Теоретическая физика, научный метод и нанесенный ущерб

Наука не должна быть быстрой, но по мере ускорения прогресса она может на самом деле чувствовать, что темпы открытия замедляются, особенно в отношении физики. Поскольку для физиков стало обычным делом разрабатывать теории, которые не может проверить ни одна из существующих технологий, физическая практика отстала от науки - насколько это возможно, - выделение ресурсов для экспериментов стало затруднительным.

Ребенок плаката (кто покупает этот плакат?) За разрыв между теорией и экспериментом - это теория струн, которая не была опровергнута, но, по мнению некоторых экспертов, вообще не поддается проверке. Для ученых, которые могут претендовать на успех, доказывая или опровергая гипотезы, это худший вариант развития событий. Вот почему ученые говорят об этом: на прошлой неделе группа физиков и философов собралась в Мюнхене, чтобы обсудить эту проблему на конференции под названием «Зачем доверять теории?».

Вещи были на удивление горячими.

Один из организаторов конференции, Ричард Давид, утверждает, что физики могут подтвердить теорию без эксперимента, обратившись, например, к ее объяснительной силе, внутренней согласованности или отсутствию жизнеспособных конкурентов. Вы не удивитесь, узнав, что другие не согласны. Джордж Эллис и Джо Силк опубликовали комментарий в Природа под названием «Защити целостность физики», в которой они утверждали, что подход Давида подрывает физические науки. Они говорят, что единственный способ проверить теорию - это применить ее к эксперименту.

Сабина Хоссенфельдер, исследователь Франкфуртского института перспективных исследований и блогер Backreaction, согласна с Эллисом и Шелком. Хоссенфельдер работает в феноменологии квантовой гравитации, что означает, что она ищет экспериментально проверяемые предсказания квантовой теории гравитации. обратный поговорил с ней о теориях, экспериментах и ​​о том, как вывести физику из сорняков и вернуться на правильный путь.

Вы очень активно критиковали один недавний эксперимент, «Голометр» Фермилаба, на том основании, что эксперимент не был подтвержден теорией, что мы знали заранее, что эксперимент ничего не найдет. Каковы правильные отношения между теорией и экспериментом?

Вопрос заключается в следующем: я работаю в основном в квантовой гравитации, которая является одной из областей физики, которую я бы назвал фундаментальной физикой. Это области, связанные со структурой пространства-времени, из чего состоит материя и каков источник Вселенной. И что не удивительно, то, что произошло в прошлом веке, - это то, что все простые вещи были сделаны.

Но это действительно здесь, где вы хотите раздвинуть границы своих теорий, где проблема прямо сейчас. Потому что произошло то, что вы получили большой разрыв между экспериментом и теорией. Теоретики имеют большую свободу, и экспериментаторы действительно не знают, что делать. Итак, как вы делаете успехи в такой области, как эта?

Ну, вы должны очень четко понимать, насколько вы можете доверять своей теории, потому что вам нужна теория, чтобы сказать экспериментатору, где искать. Вам нужна теория, чтобы определить наиболее перспективные тесты. Потому что тогда мы должны вложить много денег и построить какой-то эксперимент, который может занять десятилетия.

Так где же находится голометр? Ну, вы можете спросить то же самое о Голометре: было ли многообещающе провести этот эксперимент, потому что мы доверяли какой-то теории, что мы могли бы что-то с ней найти? И ответ: нет, никаких указаний не было.

Теперь этот эксперимент не стоил миллиардов. Насколько я понимаю, речь идет, прежде всего, о повышении точности измерений, и это само по себе достижение. У меня нет проблем с этим. Но идея о том, что с помощью этого вы можете проверить квантовую гравитацию, была с самого начала бессмысленной, и все, кто работал над феноменологией квантовой гравитации, знали это.

Кажется, что идеализированный процесс рецензирования или идеализированный процесс проверки научных экспериментов предотвратит подобные вещи в идеальном мире.

Да, в идеальном мире. Но на самом деле дерьмо всегда случается. Тем не менее, экспертная оценка - лучшее, что у нас есть. Я не говорю, что нет ничего плохого в рецензировании, я говорю, что проблемы с рецензированием являются организационными. Они могут быть в принципе исправлены. Экспертная оценка - все еще хорошая вещь, которая движет наукой, потому что это единственный критерий, который у нас есть - кроме суждения по природе, конечно. Но когда дело доходит до развития теории - до того, как природа вынесла свое суждение - рецензирование - единственный способ отличить хорошее от плохого. Когда дело доходит до разработки новой теории, вы должны спросить экспертов: «Совместима ли эта теория со всем, что мы знаем о природе?»

А когда вы говорите об экспериментах, которые могут стоить больших куч, это становится еще более важным.

Точно так же с Хоганом, это был Фермилаб, и у них, вероятно, была какая-то причина. Это не огромная сумма денег. Но теперь, когда он обошел кругом и сказал, что мы проверили голографический принцип, это меня действительно бесит, потому что на самом деле это никак не связано с квантовой гравитацией. С моей точки зрения, это также проливает плохой свет на всю область феноменологической квантовой гравитации, где люди на самом деле пытаются проверить эти вещи. Я работал над этим в течение долгого времени, и теперь я пытаюсь выйти из этого, потому что я не мог получить финансирование. Вот как это работает для обычных людей, как я.

Проблема Голометра звучит как экспериментатор без теории. Но у вас есть и обратная проблема в некоторых случаях, не обязательно из-за отсутствия попыток, но у вас есть теоретики без четких экспериментальных перспектив. Я думаю, что вы описываете эту проблему, как физики «теряются в математике». Я правильно вас понимаю?

Можно интерпретировать это так. Но то, что я имею в виду под «потерянным в математике», таково: физики очень сильно сосредоточились на нескольких теоретических возможностях, когда речь идет о теории квантовой гравитации или об объединении. То же самое с темной материей. И по пути они отказались от многих других возможностей. Физики делают много предположений, которые они используют в разработке теории, которые они явно не записывают. И тогда они «теряются в математике».

Я имею в виду, что на выбор теории влияет множество критериев, которые явно не признаются. У меня на уме есть примеры естественности, простоты и красоты. Это все критерии, которые на практике используются, но затем они преобразуются в математические требования, и люди забывают, что это был выбор, что это были гипотезы, которые вам нужно проверить.

Возьмите этот пример естественности. Аргумент заключается в том, что какой бы ни была теория, она не должна иметь никаких параметров, которые были бы либо очень большими, либо очень маленькими, поскольку это не кажется естественным. Я думаю, что это полная чушь.

Я имею в виду, что природа не заботится о ваших ожиданиях.

Правильно. Неплохо подмечено. Природа также не заботится о том, что ты находишь прекрасным. Зачем? Почему природа должна заботиться? Когда люди говорят мне: «Мне нравится эта теория, потому что она такая элегантная», я говорю: «И что?»

С помощью Holometer мы получаем годы охвата чем-то, что, в конце концов, вероятно, вообще ничего не тестирует. Тем не менее, поскольку у него такая броская предпосылка, журналисты устремятся к нему. Что могут сделать научные журналисты, чтобы хоть немного обуздать себя и относиться к науке так, как она есть на самом деле, чем к этому фантастическому телешоу?

В случае с «Голометром» это было бы очень легко, потому что я думаю, что люди просто повторили то, что было в пресс-релизе из места, которое фактически финансировало эксперимент. Так чего же вы ожидаете? Вы ожидаете, что это будет объективно? Я имею в виду, по крайней мере, вы должны пойти и спросить кого-то из области, что они думают об этом эксперименте. В этом случае было невероятно небрежно повторять это журналистам.

В целом, я думаю, что в некоторых случаях просто сложно понять, что говорят ученые. Для того, кто на самом деле не работает над этим, очень трудно понять, что является правдой, что является слегка изогнутым и что является полной чепухой.Но многое из этого также обусловлено давлением. Это нехватка времени, а потом его приходится продавать, поэтому вам нужно придумать заголовок с большим заголовком.

И вот как наука в прессе превращается из медленно движущейся, постепенно прогрессирующей области знаний в эту вещь, в которой прорывы происходят каждые два дня, а наше фундаментальное понимание вселенной переворачивается каждые пару месяцев, поэтому вот эта замечательная история об этом. Ваш разум взорван.

Мой ум был взорван так много раз, что я не знаю, что сказать по этому поводу.