучше благодаря Одри, которая теперь производит только шесть красных бусинок*. Но в целом день заканчивается 58 красными, что по- прежнему хуже, чем в первый день.

Вот все результаты, полученные на данный момент: День 1 День 2 День 3 День 4 Сумма Одри 16 10 7 6 39 Джон 9 11 12 10 42 Эл 4 9 13 11 37 Кэрол 7 11 14 11 43 Бен 9 17 9 13 48 Эд 9 7 12 7 35 Сумма за день Итого 54 65 67 58 244 На этой стадии мастер решает призвать на помощь известное великое достижение менеджмента - сохранить предприятие, оставив только лучших рабочих. Он увольняет Бена, Кэрол и Джона, трех рабочих, которые сделали 40 и более красных бусинок за четыре дня, и оставляет Одри, Эла и Эда, выплачивая им премию и заставляя работать в две смены.

Неудивительно, что это не дает результата.

* Примечание для традиционных статистиков: при стандартной нуль-гипотезе, и при том, что Одри получила четыре различных оценки, шанс, что эти оценки становились лучше день ото дня, равен 1/4! = 1/24 = 0,024. Это значимый результат больше чем на 5 %-ном уровне значимости! - Прим. авт.

Глава 6. Эксперимент с красными бусинами

Однако предположим, что у нас отсутствует понимание системы. Что нам делать тогда? Тогда нам нужно было бы нанести данные на контрольную карту и дать ей возможность рассказать нам о поведении процесса. Центральная линия на карте соответствует среднему показанию, т.е. 244/24 = 10,2, поэтому расчет дает:

Отсюда для положения верхней и нижней контрольных границ имеем:

10,2 + (3 х 2,8) = 18,6 и 10,2 - (3 х 2,8) = 1,8

соответственно (аналогичные расчеты см.: «Выхода из кризиса», стр. 304). Контрольная карта показана на рисунке 17.

Эта карта подтверждает то, что мы и предполагали: процесс находится в статистически управляемом состоянии. Вариации вызываются системой. Рабочие беспомощны: они могут выдать только то, что дает система. Система стабильна и предсказуема. Если мы проведем эксперимент завтра, или послезавтра, или на следующей неделе, то, по всей видимости, получим похожий разброс результатов.

Центральная

Рис. 17. Контрольная карта данных эксперимента с красными бусинами

Организация как система

Участники семинара, настроенные на активное восприятие выводов, вытекающих из эксперимента с красными бусинами, могут сделать много интересных наблюдений еще до того, как Деминг начнет подведение итогов. Они видят удовольствие, получаемое от хороших результатов, и огорчение от плохих, не зависящих от ругательств и критики мастера. Они видят тенденцию (например, тенденцию Одри к значительному улучшению результатов), видят относительно однородные результаты (как, например, у Джона) и переменчивые (как у Бена). Они видят и слышат жалобы и стенания мастера, когда его бесполезные и бессмысленные указания не выполняются буквально. Они видят, как рабочих сравнивают друг с другом, в то время как на самом деле рабочие не имеют возможности воздействовать на получение результатов: результаты полностью определяются системой, внутри которой они работают. А еще участники семинара видят, как рабочие теряют свою работу без какой-либо вины с их стороны, в то время как другие получаю премию, не имея особых заслуг (кроме той, что система относится к ним более лояльно).

Не все в этом эксперименте дает пример того, как не надо делать. В том, как организован процесс контроля, имеется важный положительный аспект. На первый взгляд, он противоречит одной из идей, которую Деминг иногда

Глава 6. Эксперимент с красными бусинами

рассматривает на своих семинарах, - и в процессе контроля имеет место разделение ответственности. На самом деле вклады каждого из контролеров в результат независимы один от другого; риск разделения ответственности здесь сведен к риску консенсуса. Этот вопрос обсуждается более подробно в главе 21 (см. также правило 4 в экспериментах с воронкой и мишенью).

Как в эксперименте с воронкой (см. главу 5), так и в эксперименте с красными бусинами возникает естественный вопрос: что же можно сделать для улучшения дел? Мы уже знаем ответ. Так как рассматриваемая система находится в состоянии статистического контроля, настоящих улучшений можно достигнуть только путем ее реального изменения. Их не получить воздействием на выходы, т.е. результаты работы системы: воздействие на выходы годится только в присутствии особых причин вариаций. Воздействие на результаты - это как раз то, на что нацелены правила 2, 3 и 4 в эксперименте с воронкой, на это же направлены и все эмоциональные восклицания мастера в данном эксперименте.