Teorētiskā fizika, zinātniskā metode un bojājumi

Zinātnei nevajadzētu būt ātrai, bet, tā kā progress paātrinās, tas patiesībā var justies kā atklāšanas temps palēninās - īpaši attiecībā uz fiziku. Tā kā fiziķiem ir kļuvis parasts priekšstats par teorijām, kuras nevar pārbaudīt neviena esoša tehnoloģija, fizikas prakse atpaliek no stipendijas - cik vien tas ir iespējams - resursu sadale eksperimentiem ir kļuvusi sarežģīta.

Plakāta bērns (kurš pērk šo plakātu?) Par kavēšanos starp teoriju un eksperimentu ir stīgu teorija, kas nav atspēkota, bet ko daži eksperti saka vispār. Zinātniekiem, kuri var pieprasīt panākumus, pierādot vai atspēkojot hipotēzes, tas ir sliktākais scenārijs. Tāpēc zinātnieki to izrunā. Pagājušajā nedēļā Minhene sapulcējās fiziķu un filozofu kadrs, lai apspriestu šo problēmu konferencē „Kāpēc uzticēties teorija?”.

Lietas bija pārsteidzoši sildītas.

Viens no konferences rīkotājiem Richard Dawid apgalvo, ka fiziķi var apstiprināt teoriju bez eksperimenta, aicinot, piemēram, tās paskaidrojošo spēku, iekšējo konsekvenci vai dzīvotspējīgu konkurentu neesamību. Jums nebūs pārsteigts uzzināt, ka citi nepiekrīt. George Ellis un Joe Silk publicēja komentāru Daba „Aizsargāt fizikas integritāti”, kurā viņi apgalvoja, ka Dawīda pieeja apdraud fiziskās zinātnes. Vienīgais veids, kā pārbaudīt teoriju, viņi saka, ka tas ir eksperimentēt.

Sabine Hossenfelder, Frankfurtes progresīvo pētījumu institūta pētniece un „Backreaction” aizstāvis, piekrīt Ellisam un Silk. Hossenfelder darbojas kvantu gravitācijas fenomenoloģijā, kas nozīmē, ka viņa meklē eksperimentāli pārbaudāmas kvantu gravitācijas teoriju prognozes. Apgrieztā runāja ar viņu par teorijām, eksperimentiem un to, kā iegūt fiziku no nezālēm un atpakaļ uz ceļa.

Jūs esat ļoti balsojis par kritiku par vienu neseno eksperimentu, Fermilab holometru, pamatojoties uz to, ka eksperimentu neatbalstīja teorētiski, ka mēs zinām, ka eksperimentā nekas netiks atrasts. Kāda ir pareizā saikne starp teoriju un eksperimentu?

Jautājums ir šāds: es strādāju galvenokārt kvantu gravitācijā, kas ir viena no fizikas jomām, ko es saucu par fundamentālo fiziku. Tās ir jomas, kas saistītas ar kosmosa laika struktūru, kas ir būtība un kas ir Visuma izcelsme. Un tas, kas noticis pagājušajā gadsimtā, ne tik pārsteidzoši, ir tas, ka visas vieglās lietas ir paveiktas.

Bet tas ir patiešām šeit, kur jūs vēlaties virzīt savas teorijas robežas, kur problēmas pašlaik ir. Jo tas, kas ir noticis, ir tas, ka jūs iegūstat šo lielo plaisu starp eksperimentu un teoriju. Teorētiķiem ir daudz brīvības, un eksperimentālie speciālisti nezina, ko darīt. Tātad, kā jūs progresējat tādā jomā kā šis?

Nu jums ir jābūt ļoti skaidram par to, cik daudz jūs varat uzticēties savai teorijai, jo jums ir nepieciešama teorija, lai pastāstītu eksperimentālistam, kur meklēt. Jums ir nepieciešama teorija, lai noteiktu visdaudzsološākos testus. Jo tad mums ir jāiegulda daudz naudas un jāizveido kāds eksperiments, kas varētu ilgt desmitgades.

Tātad, kur nonāk holometrs? Nu, jūs varat uzdot to pašu par holometru: Vai tas bija solījums to darīt, jo mēs ticējām kādai teorijai, ka mēs ar to varam kaut ko atrast? Un atbilde ir: Nē, nekas neliecināja.

Tagad šis eksperiments nav izmaksājis miljardiem. Es saprotu, ka tas galvenokārt attiecas uz precizitātes palielināšanu šādos mērījumos, un tas ir pats sasniegums. Man nav problēmu ar to. Bet ideja, ka ar to jūs varētu pārbaudīt kvantu gravitāciju, bija sākumā muļķības, un visi, kas strādā ar kvantu gravitācijas fenomenoloģiju, to zināja.

Šķiet, ka ideāli realizētais salīdzinošās pārskatīšanas process vai idealizētais zinātnisko eksperimentu pārbaudes process neļautu šāda veida lietām notikt perfektā pasaulē.

Jā, perfektā pasaulē. Bet patiesībā sūdi vienmēr notiek. Tomēr salīdzinošā pārskatīšana ir labākais, ko mēs esam. Es nesaku, ka salīdzinošajā pārskatīšanā nav nekas nepareizs, es saku, ka problēmas, kas saistītas ar salīdzinošo pārskatīšanu, ir organizatoriski jautājumi. Tos principā varētu noteikt. Salīdzinošā pārskatīšana joprojām ir laba lieta, kas vada zinātni, jo tas ir vienīgais kritērijs, kas mums ir, izņemot dabisko spriedumu. Bet, kad runa ir par teorijas attīstību - pirms daba ir pieņēmusi savu spriedumu, vienīgais veids, kā var sakārtot preci no sliktajiem, ir salīdzinošais novērtējums. Ja runa ir par jaunas teorijas izstrādi, jums jājautā ekspertiem: „Vai šī teorija ir saderīga ar visu, ko mēs zinām par dabu?”

Un, kad jūs runājat par eksperimentiem, kas, iespējams, maksā lielas naudas kaudzes, tas kļūst vēl svarīgāks.

Tieši tā, ar Hoganu, tas bija Fermilab, un, iespējams, viņiem bija kāds iemesls. Tā nav milzīga naudas summa. Bet tagad, kad viņš iet apkārt un saka, ka esam pārbaudījuši hologrāfisko principu, kas mani patiešām izjauc, jo tiešām tam nav nekāda sakara ar kvantu gravitāciju. No manas perspektīvas tas arī rada sliktu gaismu visā fenomenoloģiskā kvantu gravitācijas laukā, kur cilvēki patiešām cenšas pārbaudīt šīs lietas. Es ilgu laiku strādāju pie šī jautājuma, un tagad es cenšos no tā izkļūt, jo es nespēju saņemt finansējumu. Tātad tā darbojas vidējiem cilvēkiem, piemēram, man.

Holometra problēma izklausās kā eksperimentālists bez teorijas. Bet dažos gadījumos jums ir arī pretēja problēma, ne vienmēr par mēģinājumu trūkumu, bet jums ir teorētiķi, kuriem nav skaidru eksperimentālo izredžu. Es domāju, ka jūs aprakstāt šo problēmu kā fiziķi, kas „pazūd matemātikā”. Vai es pareizi saprotu jūs?

To varētu interpretēt šādā veidā. Bet tas, ko es runāju ar “pazudušo matemātikā”, ir vairāk: fiziķi ir ļoti koncentrējušies uz dažām teorētiskām iespējām, ja runa ir par kvantu smaguma teoriju vai apvienošanos. Tas pats ar tumšo vielu. Un pa ceļam viņi ir atmetuši daudzas citas iespējas. Fiziķiem ir daudz pieņēmumu, ko viņi izmanto teorijas attīstībā, ka viņi nepārprotami pieraksta. Un tad tie kļūst „zaudēti matemātikā”.

Ar to es domāju, ka teorijas izvēli ietekmē daudzi kritēriji, kas nav skaidri atzīti. Manuprāt, piemēri ir dabiskums, vienkāršība un skaistums. Šie ir visi kritēriji, kas tiek izmantoti praksē, bet tad tie tiek pārvērsti matemātiskās prasībās, un cilvēki aizmirst, ka tā bija izvēle, ka tie bija hipotēzes, kas jums ir jāpārbauda.

Ņemiet šo dabiskuma piemēru. Arguments ir tāds, ka neatkarīgi no teorijas, tai nevajadzētu būt tādiem parametriem, kas būtu ļoti lieli vai ļoti mazi, jo tas nešķiet dabiski. Es domāju, ka tā ir pilnīga muļķība.

Es domāju, ka daba patiesībā nav jūsu cerības.

Pa labi. Tas ir labs punkts. Daba arī neuztraucas par to, ko jūs atradīsiet skaisti. Kāpēc? Kāpēc dabas aprūpe? Kad cilvēki man saka: “Man patīk šī teorija, jo tā ir tik eleganta,” man patīk, “Tātad, ko?”

Ar holometru mēs iegūstam daudzus gadus, kas galu galā neko nemēģina pārbaudīt. Tomēr, tā kā tai ir tik aizraujošs priekšnoteikums, žurnālisti to pulcēs. Ko zinātnes žurnālisti varētu izdarīt, lai mazliet saudzētu sevi, un zinātni vairāk uztvertu, kā tas patiesībā ir kā šāda veida izdomāts TV šovs?

Holometra gadījumā tas būtu bijis ļoti viegli, jo es domāju, ka cilvēki tikko atkārtoja to, kas bija presei no vietas, kas faktiski finansēja eksperimentu. Tātad, ko jūs sagaidāt? Vai jūs sagaidāt, ka tas ir objektīvs? Es domāju, vismaz jums vajadzētu doties un jautāt kādam no lauka, ko viņi domā par šo eksperimentu. Šajā gadījumā žurnālistiem tas bija neticami, lai to atkārtotu.

Vispārīgi runājot, es domāju, ka dažos gadījumos ir grūti izdomāt zinātnieku teikto. Tas, kas īsti strādā pie tā, ir ļoti grūti izdomāt, kas ir taisnība, kas ir nedaudz saliekts un kas ir pilnīga muļķība.Bet daudz kas no tā ir atkarīgs arī no spiediena. Ir laika spiediens, un tad tam ir jāpārdod, tāpēc jums ir jānāk klajā ar lielu virsrakstu.

Un tas, kā zinātne preses morphs no lēni pārvietojas, pakāpeniski virzās zināšanu jomā šajā lieta, kurā atklājumi notiek ik pēc divām dienām, un mūsu fundamentālā izpratne par Visumu tiek apvērsta ik pēc pāris mēnešiem, tāpēc šeit ir šis lielisks stāsts par to. Jūsu prāts ir izpūsts.

Mana prāta ir tik daudz reibināta, ka es nezinu, ko par to teikt.