과학의 영혼을위한 싸움

물리학 자들은 일반적으로 그들이“조류와 같은 과학의 철학자와 역사가가 조류 학자가 필요하다고 생각한다”고 노벨상 수상자 David Gross는 지난주 독일 뮌헨에서 Richard Feynman을 역설하여 철학자, 역사가 및 물리학 자에게 말했다.

그러나 절망적 인 시대는 절망적 인 조치를 요구합니다.

기본 물리학은 문제에 직면 해 있다고 Gross는 설명했다. "이 시점에서 우리가 서로가 필요하지 않다는 것을 확신하지 못한다"고 그는 말했다.

조지 엘리스 (George Ellis)와 조 실크 (Joe Silk)와 조 실크 (Joe Silk)가 1 년 후에 루드비히 맥시밀리안 대학교 (LMU Munich)의 로마네스크 스타일 강당에서 열린 3 일간의 워크숍의 개막식이었다. . 100 명의 참석자들이 물리학과 과학 철학에서 유명한 전통을 가진 땅에 내려와 엘리스와 실크가“물리의 마음과 영혼을위한 전투”를 선언 한 것을 임금으로했다.

엘리스와 실크가 말한 것처럼 위기는 현대 물리학 이론의 격렬한 추론 적 특성이며, 이는 과학적 방법에서 위험한 출발을 반영한다고 말합니다. 오늘날의 많은 이론가들 중 많은 사람들 (그 중 끈 이론의 지지자들과 다중 가설)은 테스트의 불가능에도 불구하고 그들의 아이디어가 아름답거나 논리적으로 설득력이 있다는 이유로 그들의 아이디어를 확신하는 것으로 보인다. 엘리스와 실크는이 이론가들에게 과학의“골대를 움직이고”물리학과 의사 과학 사이의 경계를 흐리게한다고 비난했다. Ellis와 Silk는“과학의 부정확성은 테스트 가능한 이론에만 수여되어야합니다. "그래야만 우리는 공격으로부터 과학을 방어 할 수 있습니다."

그들은 부분적으로 2013 년 책 문자열 이론과 과학적 방법 인 오스트리아 철학자 인 리차드 다이드 (Richard Dawid)의 논란의 여지가있는 아이디어에 반응했다. Dawid가 경험적 데이터가없는 과학 이론에 대한 신뢰를 쌓는 데 도움이 될 수 있다는 세 가지 종류의 "비 임신적"증거를 확인했습니다. LMU Munich의 연구원 인 Dawid는 엘리스와 실크의 전투 울음에 대답하고 지난주 유명한 사건에 대한 논쟁의 모든면을 정박하는 멀리 떨어진 학자들을 모았습니다.

2004 년 노벨 물리학 상을 수상한 문자열 이론의 지지자 인 그로스 (Gross)는 원자를 결합시키는 힘에 대한 그의 작품에 대한 그의 작품으로, 물리학자가 아니라“자연의 사실”과 관련이 있다고 주장함으로써 워크숍을 시작했다.

자연의 모든 힘을 지배하는 근본적인 이론을 추구하는 것은 물리학 자들이 우주를 점점 더 밀접하게 검사해야한다. 그러나 이러한 확대는 더 많은 에너지 수요와 새로운 기계 건설의 어려움과 비용이 에너지 요구 사항에 비해 기하 급수적으로 증가한다고 Gross는 말했다. "지난 400 년 동안 우리는 센티미터에서 백만 분의 1 백만 분의 1 백만 분의 1 백만 분의 1 백만 분의 1 백만으로 갔다" - 스위스의 대형 Hadron Collider (LHC)의 현재 해결 권한은 그다지 문제가되지 않았다. "우리는 아주 멀리 갔지만이 에너지 제곱은 우리를 죽이고 있습니다."

우리가 자연의 기본 원리를 조사하는 능력의 실질적인 한계에 접근함에 따라, 이론가들의 마음은 가장 작은 관찰 가능한 거리와 가장 높은 에너지를 넘어 걸어 갔다. 강력한 단서에 따르면 우주의 진정한 근본적인 구성 요소는 LHC의 해결력보다 1 천만 배의 거리 규모에 있습니다. 이것은 자연의 영역으로, 끈 이론, 후보자“모든 것의 이론”이 설명하려고 시도합니다. 그러나 아무도 액세스하는 방법이 가장 희미한 아이디어를 가지고 있지 않은 도메인입니다.

이 문제는 또한 우주를 우주적으로 이해하려는 물리학 자들의 탐구를 방해합니다. 그러나 현대의 우주론 이론은 우리의 우주가 많은 사람들 중 하나 일 가능성으로 논리적으로 이어집니다.

결점이 최고의 비밀을 묻기 위해 이론가들에게있어, 자연과 함께 있는지 여부는 결론이 동일합니다. 이론은 실험에서 분리되었습니다. 이론적 추측의 대상은 이제 너무 멀리 떨어져 있고, 너무 작고, 너무 작고, 너무 활기차거나 너무 활기차거나 너무 멀리서 우리의 지상 도구에 도달하거나 배제 할 수 없습니다. 그래서, 무엇을해야합니까? 엘리스와 실크는 다음과 같이 썼다.

Gross는“다음 단계에 직면 한 문제는 이데올로기 중 하나가 아니라 전략입니다. 과학을하는 가장 유용한 방법은 무엇입니까?”

3 일 동안 가벼운 겨울에 학자들은 이론 의 의미에 시달렸다. , 확인 그리고 진실 ; 과학의 작동 방식; 그리고이 시대에 철학은 물리학 또는 다른 방법에 대한 연구를 안내 해야하는지 여부. 이러한 압박하면서도 시대를 초월한 토론 과정에서 어느 정도의 합의가 형성되었습니다.

게임 규칙

역사를 통틀어 과학 규칙은 진화하는 상황에 맞게 수정되도록 즉시 작성되었습니다. 고대인들은 과학적 진실을 향한 길을 추론 할 수 있다고 믿었습니다. 그런 다음 17 세기에 아이작 뉴턴은이“합리주의 적”철학을 깨뜨려 현대 과학을 불 태워서 과학적 지식이 경험적 관찰에서만 유래한다는“경험 주의자”견해를 채택했다. 다시 말해, 지식 책에 들어가기 위해 실험적으로 이론이 입증되어야합니다.

그러나 과학적으로 간주되기 위해 테스트되지 않은 이론이 어떤 요구 사항을 충족해야합니까? 이론가들은 과학적 기업을 안내하여 시험에 적용 할 아이디어를 꿈꾸고 실험 결과를 해석함으로써; 과학의 경계 내에서 이론가들을 유지하는 것은 무엇입니까?

오늘날 대부분의 물리학 자들은 오스트리아-영국 철학자 칼 포퍼의 경험 지배를 사용하여 이론의 건전성을 판단합니다. 1930 년대에 Popper는 Albert Einstein의 작품과 Sigmund Freud의 작품을 비교할 때 과학과 비 과학 사이의 경계를 그렸습니다. 아인슈타인의 일반적인 상대성 이론은 공간과 시간에 중력을 곡선으로 던져 버렸고, 그렇게 훌륭하게 성공하지 못했다면 비참하게 실패하여 이론을 위조했을 것입니다. 그러나 Freudian Psychoanalysis는 미끄러 웠습니다. 어머니의 잘못은 진단에 참여할 수 있습니다. 이론은 거대 할 수 없었으므로 Popper는 과학이 아니라고 결정했습니다.

비평가들은 현악 이론과 다중 사람들 가설뿐만 아니라 우주 인플레이션 (우주가 어떻게 시작되었는지에 대한 주요 이론)를 포퍼의 경계선의 반대쪽에 떨어지는 것을 고발합니다. Columbia University 물리학 자 Peter Woit의 2006 년 문자열 이론에 관한 제목을 빌리려면이 아이디어는“잘못이 아니라고”비평가들은 말합니다. 엘리스와 실크는 편집에서 포퍼의 정신을 불러 일으켰다.

그러나 뮌헨의 많은 사람들이 배우는 것에 놀랐 듯이, 위조주의는 더 이상 과학의 통치 철학이 아닙니다. 뉴욕시 대학교 대학원 중심지의 철학자 인 Massimo Pigliucci는 포퍼 자신이 인정하면서 위조 가능성이 과학과 비 과학의 분리기로서 부적절하게 부적절하다고 지적했다. 예를 들어 점성술은 위조 가능합니다. 실제로, 그것은 위조되었습니다. ad nauseam - 그러나 그것은 과학이 아닙니다. Pigliucci는 Popper에 대한 물리학 자의 선입견은“실제로 멈추어야 할 일”이라고 말했다. “우리는 현재 과학 철학에 대해 이야기해야합니다. 우리는 현재 50 년 전의 현재 무언가에 대해 이야기하지 않습니다.”

오늘날 워크숍의 몇몇 철학자들이 말했듯이, 포페 리안 위조주의는 베이지안 확인 이론, 또는 영국 통계 학자 및 토마스 베이즈 (Thomas Bayes) 장관의 18 세기 확률 이론을 기반으로 한 현대의 틀인 베이지안주의에 의해 대체되었습니다. 베이지안주의는 현대 과학 이론이 일반적으로 직접 관찰 될 수있는 것 이상의 주장을한다는 사실을 허용합니다. 아무도 원자를 보지 못했습니다. 따라서 오늘날의 이론은 종종 위조되지 않은 이분법에 저항합니다. 대신, 이론에 대한 신뢰는 종종 연속체를 따라 어딘가에 떨어지며 새로운 정보를 사용할 수있게되면서 0에서 100 % 사이에 미끄러 져 나옵니다. LMU의 베이지안 철학자 인 Stephan Hartmann은“베이지안 프레임 워크는 Popper의 이론보다 훨씬 유연하다”고 말했다. "그것은 또한 추론의 심리학과 잘 연결되어 있습니다."

Dawid의 저서에서 베이지안 확인 이론에 대해 알게되자 그는“오 세상에, 나는 평생 내 인생의 산문을 말하고있다”고 말한 Molière 캐릭터와 비슷하다고 느꼈다.

Hartmann은 베이지안의 또 다른 장점은 Dawid와 같은 철학자들이“이 비 임신적 증거가 어떻게 적합하거나, 적합 할 수 있는지를 알아낼 수있게하는 것”이라고 말했다.

또 다른 종류의 증거

49 세인 Dawid는 플로피 갈색 머리카락으로 온화한 사람이자 스마일리가 이론적 물리학 자로 경력을 시작했습니다. 1990 년대 후반, 버클리 캘리포니아 대학교 (University of California)에서 열린 바레리 (Berkeley)에서 문자열 이론 연구의 허브 (University of California)에서 열렸을 때, Dawid는 많은 끈 이론가들이 경험적 지원의 완전한 부족에도 불구하고 많은 현악 이론가들이 그들이 올바른 길을 가고있는 것처럼 보이는 것에 매료되었습니다. "그들은 왜 이론을 신뢰합니까?" 그는 궁금한 점을 회상합니다. "그들은 표준 적 이해와 다른 생각 방식을 가지고 있습니까?"

문자열 이론에 따르면 기본 입자는 클로즈업을 볼 때 치수를 가지고 있으며, 흔들리는 루프 (또는 "줄") 및 자연의 가장 높은 줌 레벨에서 멤브레인으로 나타납니다. 이론에 따르면, 여분의 차원은 공간 자체의 구조에서도 실현됩니다. 이 고차원 공간에서 현의 다른 진동 모드는 관찰 가능한 세상을 구성하는 입자의 스펙트럼을 발생시킵니다. 특히, 진동 모드 중 하나는 중력의 힘과 관련된 가상 입자 인“중력”의 프로파일에 적합합니다. 따라서 현악 이론은 현재 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 묘사 된 중력을 통일하며 나머지 입자 물리학.

Quanta Magazine의 Laetitia Vancon

그러나 1960 년대 후반에 개발 된 아이디어에 뿌리를두고있는 문자열 이론은 관찰 가능한 우주에 대해 테스트 가능한 예측을하지 않았다. 어쨌든 많은 연구자들이 왜 그렇게 신뢰하는지 이해하기 위해, Dawid는 과학 철학의 일부 계급에 가입했으며, 현상에 얼마나 적은 연구가 헌신했는지를 알게되면서 분야를 바꿨습니다.

2000 년대 초, 그는 지지자들 사이에서 문자열 이론에 대한 신뢰를 생성하는 세 가지 비 임시 주장을 확인했다. 첫째, 일관된 방식으로 통일을 달성 할 수있는 문자열 이론의 버전은 하나만있는 것으로 보입니다 (많은 수학적 표현이 있지만). 더욱이, 엄청난 노력에도 불구하고 모든 근본적인 힘을 통일 할 수있는 다른“모든 이론”은 발견되지 않았다. (루프 Quantum Gravity라는 라이벌 접근법은 양자 규모의 중력을 설명하지만 다른 힘과 통일하려는 시도는 없습니다.) 구어체 적으로“현악 이론은 도시에서 유일한 게임”으로 알려진이“이론적 인 이론은 네 가지 기본 힘의 다른 가능성이 거의 없거나 전혀 없다는 신뢰도를 높이고, 끈이 적절한 접근이 가능할 가능성이 거의 없다는 신뢰를 높입니다.

둘째, 문자열 이론은 단일 수학적 구조에 알려진 모든 기본 입자와 힘 (중력을 제외한)을 통합 한 수용되고 경험적으로 검증 된 이론에서 표준 모델에서 벗어 났으며 표준 모델은 형성 년 동안 대안이 없었습니다. Dawid가 부르는이“메타-유도”주장은 비슷한 맥락에서 이전에 효과가 있었음을 보여줌으로써 비전문가 논쟁을 버렸다.

Quanta 잡지의 Emily Fuhrman, Natalie Wolchover의 텍스트와 Olena Shmahalo의 예술 방향

세 번째 비-정신적 인 주장은 문자열 이론이 해결하려는 통일 문제와는 달리 다른 여러 이론적 문제에 대한 예기치 않게 설명했다는 것입니다. 산타 바바라 (Santa Barbara) 캘리포니아 대학교 (University of California)의 굳건한 현악 주의자 인 조 폴친 스키 (Joe Polchinski)는 뮌헨에서 읽은 논문에서“예기치 않은 설명 상호 연결”의 몇 가지 예를 제시했다. 문자열 이론은 예를 들어 블랙홀의 엔트로피를 설명하며, 지난 15 년 동안 연구가 급증한 놀라운 발견에서 원자의 핵을 설명하는 이론과 같은 입자 이론으로 수학적으로 번역 할 수 있습니다.

Polchinski는 자연의 기본 거리 척도의 예외적으로 미세한 곡물에서 우리가 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 고려할 때, 우리는 운이 좋을 것입니다.“현악 이론이 존재하고 그것을 발견했습니다.” (Polchinski는 Dawid의 비 임신적 주장을 사용하여 Multiverse가 94 %로 존재한다는 베이지안 확률을 계산했습니다. 인터넷의 보컬 Multiverse 비평가에 의해 조롱당한 가치)

다이드는 베이지안 확인 이론에 비 임시 적 주장을 포함시키는 것에 대한 한 가지 우려는 그의 대화에서 인정했다. 애완 동물 아이디어에 찬성하여 주장 할 때 모든 종류의 비 임신적 미덕을 생각해 낼 수 있습니다. Dawid는“분명히 위험이 있으며 분명히 이런 종류의 추론에주의를 기울여야합니다. “그러나 비 임신적 확인은 과학의 일부이며 꽤 오랫동안 과학의 일부임을 인정하는 것은 그 토론이 존재하지 않는 척하는 것보다 더 나은 토론을하는 데 더 나은 근거를 제공하고, 그 일을 암시 적으로 사용한 다음 내가 그렇게하지 않았다고 말하는 것보다 더 나은 근거를 제공합니다. 일단 공개되면 특정 맥락에서 그러한 주장의 장단점을 논의 할 수 있습니다.”

뮌헨 토론

역사의 쓰레기 더미는 아름다운 이론으로 가득 차 있습니다. 우주론 헬지 크라그 (Helge Kragh)의 덴마크 역사가 (Helge Kragh)는 2011 년 저서 인 Higher Presculations 에서 이러한 많은 실패를 자세히 설명했다. , 뮌헨에서 원자의 19 세기 와류 이론에 대해 이야기했습니다. Scots Peter Tait와 Lord Kelvin이 개발 한이“모든 것에 대한 빅토리아 이론”은 원자가 에테르의 미세한 소용돌이라고 생각했으며, 당시 공간을 채우는 유체 배지 인 에테르의 미세한 소용돌이라고 가정했습니다. 수소, 산소 및 기타 모든 원자는 깊이 아래로 다른 유형의 와류 매듭이었다. 처음에, 이론은“매우 유망한 것처럼 보였다”고 Kragh는 말했다. "사람들은 수학의 풍요 로움에 매료되었으며, 당시에 말한 것처럼 수세기 동안 수학자들을 바쁘게 유지할 수있었습니다." 아아, 원자는 소용돌이가 아니며, 에테르가 존재하지 않으며, 이론적 인 아름다움은 항상 진실은 아닙니다.

때로는 그렇습니다. 합리주의는 아인슈타인을 그의 상대성 이론으로 이끌었고, 그는 테스트를 받기 전에 합리적 근거를 진심으로 믿었다. 아인슈타인은 1933 년 그의 이론이 태양 주위에 구부러진 별의 관찰에 의해 그의 이론이 확인 된 지 몇 년이 지난 1933 년에 말했다.

철학자들에게 문제는 다음과 같습니다. 실험이 없다면, 소용돌이 이론과 아인슈타인 이론의 비판적 미덕을 구별 할 수있는 방법이 있습니까? 우리는 비 임신적 근거에 대한 이론을 정말로 믿을 수 있습니까?

LMU 철학자 Radin Dardashti는 워크숍의 세 번째 오후에 대한 논의에서 Dawid의 철학은 특히 비 후생적 논쟁이 체중을지게 해야하는 것을 정확히 찾아 내고 과학자들은“단순성을 기반으로하지 않는 것이 아름다움을 기반으로하지 않는 평가를 할 수 있도록하는 것”이라고 주장했다. Dawidian 평가는 이러한 조치보다 더 객관적이어야한다고 Dardashti는 설명했다.

Gross는 Dawid가 물리학 자들이“추측, 새로운 아이디어, 새로운 이론에 대한 자신감을 얻기 위해 사용하는 전략”을“아름답게 묘사”했다고 말했다.

"당신은 그것이 사실이라는 확신을 의미합니까?" 존스 홉킨스 대학교 (Johns Hopkins University)의 80 세의 철학자이자 과학 역사가 인 피터 아킨 슈타인에게 물었다. “유용하다는 확신? 확신…”

Gross는“자신감에 대한 운영 적 정의를하자 :계속해서 일할 것입니다.”라고 Gross는 말했습니다.

아킨 슈타인은“이것은 꽤 낮다”고 말했다

Gross는“과학을위한 것이 아닙니다. "그게 중요한 질문입니다."

크라그 (Kragh)는 포퍼조차도 오늘날 끈 이론가들에게 동기를 부여하는 생각의 종류에서 가치를 보았다고 지적했다. Popper는“형이상학”을 검증 할 수있는 예측을 생성하지 않는 추측을 불렀지 만, 그는 미래에 테스트 할 수 있기 때문에 그러한 활동이 가치가 있다고 생각했습니다. 이것은 19 세기 물리학 자들이 경험적으로 확인되지 않을 것이라고 우려한 원자 이론의 사실이었습니다. 크라그는“포퍼는 순진한 포 페리가 아니었다”고 말했다. Kragh는“이론이 위조 할 수 없다면 포퍼를 포기해서는 안된다”고 말했다. 우리는 기다려야합니다.”

그러나 몇몇 워크숍 참가자는 베이지안 확인 이론과 특히 Dawid의 비 임신적 주장에 대한 자격을 높였습니다.

프랑스의 Aix-Marseille University에 기반을 둔 루프 양자 중력 (String 론의 라이벌)의 지지자 인 Carlo Rovelli는 베이지안 확인 이론은 과학자들이 확실하고 여전히 테스트중인 이론들 사이에 과학에 존재하는 중요한 차이를 허용하지 않는다고 주장했다. 원자가 존재한다는 베이지안“확인”은 수많은 실험의 결과로 본질적으로 100 %입니다. 그러나 Rovelli는 원자 이론의 확인 정도가 문자열 이론과 동일한 단위로 측정해서는 안된다고 말합니다. 문자열 이론은 원자 이론으로 확인 된 10 %가 아닙니다. 두 사람은 완전히 다른 상태를 가지고 있습니다. Rovelli는“Dawid의‘비 임신적 확인’의 문제는 그것이 요점을 뒤지는 것입니다. "라고 Rovelli는 말했습니다. "물론 일부 현악 이론가들은 이런 식으로 이런 식으로 진흙 투성이가되어 기쁘다. 왜냐하면 그들은 문자열 이론이 '확인 된', 명성을 얻는다 고 말할 수 있기 때문이다."

독일의 물리학 자 사빈 호 센 펠더 (Sabine Hossenfelder)는 그녀의 대화에서 기본 물리학의 진보는 종종 소중한 편견을 버린다고 주장했다 (아마도 자연의 세력이 통일되어야한다는 가정). Rovelli는이 시점을 반영하면서“비판적 확인에 대한 Dawid의 아이디어는이 진보 가능성에 대한 장애물입니다. 왜냐하면 그것은 우리의 이전 신뢰에 근거하여 우리의 신뢰를 기초로하기 때문입니다.” 그는“과학적 사고의 도구 중 하나 인 영혼 자체를 빼앗아갑니다.

뮌헨의 절차는 아마도 2017 년에 책으로 편집되고 출판 될 것입니다. 엘리스에 따르면 성취 한 것에 대해 한 가지 중요한 결과는 이론이 검증 된 의미에서 이론이“확인되지 않았다”는 인정이었다. Ellis는“David Gross는 자신의 입장을 분명히 밝혔습니다. Dawid의 기준은 이론에 대한 작업을 정당화하는 데 좋습니다. "그것은 나에게 좋은 입장 인 것 같다 - 그리고 그것이 진보적이라고 명시 적으로 진술한다."

이론가들이 어떻게 진행되어야하는지 고려할 때, 많은 참석자들은 현악 이론과 기타하지 않는 아이디어에 대한 견해를 표현했다. Achinstein은 워크숍 후 이메일을 보냈지 만“추측에 대한 동기를 부여하고 설명을 제공하지만 가능한 설명 일뿐임을 인정하십시오.”

Achinstein은“어쩌면 언젠가는 변할 것입니다. 그리고 어쩌면 결코 아닐 수도 있습니다.” 우리는 우주가 모든 거리에서 일하는 방식과 항상 확실히 알지 못할 수도 있습니다.“아마도 당신은 아마도 당신이 살아있는 가능성을 몇 가지로 좁힐 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다. "나는 그것이 약간의 진전이라고 생각합니다."