Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует

Обобщая, известный мир объясняется шестью видами кварков и шестью видами лептонов, которые взаимодействуют друг с другом посредством четырех сил (или, как их еще называют, взаимодействий): гравитации, электромагнетизма, и слабых и сильных ядерных взаимодействий.
Двенадцать частиц и четыре взаимодействия это все, что нам нужно, чтобы объяснить все что угодно в известном мире.

течение того же периода Рудольф Клаузиус ввел понятие энтропии.

наиболее вероятная причина, почему ни один ... человек не убедил других в альтернативах к теории струн, заключается в том, что, вероятно, не существует альтернатив теории струн.

ПРОБЛЕМА 1: Объединить ОТО и квантовую теорию в одну теорию, которая может претендовать на роль полной теории природы.

Еще раз, нам нужно несколько пророков. Проблема в том, что сегодня таких вокруг очень немного, так как наука очень долго делалась таким образом, который редко понимает и едва терпит их.

Между началом и последней четвертью двадцатого столетия наука – и академия в целом – стала намного более организованной и профессиональной. Это означает, что деятельность нормальной науки культивировалась как единственная модель хорошей науки. Даже если каждый может видеть, что необходима революция, наиболее влятельная часть нашего сообщества забыла, как ее делать. Мы пытались сделать это с помощью структур и стилей исследований, более подходящих для нормальной науки. Парадоксальная ситуация теории струн – так много обещаний, так мало исполнения – это как раз то, что вы получаете, когда множество в высшей степени подготовленных мастеров-ремесленников пытаются делать работу пророков.

У нас было несколько монументальных провидцев в начале двадцатого столетия: Эйнштейн среди них, но также Бор, Шредингер, Гейзенберг и несколько других. Они не смогли завершить революцию, которую они начали, но они создали частично успешные теории – квантовую механику и ОТО, – чтобы мы их достраивали. Развитие этих теорий требовало много тяжелой технической работы, которая для нескольких поколений физиков была "нормальной наукой", в которой преобладали мастера-ремесленники. На самом деле переход от доминирования европейцев к доминированию американцев, который имел место в 1940е, был очень большим триумфом ремесленников над пророками. Как отмечалось, он свелся к полному изменению стиля теоретической физики от задумчивой основательной манеры Эйнштейна и равных ему людей к прагматической агрессивной манере, которую нам дала стандартная модель.

Когда я изучал физику в 1970е, было почти так, как если бы мы были научены смотреть свысока на людей, которые размышляли над основополагающими проблемами. Когда мы задавали вопросы о фундаментальных проблемах в квантовой теории, нам говорили, что их никто полностью не понимает, но это касалось тех, кто не составлял большой части науки. Работа заключалась в принятии квантовой механики как данности и применении ее к новым проблемам. Образ мышления был прагматическим; "Заткнись и вычисляй" было мантрой. Люди, которые не могли уйти от своих опасений по поводу смысла квантовой теории, рассматривались как неудачники, которые не могли делать работу.

Мастера-ремесленники и пророки приходят в науку по разным причинам. Мастера-ремесленники приходят в науку, большей частью, потому, что они открыли в школе, что это для них хорошо. Они являются обычно лучшими студентами в своих математических и физических классах от начальной школы и на всем пути до аспирантуры, где они, наконец, встречают равных себе. Они всегда были в состоянии решить математические проблемы быстрее и более аккуратно, чем их одноклассники, так что решение проблем есть именно то, на основании чего они склонны оценивать других ученых.

Пророки совершенно другие. Они мечтатели. Они идут в науку потому, что у них есть вопросы о природе бытия, на которые школьные учебники не отвечают. Если они не становятся учеными, они могут быть артистами или писателями, или могут окончить богословскую школу. Однако стоит ожидать, что представители этих двух групп не понимают друг друга и не доверяют друг другу.

Общая неудовлетворенность пророков в том, что стандартное образование в физике игнорирует исторический и философский контекст, в котором развивается наука. Как указывал Эйнштейн в письме молодому физику, который противился его попыткам добавить философию в его курс физики:

Я полностью согласен с Вами по поводу существенности и образовательной ценности методологии, равно как и истории и философии науки. Так много людей сегодня – даже профессиональных ученых – кажутся мне подобными тому, кто видит тысячи деревьев, но никогда не видит леса. Знание исторического и философского основания дает этот вид независимости от предубеждений его поколения, от которого страдают большинство ученых. Эта независимость, создаваемая философским прозрением, является – по моему мнению – знаком различия между простым мастеровым или специалистом и настоящим искателем истины.

Конечно, некоторые люди являются смесью того и другого. Аспирантуры не готовят никого, кто не был бы в высшей степени компетентен с технической стороны. Но большинство физиков-теоретиков, которых я знаю, попадают в ту или в другую группу.

Следование общей этике никогда не совершенно, так что всегда имеется место для усовершенствования практики науки. Это кажется особенно верным сегодня, когда мода стала играть слишком большую роль, по крайней мере, в физике. Вы знаете, что это происходит всякий раз, когда имеется яркий молодой недавний доктор философии, который говорит вам приватно, что они могли бы скорее делать Х, но делают Y, поскольку это направление или методика поддерживается влиятельными старыми людьми, и они, таким образом, чувствуют необходимость делать Y, чтобы получить финансирование или работу. Конечно, в науке, как и в других областях, всегда есть немногие, кто выберет Х, несмотря на очевидные свидетельства, что те, кто делает Y, будут лучше вознаграждены в краткосрочной перспективе. Среди них есть люди, которые будут, более вероятно, вести следующее поколение. Таким образом, прогресс науки может быть замедлен ортодоксальностью и модой, но пока имеется место для тех, кто делает Х вместо Y, он не может остановиться полностью.

Все это говорит, что, подобно всему другому, что делают человеческие существа, успех в науке в большой степени двигается мужеством и характером. Хотя прогресс науки зависит от возможности достижения консенсуса в долгосрочной перспективе, решения, которые принимают индивидуальные ученые о том, что делать и как оценивать факты, всегда основываются на неполной информации. Наука прогрессирует, поскольку она строится на этическом понимании, что перед лицом неполной информации мы все равны. Никто не может с определенностью предсказать, приведет ли тот или иной подход к определенному прогрессу или к годам растраченного труда. Все, что мы можем сделать, это тренировать студентов в умениях, опыт использования которых показывает, как чаще всего подойти к надежным заключениям. После этого мы должны оставить их свободными следовать их собственной интуиции, и мы должны находить время слушать их, когда они вернутся назад. Пока сообщество непрерывно раскрывает благоприятные возможности для новых идей и точек зрения и придерживается этики, что в конце нам требуется консенсус, основанный на рациональных аргументах из фактов, доступных всем, наука в итоге будет преуспевать.

Наука развивается быстрее, когда есть конкурирующие теории. Более старый, наивный взгляд заключается в том, что теории выдвигаются единовременно, а затем проверяются данными. Это оказывается не верным, если принять во внимание размеры, в которых теоретические идеи, которые мы имеем, влияют на то, какие эксперименты мы делаем и как мы их интерпретируем. Если одномоментно рассматривается только одна теория, мы, вероятно, попадем в интеллектуальную ловушку, созданную этой теорией. Единственный путь выбраться имеется, если различные теории соревнуются в объяснении одних и тех же данных.

Фейерабенд доказывал, что даже в случаях, когда имеется широко признанная теория, которая согласуется со всеми фактами, все равно необходимо придумывать конкурирующие теории, чтобы обеспечить прогресс науки. Это потому, что эксперименты, которые противоречат установленному взгляду, более вероятно будут предложены конкурирующей теорией и, возможно, о них даже не задумаются, если отсутствует конкурирующая теория. Так что конкурирующие теории дают начало экспериментальным аномалиям так же часто, как и неудачам.

Следовательно, настаивал Фейерабенд, ученые не должны быть никогда согласны, исключая то, что они к этому стремятся. Когда ученые приходят к согласию слишком рано, до того, как их к этому вынудят факты, наука находится в опасности.

Хотя временами в заданной подобласти может возникать ортодоксальность, сообщество понимает, что противоположные мнения и исследовательские программы необходимы для сохранения здоровья сообщества.

Когда люди вступают в научное сообщество, они отказываются от определенных детских, но универсальных желаний: необходимости чувствовать, что они правы все время, или уверености, что они обладают абсолютной истиной. Взамен они получают членство в непрекращающемся предприятии которое со временем достигнет того, что индивидуал никогда не достигнет один. Они также получают тренировку экспертов в умении и, в большинстве случаев, изучают намного больше, чем они когда-либо изучили бы самостоятельно. Затем, в обмен на их затраченный труд в применении этого умения, сообщество охраняет право членов на защиту любого взгляда или исследовательской программы, которые, как он или она чувствуют, поддерживаются данными, выработанными из их практики.

Я мог бы назвать этот вид сообщества, в котором членство определяется верностью кодексу этики и практическим умением, выработанным, чтобы понять этот кодекс, этическим сообществом. Наука, я бы предположил, является чистейшим примером такого сообщества.

Но охарактеризовать науку как этическое сообщество является недостаточным, поскольку некоторые этические сообщества существуют, чтобы сохранять старые знания вместо того, чтобы открывать новые истины. Религиозные сообщества во многих случаях удовлетворяют критерию, чтобы быть этическими сообществами. На самом деле наука в ее современной форме развилась из монастырских и теологических школ – этических сообществ, чьей целью было сохранение религиозных догм. Так что, чтобы наша характеристика науки имела смысл, мы должны добавить некоторый критерий, который аккуратно отличит физическое ведомство от монастыря.

Чтобы сделать это, я попытался бы ввести второе понятие, которое я называю творческим сообществом. Это сообщество, чья этика и организация включают в себя уверенность в неизбежности прогресса и открытость в будущее. Открытость оставляет место, творчески и институционально, для инноваций и неожиданностей. Тут не только имеется уверенность, что будущее будет лучше, имеется понимание, что мы не можем предсказать, как это лучшее будущее будет достигнуто.

Ни марксистская страна, ни фундаменталистская религиозная структура не является творческим сообществом. Они могут предвкушать лучшее будущее, но они уверены, что точно знают, как это будущее будет достигнуто. В словах, которые я часто слышал от моей бабушки-марксистки и друзей-марксистов, пока рос, они были уверены, что они правы, поскольку их "наука" учит их "точному анализу ситуации".

Творческое сообщество уверено, что будущее будет приносить неожиданности в форме новых открытий и новых кризисов, которые нужно будет преодолевать. Вместо того, чтобы устанавливать веру в их текущее знание, его члены вкладывают их надежды и ожидания будущего в будущие поколения путем передачи им этических правил и способов мышления