Fisica teorica, metodo scientifico e danni fatti

La scienza non dovrebbe essere veloce, ma col progredire dei progressi può sembrare che il ritmo della scoperta stia rallentando, in particolare per quanto riguarda la fisica. Poiché è diventato un luogo comune per i fisici sviluppare teorie che nessuna tecnologia esistente può testare, la pratica della fisica è rimasta indietro rispetto alla borsa di studio - fino a che punto è possibile - allocare risorse per la sperimentazione è diventato difficile.

Il bambino dei poster (chi compra questo poster?) Per il ritardo tra teoria ed esperimento è la teoria delle stringhe, che non è stata smentita, ma che alcuni esperti dicono potrebbero non essere affatto testabili. Per gli scienziati, che possono rivendicare il successo dimostrando o confutando ipotesi, questo è lo scenario peggiore. Ecco perché gli scienziati ne parlano: la scorsa settimana, un gruppo di fisici e filosofi si è riunito a Monaco per discutere di questo problema in una conferenza intitolata "Perché fidarsi di una teoria?".

Le cose erano sorprendentemente riscaldate.

Uno degli organizzatori della conferenza, Richard Dawid, sostiene che i fisici possono confermare una teoria senza esperimenti facendo appello, ad esempio, al suo potere esplicativo, alla sua coerenza interna o all'assenza di concorrenti validi. Non sarete sorpresi di apprendere che gli altri non sono d'accordo. George Ellis e Joe Silk hanno pubblicato un commento in Natura chiamato "Difendere l'integrità della fisica", in cui sostenevano che l'approccio di Dawid mina le scienze fisiche. L'unico modo per testare una teoria, dicono, è metterlo a sperimentare.

Sabine Hossenfelder, ricercatrice presso l'Istituto di studi avanzati di Francoforte e blogger dietro Backreaction, è d'accordo con Ellis e Silk. Hossenfelder lavora nella fenomenologia della gravità quantistica, il che significa che cerca previsioni sperimentabili sperimentalmente delle teorie della gravità quantistica. Inverso le ho parlato delle teorie, degli esperimenti e di come ottenere la fisica dalle alghe e tornare in pista.

Siete stati molto chiari nel criticare un recente esperimento, l'Holometro del Fermilab, sulla base del fatto che l'esperimento non era supportato dalla teoria, che sapevamo prima del tempo che l'esperimento non avrebbe trovato nulla. Qual è la giusta relazione tra teoria ed esperimento?

Il problema è il seguente: io lavoro principalmente sulla gravità quantistica, che è uno dei campi della fisica che chiamerei fisica fondamentale. Queste sono le aree che riguardano la struttura del tempo spaziale, di cosa è fatta la materia e qual è l'origine dell'universo. E quello che è successo nel secolo scorso, non così sorprendentemente, è che tutte le cose facili sono state fatte.

Ma è davvero qui, dove vuoi spingere le frontiere delle tue teorie, dove il problema è adesso. Perché quello che è successo è che ottieni questo grande divario tra esperimento e teoria. I teorici hanno molta libertà e gli sperimentalisti non sanno veramente cosa fare. Quindi, come fai a progredire in un'area come questa?

Bene, devi essere molto chiaro su quanto ti puoi fidare della tua teoria, perché hai bisogno della teoria per dire allo sperimentalista dove guardare. Hai bisogno della teoria per identificare i test più promettenti. Perché allora dobbiamo investire un sacco di soldi e costruire qualche esperimento che potrebbe richiedere decenni.

Allora, dove arriva l'Holometro? Bene, puoi chiedere la stessa cosa dell'olometro: è stato promettente fare questo esperimento perché ci siamo fidati della teoria che potremmo trovare qualcosa con esso? E la risposta è: No, non c'era nessuna indicazione.

Ora questo esperimento non è costato miliardi. La mia comprensione è che si tratta principalmente di aumentare la precisione possibile in tali misurazioni, e questo è un risultato tutto da solo. Non ho problemi con questo. Ma l'idea che con questo si potesse testare la gravità quantistica era fin dall'inizio un'assurdità, e tutti quelli che lavoravano sulla fenomenologia della gravità quantistica lo sapevano.

Sembra che il processo idealizzato di revisione tra pari o il processo idealizzato di analisi degli esperimenti scientifici possa impedire che questo genere di cose avvenga in un mondo perfetto.

Sì, in un mondo perfetto. Ma in realtà, la merda succede sempre. Tuttavia, la peer review è la migliore che abbiamo. Non sto dicendo che non c'è niente di sbagliato nella revisione tra pari, sto dicendo che i problemi con la revisione tra pari sono questioni organizzative. Potrebbero in linea di principio essere riparati. La revisione paritaria è ancora una buona cosa che guida la scienza, perché è l'unico criterio che abbiamo - oltre al giudizio naturalmente per natura. Ma quando si tratta di sviluppo della teoria - prima che la natura abbia espresso il suo giudizio - la revisione tra pari è l'unico modo per separare il bene dal male. Quando si tratta di sviluppare una nuova teoria, bisogna chiedere agli esperti: "Questa teoria è compatibile con tutto ciò che sappiamo sulla natura?"

E quando parli di esperimenti che potenzialmente costano grosse somme di denaro, diventa ancora più importante.

Giusto, quindi con Hogan, era il Fermilab e probabilmente avevano qualche ragione. Non è un'enorme quantità di denaro. Ma ora che sta andando in giro e dice che abbiamo testato il principio olografico, questo mi fa davvero incazzare, perché in realtà non ha nulla a che fare con la gravità quantistica. Dal mio punto di vista, getta anche una brutta luce sull'intero campo della gravità quantistica fenomenologica, in cui le persone cercano effettivamente di testare queste cose. Ho lavorato su questo a lungo e ora sto cercando di uscirne perché non ho potuto ottenere finanziamenti. Ecco come funziona per le persone normali come me.

Il problema dell'olometro sembra uno sperimentalista senza una teoria. Ma hai anche il problema inverso in alcuni casi, non necessariamente per mancanza di tentativi, ma hai teorici senza chiare prospettive sperimentali. Penso che tu descriva questo problema mentre i fisici si "perdono in matematica". Ti sto capendo bene?

Si potrebbe interpretarlo in questo modo. Ma ciò a cui mi riferisco con "lost in math" è più questo: i fisici hanno focalizzato molto fortemente su alcune possibilità teoriche quando si tratta della teoria della gravità quantistica o dell'unificazione. È lo stesso con la materia oscura. E lungo la strada hanno scartato molte altre possibilità. I fisici fanno un sacco di supposizioni che usano nello sviluppo della teoria che non scrivono esplicitamente. E questi poi vengono "persi in matematica".

Ciò che intendo con questo è che la selezione della teoria è influenzata da molti criteri che non sono esplicitamente riconosciuti. Gli esempi nella mia mente sono quelli di naturalezza, semplicità e bellezza. Questi sono tutti criteri che vengono in pratica usati, ma poi vengono convertiti in requisiti matematici e le persone dimenticano che si trattava di una scelta, che erano delle ipotesi da testare.

Prendi questo esempio di naturalezza. L'argomento è che qualunque sia la teoria, non dovrebbe avere alcun parametro che sia molto grande o molto piccolo perché non sembra naturale. Penso che sia una totale assurdità.

Voglio dire, la natura non si preoccupa veramente delle tue aspettative.

Destra. È un buon punto. Anche la natura non si cura di ciò che trovi bello. Perché? Perché dovrebbe interessare la natura? Quando le persone mi dicono: "Mi piace questa teoria perché è così elegante", mi piace, "E allora?"

Con l'Holometer, otteniamo anni di copertura di qualcosa che, alla fine, probabilmente non sta testando nulla. Tuttavia, poiché ha una premessa così accattivante, i giornalisti vi affluiranno. Che cosa potrebbero fare i giornalisti della scienza per ridicolizzare un po 'e trattare la scienza più come è in realtà che in questo tipo di fantasioso programma televisivo?

Nel caso dell'Holometro sarebbe stato molto facile, perché penso che la gente abbia semplicemente ripetuto ciò che era nel comunicato stampa dal luogo in cui è stato effettivamente finanziato l'esperimento. Allora cosa ti aspetti? Ti aspetti che questo sia obiettivo? Voglio dire, almeno dovresti andare a chiedere a qualcuno dal campo cosa pensano di questo esperimento. In questo caso, è stato incredibilmente sciatto per i giornalisti ripetere questo.

Più in generale, penso che sia difficile in alcuni casi capire veramente cosa dicono gli scienziati. È molto difficile per qualcuno che non sta veramente lavorando su questo per capire cosa è vero, cosa è un po 'piegato e cosa è un'assurdità totale.Ma molto di questo è anche guidato dalla pressione. C'è la pressione del tempo, e quindi deve vendere, quindi devi trovare un titolo importante.

Ed è così che la scienza nella stampa si trasforma da un campo di conoscenza che si muove lentamente e progressivamente verso questa cosa in cui ogni due mesi si sta verificando, e la nostra comprensione fondamentale dell'universo viene stravolta ogni due mesi, ecco questa fantastica storia a proposito. La tua mente è saltata.

La mia mente è stata soffiata così tante volte che non so più cosa dire di questo.