Teoretická fyzika, vědecká metoda a poškození

Věda by neměla být rychlá, ale jak se pokrok zrychluje, může se vlastně cítit, že tempo objevování se zpomaluje - konkrétně co se týče fyziky. Vzhledem k tomu, že se fyzici stávají samozřejmostí pro vývoj teorií, že žádná existující technologie nemůže otestovat, praxe fyziky zaostává za stipendiem - v jakékoli míře je to možné - přidělení zdrojů pro experimentování je obtížné.

Plakátové dítě (kdo si tento plakát kupuje?) Pro zpoždění mezi teorií a experimentem je teorie strun, která nebyla vyvrácena, ale která někteří odborníci říkají, že nemusí být vůbec testovatelná. Pro vědce, kteří mohou tvrdit, že se jedná o úspěch nebo vyvrácení hypotéz, je to nejhorší scénář. To je důvod, proč to vědci mluví: Minulý týden se v Mnichově shromáždil kádr fyziků a filosofů, kteří o tomto problému diskutovali na konferenci „Proč věřit teorii?“.

Věci byly překvapivě zahřáté.

Jeden z organizátorů konference, Richard Dawid, tvrdí, že fyzici mohou potvrdit teorii bez experimentu tím, že osloví například její vysvětlující sílu, vnitřní konzistenci nebo absenci životaschopných konkurentů. Nebudete překvapeni, když zjistíte, že ostatní nesouhlasí. George Ellis a Joe Silk zveřejnili komentář Příroda nazvaný “bránit integritu fyziky”, ve kterém oni argumentovali, že Dawidův přístup podkopává fyzikální vědy. Jediný způsob, jak otestovat teorii, je říci, že je třeba ji experimentovat.

Sabine Hossenfelderová, vědecká pracovnice Institutu pro pokročilé studium ve Frankfurtu a blogerka Backreaction, souhlasí s Ellisem a Silkem. Hossenfelder pracuje v kvantové gravitační fenomenologii, což znamená, že hledá experimentálně ověřitelné předpovědi teorie kvantové gravitace. Inverzní mluvil s ní o teoriích, experimentech a jak dostat fyziku z plevelů a zpátky na trať.

Byl jste velmi hlasitý, když kritizujete nedávný experiment, Holometr Fermilab, na základě toho, že experiment nebyl podporován teorií, že jsme věděli, že experiment nic nenajde. Jaký je správný vztah mezi teorií a experimentem?

Problém je následující: Pracuji většinou v kvantové gravitaci, což je jedna z oblastí fyziky, kterou bych nazval základní fyzikou. To jsou oblasti, které se zabývají strukturou vesmírného času, co je hmotou a co je původem vesmíru. A co se stalo v minulém století, ne tak překvapivě, je to, že všechny jednoduché věci byly provedeny.

Ale je to opravdu tady, kde chcete tlačit hranice svých teorií, kde je problém právě teď. Protože to, co se stalo, je to, že dostanete velkou propast mezi experimentem a teorií. Teoretici mají spoustu svobody a experimentátoři nevědí, co mají dělat. Jak tedy postupujete v této oblasti?

Musíš být velmi jasná, jak moc můžeš věřit své teorii, protože ty teorie potřebuješ říct experimentistovi, kam se má podívat. Potřebujete teorii, abyste identifikovali nejslibnější testy. Protože pak musíme investovat spoustu peněz a vybudovat nějaký experiment, který by mohl trvat desetiletí.

Kam tedy přichází Holometr? No, na Holometru se můžete zeptat totéž: Bylo to slibné udělat tento experiment, protože jsme věřili nějaké teorii, že bychom s tím mohli něco najít? Odpověď zní: Ne, vůbec to nebylo.

Tento experiment nyní nestál miliardy. Chápu, že je to především o zvýšení přesnosti v takových měřeních, a to je úspěch sám o sobě. S tím nemám problém. Ale myšlenka, že s tím byste mohli otestovat kvantovou gravitaci, byla od počátku nesmyslů a všichni, kdo pracují na kvantové gravitační fenomenologii, to věděli.

Zdá se, že idealizovaný proces vzájemného hodnocení nebo idealizovaný proces zkoumání vědeckých experimentů by zabránil tomu, aby se něco takového dělo v dokonalém světě.

Ano, v dokonalém světě. Ale ve skutečnosti se to vždycky děje. Peer review je to nejlepší, co máme. Neříkám, že s peer review není nic špatného, ​​říkám, že problémy s recenzním řízením jsou organizační. Mohly by být v zásadě pevné. Vzájemné hodnocení je stále dobrá věc, která řídí vědu, protože je to jediné kritérium, které máme - jiné než posouzení přirozenosti. Ale pokud jde o vývoj teorie - předtím, než příroda učinila svůj úsudek - je vzájemné hodnocení jediným způsobem, jak si dobré zřídit dobré od špatného. Pokud jde o vývoj nové teorie, musíte se zeptat odborníků: „Je tato teorie slučitelná se vším, co víme o přírodě?“

A když mluvíte o experimentech, které potenciálně stojí velké hromady peněz, stává se to ještě důležitější.

Správně, tak s Hoganem to byl Fermilab a pravděpodobně měli nějaký důvod. Není to obrovské množství peněz. Ale teď, když jde kolem a říká, že jsme testovali holografický princip, to mě opravdu sráží, protože to nemá s kvantovou gravitací nic společného. Z mého pohledu také vrhá špatné světlo na celé pole fenomenologické kvantové gravitace, kde se lidé ve skutečnosti snaží tyto věci otestovat. Dlouho jsem na tom pracoval a teď se z toho snažím dostat, protože jsem nemohl získat finanční prostředky. Tak to funguje pro průměrné lidi jako já.

Problém Holometru zní jako experimentátor bez teorie. Ale v některých případech máte i opačný problém, ne nutně pro nedostatek snahy, ale máte teoretiky bez jasných experimentálních vyhlídek. Myslím, že tento problém popisujete jako fyziky, kteří se „ztratili v matematice“.

Mohli bychom to takto interpretovat. To, co označuji za „ztracené v matematice“, je více: Fyzici se velmi silně zaměřili na několik teoretických možností, pokud jde o teorii kvantové gravitace nebo sjednocení. Je to stejné s temnou hmotou. A po cestě odhodili mnoho dalších možností. Fyzici dělají mnoho předpokladů, které oni používají v teorii vývoje že oni výslovně nezapisují. A ty se pak „ztratí v matematice“.

Tím myslím, že výběr teorie je ovlivněn množstvím kritérií, která nejsou explicitně uznána. Příklady v mé mysli jsou přirozenost, jednoduchost a krása. To jsou všechna kritéria, která jsou v praxi používána, ale pak se převedou na matematické požadavky a lidé zapomínají, že to byla volba, že se jedná o hypotézy, které potřebujete otestovat.

Vezměte si tento příklad přirozenosti. Argumentem je, že ať už je teorie jakákoli, neměla by mít žádné parametry, které jsou buď velmi velké nebo velmi malé, protože se to nezdá přirozené. Myslím, že je to naprostý nesmysl.

Příroda se opravdu nestará o vaše očekávání.

Že jo. To je dobrý postřeh. Příroda také nezajímá, co je krásné. Proč? Proč by se měla příroda starat? Když mi lidé řeknou: „Líbí se mi tato teorie, protože je to tak elegantní,“ ráda jsem, „Tak co?“

S Holometrem dostáváme roky pokrytí něčeho, co nakonec vůbec nic nezkouší. Vzhledem k tomu, že má takovou chytlavou premisu, novináři se k ní budou chovat. Co by mohli vědní novináři udělat pro to, aby se trochu trochu zopakovali a věděli o vědě více, než je tomu ve skutečnosti?

V případě Holometru by to bylo velmi snadné, protože si myslím, že lidé právě opakovali to, co bylo v tiskové zprávě z místa, které experiment skutečně financovalo. Co tedy očekáváte? Očekáváte, že to bude objektivní? Aspoň byste měli jít a zeptat se někoho z pole, co si o tomto experimentu myslí. V tomto případě bylo pro novináře neuvěřitelně nedbalé opakovat to.

Obecněji se domnívám, že je v některých případech těžké zjistit, co vědci říkají. Pro někoho, kdo na tom opravdu nepracuje, je velmi obtížné zjistit, co je pravdivé, co je mírně ohnuté a co je totální nesmysl.Ale mnoho z toho je také poháněno tlakem. Tam je časový tlak, a pak to musí prodat, takže musíte přijít s velkým titulkem.

A tak se věda v tisku morfuje z pomalu se pohybujícího, postupně se rozvíjejícího pole poznání do této věci, ve které se objevují průlomy každé dva dny a naše základní chápání vesmíru se každých pár měsíců převrací, takže tady je tento skvělý příběh o tom. Vaše mysl je spálená.

Moje mysl byla tolikrát vyhozena, že už nevím, co na to říct.