解密誤差條需要集體的力量

識別星際隕石——“奧陌陌”的表親——需要國家安全豁免

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


人們可能會天真地認為,如果科學測量本身是公開的,那麼該測量上的誤差條不應被分類。但是,美國政府(USG)在釋出關於流星的資料時卻不這麼認為,這些資料是其感測器系統在過去30年中測量的。然而,經過進一步思考,政府的做法是有道理的,因為誤差條可能會提供有關用於國防的感測器有效性的線索,從而可能暴露弱點並危及國家安全。

天文學家原本不期望流星資料會引起重大關注。但是,情況在2019年3月31日下午6:20(美國東部時間)發生了變化,當時,在一次關於流星的電臺採訪之後,我在給哈佛大學本科生阿米爾·西拉傑的一封電子郵件中建議,我們應該在政府資料庫中搜索星際隕石——即在撞擊地球之前起源於太陽系之外的物體。

在收集由美國國家航空航天局噴氣推進實驗室中心(稱為CNEOS)編制的關於火流星和爆閃火球的資料時,我們發現了一個試探性的“奧陌陌”的表親——唯一已知的星際物體,它在2017年10月19日經過地球附近時被反射的陽光所觀測到。新物體是一個米級大小的流星,在2014年1月8日17:05:34 UTC在巴布亞紐幾內亞附近的地球大氣層中燃燒時被探測到。它移動得如此之快,以至於推斷出其過去的軌跡不受太陽約束。我們計算出,它在太陽系之外的超額速度應該約為驚人的每秒40公里。


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這是我們從流星撞擊時報告的速度和位置得出的推論。但是,鑑於美國政府表格中的測量資料不包括誤差條,我們對這一誘人的結論應該有多大的信心?在我們預印本的提交版本中,我們透過估計誤差條來校準了我們的統計置信度,這些誤差條基於美國政府感測器和其他流星獨立探測系統之間的測量差異。我們試圖儘可能保守地將這些差異僅歸因於美國政府測量的誤差。但這不足以獲得同事的廣泛認可。

我們的預印本在arXiv上釋出後,評論家們很快就在Twitter、Facebook和電子郵件上駁斥了我們的結論,他們反覆提到另一篇最近的論文,該論文斷言“美國政府感測器資料通常對於軌道計算是不可靠的。”大多數流星“專家”對我們的推論持懷疑態度,他們沒有直接證據表明這是錯誤的。在我們的預印本中,我們指出,測量的速度需要減少到不合理的45%,才能使2014年的流星與太陽結合,這遠遠超過了用於國家安全目的且資金充足的美國政府最先進感測器系統預期的不確定性。

在我們提交論文發表幾周後,我們收到了兩份負面的審稿報告。其中一位審稿人說:“本文的結果完全取決於來自未知儀器的單個測量,其不確定性未知……因此,我們有一個關於星際火球的嚴重缺陷的主張,以及對頻率的無根據的估計。但這使得作者能夠繼續對星際物體的空間密度、附近恆星中此類物體的質量損失以及在地球歷史上撞擊地球的此類物體的數量做出驚人的主張。論文的前提和結論都存在嚴重缺陷,我建議不要發表。”

幸運的是,大約在同一時間,我訪問了華盛頓特區,主持了國家科學院物理學和天文學委員會。在晚餐時,我坐在來自洛斯阿拉莫斯國家實驗室國家安全教育中心的董事會成員艾倫·赫德旁邊。當我向艾倫提到這個流星的故事時,他很樂意從“國家安全之牆”的另一邊提供幫助。一週後,艾倫安排了一次與馬特·海夫納的會議,馬特是洛斯阿拉莫斯全球安全、情報和新興威脅的資料科學專案經理,他們共同制定了一個計劃,要求相關聯邦機構解密2014年流星的測量誤差,並可能解密整個CNEOS目錄。

艾倫和馬特制定的計劃完美地奏效了。幾天之內,馬特會見了白宮科技政策辦公室的官員,隨後與分析2014年流星資料的人進行了交談。因此,我和阿米爾被授權在我們的論文中做出以下正式宣告:“每個速度分量的不確定性都優於±10%(海夫納,M.,私人交流)。”

考慮到CNEOS樣本量約為200顆流星,並假設解密的不確定性採用標準高斯統計,我們計算出2014年流星起源於太陽系的機率為十萬分之一。換句話說,儘管專家們普遍懷疑,但解密的誤差條意味著該流星以99.999%的統計置信度來自星際空間。這非常重要;當我意識到我的妻子如此特別時,我娶了她。

這個故事有兩個重要的寓意。首先也是最重要的,很明顯,大多數“專家”傾向於對並非來自他們之一的令人興奮的科學結果採取懷疑而非中立的先驗。2014年的流星提供了一個獨特的案例研究,因為經過認證的專家不知道測量的不確定性,但可以從其他科學家那裡獲得。

導致這種“專家偏見”的原因有很多,包括他們的經驗表明,新結果很少見,保守主義是避免錯誤和保持良好聲譽的安全方法,或者意識到經驗豐富的專傢俱樂部的成員被外人搶走了重大發現所帶來的嫉妒,這一發現引起了多家媒體媒體的關注。認識到這種“專家偏見”應該促使“非專家”對其進行補償,方法是降低並非基於證據的批判性評論和社會壓力,並鼓勵有創造力的科學家,尤其是在他們職業生涯的早期,發表創新的見解。

第二個寓意是,我們非常幸運地在國家實驗室擁有像赫德和海夫納這樣具有建設性的同事,他們致力於服務而不是他們的自負,這在學術界文化中很常見,並且他們願意透過消除不必要的障礙來促進藍天科學,以公開傳播資料。

感謝艾倫和馬特,我們現在知道,在發現“奧陌陌”的3.8年前,一顆星際流星在地球大氣層中燃燒殆盡。我們還可以感謝那些沒有盲目跟風,而是幫助揭示科學真相的公正的同事。我們只能希望他們堪稱典範的做法能夠鼓勵期刊出版物和學術俱樂部的守門人更加開放,並提高我們科學事業的效率。

Avi Loeb is the head of the Galileo Project, director of the Institute for Theory and Computation at the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, founding director of Harvard University’s Black Hole Initiative, and the former chair of the Harvard astronomy department (2011-2020). He is a former member of the President’s Council of Advisors on Science and Technology and a former chair of the Board on Physics and Astronomy of the National Academies. He has published more than a thousand peer-reviewed papers and is the bestselling author of Extraterrestrial and Interstellar and a co-author of the textbooks Life in the Cosmos and The First Galaxies in the Universe.

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