Fisika Teoritis, Metode Ilmiah, dan Kerusakan yang Dilakukan

Ilmu pengetahuan tidak seharusnya cepat, tetapi seiring dengan kemajuan yang semakin cepat, sebenarnya bisa terasa seperti laju penemuan yang melambat - khususnya dalam hal fisika. Karena telah menjadi hal yang biasa bagi fisikawan untuk mengembangkan teori yang tidak dapat diuji oleh teknologi yang ada, praktik fisika telah tertinggal di belakang beasiswa - sampai tingkat apa pun yang mungkin - mengalokasikan sumber daya untuk eksperimen menjadi sulit.

Anak poster (siapa yang membeli poster ini?) Untuk jeda antara teori dan eksperimen adalah teori string, yang belum dibantah, tetapi menurut beberapa ahli mungkin tidak dapat diuji sama sekali. Bagi para ilmuwan, yang dapat mengklaim keberhasilan membuktikan atau menyangkal hipotesis, ini adalah skenario terburuk. Itulah sebabnya para ilmuwan membicarakannya: Minggu lalu, satu kader ahli fisika dan filsuf berkumpul di Munich untuk membahas masalah ini di sebuah konferensi yang disebut "Why Trust a Theory?".

Hal-hal yang mengejutkan memanas.

Salah satu penyelenggara konferensi, Richard Dawid, berpendapat bahwa fisikawan dapat mengkonfirmasi suatu teori tanpa eksperimen dengan menarik, misalnya, dengan kekuatan penjelasnya, konsistensi internalnya, atau tidak adanya pesaing yang layak. Anda tidak akan terkejut mengetahui bahwa orang lain tidak setuju. George Ellis dan Joe Silk menerbitkan komentar di Alam disebut "Pertahankan integritas fisika", di mana mereka berpendapat bahwa pendekatan Dawid merusak ilmu fisika. Satu-satunya cara untuk menguji suatu teori, kata mereka, adalah dengan mengujinya.

Sabine Hossenfelder, seorang peneliti di Institut Frankfurt untuk Studi Lanjut dan blogger di belakang Backreaction, setuju dengan Ellis dan Silk. Hossenfelder bekerja dalam fenomenologi gravitasi kuantum, yang berarti dia mencari prediksi yang dapat diuji secara eksperimental dari teori gravitasi kuantum. Terbalik berbicara dengannya tentang teori, eksperimen, dan cara mengeluarkan fisika dari gulma dan kembali ke jalurnya.

Anda sangat vokal mengkritik satu eksperimen baru-baru ini, Fermilab's Holometer, dengan alasan bahwa eksperimen itu tidak didukung oleh teori, bahwa kami tahu sebelumnya bahwa eksperimen itu tidak akan menemukan apa pun. Apa hubungan yang benar antara teori dan eksperimen?

Masalahnya adalah sebagai berikut: Saya kebanyakan bekerja dalam gravitasi kuantum, yang merupakan salah satu bidang fisika yang saya sebut fisika dasar. Ini adalah area yang berkaitan dengan struktur ruang waktu, apa yang terbuat dari materi, dan apa asal usul alam semesta. Dan apa yang terjadi pada abad terakhir, tidak begitu mengejutkan, adalah bahwa semua hal mudah telah dilakukan.

Tapi itu benar-benar di sini, di mana Anda ingin mendorong batas teori Anda, di mana masalahnya sekarang. Karena yang terjadi adalah Anda mendapat celah besar antara eksperimen dan teori. Para ahli teori memiliki banyak kebebasan dan para pencoba tidak benar-benar tahu apa yang harus dilakukan. Jadi bagaimana Anda membuat kemajuan di bidang seperti ini?

Anda harus sangat jelas tentang seberapa besar Anda dapat mempercayai teori Anda, karena Anda perlu teori untuk memberi tahu eksperimentalis ke mana harus mencari. Anda perlu teori untuk mengidentifikasi tes yang paling menjanjikan. Karena dengan begitu kita harus menginvestasikan banyak uang dan membangun beberapa eksperimen yang mungkin memakan waktu puluhan tahun.

Jadi di mana Holometer masuk? Nah, Anda dapat menanyakan hal yang sama tentang Holometer: Apakah menjanjikan untuk melakukan percobaan ini karena kami memercayai beberapa teori bahwa kami mungkin menemukan sesuatu dengannya? Dan jawabannya adalah: Tidak, tidak ada indikasi apa pun.

Sekarang percobaan ini tidak memerlukan biaya miliaran. Pemahaman saya adalah bahwa ini terutama tentang meningkatkan ketepatan yang dimungkinkan dalam pengukuran seperti itu, dan itu merupakan pencapaian dengan sendirinya. Saya tidak punya masalah dengan itu. Tetapi gagasan bahwa dengan ini Anda dapat menguji gravitasi kuantum adalah dari omong kosong awal, dan semua orang yang bekerja pada fenomenologi gravitasi kuantum mengetahui hal ini.

Sepertinya proses peer review yang ideal atau proses idealisasi percobaan ilmiah akan mencegah hal semacam ini terjadi di dunia yang sempurna.

Ya, di dunia yang sempurna. Namun dalam kenyataannya, omong kosong selalu terjadi. Meski demikian, peer review adalah yang terbaik yang kami miliki. Saya tidak mengatakan tidak ada yang salah dengan peer review, saya mengatakan bahwa masalah dengan peer review adalah masalah organisasi. Mereka pada prinsipnya bisa diperbaiki. Tinjauan sejawat masih merupakan hal yang baik yang mendorong ilmu pengetahuan, karena itu satu-satunya kriteria yang kita miliki - selain penilaian berdasarkan sifat tentu saja. Tetapi ketika sampai pada pengembangan teori - sebelum alam membuat penilaiannya - tinjauan sejawat adalah satu-satunya cara Anda dapat memilah yang baik dari yang buruk. Ketika datang untuk mengembangkan teori baru, Anda harus bertanya kepada para ahli, "Apakah teori ini kompatibel dengan semua yang kita ketahui tentang alam?"

Dan ketika Anda berbicara tentang percobaan yang berpotensi menghabiskan banyak uang, itu menjadi lebih penting.

Benar, jadi dengan Hogan, itu Fermilab dan mereka mungkin punya beberapa alasan. Itu bukan jumlah uang yang besar. Tetapi sekarang setelah dia berkeliling dan mengatakan kita telah menguji prinsip holografik, itu benar-benar membuatku kesal, karena sebenarnya itu tidak ada hubungannya dengan gravitasi kuantum. Dari sudut pandang saya, ini juga memberi penerangan buruk pada seluruh bidang gravitasi quantum fenomenologis, di mana orang-orang benar-benar mencoba menguji hal-hal ini. Saya mengerjakan ini untuk waktu yang lama dan sekarang saya berusaha untuk keluar karena saya tidak bisa mendapatkan dana. Jadi begitulah cara kerjanya untuk rata-rata orang seperti saya.

Masalah Holometer terdengar seperti seorang eksperimentalis tanpa teori. Tetapi Anda memiliki masalah terbalik dalam beberapa kasus juga, tidak harus karena kurang mencoba, tetapi Anda memiliki teori yang tidak memiliki prospek eksperimental yang jelas. Saya pikir Anda menggambarkan masalah ini sebagai fisikawan yang "tenggelam dalam matematika." Apakah saya memahami Anda dengan benar?

Orang bisa menafsirkannya dengan cara ini. Tapi apa yang saya sebut dengan "hilang dalam matematika" adalah lebih dari ini: Fisikawan telah sangat berfokus pada beberapa kemungkinan teoretis ketika sampai pada teori gravitasi kuantum atau penyatuan. Itu sama dengan materi gelap. Dan sepanjang jalan mereka telah membuang banyak kemungkinan lainnya. Fisikawan membuat banyak asumsi yang mereka gunakan dalam pengembangan teori yang tidak mereka tulis secara eksplisit. Dan ini kemudian "hilang dalam matematika."

Yang saya maksudkan dengan ini adalah bahwa pemilihan teori dipengaruhi oleh banyak kriteria yang tidak secara eksplisit diakui. Contoh-contoh dalam pikiran saya adalah yang alami, kesederhanaan, dan keindahan. Semua ini adalah kriteria yang dalam praktiknya digunakan, tetapi kemudian mereka dikonversi menjadi persyaratan matematika dan orang-orang lupa bahwa itu adalah pilihan, bahwa mereka adalah hipotesis yang perlu Anda uji.

Ambil contoh kealamian ini. Argumennya adalah bahwa apa pun teorinya, ia tidak boleh memiliki parameter apa pun yang sangat besar atau sangat kecil karena itu tidak tampak alami. Saya pikir itu omong kosong.

Maksud saya, alam tidak terlalu peduli dengan harapan Anda.

Kanan. Itu poin yang bagus. Alam juga tidak peduli tentang apa yang Anda temukan cantik. Mengapa? Mengapa alam harus peduli? Ketika orang-orang mengatakan kepada saya, "Saya suka teori ini karena sangat elegan," Saya suka, "Jadi apa?"

Dengan Holometer, kami mendapatkan liputan bertahun-tahun tentang sesuatu yang, pada akhirnya, mungkin tidak menguji apa pun. Namun demikian, karena memiliki premis yang menarik, wartawan akan berduyun-duyun ke sana. Apa yang bisa dilakukan jurnalis sains untuk sedikit mengendalikan diri dan memperlakukan sains lebih dari yang sebenarnya daripada acara TV yang fantastis ini?

Dalam kasus Holometer itu akan sangat mudah, karena saya pikir orang hanya mengulangi apa yang ada dalam siaran pers dari tempat yang sebenarnya mendanai percobaan. Jadi, apa yang Anda harapkan? Apakah Anda berharap ini objektif? Maksudku, setidaknya Anda harus pergi dan bertanya kepada seseorang dari lapangan apa pendapat mereka tentang eksperimen ini. Dalam hal ini, sangat ceroboh bagi wartawan untuk mengulangi ini.

Secara umum, saya pikir hanya sulit dalam beberapa kasus untuk benar-benar memahami apa yang dikatakan para ilmuwan. Sangat sulit bagi seseorang yang tidak benar-benar mengerjakan ini untuk mencari tahu apa yang benar, apa yang sedikit bengkok dan apa yang total omong kosong.Tetapi banyak dari ini juga didorong oleh tekanan. Ada tekanan waktu, dan kemudian harus menjual, jadi Anda harus datang dengan judul besar.

Dan itulah bagaimana sains di media berubah dari bidang pengetahuan yang bergerak lambat, yang secara bertahap berkembang menjadi hal di mana terobosan terjadi setiap dua hari, dan pemahaman mendasar kita tentang alam semesta dibatalkan setiap dua bulan, jadi inilah kisah hebat ini tentang itu. Pikiran Anda hancur.

Pikiran saya telah diledakkan berkali-kali sehingga saya tidak tahu harus berkata apa lagi tentang ini.