Teoretisk Fysik, Videnskabelig Metode og Skade Udført

Videnskaben skal ikke være hurtig, men som fremskridtene kan det faktisk føles, at opdagelsesfrekvensen sænker - specielt hvad angår fysik. Fordi det er blevet almindeligt for fysikere at udvikle teorier, som ingen eksisterende teknologi kan teste, har fysikens praksis gået bag studiet - i hvilken grad det er muligt - at allokere ressourcer til eksperimentering er blevet svært.

Plakatbarnet (hvem køber denne plakat?) For forsinkelsen mellem teori og eksperiment er strengteori, som ikke er blevet bestridt, men som nogle eksperter siger, ikke kan testes overhovedet. For forskere, der kan hævde succes at bevise eller modbevise hypoteser, er dette det værste tilfælde. Derfor diskuterer forskere det: I sidste uge samledes en kadre af fysikere og filosoffer i München for at diskutere dette problem på en konference kaldet "Hvorfor stole på en teori?".

Ting blev overraskende opvarmet.

En af konferencearrangørerne, Richard Dawid, hævder, at fysikere kan bekræfte en teori uden eksperiment ved f.eks. At tilkendegive sin forklarende kraft, dens interne konsistens eller fraværet af levedygtige konkurrenter. Du bliver ikke overrasket over at lære, at andre er uenige. George Ellis og Joe Silk offentliggjorde en kommentar i Natur kaldet "Forsvar fysikets integritet", hvori de hævdede, at Dawid's tilgang underminerer de fysiske videnskaber. Den eneste måde at teste en teori på, siger de, er at sætte den til at eksperimentere.

Sabine Hossenfelder, forsker ved Frankfurt Institute for Advanced Studies og bloggeren bag Backreaction, er enig med Ellis and Silk. Hossenfelder arbejder i quantum gravity fænomenologi, hvilket betyder, at hun søger eksperimentelt testbare forudsigelser af kvantum gravitationsteorier. Inverse talte til hende om teorier, eksperimenter og hvordan man får fysik ud af ukrudtet og tilbage på sporet.

Du har været meget vokal om at kritisere et nyligt eksperiment, Fermilabs Holometer, med den begrundelse, at eksperimentet ikke blev understøttet af teori, at vi vidste på forhånd at eksperimentet ikke ville finde noget. Hvad er det rigtige forhold mellem teori og eksperiment?

Spørgsmålet er følgende: Jeg arbejder hovedsagelig i kvantegravitation, hvilket er et af de fysiske felter, som jeg ville kalde grundfysik. Dette er de områder, der er involveret i rumtidsstrukturen, hvad er der tale om, og hvad er universets oprindelse. Og hvad der er sket i det sidste århundrede, ikke så overraskende, er, at alle de nemme ting er blevet gjort.

Men det er virkelig her, hvor du vil skubbe grænserne for dine teorier, hvor problemet er lige nu. Fordi hvad der er sket er, at du får denne store kløft mellem eksperiment og teori. Teoretikerne har meget frihed, og eksperimentisterne ved ikke rigtig, hvad de skal gøre. Så hvordan gør du fremskridt på et område som dette?

Nå skal du være meget klar over, hvor meget du kan stole på din teori, fordi du har brug for teorien for at fortælle eksperimentisten, hvor du skal se. Du har brug for teorien for at identificere de mest lovende tests. Fordi så må vi investere mange penge og bygge noget eksperiment, der kan tage årtier.

Så hvor kommer holometeret ind? Nå, du kan spørge det samme om holometeret: Var det lovende at lave dette eksperiment, fordi vi stolede på nogle teorier om, at vi kunne finde noget med det? Og svaret er: Nej, der var ingen indikation overhovedet.

Nu kostede dette eksperiment ikke milliarder. Min forståelse er, at det primært drejer sig om at øge præcisionen i sådanne målinger, og det er en præstation i sig selv. Jeg har ikke noget problem med det. Men tanken om, at du med dette kunne teste kvantum tyngdekraften var fra starten nonsens, og alle der arbejder på kvantum gravitation fænomenologi vidste dette.

Det lader til, at den idealiserede proces af peer review eller den idealiserede proces med at vette videnskabelige eksperimenter ville forhindre denne slags ting i en perfekt verden.

Ja, i en perfekt verden. Men i virkeligheden sker der altid skidt. Alligevel er peer review det bedste, vi har. Jeg siger ikke, at der ikke er noget galt med peer review, jeg siger, at problemerne med peer review er organisatoriske problemer. De kunne principielt fastsættes. Peer review er stadig en god ting, der driver videnskab, fordi det er det eneste kriterium vi har - andet end naturens natur selvfølgelig. Men når det kommer til teoriudvikling - før naturen har afgjort sin dom - er peer review den eneste måde, du kan sortere godt ud fra de dårlige. Når det kommer til at udvikle en ny teori, skal du spørge eksperter: "Er denne teori forenelig med alt, hvad vi ved om naturen?"

Og når du taler om eksperimenter, der potentielt koster store bunker kontanter, bliver det endnu vigtigere.

Ret, så med Hogan, det var Fermilab, og de havde sandsynligvis en eller anden grund. Det er ikke en stor sum penge. Men nu går han rundt og siger, at vi har testet det holografiske princip, der virkelig gør mig grin, fordi det virkelig ikke har noget at gøre med kvantets tyngdekraft. Fra mit perspektiv kaster det også et dårligt lys på hele fænomenologisk kvantumgravitet, hvor folk faktisk forsøger at teste disse ting. Jeg har arbejdet på dette i lang tid, og nu forsøger jeg at komme ud af det, fordi jeg ikke kunne få finansiering. Så sådan fungerer det for de gennemsnitlige mennesker som mig.

Holometerproblemet lyder som en eksperimentel uden teori. Men du har også det omvendte problem i nogle tilfælde, ikke nødvendigvis for manglende forsøg, men du har teoretikere uden klare eksperimentelle udsigter. Jeg tror, ​​du beskriver dette problem som fysikere bliver "tabt i matematik." Forstår jeg dig ordentligt?

Man kunne fortolke det på denne måde. Men hvad jeg refererer til med "tabt i matematik" er mere her: Fysikere har fokuseret meget stærkt på nogle teoretiske muligheder, når det kommer til teorien om kvantegravitation eller forening. Det er det samme med mørkt materiale. Og undervejs har de kasseret mange andre muligheder. Fysikere laver mange antagelser, som de bruger i teoriudvikling, som de ikke udtrykkeligt skriver ned. Og disse får så "tabt i matematik."

Hvad jeg mener med dette er, at teoriudvælgelse er påvirket af mange kriterier, der ikke eksplicit anerkendes. Eksemplerne i mit sind er de af naturlighed, enkelhed og skønhed. Dette er alle kriterier, der i praksis anvendes, men så bliver de omdannet til matematiske krav, og folk glemmer, at det var et valg, at de var hypoteser, som du skulle teste.

Tag dette eksempel på naturlighed. Argumentet er, at det uanset teorien er, at det ikke skal have parametre, der enten er meget store eller meget små, fordi det ikke virker naturligt. Jeg synes det er fuldstændig tull.

Jeg mener, naturen er ikke rigtig interesseret i dine forventninger.

Ret. Det er et godt punkt. Naturen er ligeglad med hvad du finder smukt. Hvorfor? Hvorfor skal naturpleje? Når folk fortæller mig, "Jeg kan godt lide denne teori, fordi den er så elegant," jeg er ligesom "så hvad?"

Med Holometer får vi år med dækning af noget, som i sidste ende sandsynligvis ikke tester noget overhovedet. Ikke desto mindre, fordi det har sådan en fængslende forudsætning, vil journalister flocke til det. Hvad kan videnskabsjournalister gøre for at tænke sig lidt og behandle videnskab mere som det egentlig er end som denne slags fantasifulde tv-show?

I tilfælde af holometeret ville det have været meget let, fordi jeg tror, ​​at folk bare gentog hvad der var i pressemeddelelsen fra det sted, der rent faktisk finansierede eksperimentet. Så hvad forventer du? Forventer du, at dette skal være objektivt? Jeg mener, i det mindste skal du gå og spørge nogen fra marken, hvad de synes om dette eksperiment. I dette tilfælde var det utroligt sjusket for journalister at gentage dette.

Mere generelt tror jeg, at det i nogle tilfælde bare er svært at virkelig regne ud, hvad forskerne siger. Det er meget svært for en person, der ikke virkelig arbejder på dette for at finde ud af, hvad der er sandt, hvad er lidt bøjet og hvad er total nonsens.Men meget af dette er også drevet af pres. Der er tidstryk, og så skal det sælge, så du skal komme op med en stor overskrift.

Og det er sådan, hvordan videnskaben i pressen morphs fra et langsomt bevægende, gradvist fremskredende felt af viden til denne ting, hvor der gennemgår gennembrud hver anden dag, og vores grundlæggende forståelse af universet bliver veltet om hvert par måneder, så her er denne fantastiske historie om det. Dit sind er blæst.

Mit sind er blevet blæst så mange gange, at jeg ikke ved hvad jeg skal sige om dette mere.