Teoretická fyzika, vedecká metóda a poškodenie

Veda by nemala byť rýchla, ale pokrok sa môže zdať, že tempo objavovania sa spomaľuje - konkrétne čo sa týka fyziky. Pretože sa stalo samozrejmosťou pre fyzikov, aby rozvíjali teórie, že žiadna existujúca technológia nemôže otestovať, prax fyziky zaostáva za štipendiom - v akomkoľvek stupni, ktorý je možný - sa prideľovanie zdrojov na experimentovanie stalo ťažkým.

Dieťa plagátu (kto si kupuje tento plagát?) Pre oneskorenie medzi teóriou a experimentom je teória strun, ktorá nebola vyvrátená, ale ktorú niektorí odborníci hovoria, že nemusia byť vôbec testovateľná. Pre vedcov, ktorí dokážu preukázať úspech alebo dokázať hypotézu, ide o scenár najhoršieho prípadu. To je dôvod, prečo to vedci rozprávajú: Minulý týždeň sa v Mníchove zišli kádre fyzikov a filozofov, ktorí diskutovali o tomto probléme na konferencii s názvom „Prečo dôverovať teórii?“.

Veci boli prekvapivo vyhrievané.

Jeden z organizátorov konferencie, Richard Dawid, tvrdí, že fyzici môžu potvrdiť teóriu bez experimentu apelovať napríklad na svoju vysvetľujúcu silu, vnútornú konzistentnosť alebo absenciu životaschopných konkurentov. Nebudete prekvapení, že ostatní nesúhlasia. George Ellis a Joe Silk uverejnili komentár príroda „Obhajuj integritu fyziky“, v ktorej tvrdili, že Dawidov prístup podkopáva fyzikálne vedy. Jediný spôsob, ako otestovať teóriu, je povedať, že je to experiment.

Sabine Hossenfelder, výskumníčka vo Frankfurte Institute for Advanced Studies a blogger za Backreaction, súhlasí s Ellisom a Silkom. Hossenfelder pracuje v kvantovej gravitačnej fenomenológii, čo znamená, že hľadá experimentálne testovateľné predpovede teórií kvantovej gravitácie. obrátený hovoril s ňou o teóriách, experimentoch a spôsobe, ako dostať fyziku z burín a späť na trať.

Boli ste veľmi hlasný v kritike jedného nedávneho experimentu, Holometra Fermilab, na základe toho, že experiment nebol podporovaný teóriou, že sme vedeli, že experiment nebude nič nájsť. Aký je správny vzťah medzi teóriou a experimentom?

Ide o nasledovné otázky: Pracujem väčšinou v kvantovej gravitácii, ktorá je jednou z oblastí fyziky, ktorú by som nazval základnou fyzikou. Toto sú oblasti, ktoré sa zaoberajú štruktúrou vesmírneho času, čo je hmota, a čo je pôvodom vesmíru. A čo sa stalo v minulom storočí, nie tak prekvapivo, že všetky jednoduché veci boli vykonané.

Ale je to naozaj tu, kde chcete tlačiť hranice svojich teórií, kde sú práve teraz problémy. Pretože to, čo sa stalo, je to, že dostanete veľkú medzeru medzi experimentom a teóriou. Teoretici majú veľa slobody a experimentátori naozaj nevedia, čo majú robiť. Ako teda dosiahnete pokrok v tejto oblasti?

Musíte byť veľmi jasní, koľko môžete veriť svojej teórii, pretože potrebujete teóriu, aby ste povedali experimentátorovi, kde sa má pozrieť. Potrebujete teóriu na identifikáciu najsľubnejších testov. Pretože potom musíme investovať veľa peňazí a vybudovať nejaký experiment, ktorý by mohol trvať desaťročia.

Kde teda prichádza Holometer? No, môžete sa pýtať to isté na Holometer: Bolo to sľubné urobiť tento experiment, pretože sme verili nejakej teórii, že by sme s tým mohli niečo nájsť? Odpoveď znie: Nie, vôbec neboli žiadne náznaky.

Teraz tento experiment nestojí miliardy. Moje pochopenie je v tom, že je to v prvom rade zvýšenie možnej presnosti v takýchto meraniach, a to je výsledok sám osebe. Nemám s tým problém. Ale myšlienka, že týmto spôsobom by ste mohli otestovať kvantovú gravitáciu, bola od začiatku nezmyslov, a všetci, ktorí pracujú na kvantovej gravitačnej fenomenológii, to vedeli.

Zdá sa, že idealizovaný proces partnerského preskúmania alebo idealizovaný proces preverovania vedeckých experimentov by zabránil tomu, aby sa tento druh veci odohrával v dokonalom svete.

Áno, v dokonalom svete. Ale v skutočnosti sa to vždy deje. Napriek tomu je vzájomné hodnotenie to najlepšie, čo máme. Nehovorím, že s peer review nie je nič zlé, hovorím, že problémy s partnerským hodnotením sú organizačné otázky. Mohli by sa v zásade stanoviť. Vzájomné hodnotenie je stále dobrá vec, ktorá poháňa vedu, pretože je to jediné kritérium, ktoré máme - okrem úsudku prirodzene. Ale pokiaľ ide o vývoj teórie - predtým, ako sa príroda rozhodla - vzájomné hodnotenie je jediný spôsob, ako si zlí zladiť dobro. Pokiaľ ide o vývoj novej teórie, musíte sa opýtať odborníkov: „Je táto teória zlučiteľná so všetkým, čo vieme o prírode?“

A keď hovoríte o experimentoch, ktoré potenciálne stoja veľké hromady hotovosti, stáva sa to ešte dôležitejším.

Správne, tak s Hoganom to bol Fermilab a pravdepodobne mali nejaký dôvod. Nie je to obrovské množstvo peňazí. Ale teraz, keď chodí a hovorí, že sme testovali holografický princíp, to ma naozaj štve, pretože to nemá nič spoločné s kvantovou gravitáciou. Z môjho pohľadu tiež vrhá zlé svetlo na celé pole fenomenologickej kvantovej gravitácie, kde sa ľudia skutočne snažia tieto veci vyskúšať. Dlho som na tom pracoval a snažím sa z toho dostať, pretože som nemohol získať finančné prostriedky. Tak to funguje pre priemerných ľudí ako ja.

Problém Holometra znie ako experimentátor bez teórie. Ale v niektorých prípadoch máte aj opačný problém, nie nevyhnutne pre nedostatok pokusov, ale máte teoretikov bez jasných experimentálnych vyhliadok. Myslím, že tento problém popisujete ako fyzikov, ktorí sa „stratili v matematike“. Chápem vás správne?

Dalo by sa to takto interpretovať. Ale to, čo hovorím o „stratenom v matematike“ je viac: Fyzici sa veľmi dôrazne zamerali na niekoľko teoretických možností, pokiaľ ide o teóriu kvantovej gravitácie alebo zjednotenia. Je to to isté s temnou hmotou. A po ceste vyhodili mnoho ďalších možností. Fyzici robia veľa predpokladov, ktoré používajú v teoretickom vývoji a ktoré explicitne nezapisujú. A tieto sa potom „stratia v matematike“.

Chcem tým povedať, že výber teórie je ovplyvnený množstvom kritérií, ktoré nie sú explicitne uznané. Príklady v mojej mysli sú tie, ktoré sú prirodzenosti, jednoduchosti a krásy. Toto sú všetky kritériá, ktoré sa v praxi používajú, ale potom sa premenia na matematické požiadavky a ľudia zabúdajú, že to bola voľba, že to boli hypotézy, ktoré musíte vyskúšať.

Vezmite si tento príklad prirodzenosti. Argumentom je, že nech je teória čokoľvek, nemala by mať žiadne parametre, ktoré sú buď veľmi veľké alebo veľmi malé, pretože sa to nezdá prirodzené. Myslím, že je to úplný nezmysel.

Príroda sa naozaj nestará o vaše očakávania.

Správny. To je dobré. Príroda tiež nezaujíma to, čo nájdete krásne. Prečo? Prečo by sa mala príroda starať? Keď mi ľudia hovoria: „Páči sa mi táto teória, pretože je taká elegantná,“ mám rád: „Tak čo?“

S Holometrom dostávame roky pokrytia niečoho, čo nakoniec pravdepodobne vôbec nič netestuje. Avšak, pretože má takú chytľavú premisu, novinári sa k nemu dostanú. Čo by vedci mohli urobiť novinárom, aby sa trochu vniesli do rebríčka a zaobchádzali s vedou viac, ako je to v skutočnosti, ako by to bol tento typ fantastickej televíznej show?

V prípade Holometra by to bolo veľmi jednoduché, pretože si myslím, že ľudia jednoducho opakovali to, čo bolo v tlačovej správe z miesta, ktoré experiment skutočne financovalo. Čo teda očakávate? Očakávate, že to bude objektívne? Aspoň by ste mali ísť a opýtať sa niekoho z poľa, čo si o tomto experimente myslia. V tomto prípade bolo pre novinárov neuveriteľné, že to opakovali.

Všeobecnejšie si myslím, že v niektorých prípadoch je ťažké skutočne zistiť, čo vedci hovoria. Je veľmi ťažké pre niekoho, kto na tom v skutočnosti nepracuje, aby zistil, čo je pravdivé, čo je mierne ohnuté a čo je totálny nezmysel.Ale veľa z toho je poháňané aj tlakom. Je tu časový tlak a potom sa musí predať, takže musíte prísť s veľkým titulom.

A práve preto sa veda v tlači mení z pomaly sa meniaceho, postupne sa rozvíjajúceho vedomostného poľa do tejto veci, v ktorej sa každé dva dni dejú prelomy a naše základné chápanie vesmíru sa mení každých pár mesiacov, takže tu je tento skvelý príbeh o tom. Vaša myseľ je fúkaná.

Moja myseľ je toľkokrát, že neviem, čo o tom povedať.