Teorijska fizika, znanstvena metoda i učinjena šteta

Znanost ne bi trebala biti brza, ali kako se napredak ubrzava, može se osjećati kao da se tempo otkrivanja usporava - posebno u pogledu fizike. Budući da je fizičarima postalo uobičajeno da razvijaju teorije koje nijedna postojeća tehnologija ne može testirati, praksa fizike zaostaje za stipendijom - bez obzira na stupanj koji je moguć - dodjela sredstava za eksperimentiranje postala je teška.

Dijete postera (koji kupuje ovaj plakat?) Zbog kašnjenja između teorije i eksperimenta je teorija struna, koja nije opovrgnuta, ali za koju neki stručnjaci kažu da uopće ne može biti testirana. Za znanstvenike, koji mogu tvrditi da su uspjeli dokazati ili opovrgnuti hipoteze, ovo je najgori mogući scenarij. Zbog toga znanstvenici razgovaraju o tome: prošlog tjedna, kadrovi fizičara i filozofa okupili su se u Münchenu kako bi razgovarali o ovom problemu na konferenciji pod nazivom "Zašto vjerovati teoriji?".

Stvari su bile iznenađujuće zagrijane.

Jedan od organizatora konferencije, Richard Dawid, tvrdi da fizičari mogu potvrditi teoriju bez eksperimenta pozivajući se, primjerice, na njezinu eksplanatornu moć, njezinu unutarnju konzistentnost ili odsutnost održivih konkurenata. Nećete se iznenaditi kada saznate da se drugi ne slažu. George Ellis i Joe Silk objavili su komentar u Priroda pod nazivom “Braniti integritet fizike”, u kojoj su tvrdili da Dawidov pristup podriva fizičke znanosti. Jedini način da se testira teorija, kažu, je da se to eksperimentira.

Sabine Hossenfelder, istraživačica na Frankfurtskom institutu za napredne studije i bloger iza Backreactiona, slaže se s Ellisom i Silkom. Hossenfelder radi u fenomenologiji kvantne gravitacije, što znači da traži eksperimentalno provjerljiva predviđanja teorija kvantne gravitacije. Inverzan razgovarali su s njom o teorijama, eksperimentima i kako izvući fiziku iz korova i vratiti se na pravi put.

Veoma ste glasno kritizirali jedan nedavni eksperiment, Fermilabov Holometer, s obzirom da eksperiment nije bio podržan teorijom, da smo unaprijed znali da eksperiment neće naći ništa. Koji je pravi odnos između teorije i eksperimenta?

Pitanje je sljedeće: Uglavnom radim u kvantnoj gravitaciji, što je jedno od područja fizike koje bih nazvao temeljnom fizikom. To su područja koja se bave strukturom prostornog vremena, od čega je stvorena materija i koje je podrijetlo svemira. A ono što se dogodilo u prošlom stoljeću, ne toliko iznenađujuće, jest da su sve jednostavne stvari učinjene.

Ali to je stvarno ovdje, gdje želite gurnuti granice svojih teorija, gdje je problem upravo sada. Jer ono što se dogodilo je da dobijete veliki jaz između eksperimenta i teorije. Teoretičari imaju mnogo slobode i eksperimentatori ne znaju što učiniti. Kako napredujete u području kao što je ovo?

Morate biti vrlo jasni o tome koliko možete vjerovati svojoj teoriji, jer vam je potrebna teorija da eksperimentatoru kažete gdje da gleda. Potrebna vam je teorija da biste identificirali testove koji najviše obećavaju. Jer tada moramo uložiti mnogo novca i izgraditi neki eksperiment koji bi mogao potrajati desetljećima.

Pa gdje ulazi Holometar? Pa, možete pitati istu stvar o Holometru: Je li obećavalo da ćete napraviti ovaj eksperiment jer smo vjerovali nekoj teoriji da bismo mogli pronaći nešto s njom? A odgovor je: Ne, nije bilo nikakvih naznaka.

Sada ovaj eksperiment nije koštao milijarde. Razumijem da je prije svega riječ o povećanju moguće preciznosti u takvim mjerenjima, a to je samo postignuće. S tim nemam problema. Ali ideja da s tim možete testirati kvantnu gravitaciju je od početka bila glupost, i svi koji su radili na fenomenologiji kvantne gravitacije to su znali.

Čini se da bi idealizirani proces recenziranja ili idealizirani proces provjere znanstvenih eksperimenata spriječili da se ovakve stvari događaju u savršenom svijetu.

Da, u savršenom svijetu. Ali u stvarnosti, sranja se uvijek događaju. Ipak, recenzije kolega su najbolje što imamo. Ne kažem da nema ništa loše u recenziranju, kažem da su problemi s recenzijom organizacijski problemi. One bi u načelu mogle biti fiksne. Recenziranje je još uvijek dobra stvar koja pokreće znanost, jer to je jedini kriterij koji imamo - osim prosuđivanja prema prirodi, naravno. Ali kada je u pitanju razvoj teorije - prije nego što je priroda napravila svoju prosudbu - recenzije kolega su jedini način da dobro razvrstate od lošeg. Kada je u pitanju razvoj nove teorije, morate pitati stručnjake: "Je li ova teorija kompatibilna sa svime što znamo o prirodi?"

A kada govorite o eksperimentima koji potencijalno koštaju velike gomile novca, to postaje još važnije.

Tako je, s Hoganom, to je bio Fermilab i vjerojatno su imali neki razlog. To nije ogromna količina novca. Ali sada kad ide okolo i kaže da smo testirali holografski princip, to me stvarno ljuti, jer zapravo nema nikakve veze s kvantnom gravitacijom. Iz moje perspektive ona također baca loše svjetlo na cijelo polje fenomenološke kvantne gravitacije, gdje ljudi zapravo pokušavaju testirati te stvari. Dugo sam radio na ovome i sada se pokušavam izvući iz toga jer nisam mogao dobiti sredstva. Tako to funkcionira za prosječne ljude poput mene.

Problem s Holometrom zvuči kao eksperimentator bez teorije. Ali u nekim slučajevima imate i obrnuti problem, ne nužno zbog nedostatka pokušaja, ali imate teoretičare bez jasnih eksperimentalnih izgleda. Mislim da taj problem opisujete kao fizičare koji se "gube u matematici". Jesam li vas dobro razumio?

Moglo bi se interpretirati na ovaj način. Ali ono na što upućujem s "izgubljenom u matematici" je više ovo: Fizičari su se vrlo snažno usredotočili na nekoliko teoretskih mogućnosti kada je riječ o teoriji kvantne gravitacije ili ujedinjenju. Isto je is tamnom tvari. I usput su odbacili mnoge druge mogućnosti. Fizičari prave mnogo pretpostavki koje koriste u teorijskom razvoju da ne napišu eksplicitno. A onda se to "izgubi u matematici".

Pod time mislim da na odabir teorije utječe mnogo kriterija koji nisu eksplicitno priznati. Primjeri u mom umu su prirodnost, jednostavnost i ljepota. To su svi kriteriji koji se u praksi koriste, ali onda se pretvaraju u matematičke zahtjeve i ljudi zaboravljaju da je to bio izbor, da su to hipoteze koje trebate testirati.

Uzmi ovaj primjer prirodnosti. Argument je da bez obzira na teoriju, ona ne bi trebala imati bilo koje parametre koji su ili vrlo veliki ili vrlo mali, jer to ne izgleda prirodno. Mislim da je to potpuna besmislica.

Mislim, priroda ne brine o vašim očekivanjima.

Pravo. To je dobra poanta. Priroda također ne mari za ono što smatrate prekrasnim. Zašto? Zašto bi se priroda trebala brinuti? Kada mi ljudi kažu: "Sviđa mi se ova teorija jer je tako elegantna", sviđa mi se, "Pa što?"

S Holometrom dobivamo godine pokrivanja nečega što, na kraju, uopće ne testira ništa. Ipak, budući da ima tako privlačnu premisu, novinari će na nju pristati. Što bi znanstveni novinari mogli učiniti kako bi se malo obuzdali i tretirali znanost više kao što je zapravo, nego kao ova vrsta fantastične TV emisije?

U slučaju Holometra bilo bi vrlo lako, jer mislim da su ljudi upravo ponovili ono što je bilo u priopćenju za javnost s mjesta koje je zapravo financiralo eksperiment. Što očekujete? Očekujete li da će to biti objektivno? Mislim, barem bi trebao otići i pitati nekoga s terena što misle o ovom eksperimentu. U ovom slučaju, novinarima je bilo nevjerojatno neuredno da to ponavljaju.

Općenitije, mislim da je u nekim slučajevima jednostavno teško shvatiti što govore znanstvenici. Vrlo je teško za nekoga tko zapravo ne radi na tome da shvati što je istina, što je malo savijeno i što je totalna besmislica.Ali mnogo toga potiče i pritisak. Postoji vremenski pritisak, a onda mora prodati, tako da morate smisliti veliki naslov.

I tako se znanost u tisku pretvara iz polako pokretnog, postupno napredujućeg polja znanja u ovu stvar u kojoj se događaju proboji svaka dva dana, a naše temeljno razumijevanje svemira se preokreće svakih nekoliko mjeseci, pa evo ove sjajne priče. o tome. Vaš um je raznesen.

Moj um je pregorio toliko puta da više ne znam što da kažem o tome.